李青

水泥廠石灰石破碎系統(tǒng)選型探討

Discussion on Selection of Limestone Crushing System in Cement Plant

李青

1 破碎的目的

在水泥生產(chǎn)過(guò)程中，需要將原、燃料和熟料進(jìn)行破碎，以便于后續(xù)的運(yùn)輸和儲(chǔ)存，為下一道系統(tǒng)作業(yè)工序創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件。因此，在水泥工廠設(shè)計(jì)中，物料的破碎作為工藝生產(chǎn)的頭道工序，要給予足夠的重視。其中原料的破碎又是重中之重。水泥廠原料多來(lái)自露天開(kāi)采的礦山，大型礦山開(kāi)采的礦石尺寸可達(dá)1.5～1.8m。球磨機(jī)允許入磨粒度一般是25mm，立磨入磨粒度一般要求75mm，這樣破碎系統(tǒng)需要的破碎比在≤80的范圍內(nèi)。

2 原料的可破碎性能

生產(chǎn)水泥熟料的原料由石灰質(zhì)料、硅質(zhì)料以及其他校正料按一定的比例配合而成。原料的種類很多，成礦的條件很復(fù)雜，所以破碎系統(tǒng)的選型非常重要，力求作到系統(tǒng)簡(jiǎn)單、設(shè)備選型正確、工作可靠、操作維修方便等。影響破碎的物料性質(zhì)主要有以下幾個(gè)方面：

（1）物料的含水率：它與巖石結(jié)構(gòu)（顆粒結(jié)構(gòu)、晶粒和孔隙率）、水分補(bǔ)給條件有關(guān)。致密的硬質(zhì)灰?guī)r通常只有外表水，一般小于2%，白堊的含水率可能高達(dá)20%，泥質(zhì)的松軟巖常會(huì)達(dá)到很高的含水率。

（2）物料的硬度：礦石的硬度是指它抵抗另一物體在外力作用下侵入的能力，常用莫氏分類法。

（3）物料的抗壓強(qiáng)度：抗壓強(qiáng)度是物體承受壓力的標(biāo)識(shí)量，物體在壓力作用下達(dá)到破壞的極限比壓稱該物體的抗壓強(qiáng)度，是常規(guī)力學(xué)范疇的一種量標(biāo)。由于礦巖普遍存在裂紋、弱面等缺陷，在未達(dá)到破裂前應(yīng)力和應(yīng)變已經(jīng)不符合彈性條件，所以這種強(qiáng)度與巖石破碎學(xué)方面的破碎之間無(wú)直接的量的關(guān)系，也就是說(shuō)抗壓強(qiáng)度相差一倍的兩種巖石，破碎所耗的功并非相差一倍，但它仍是巖石性質(zhì)的一種表征。

（4）可破碎性：巖石由不同堅(jiān)固程度的礦物組成，常帶有很多弱面，外加載荷又常是動(dòng)態(tài)的集中力，它研究的是在外力作用下的破碎程度和功耗等。不同的施力方式具有不同的效果，所以在工程應(yīng)用中有沖擊破碎、切削破碎、研磨破碎等破碎方式。國(guó)外常用擺錘沖擊功試驗(yàn)來(lái)測(cè)定巖石的Bond沖擊功指數(shù)。

（5）磨蝕性：破碎礦石時(shí)，工作介質(zhì)要受到磨損，測(cè)定礦巖對(duì)金屬的磨蝕量是選擇破碎機(jī)的重要依據(jù)。巖石的磨蝕性與它的莫氏硬度有關(guān)，硬度高時(shí)磨蝕性大，當(dāng)巖石含有硬的礦物時(shí)（例如石英）磨蝕性也增大。磨蝕性還與硬礦物的晶粒粗細(xì)有關(guān)，粗粒結(jié)構(gòu)的砂巖較之中細(xì)粒砂巖磨蝕性大。另一方面，破碎功指數(shù)高表明施加力的行徑長(zhǎng)，也意味著磨蝕性的增大。一些研究表明，巖石的磨蝕量還與沖擊速度的平方成正比。

作磨蝕性試驗(yàn)，最常見(jiàn)的是賓州粉碎機(jī)公司磨蝕性方法。物料的磨蝕性只是選擇破碎機(jī)類型的最基本的參數(shù)，還要參考前面影響能力的物料的含水率、硬度、抗壓強(qiáng)度、可破碎性來(lái)選擇破碎機(jī)的規(guī)格，甚至改變破碎機(jī)的類型。

3 系統(tǒng)布置形式

經(jīng)過(guò)對(duì)原料取樣作試驗(yàn)（尤其磨蝕性實(shí)驗(yàn)）后就可以選擇機(jī)型和系統(tǒng)。水泥廠石灰石破碎機(jī)的傳統(tǒng)布置是重型板式給料機(jī)加破碎機(jī)。

近幾年市場(chǎng)上又出現(xiàn)了預(yù)篩分的破碎系統(tǒng)，在破碎機(jī)的前面加具有輸送和篩分功能的波動(dòng)輥式給料機(jī)，將來(lái)料中的粒度合格的物料篩出，不再進(jìn)入破碎機(jī)，這樣就可以減少破碎機(jī)的磨損；將所含泥土預(yù)先篩分出來(lái)也可以減少破碎機(jī)的堵塞，從而可以使用較小的破碎機(jī)。但是系統(tǒng)增加了一臺(tái)設(shè)備，增加了一個(gè)故障點(diǎn)和設(shè)備的維護(hù)工作量。所以此系統(tǒng)要權(quán)衡考慮才能應(yīng)用，符合下面的情況才考慮采用，如來(lái)料中的合格粒度超過(guò)一定的含量（30%），或者必須將泥料篩除后破碎機(jī)才能使用，或者為了提高礦石的品位，將品位底的細(xì)小料篩除，當(dāng)廢料排除出系統(tǒng)。

混合破碎，將粘性的粘土質(zhì)原料和石灰石一起喂入單段的破碎機(jī)，而后將混合料送到預(yù)均化堆場(chǎng)存取。這種破碎系統(tǒng)車間設(shè)有兩個(gè)料倉(cāng)，分別接受石灰石和粘土，粘土按需要的比例由板式給料機(jī)送到石灰石給料機(jī)上，再一并送進(jìn)破碎機(jī)；這就要求破碎機(jī)能夠處理泥含量高的混合料，雙轉(zhuǎn)子錘式破碎機(jī)最適于這種混合破碎。當(dāng)然，為了能使這套系統(tǒng)多運(yùn)轉(zhuǎn)，需要對(duì)雙轉(zhuǎn)子破碎機(jī)以及堆場(chǎng)的取料機(jī)作結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化。

此外還有移動(dòng)式破碎站，當(dāng)開(kāi)采面離破碎站較遠(yuǎn)時(shí)，可以將破碎站整體移動(dòng)或解體后搬遷到距離開(kāi)采面較近的地點(diǎn)，縮短運(yùn)輸距離，降低成本和危險(xiǎn)。

4 破碎系統(tǒng)段數(shù)的確定

（1）單段破碎：通常只要石灰石不屬于很難破碎或高磨蝕性的物料，都可以采用單段破碎系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化。目前主要的機(jī)型有帶一個(gè)給料輥的單轉(zhuǎn)子破碎機(jī)、帶兩個(gè)給料輥的單轉(zhuǎn)子破碎機(jī)和不帶給料輥的單轉(zhuǎn)子破碎機(jī)以及雙轉(zhuǎn)子破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)，以上機(jī)型都屬于沖擊式破碎機(jī)。

（2）兩段破碎：如果物料的磨蝕性很大，那就需要考慮兩段破碎系統(tǒng)。最簡(jiǎn)單的兩段破碎系統(tǒng)由顎破（或旋回破碎機(jī)）作為粗碎機(jī)和錘式中碎機(jī)組成，不帶篩分機(jī)，系統(tǒng)破碎比可達(dá)1：40。

5 破碎機(jī)的選擇

（1）當(dāng)石灰石含土量少于5%時(shí)，可選用單轉(zhuǎn)子錘式破碎機(jī)，當(dāng)破碎比合適時(shí)也可以選擇反擊式破碎機(jī)。

（2）當(dāng)石灰石含土量超過(guò)5%，且水分超過(guò)7%時(shí)應(yīng)選擇雙轉(zhuǎn)子錘式破碎機(jī)。

（3）當(dāng)石灰石磨蝕性高時(shí)，則應(yīng)該選用反擊式破碎機(jī)，反擊式破碎機(jī)對(duì)磨蝕性礦石的適應(yīng)能力優(yōu)于錘式破碎機(jī)，但對(duì)含土量和水分的適應(yīng)能力不如雙轉(zhuǎn)子破碎機(jī)。如果是磨蝕性很高且很難破碎的礦石，就應(yīng)該考慮兩段破碎。

（4）水泥廠若使用高水分的白堊、泥灰?guī)r為主要原料時(shí)，以上破碎方式就不適應(yīng)了，應(yīng)采用齒輥破或具有干燥功能的烘干破碎機(jī)處理。

（5）混合破碎系統(tǒng)宜選用雙轉(zhuǎn)子錘式破碎機(jī)。

總之，破碎系統(tǒng)以及破碎設(shè)備的選型應(yīng)根據(jù)具體項(xiàng)目的具體情況進(jìn)行詳細(xì)分析，最終確定。

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