石灰石破碎系統預篩分的改造

王 平

1 前言

目前水泥廠使用的石灰石破碎機大多為單段錘式破碎機，該機型進料粒度大，能將物料一次性破碎到入磨粒度，打擊效率高，耗電量少，維護方便。但它對粘濕物料含量有一定限制，超過一定含量，有時會引起設備瞬時粘堵，并且在下腔有一定積料，對錘頭有一定附加磨損，所需耐磨件更換量大，在骨料第一段用錘式破碎機代替水泥石灰石礦專用錘式破碎機時更是如此。為此，水泥行業逐漸興起了預篩分改造業務。通過預篩分改造，可以將無需破碎的小碎料及粘濕物料直接下篩到出料皮帶上，在破碎機功耗相同的情況下，可大大提高系統產量，減少了碎料對耐磨件的磨損和耐磨件的更換頻率，有時還可以進行拋尾作業，提高礦石的品質。以上優點在物料合格粒度比例＞30%時尤為明顯。下面介紹一例成功的預篩分改造項目，并對水泥石灰石用傳統單段錘式破碎機與骨料第一段用錘式破碎機的特點進行對比，供大家參考。

圖1 普洱昆鋼嘉華水泥建材有限公司

2 技改所在礦山情況概述

該技改項目屬于普洱昆鋼嘉華水泥建材有限公司（圖1），位于云南省普洱市鎮沅彝族哈尼族拉祜族自治縣者東鎮，地處云南省西南部，距云南省省會昆明市西南約400km。該地區處于亞熱帶，全年氣候濕潤，分干濕兩季，雨季一般長達5個月，且群山環抱，哀牢山、無量山貫穿全境，海拔高度1 780m。該項目礦山植被茂密，同時也有不少夾層，且多為紅土和膨脹土。

該項目2014年由成都建筑材料工業設計研究院有限公司設計并總承包，業主自備礦山，礦山施工由天津中材礦山有限責任公司承包。第一套破碎系統即坐落于此，設備由常熟中材裝備重型機械有限公司設計并制造，包括BZ2300重型板喂機和一臺LPC1020R23單轉子錘式破碎機（見圖2）。

破碎機參數如下：規格：LPC1020R23（帶給料輥）；進料粒度：最大1 500mm×1 200mm×1 000mm；出料粒度：70mm；產量：900～1 000t/h；電機功率：1 000kW；轉子形式：交錯錘盤，掛重錘，數量48個；承料框：無，全靠轉子全排面慣性打擊。

喂料工藝采用豎井平硐式，雨季時粘濕物料含量很大，含水量最大可達15%左右，且多為紅土和膨脹土，粘附性極強。雖經多年使用及改進，該機型破碎機有時也會發生篦子板堵塞，但并不會因此停產。減少臺時產量后，至少能保證連續生產，而且粘堵的發生也與喂料方式有關。豎井溜槽喂料時，粘土在豎井里翻滾并承受極高的壓力（滿井時石灰石可達2萬噸），由松散的物料變成壓實的料餅，進入破碎機后自然會粘堵在篦子上。如果采用露天料倉喂料，情況就會好很多。業主對此表示理解，經過近4年的生產實踐顯示，該破碎系統運轉穩定，供料及時。

圖2 LPC1020R23單轉子錘式破碎機

3 技改緣由及現場調查

2017年，該廠新增一套骨料生產線，坐落于廠區內。礦石來源于同一座礦山，若將水泥石灰石單段錘式破碎機用作一破，則廠區只需二破即可，能免去大塊礦石的運輸。但這也帶來一個問題，該破碎機既要供應水泥原料的生產，又要滿足骨料的生產，連續開機時間大大延長，同時又減少了檢修時間，增大了設備的故障率與風險系數。故而，業主決定在其旁邊增加一套破碎系統，用作骨料一破，同時也可以作為備用破碎站。通過競標，棗莊某破碎機生產廠家的骨料用錘式破碎機競標成功（該設備多用于干的骨料，設備前部多加除泥設備，本項目為未除泥的原料）。

圖3 JSPCD2126

圖4 進料溜子粘堵

圖5 被粘堵的破碎腔

錘式破碎機設備（見圖3）參數如下：

規格：XXPCD2126單轉子錘式破碎機；進料粒度：max800mm；出料粒度：70mm；產量：900t/h；電機功率：800kW；轉子形式：每排2個，共8排，共16個錘頭，排與排之間交錯90°布置；承料框：有，物料落在承料框上，錘頭伸出打擊。

該系統2017年5月投產，進料粒度大部分在500mm以下，最大800mm；出料粒度70～80mm，旱季產量900t/h左右。但6月進入雨季后，產量下降到300～500t/h左右，甚至無法生產。究其原因，主要有以下幾點：

（1）進入雨季，山上的表層覆蓋土進水成泥，開采出來的石塊被泥土包裹，泥土本身氧化鈣的品位也不低，所以不能浪費。但破碎機進料溜子過于平緩，泥土粘附在上面，無法進入破碎腔（見圖4），導致進料口逐漸變小，喂料量亦隨之減小，嚴重時整個進料口被堵死，不得不停機清理，致使臺時產量下降嚴重，檢修時間大大延長。

（2）物料進入打擊區，由于粘濕物料多，使得上殼體起反擊板作用的襯板，下殼體起細碎作用的篦板篩網，均被粘土糊?。ㄒ妶D5），導致打擊效率降低，排料不暢；喂料量加大的情況下，物料無法及時破碎并排出機外，導致破碎腔堵塞、傳動皮帶打滑、電機電流頻頻超過極限電流，使得喂料量不得不減小，產量嚴重下降。綜合情況見圖6。

該系統試用僅一個月，產量即跟不上廠區的需求，此外，檢修時間過多，因此，決定對其進行改造。

4 技改勘察測繪過程及技改方案的制定

實地勘察發現，該地區雨季物料粘濕度很大，且粘濕物料不僅來自表層覆蓋的普通粘土（見圖7），更多的來自于爆破后的石粉和一種當地特有的紅土和膨脹土（見圖8）。

石粉遇水后形成一種極粘極軟的泥狀物，人踩在上面輕易就陷進去，不容易掙脫；膨脹土遇水結團，表面與普通粘土無異，裂解脫水后，粘附在溜子上，很難清理。而紅土為云南當地一種特有的土，遇水后其粘度甚至超過前面兩種。前已述及，該破碎機進料溜子過于平緩，結合上述物料情況，物料難以喂入破碎腔。查看破碎機內部發現，該破碎機有承料框，轉子錘頭排布過于稀疏（見圖9），且每排錘盤只有兩個錘頭，導致轉子對物料的打擊率很低，過少的錘頭使轉子轉動慣量小，無法將粘濕物料打散。這些都導致了進入破碎機的粘濕物料直接被帶到反擊襯板與出料篦子上，造成粘堵，失去水分變干后，基本無法清理，嚴重影響了生產。

圖6 原破碎機的問題綜述

圖7 物料中夾雜著大量的粘土

圖8 紅土和膨脹土

圖9 承料框導致錘頭排列稀疏

進一步分析發現，物料雖然粘，但其中往往裹挾著小石子等顆粒，用手捏成團后摔在地上，可以摔成多瓣。

通過上述調查顯示，該破碎系統需要解決的問題有如下兩點：

（1）解決進料問題。通過改造，將物料強制性送入打擊區。

（2）解決粘濕物料粘附在反擊板及篦子板上的問題。

該機型適應大塊能力差，進料很細，碎料比例高達20%～40%，根據公司多年積累的經驗，結合物料可以結團后沖擊成碎瓣的實際情況，提出進行預篩分的改造方案。即在破碎機與板喂機之間合適的位置加裝波動輥式篩分機（見圖10），整體破碎腔型無需做本質性修改。波動輥式篩分機篩上的物料被強制性送入打擊區；粘濕物料被大量篩下，使進入打擊區的粘濕物料量大大降低，減少了粘濕物料依附在反擊襯板及篦子板上的概率。該機型配有剃泥齒，可以強制清理輥子之間的粘濕物料，防止篩孔堵塞。經波動輥式篩分機篩分后，物料已經變干，破碎機破碎腔型也就無需修改。業主及包產方均認可該方案。

改造方案具體要點如下：

（1）新增一臺WRS2418四輥波動輥式篩分機。

（2）其頭輪距板喂機頭輪位置，須確保物料先落到溜板上，以減少對輥子的直接沖擊。

（3）波動輥式篩分機的加設，改變了物料進入破碎機的落料點，優化了破碎腔型的破碎空間；同時在波動輥式篩分機篩上物料進入打擊區的落料點上，焊有一塊厚鋼板，大大減緩了物料對承料框的沖擊。

（4）破碎機的第一道反擊襯板直接向上平移，第二道反擊襯板原樣保留，這樣既留出了波動輥式篩分機與第一道反擊板之間足夠的空間（以免大塊無法進入打擊區），又保留了原有的破碎腔型（見圖11、圖12）。

經第二次現場技術對接，各方人士對此均無異議，于2018年年初啟動項目改造。

圖10 波動輥式篩分機

圖11 原破碎系統圖

圖12 改造后系統方案圖

5 現場施工及運轉效果

2018年4月15日，待業主全廠大修時設備正式發貨，2018年4月18日運送到現場；2018年5月3日開始停機，拆除設備相應結構；2018年5月10日～2018年5月23日，技改安裝；2018年5月24日，空負荷試車；2018年5月28日～2018年5月29日帶負荷試車。由于5月28日帶載半小時后，原破碎機小軸承溫度過高達120℃以上，油被燒掉，下午進行了調整，并重新灌油，5月29日重新試車。

開機時：轉子運轉平穩，無干涉；開機電流正常。

過程中：待料總共進行了6h，板喂機負荷由10Hz逐漸增加到27.5Hz。

進料（圖13）：來料不均，有時滿車大塊，平均600mm以上，最大＞1 000mm，該情況一開始很常見，后來制止；第一車的含泥量最大，水分很高，其余各車物料含泥量也十分可觀，且十分濕粘。這些泥土大量夾雜在石塊之間，且石塊表面也糊了一層，含水量估計在12%左右。

產量：在上述粒徑大、粘濕物料含量高且板喂機喂料量達到正常生產頻率時，生產依然順暢。粘濕物料被大量篩下，泥石俱下，篩分能力十分強，大塊能夠順利進入到打擊區進行破碎。板喂機負荷27.5Hz時，產量可達 800t/h，30Hz時可達 900t/h，32.5Hz時可達1 000t/h，且電流還有一定富余。

出料：出料粒度在80mm左右，偶爾有較大粒徑的物料排出。從粒徑上判斷，出料粒度過大，應是從破碎機排出，下料溜子無粘堵與掛料。

電流：波動輥式篩分機電流25～30A左右（額定83.5A），破碎機電流30～35A左右（額定60A）。

本次技改整體情況良好（圖14），在物料整體粒度大、粘濕比例高、產量達到正常所需的前提下，設備運轉良好，篩分作用十分顯著。波動輥式篩分機與破碎機電流平均在30%～50%之間，有較大富余，在物料較碎時，有較大提產空間，

在連續生產的情況下，波動輥式篩分機剔除粘濕物料量大、篩泥效果好，能強制剔泥，篩細料能力強，設備結構簡單，安裝維護方便，能耗低，生產無振動，噪聲低。本次技改也證明了波動輥式篩分機剔除粘濕物料的優越性能。

圖13 進料情況

圖14 波動輥式篩分機使用后的情況

6 水泥廠石灰石用單段錘式破碎機（LPC1020 R23）與骨料用錘式破碎機（JSPCD2126）的比較

水泥廠石灰石用單段錘式破碎機與骨料第一段用錘式破碎機相比，工況有如下不同：水泥廠的石灰石進料粒度很大，進料粒形不均勻，粘濕物料含量有時很大（尤其在我國南方），要求破碎機要一次性將1 500mm左右的大塊破碎到50～80mm以下，有的進料粒度甚至達到2 000mm，破碎比可達40：1。反觀骨料用第一段破碎，進料粒度控制得較小，一般為800mm以下，且來料粒形一般較為均勻，而且進入破碎機的物料粘土含量一般都有嚴格的控制，因有中碎用的第二段破碎，出料粒度一般為300mm。

水泥廠石灰石用單段錘式破碎機與骨料第一段用錘式破碎機相比，設計結構與配置有如下幾點不同：

（1）需要適應更大的進料粒度，能夠達到更大的破碎比，從而使出料粒度一次性滿足磨機生產的要求。這就要求破碎機主體結構及轉子更加結實牢固，同時電機功率更大。

（2）為適應粘濕物料，喂料溜子部分和破碎腔體要進行優化設計，以避免堵塞。

該礦山第二套破碎系統本為骨料破碎專用，帶有承料框，錘頭稀疏，殼體結構粗糙薄弱，承料框的棚條承受大塊沖擊時容易斷裂，大塊料適應性差，增加了爆破后處理大塊的工時和開采成本。由于未對該機型腔型及轉子的結構進行粘濕物料適應性改進，該機型難以適應水泥石灰石礦生產中的不可避免的粘濕物料。雖然技改后問題基本解決，但后期技改費、波動輥式篩分機本身的價格，再加上開采后二次處理和檢修的成本，費用已經超出了第一套破碎系統很多。建議用戶在選擇破碎機型號之前，對要選用的破碎機型號的適用范圍及物料的性質進行詳細的調查與研究，選擇合適的機型，在保證正常生產的前提下，尋求更優的性價比。