水泥廠石灰石破碎系統選型探討

李青

水泥廠石灰石破碎系統選型探討

Discussion on Selection of Limestone Crushing System in Cement Plant

李青

1 破碎的目的

在水泥生產過程中，需要將原、燃料和熟料進行破碎，以便于后續的運輸和儲存，為下一道系統作業工序創造良好的生產條件。因此，在水泥工廠設計中，物料的破碎作為工藝生產的頭道工序，要給予足夠的重視。其中原料的破碎又是重中之重。水泥廠原料多來自露天開采的礦山，大型礦山開采的礦石尺寸可達1.5～1.8m。球磨機允許入磨粒度一般是25mm，立磨入磨粒度一般要求75mm，這樣破碎系統需要的破碎比在≤80的范圍內。

2 原料的可破碎性能

生產水泥熟料的原料由石灰質料、硅質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，成礦的條件很復雜，所以破碎系統的選型非常重要，力求作到系統簡單、設備選型正確、工作可靠、操作維修方便等。影響破碎的物料性質主要有以下幾個方面：

（1）物料的含水率：它與巖石結構（顆粒結構、晶粒和孔隙率）、水分補給條件有關。致密的硬質灰巖通常只有外表水，一般小于2%，白堊的含水率可能高達20%，泥質的松軟巖常會達到很高的含水率。

（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）物料的抗壓強度：抗壓強度是物體承受壓力的標識量，物體在壓力作用下達到破壞的極限比壓稱該物體的抗壓強度，是常規力學范疇的一種量標。由于礦巖普遍存在裂紋、弱面等缺陷，在未達到破裂前應力和應變已經不符合彈性條件，所以這種強度與巖石破碎學方面的破碎之間無直接的量的關系，也就是說抗壓強度相差一倍的兩種巖石，破碎所耗的功并非相差一倍，但它仍是巖石性質的一種表征。

（4）可破碎性：巖石由不同堅固程度的礦物組成，常帶有很多弱面，外加載荷又常是動態的集中力，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，所以在工程應用中有沖擊破碎、切削破碎、研磨破碎等破碎方式。國外常用擺錘沖擊功試驗來測定巖石的Bond沖擊功指數。

（5）磨蝕性：破碎礦石時，工作介質要受到磨損，測定礦巖對金屬的磨蝕量是選擇破碎機的重要依據。巖石的磨蝕性與它的莫氏硬度有關，硬度高時磨蝕性大，當巖石含有硬的礦物時（例如石英）磨蝕性也增大。磨蝕性還與硬礦物的晶粒粗細有關，粗粒結構的砂巖較之中細粒砂巖磨蝕性大。另一方面，破碎功指數高表明施加力的行徑長，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，最常見的是賓州粉碎機公司磨蝕性方法。物料的磨蝕性只是選擇破碎機類型的最基本的參數，還要參考前面影響能力的物料的含水率、硬度、抗壓強度、可破碎性來選擇破碎機的規格，甚至改變破碎機的類型。

3 系統布置形式

經過對原料取樣作試驗（尤其磨蝕性實驗）后就可以選擇機型和系統。水泥廠石灰石破碎機的傳統布置是重型板式給料機加破碎機。

近幾年市場上又出現了預篩分的破碎系統，在破碎機的前面加具有輸送和篩分功能的波動輥式給料機，將來料中的粒度合格的物料篩出，不再進入破碎機，這樣就可以減少破碎機的磨損；將所含泥土預先篩分出來也可以減少破碎機的堵塞，從而可以使用較小的破碎機。但是系統增加了一臺設備，增加了一個故障點和設備的維護工作量。所以此系統要權衡考慮才能應用，符合下面的情況才考慮采用，如來料中的合格粒度超過一定的含量（30%），或者必須將泥料篩除后破碎機才能使用，或者為了提高礦石的品位，將品位底的細小料篩除，當廢料排除出系統。

混合破碎，將粘性的粘土質原料和石灰石一起喂入單段的破碎機，而后將混合料送到預均化堆場存取。這種破碎系統車間設有兩個料倉，分別接受石灰石和粘土，粘土按需要的比例由板式給料機送到石灰石給料機上，再一并送進破碎機；這就要求破碎機能夠處理泥含量高的混合料，雙轉子錘式破碎機最適于這種混合破碎。當然，為了能使這套系統多運轉，需要對雙轉子破碎機以及堆場的取料機作結構上的優化。

此外還有移動式破碎站，當開采面離破碎站較遠時，可以將破碎站整體移動或解體后搬遷到距離開采面較近的地點，縮短運輸距離，降低成本和危險。

4 破碎系統段數的確定

（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，實現系統的簡化。目前主要的機型有帶一個給料輥的單轉子破碎機、帶兩個給料輥的單轉子破碎機和不帶給料輥的單轉子破碎機以及雙轉子破碎機、反擊式破碎機，以上機型都屬于沖擊式破碎機。

（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。最簡單的兩段破碎系統由顎破（或旋回破碎機）作為粗碎機和錘式中碎機組成，不帶篩分機，系統破碎比可達1：40。

5 破碎機的選擇

（1）當石灰石含土量少于5%時，可選用單轉子錘式破碎機，當破碎比合適時也可以選擇反擊式破碎機。

（2）當石灰石含土量超過5%，且水分超過7%時應選擇雙轉子錘式破碎機。

（3）當石灰石磨蝕性高時，則應該選用反擊式破碎機，反擊式破碎機對磨蝕性礦石的適應能力優于錘式破碎機，但對含土量和水分的適應能力不如雙轉子破碎機。如果是磨蝕性很高且很難破碎的礦石，就應該考慮兩段破碎。

（4）水泥廠若使用高水分的白堊、泥灰巖為主要原料時，以上破碎方式就不適應了，應采用齒輥破或具有干燥功能的烘干破碎機處理。

（5）混合破碎系統宜選用雙轉子錘式破碎機。

總之，破碎系統以及破碎設備的選型應根據具體項目的具體情況進行詳細分析，最終確定。

TQ172.611.9

A

1001-6171（2012）01-0083-02

通訊地址：中材裝備集團有限公司科力分公司，天津 300400；

2011-07-11；

沈 穎