李 朋

(1.中煤科工集團(tuán)唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012；2. 河北省煤炭洗選工程技術(shù)研究中心，河北 唐山 063012)

國(guó)投塔山選煤廠是一座礦井型動(dòng)力煤選煤廠，設(shè)計(jì)能力為5 Mt/a。設(shè)計(jì)工藝為全粒級(jí)原煤進(jìn)入分級(jí)破碎機(jī)，破碎產(chǎn)物采用φ13 mm的脫泥篩脫泥，200～13 mm粒級(jí)塊煤采用淺槽重介分選機(jī)分選，淺槽精煤采用脫介篩脫介脫水，其產(chǎn)物被破碎至<50 mm，成為精煤產(chǎn)品；淺槽矸石采用脫介篩脫介脫水，其產(chǎn)物成為矸石產(chǎn)品[1-3]。

該選煤廠采用分級(jí)破碎機(jī)對(duì)全粒級(jí)原煤破碎，要求入料粒級(jí)在300～0 mm之間(含5%的超粒物料，最大粒度為500 mm)，出料粒度不大于150 mm，設(shè)備處理能力為1 200 t/h。原來選用的是FP75150分級(jí)破碎機(jī)，齒輥直徑為750 mm，齒輥長(zhǎng)度為1 500 mm，電機(jī)功率為2×160 kW。該破碎機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)使用效果較差，處理能力不足，極易出現(xiàn)堵料問題；此外，破碎齒輥磨損嚴(yán)重，甚至頻繁斷齒，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

生產(chǎn)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)：FP75150分級(jí)破碎機(jī)入料中>400 mm粒級(jí)物料很多，甚至存在>800 mm的矸石。在入料量超過750 t/h時(shí)，入料溜槽容易被堵塞；破碎機(jī)的齒牙磨損嚴(yán)重，且破碎腔內(nèi)存在破碎死角，部分大塊矸石無法被破碎；當(dāng)大塊矸石在破碎腔內(nèi)積聚時(shí)，不但容易堵塞破碎腔，而且致使齒牙磨損加劇，進(jìn)而影響設(shè)備處理能力和破碎效果。

破碎機(jī)入料主要來自2號(hào)煤層和5(3-5)號(hào)煤層，煤炭賦存條件復(fù)雜，且質(zhì)量較差。煤層偽頂巖性為炭質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖，直接頂主要為高嶺質(zhì)泥巖和粉砂巖、砂質(zhì)泥巖；頂板穩(wěn)定性差，易冒落，并伴有火成巖；老頂以砂礫巖、粗砂巖為主，局部為中細(xì)砂巖，砂巖膠結(jié)致密；底板巖性為粉砂巖、高嶺質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖等。破碎機(jī)入料中>50 mm粒級(jí)矸石的含量達(dá)到58%，>400 mm粒級(jí)物料多為矸石，還含有其他巖石。由于原破碎機(jī)的設(shè)計(jì)出料粒度為350 mm，在長(zhǎng)期磨損下，實(shí)際超粒物料偏多，很多超粒物料升井后進(jìn)入下一作業(yè)流程。

通過調(diào)查分析，認(rèn)為原分級(jí)破碎機(jī)破碎效果較差的主要原因包括四個(gè)方面：

(1)由于入料粒度較大，而齒輥直徑僅為750 mm，其對(duì)大塊物料的嚙入能力較差，導(dǎo)致大塊物料長(zhǎng)時(shí)間在齒輥表面打轉(zhuǎn)而無法被破碎，破碎腔內(nèi)極易出現(xiàn)積料，且過粉碎物的含量大大增加，給煤泥水處理系統(tǒng)帶來很大壓力[4]。

(2)生產(chǎn)系統(tǒng)要求的處理量為1 200 t/h，而原分級(jí)破碎機(jī)的齒輥長(zhǎng)度僅為1 500 mm，其明顯偏短，設(shè)備處理能力明顯不足，故其入料量在750 t/h以上時(shí)經(jīng)常堵塞破碎腔。

(3)入料煤質(zhì)較差，其中矸石含量達(dá)到58%，且多為火成巖、高嶺巖等堅(jiān)硬物料，對(duì)破碎齒的鑄造質(zhì)量和綜合力學(xué)性能要求很高；否則，極易出現(xiàn)齒輥磨損過快，甚至齒盤斷裂等嚴(yán)重事故。通過原破碎機(jī)的齒盤斷口(圖1)可以看到，斷裂處鑄造晶粒粗大，存在明顯的鑄造缺陷[5]。

圖1 齒盤斷口

(4)破碎齒設(shè)計(jì)不合理，其對(duì)物料的破碎以擠壓為主。在破碎腔內(nèi)物料通過空間有限，高硬度物料對(duì)破碎齒產(chǎn)生的交變載荷較大，容易引起破碎齒的疲勞斷裂。此外，由于破碎齒的鑄造材料較差，事故后果更加嚴(yán)重。

綜合分析，由于原分級(jí)破碎機(jī)選型過小，齒型設(shè)計(jì)不合理，鑄造材料較差，無法滿足現(xiàn)場(chǎng)破碎作業(yè)要求。經(jīng)過反復(fù)論證，該選煤廠決定依據(jù)實(shí)際工況對(duì)原破碎機(jī)進(jìn)行更換，采用SSC900分級(jí)破碎機(jī)替換原破碎機(jī)，以保證選煤系統(tǒng)可靠運(yùn)行。

2 SSC900分級(jí)破碎機(jī)

2.1 結(jié)構(gòu)與工作原理

SSC900分級(jí)破碎機(jī)(圖2)采用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)、偶合器、減速機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)與齒輥之間采用聯(lián)軸器傳遞扭矩，傳動(dòng)系統(tǒng)與破碎齒輥分別通過地腳螺栓聯(lián)接在機(jī)架上，每套齒輥沿軸向布置一定數(shù)量的破碎齒環(huán)[6]。通過平行安裝的兩套齒輥旋轉(zhuǎn)對(duì)大塊物料進(jìn)行破碎，兩套破碎齒輥為分級(jí)破碎機(jī)的核心工作部件。

1—電機(jī)；2—偶合器；3—減速機(jī)；4—聯(lián)軸器；5—齒輥

SSC900分級(jí)破碎機(jī)依據(jù)剪切破碎原理設(shè)計(jì)，充分利用巖礦的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)高于抗剪強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的特性，使巖礦內(nèi)部的節(jié)理與裂紋等缺陷在剪切作用下發(fā)生滑移，從而起到破碎作用。通過破碎齒輥的特殊齒型設(shè)計(jì)與布置，使其像一個(gè)旋轉(zhuǎn)的格篩對(duì)混合物料進(jìn)行選擇性破碎，小于要求粒度的物料直接通過而無需破碎，僅對(duì)大于要求粒度的物料進(jìn)行破碎[7]。

2.2 技術(shù)特點(diǎn)

(1)齒輥直徑為920 mm，長(zhǎng)度為2 500 mm，其對(duì)物料的嚙合能力增強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)物料的一次性破碎，進(jìn)而降低物料粉碎幾率和齒輥磨損，并保證設(shè)備處理能力達(dá)到1 200 t/h。

(2)破碎齒輥采用整體齒盤式結(jié)構(gòu)，加工工藝較為簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定可靠，維護(hù)工作量小，適合矸石多、硬度高、處理量大的作業(yè)要求。

(3)破碎齒盤材料選用中碳貝氏體耐磨鋼，并配合以離心鑄造工藝，補(bǔ)縮條件更好，鑄件組織更加致密，力學(xué)性能更強(qiáng)[8-10]，能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)要求。

(4)齒型依據(jù)剪切破碎原理設(shè)計(jì)，在保證出料粒度合格的前提下，破碎齒的齒前空間增大，能夠?qū)崿F(xiàn)物料的選擇性點(diǎn)接觸式破碎，這樣既可降低破碎能耗，又可極大地提高設(shè)備處理能力，還可減小破碎齒的磨損[11]。

此外，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的惡劣工況，對(duì)SSC900分級(jí)破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)。SSC900分級(jí)破碎機(jī)的軸承座蓋與破碎機(jī)腔體采用分離式設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)靈活拆裝，方便工人檢修，且主軸承遠(yuǎn)離破碎腔，能夠有效避免粉塵污染，極大地提高了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性。

2.3 技術(shù)參數(shù)

SSC900分級(jí)破碎機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下：

入料粒級(jí)/mm

≤500

出料粒級(jí)/mm

≤150

處理能力/(t·h-1)

1 200

破碎強(qiáng)度/MPa

≤200

齒輥直徑/mm

920

齒輥長(zhǎng)度/mm

2 500

裝機(jī)功率/kW

2×200

供電電壓/V

660

3 應(yīng)用效果

自SSC900分級(jí)破碎機(jī)運(yùn)行以來，從未出現(xiàn)過運(yùn)行故障，其具有較高的可靠性；設(shè)備的處理能力瞬時(shí)可達(dá)1 500 t/h，完全滿足生產(chǎn)系統(tǒng)1 200 t/h的能力要求。為了驗(yàn)證實(shí)際破碎效果，在破碎機(jī)運(yùn)行正常的情況下，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)采樣、分析，進(jìn)而得到原煤破碎前后的粒度組成(表1)和粒度曲線(圖3)。

表1 破碎機(jī)的入料與出料粒度組成

圖3 原煤破碎粒度曲線

通過表1、圖3可得，該破碎機(jī)的破碎效率為96.49%，破碎效果良好。此外，其出料粒度符合工藝要求，超粒物料僅占3.51%，且超粒物料基本成片狀或條狀，不影響后續(xù)處理效果。

4 結(jié)語

SSC900分級(jí)破碎機(jī)在國(guó)投塔山選煤廠投入運(yùn)行后，一年多的生產(chǎn)實(shí)踐表明：其處理能力大，齒輥磨損小，破碎能耗低，完全滿足生產(chǎn)需要。在分級(jí)破碎機(jī)的選型過程中，要仔細(xì)了解現(xiàn)場(chǎng)工況，包括物料性質(zhì)、物料組成、入料粒級(jí)、出料粒級(jí)、處理量等，只有做到量體裁衣式的按需設(shè)計(jì)，才能完全滿足現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需求。

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