下面對一些節(jié)能、利廢減排和提高效率的幾種破碎新工藝新設(shè)備介紹如下：
一) 混合破碎
將兩種或三種原料同時喂入一臺破碎機進行破碎的方式破碎礦石稱為混合破碎。最簡單的混合破碎是將兩種原料按一定比例卸入一個共用的料斗的方式破碎，例如數(shù)車石灰石摻一車低品位夾石或覆蓋土。幾乎所有的礦山都有這樣的方式生產(chǎn)。由此產(chǎn)出料的化學(xué)成分難免波動較大，進廠的礦石需要加強均化調(diào)制，它是基于現(xiàn)有條件下實施利廢的措施。本處所稱的混合破碎是指具備兩種或三種原料按動態(tài)比例配合而后破碎的正規(guī)破碎系統(tǒng)，它除了主要原料有卸料斗和將原料送給破碎機的主給料機之外，其它原料也有各自的卸料斗和給料機，它們將這些原料送到主給料機之上，一并供給破碎機破碎。輔料給料機需要隨主給料機的速度變化而變化。同時輔料與主料的配比由裝在混合料膠帶輸送機上的在線分析裝置獲取化學(xué)成分信息，經(jīng)處理后對各給料機速度予以自動調(diào)整。
石灰石和黏土的混合破碎，當(dāng)黏土水分高、塑性大時，難度增大?，F(xiàn)將這種原料的破碎介紹如下：
1 越堡水泥公司的混合破碎
1.1 礦區(qū)基本情況和覆蓋物的利用
圖1 . 廣州越堡水泥公司混合破碎
礦山位于花都區(qū)炭步鎮(zhèn)轄區(qū)，與工廠相距約9km,當(dāng)?shù)厝丝诔砻?，土地稀缺。礦床位于洪沖擊平地，地勢低洼，礦區(qū)地表大部分為魚塘。石灰?guī)r層的初采標(biāo)高已低于海平面。開采境界是在征地范圍內(nèi)圈定的，其上部的第四紀(jì)覆蓋層平均厚15.87m，最厚30.82m，總量達2800萬m3。覆蓋物主要是黏土、淤泥和砂層。當(dāng)?shù)貨]有堆置這些覆蓋物的場地，而它們的化學(xué)成分又符合配料要求。這就需要研究和解決它的加工處理方法，達到零排放的要求。
根據(jù)深井的揭露，第四紀(jì)覆蓋物除地表腐植層(厚約0.5m)外，其下部共有六層。YJ-1、YJ-4、YJ-6為黏土，層厚分別為2.4m、1.0m、2.8m，主要為淺灰色、質(zhì)軟而有很大塑性，水分大致在15%～20%之間。YJ-3為淤泥層，厚4.9m，含有～7%有機質(zhì)，色黑、膏狀、塑性大，AM為2.52，水分高達80.5%～90.4%。YJ-2、YJ-5為細砂層，層厚分別為1.2m、1.3m，為淺黃～淺灰色，AM分別為13.73和24.67。
由于黏土的AM波動大(2.5～4.6)需要根據(jù)不同地段的產(chǎn)出成分，搭配不等的細砂。因此細砂單獨開采，且不需破碎。采用單獨處理方式，分采分運，利用長9km的膠帶輸送機空閑時間進廠，單獨存取，按需配入原料中。
黏土和淤泥即使均勻混合，其水分也高達27%左右，因其很高的水分和塑性，單獨處理，不僅需要另增一套破碎系統(tǒng)，又因為這種物料不能用膠帶輸送機運輸，需要專門的運輸車輛，又因為高的水分和塑性引起的壓實性，在廠內(nèi)存放和挖取均甚困難?？梢娏砀阋惶准庸は到y(tǒng)不僅投資高，經(jīng)營費高，而且使用中困難重重，工廠無法正常生產(chǎn)。
將黏土摻入石灰石一并破碎是一種新的加工方法，根據(jù)國外某些資料介紹，摻入的黏土在破碎過程中被石粉和碎粒石料拌和，其塑性和粘附性大大減輕，物性發(fā)生改變，因此加工后的這種混合料可用傳統(tǒng)的膠帶輸送機運輸，同時后續(xù)的貯取工作也不困難。但是像我們這種性質(zhì)的黏土的混合破碎尚未見有報導(dǎo)。業(yè)主要求供應(yīng)商提供的原料破碎機具有適用于對付這種特別粘的第四紀(jì)物料的自清能力。
常熟中材裝備重型機械公司以其對破碎系統(tǒng)獨有的配置和對給料機、破碎機的特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計獲得業(yè)主的認(rèn)可，成為該系統(tǒng)主要設(shè)備的供應(yīng)方。
1.2 混合破碎的工藝介紹
石灰石和黏土都各有一臺給料機。石灰石用量占總量的80%左右，其卸料斗、給料機與破碎機居于同一軸線上(可稱為主軸線，此給料機也稱主給料機)，黏土用量較少，其卸料斗和給料機居于側(cè)面，并與主軸線垂直，它將黏土喂到石灰石給料機的前段。由此，將黏土鋪到主給料機的石灰石上面，一并送入破碎機。兩臺給料機均由變頻調(diào)速電機驅(qū)動，由在線分析裝置測出混合料的化學(xué)成分之后，對兩種原料的配比進行自動調(diào)節(jié)，以確?；旌狭系某煞?圖1)。
本系統(tǒng)加工的石灰石入料粒度<1500mm, 黏土<800mm，要求出料粒度<80mm占90%，極限最大粒度<100mm。設(shè)計處理能力為1200t/h。
根據(jù)原料條件和生產(chǎn)規(guī)模我們選用適應(yīng)性最好的機型，即雙轉(zhuǎn)子錘式破碎機來處理這種混合料。破碎機具有兩個相向轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子，兩個轉(zhuǎn)子之間具有承擊砧，由于物料的破碎是發(fā)生在兩個轉(zhuǎn)子之間，使粘濕物料粘附在固定腔壁的機會大大減少。破碎機的殼體進行了專門設(shè)計，降低了高度，減少了大塊物料對轉(zhuǎn)子的沖擊，獨特設(shè)計的篦子調(diào)整方便，便于粘濕料的通過。除了錘頭抽取裝置之外，增添了獨創(chuàng)的液力盤車裝置，兩者配合使用，使錘頭的更換工作更輕便更安全。
大泥團的墜入破碎機很易將排料篦縫傾刻間糊住，這種情況的發(fā)展將造成破碎機的堵塞。為了防止這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，在黏土給料機上添加了切泥機，經(jīng)切碎的泥料小于300mm。鑒于本礦的覆蓋物中難免有>300mm的石塊存在，它們的出現(xiàn)將給切碎機工作造成困難。本切碎機的獨特結(jié)構(gòu)是旋刀軸裝在懸臂上，一旦遇到石塊可抬升避讓。
石灰石卸料斗端壁傾角達80°，落差6.5m，采用重型汽車運礦(目前汽車載重量是45t，今后將改用60t汽車)，卸礦時對給料機的沖擊載荷相當(dāng)大。本給料機是重型結(jié)構(gòu)，受料段為帶有減震裝置的浮動床。槽板底面用自潤滑滑道支承，槽板搭接處帶有防漏唇邊，底部用“H”型鋼加強，并用履帶式牽引鏈牽引。驅(qū)動的行星齒輪減速器懸掛在軸端，不用另設(shè)基礎(chǔ)。大梁為很結(jié)實的自承重結(jié)構(gòu)，除后部支承在混凝土基礎(chǔ)上之外，前端托在破碎機殼體上，中部不用立柱支撐。給料機傾角為23°。
黏土卸料斗端壁傾角90°，落差4.2m，料斗斗壁均鋪上聚酯板以減輕黏土附著。黏土給料機與石灰石給料機具有相同的結(jié)構(gòu)?？紤]到黏土水分高，采用了較緩的傾角(15°)。其下部裝有刮料機以防止碎料撒落。
破碎機出料漏斗斗壁是直立的，以減少碎料附著，因此出料膠帶輸送機帶寬達2600mm，其后的膠帶輸送機則為正常帶寬。
1.3 使用效果及完善措施
1.3.1 調(diào)試中出現(xiàn)的問題
盡管我們對加工這種原料可能出現(xiàn)的問題作了多種設(shè)想，并作了相應(yīng)的處置，但是不如人意的情況仍在所難免，這些問題在調(diào)試期間逐個暴露出來。經(jīng)越堡水泥公司、中材建設(shè)公司和常熟中材裝備重型機械有限公司三方的共同努力，予以逐一解決，從而很快達到可使用的狀態(tài)。
調(diào)試以破碎單一的石灰石開始，運轉(zhuǎn)表明，兩個轉(zhuǎn)子的負(fù)荷相近。破碎機順利達到預(yù)期的生產(chǎn)能力，并有很大潛力。繼后添加黏土，發(fā)現(xiàn)破碎機因篦縫和篦板后部空腔逐步積料，造成錘盤轉(zhuǎn)子及錘頭受阻面積增大，工作負(fù)荷增高(2#轉(zhuǎn)子負(fù)載電流超出額定值)，未能達到預(yù)定的設(shè)計產(chǎn)能。
1.3.2 原因分析、改進措施及效果
由于物料粘性大，含水量高，粘性物料進入破碎機的分配位置至關(guān)重要。分布不勻造成了機內(nèi)局部粘性物料比例過大，而堆積堵塞。然后逐步擴大堵塞范圍，加劇了轉(zhuǎn)子及錘頭受阻的程度。
分布不勻主要與給料機下料點有關(guān)。首先是黏土落入主給料機導(dǎo)料槽內(nèi)時偏向外側(cè)，經(jīng)修改溜子后，得以糾正。主給料機頭輪位置與分配到兩個轉(zhuǎn)子物料的多少有關(guān)，調(diào)試中發(fā)現(xiàn)當(dāng)只破碎石灰石時，兩個轉(zhuǎn)子的負(fù)荷是基本相近的，但是一旦摻加黏土，兩個轉(zhuǎn)子的負(fù)荷即發(fā)生變化，2#轉(zhuǎn)子的負(fù)荷明顯增加，這表明粘性物料主要偏向2#轉(zhuǎn)子，從而使它的工作惡化。根據(jù)這種情況在破碎機進料口上方的頭罩內(nèi)添加了鏈幕以調(diào)節(jié)落料點。同時適當(dāng)放寬了篦縫，修改了篦子形狀。篦板后部機殼加裝襯板，改善了粘性物料的排出條件，減少了轉(zhuǎn)子與積料的摩擦。
經(jīng)上述改進措施之后，破碎機的運行狀態(tài)得到了根本性的改善，在保證物料條件及比例在滿足設(shè)計控制范圍的條件下，產(chǎn)能已經(jīng)達到設(shè)計1200t/h的能力，主機負(fù)荷較均勻地保持在較低的水平。1#轉(zhuǎn)子平均電流約為20A，2#轉(zhuǎn)子平均電流約為30A。
1.3.3 使用經(jīng)驗
破碎混合料的破碎機有別于一般只破碎石灰石的破碎機，它既要具有很高的排料和防堵塞能力，又要防止粗料排出。兩者的矛盾給破碎機的使用提出了更高的要求。越堡公司礦山部在使用中采取了如下措施：
⑴ 采取多種措施盡量減少進入破碎機的黏土的含水量。
⑵ 篦板與錘頭的間隙過大易使出料變粗，為了防止粗料排出，經(jīng)常檢查和調(diào)節(jié)篦子，使間隙保持在5～10mm之間(說明書原規(guī)定的間隙是<25mm)。
⑶ 錘頭的破碎效率和它磨損面形狀有很大關(guān)系。錘頭磨損后角度過大將過分偏離正常碰撞點，和改變物料受碰后的運動軌跡，因此采取了勤掉邊的措施，每付錘頭都掉邊數(shù)次(而有些工廠只掉邊一次)，達到能保持錘頭最佳打擊受力點的作用。使得錘頭單位磨損金屬的破碎量更大。
采取以上措施后錘頭的使用壽命得到了延長，基本達到了125萬t/付的設(shè)計預(yù)期壽命。且出料粒度總體上達到了設(shè)計指標(biāo)的要求，只有個別物料超出最大控制粒徑。
2 混合破碎的優(yōu)化
由于混合破碎具有很大的經(jīng)濟效益和社會效益，隨后土耳其Askale(兩套)、也門UCC、伊拉克蘇萊曼尼亞、俄羅斯Tula等工程也采用了這種破碎工藝。而且黏土摻入量也從15%逐步提高，其中伊拉克蘇萊曼尼亞(陸續(xù)提供了三套)的黏土摻入量達28.2%，均取得了成功應(yīng)用。
蘇萊曼尼亞的原料情況如下：
石灰石 黏土
進料粒度 mm <1000×1000×1000 <500×500×500
水 份 mm ≤5 ≤20
混 合 比 % 71.8 28.2
出料粒度 mm ≤80不少于90%
混合破碎的優(yōu)化具有如下主要點：
(1)選用適應(yīng)性最佳的雙轉(zhuǎn)子錘式破碎機作為這種原料的破碎機。
(2)應(yīng)對原料情況采用合理的設(shè)備配置。例如越堡水泥公司的黏土粘性大、水分高、分散性差，大塊泥團進機是打不散的，勢必頃刻糊死篦縫。對于這種原料，宜在黏土板式給料機上裝設(shè)切碎機，把泥團切碎到200～300mm以下。越堡的摻入量為15%，土耳其Askale的摻土量為20%(黏土的粘濕性不及越堡)，更多的摻入量應(yīng)加設(shè)混配機?；炫錂C裝在破碎機的進料口上方(圖2)，它的功能是將原來板式給料機的送來料進行一次預(yù)混合，提供兩個轉(zhuǎn)子相同的原料，一改原來只有#2轉(zhuǎn)子破碎摻土料而為兩個轉(zhuǎn)子都破碎同樣的摻土料，從而使摻土量提高了一倍。目前伊拉克蘇萊曼尼亞的三條生產(chǎn)線和俄羅斯Tula的混合破碎均裝有這種混配機。
(3)必須能順利地將輔料喂進主板式給料機，并且獲得合理的混合料層高度是實現(xiàn)混合破碎的重要問題，曾有如下一個實例，某單位設(shè)計的混合破碎系統(tǒng)在調(diào)試時發(fā)現(xiàn)主板式給料機上的石灰石料層已高達輔料板式給料機下料口的高度，輔料無法喂入。這個事例必須引起我們重視。主板式給料機石灰石料層厚度主要由卸料斗的幾何形狀，車輛卸料堆積線位置、料塊大小及粒度組成狀態(tài)等因素有關(guān)，在工程設(shè)計時應(yīng)該有個預(yù)判?？偟囊笫鞘沂蠈硬灰诉^厚，以便于為輔料留出足夠的空間。輔料給料機的頭輪高度也要滿足這一要求，允許通過調(diào)整溜子使輔料堆積在石灰石料層居中位置。
(4)根據(jù)預(yù)判的料層高度確定給料機頭輪與破碎機中軸線的水平距離，使破碎機的兩個轉(zhuǎn)子負(fù)載基本相等。
(5)破碎機出料漏斗宜采用直立的斗壁，以減少碎料附著，出料膠帶輸送機的帶寬要滿足這一要求。
二)預(yù)篩分破碎
在如下的情況下值得預(yù)篩：預(yù)篩分拋尾，去除有害組分，使死礦變成活礦;預(yù)篩分去除不適破碎物，使得系統(tǒng)通暢;預(yù)篩分減少破碎量，提高系統(tǒng)生產(chǎn)能力，降低能耗和材料消耗量;預(yù)篩分減少過粉碎，提高成品率。
1 預(yù)篩分拋尾，去除有害組分，使死礦變成活礦
前已敘及，印度海德堡集團Damoh水泥廠的Patharia礦就是一個典型的例子。該礦是一個低鈣礦床，其中含有一些泥灰?guī)r夾層，使得Cao平均品位更低。由于泥灰?guī)r質(zhì)軟易碎，爆破后細料的Cao含量低于粗料，因此篩除細料后礦石則可以使用。該礦開采的難度不僅在于低鈣夾層，而且還有大量的土難以剝凈，土的水分為15～20%，預(yù)計混入量達20%。印海技術(shù)中心經(jīng)過研究后決定將拋尾界限劃定在20mm，并提出了如下的生產(chǎn)流程(見圖3)。原礦先進行預(yù)篩分(波動預(yù)篩分機)，將小于75mm料篩下，大于75mm料進破碎機破碎。篩下料進二級篩分機(該篩分機具有抗粘功能)，將小于20mm細料篩除并排棄。大于20mm碎料返回主生產(chǎn)線。當(dāng)?shù)赜昙鹃L達3個月，為了保證生產(chǎn)不致中斷，還要求在礦山建一個43萬t容量的應(yīng)急堆場。
中材國際工程公司承建的沙特南方水泥公司(SPCC)項目，所使用的石灰石礦床為SiO2含量較高的低鈣石灰石，其中高品位礦石的Cao含量也僅有46%，平均品位達不到使用要求(低于42%)。為此，采用了拋尾措施，在破碎機前設(shè)有波動輥式篩分機，將小于80mm的料分離出來再篩分除土，破碎機出來的料也進行一道篩選。除去了碎石和夾土之后石灰石品位得以提高。據(jù)介紹，篩分處理的廢棄碎石的Cao為36.98%，篩分后的成品石灰石Cao達到42.87%，滿足了生產(chǎn)的需要。
2 預(yù)篩分去除不適破碎物，使系統(tǒng)通暢
我國水泥用硅質(zhì)原料礦床常是砂頁巖互層產(chǎn)出，表面強度風(fēng)化吸水而成為粘濕料和高磨蝕性料的混合物。例如柳州水泥廠的牯牛嶺砂巖礦和亞東水泥公司的砂巖礦均屬于這類礦床。將粘濕料預(yù)先篩除，方可使用抗磨型高破碎比的破碎機進行單段破碎。東亞水泥公司以波動輥式篩分給料機和硬料反擊式破碎機組成破碎系統(tǒng)。目前這種生產(chǎn)方式在國內(nèi)也得到較為廣泛的使用，其規(guī)模覆蓋2000t/d～10000 t/d生產(chǎn)線。但是使用中還需要注意，若主體礦石是硬質(zhì)砂巖、石英巖，當(dāng)前的抗磨型反擊式破碎機的抗磨蝕能力還嫌不足，預(yù)篩分機輥子的耐磨性也需要進一步提高。有的單位采用常規(guī)結(jié)構(gòu)的反擊式破碎機，板錘壽命只有一周，更不恰當(dāng)。
預(yù)篩分去除粘濕料也是防止石灰石破碎機堵塞的有效途徑，可以與單轉(zhuǎn)子錘式破碎機配合使用，其篩分功能主要在于改善破碎機的工作條件，減少堵塞而達到高的破碎效率。并不在乎它的篩分量的多少。篩分機的輥子可酌情減少,一般約6支即可。
3 預(yù)篩分減少破碎量，提高系統(tǒng)生產(chǎn)能力，降低消耗
由于添加預(yù)篩分機增加了一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，通常是帶來更多的好處方值得實施，其中也包括提高系統(tǒng)生產(chǎn)能力、降低消耗。一般認(rèn)為原礦中合格料占20%以上即可添加預(yù)篩分機。
前已敘及，拉法基摩洛哥CADEM水泥公司一套能力為1000 t/h的混合破碎系統(tǒng)中，因為使用了預(yù)篩分機把粘濕料和碎料篩分出來，破碎機的負(fù)荷只有400t/h，因此配用了規(guī)格較小的雙轉(zhuǎn)子錘式破碎機(Titan72D75k)。
臺灣幸福水泥公司和仁礦的石灰石粒度組成如下
根據(jù)業(yè)主提供的資料，原礦中合格料(<100mm)已占30%，我方在破碎系統(tǒng)中裝設(shè)了波動輥式篩分機。篩上料進入雙轉(zhuǎn)子錘式破碎機破碎。篩分機的出料口配置在最佳位置，以盡量減少大塊料進機的落差，而且使破碎機兩個轉(zhuǎn)子的負(fù)載基本一致。按照如上理念設(shè)計的破碎系統(tǒng)投入使用效果良好。在給料機75～85%轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)下，破碎機的負(fù)荷基本在120～200kW范圍內(nèi)波動?，F(xiàn)將2010年1月23日實測負(fù)荷及運轉(zhuǎn)記錄列于表3a、b中。整個破碎系統(tǒng)五天的平均電耗僅0.37kWh/t.由于業(yè)主指定選用了大規(guī)格的破碎機，因而它的負(fù)荷很低，只有20～22%，但是節(jié)能效果仍很明顯。
繼后在青海祁連山水泥公司的石灰石系統(tǒng)中采用預(yù)篩分機時，適當(dāng)?shù)販p小了破碎機的規(guī)格。使用一臺LPC1020R20單轉(zhuǎn)子錘式破碎機加波動輥式篩分機的系統(tǒng)能力為1200t/h，與傳統(tǒng)破碎系統(tǒng)相比，主要設(shè)備重量基本相當(dāng)，裝機功率由1495kW減小為1015Kw,減少了32%，投產(chǎn)后效果良好。能耗和材料消耗都有明顯降低。
事實上，由于礦山采出礦石粒度很難一直保持穩(wěn)定，對于這種破碎系統(tǒng)配置破碎機時要留有一定的富裕量，以免一旦合格料比例減少時生產(chǎn)被動。
表3a
表3b 碎石機運轉(zhuǎn)記錄表
三) 采場內(nèi)的移動和半移動破碎
移動和半移動破碎是指在礦山采場內(nèi)進行的一種破碎方式。礦石被破碎成碎塊之后就可以用膠帶輸送機替代重型汽車將礦石運出采場，直到工廠。
在礦山生產(chǎn)中，燃油消耗量是很大的，由于它是戰(zhàn)略物資，自產(chǎn)率還跟不上國家發(fā)展的需要，節(jié)省燃油具有重要意義，它不僅可以降低生產(chǎn)成本，還可以減輕碳排放量，改善空氣質(zhì)量，而且是企業(yè)大型化、高效化的重要手段。這種生產(chǎn)工藝已成為當(dāng)今金屬、非金屬、煤炭開采都十分重視和研究的課題。
世界上最早采用移動破碎開采的是德國漢諾威北方水泥公司(1956年)是一種裝在履帶行走機構(gòu)上250t/h破碎裝置。繼后類型不斷增多，使用范圍也從水泥業(yè)擴展到煤炭和金屬礦，地域遍及歐、亞、美、非。目前最大的半移動破碎站的能力達萬噸/小時。
在我國大型露天煤礦、金屬礦采用半移動破碎站的項目急驟增加，它們的裝備主要來自德國krupp公司和英國MMD公司，價格昂貴。我國水泥業(yè)界赴歐考察的同仁對水泥廠采用移動破碎帶來的高效率都有深刻體會，但都因受資金限制，望而卻步。
1 移動式破碎站的類別及使用條件
移動式破碎站除了破碎機之外，還帶有進出料裝置及配套設(shè)施。按移動功能不同可分為全移動、半移動和可搬式三類。三類的使用條件各不相同，需要從多方面考慮之后才能選定。即性能優(yōu)良的破碎機和合理的破碎站型式。破碎機的性能(包括破碎程序)必須要適應(yīng)礦石條件，否則一切都談不上。
現(xiàn)在把破碎站的型式和使用方法列于表4中。
表4 破碎站的型式和使用方法
使用
方法破碎站
型式礦石
質(zhì)量采礦場
平面形狀工作
臺階數(shù)裝載設(shè)
備類型單條的
生產(chǎn)規(guī)模
隨行式履帶式質(zhì)量均勻，無搭配要求形狀規(guī)整，便于鋪設(shè)工作面膠帶輸送機1單斗挖掘機(1臺工作)可達360萬t/年
圍繞
裝料式步行式
膠輪行走式
履帶式質(zhì)量均勻，無搭配要求規(guī)整性不如前者的嚴(yán)格，但要能鋪設(shè)工作面膠帶輸送機1輪式裝載機(2臺工作，有效活動半徑50m)可達600～1000萬t/年
車輛供料式馱遷式
組裝式不限不限不限不限可達1500萬t/年或更大
此表是只用一套破碎站而言。若規(guī)模較大，擬采用兩套破碎站，在質(zhì)量搭配上易于實現(xiàn)，則隨行式和圍繞裝料式的應(yīng)用范圍將有所擴大。
當(dāng)采用隨行式破碎時，破碎機必須緊跟單斗挖掘機，使挖掘的礦石能卸進破碎站的裝料斗。挖掘機與破碎站是一對一的關(guān)系。挖掘機的移動也需要破碎站亦步亦趨。隨行式破碎主要使用履帶自行式的破碎站，并且裝載和卸出均處在同一平臺上。破碎后的礦石需要經(jīng)過轉(zhuǎn)載機、工作面膠帶輸送機、干線膠帶輸送機運出采場。并要配備膠帶機的移鋪設(shè)備。生產(chǎn)組織是比較復(fù)雜的。
采用圍繞裝料的破碎方式時，所使用的破碎站的移動頻度可以降低，它大體可以供半徑在50m范圍(大致?lián)碛?0萬噸礦石)的裝載機服務(wù)。一般配用2臺輪式裝載機供料。因為裝載機具有多點挖料的靈活性，也可適量搭配少量的低品質(zhì)礦石，破碎后的礦石亦需要經(jīng)過轉(zhuǎn)載機、工作面膠帶運輸機、干線膠帶機運出采場，但是搬移次數(shù)大為減少，鋪移難度也降低。圍繞裝料破碎方式最為常用的是步行式破碎站，也可使用膠輪自行式或履帶式破碎站。
車輛供料破碎方式的破碎站一般可3~5年挪動一次，其位置盡量靠近采挖區(qū)，破碎站浮擱在地面，沒有基礎(chǔ)。它的特點是上一平臺供料，主機站立平臺出料。盡管采場內(nèi)免不了還用汽車，但是它比數(shù)十年不動的永久性破碎站還是大大地減少了車輛數(shù)量，大大地減少了燃油消耗。不論采場形狀是山坡或是凹陷，礦石品級分布是否復(fù)雜，工作臺階不局限于一個，因此適應(yīng)性最好，使用最簡單，易于實現(xiàn)。這類破碎站的搬遷間隔數(shù)年才一次，通常不自帶行走機構(gòu)，而是依靠外力完成，稱為半移動式破碎站。按拆遷方式，有馱遷式和組裝式兩種。半移動破碎站的設(shè)計制造比較簡單，造價也低，因此具有更廣泛的使用前景。也可為我國設(shè)計制造自行式破碎站積累經(jīng)驗。
圖4是德國Deuna水泥公司按圍繞裝料方式使用的步行式破碎站的生產(chǎn)方式圖，它的能力是2000t/h.。
圖4 Deuna水泥公司的液壓步行式破碎站
鞍鋼齊大山鐵礦按車輛供料方式使用的半移動破碎站(圖5)和首鋼水廠鐵礦半移動破碎站(圖6)前者由2個單體組成，后者是直立的一個單體，沒有給料機。它們的生產(chǎn)能力是3000～4500t/h。都是德國Krupp公司制造的。
圖5 齊大山鐵礦的半移動破碎站(由兩個單體組成)
圖6 首鋼水廠鐵礦的半移動破碎站(直立式)
半移動破碎站(2套)用于臺灣幸福水泥公司的見圖7，用于四川亞東水泥公司的見圖8.
圖7 臺灣幸福水泥公司的半移動破碎站
圖8 四川亞東水泥公司的半移動破碎站
2 關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點
2.1選擇最適合的破碎系統(tǒng)和破碎機
(1)根據(jù)臺灣花蓮和仁礦的礦石特點，成功地作到預(yù)篩分破碎系統(tǒng)在移動破碎站上的應(yīng)用。
國外知名公司帶預(yù)篩分的破碎系統(tǒng)的車間布置，需要占用很大的空間(圖9)。因為篩分機是從一端向破碎機中部的進料口供料，它需有一個斜溜道，從而兩者之間產(chǎn)生一個很大的落差，這種布置方式塊石進機沖擊力大，而且又造成兩個轉(zhuǎn)子負(fù)擔(dān)的破碎量不平衡。因此至今未發(fā)現(xiàn)在移動破碎中使用的案例。
我們采取將兩臺設(shè)備拼合一起的方式進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，將篩分機擺在最理想的位置給破碎機喂料。在這種前提下處理篩下料流與破碎機殼之間的關(guān)系(殼體部分位置因兩側(cè)均有料流，采用了特殊耐磨材料制造)，解決#1轉(zhuǎn)子的排料篦子抽出通道與篩下料流通道的干擾(圖10)。作到兩機的無縫連接，合為一體(圖11)。與國外某工程車間內(nèi)的布置相比，礦石的進機落差減少近1m，對破碎機轉(zhuǎn)子的沖擊力大大減少，兩個轉(zhuǎn)子的負(fù)荷也達到了平衡，其優(yōu)點是非常明顯的。
圖9 帶有與篩分破碎系統(tǒng)的車間布置
圖10 從溜道內(nèi)取出篦子圖
圖11 預(yù)篩分機與破碎機的連體結(jié)構(gòu)
(2)根據(jù)四川亞東水泥公司臥牛坪礦山具有大量覆蓋土和低品位夾石，業(yè)主要求盡量搭配使用。由于當(dāng)?shù)赜炅慷?，覆蓋土和礦石水分高、粘性大。我公司成功地制造出適應(yīng)粘濕料的雙轉(zhuǎn)子錘式破碎機。它的轉(zhuǎn)子、機腔和篦子等方面都作了專門設(shè)計，使得它既保持了足夠的打擊機率，又不致引起腔內(nèi)掛料、篦縫堵塞。從而性能大大優(yōu)于原有的#1、#2機，使原來需要排棄的覆蓋土和廢料得到了摻入使用(圖12，13，14)，獲得了很大的經(jīng)濟效益。
圖12 50t自卸車卸入石灰石
圖13 17t自卸車卸入剝離物
圖14 破碎站的出料情況
2.2 半移動破碎站的實施
半移動破碎需要借助外力搬遷，大型半移動破碎站通常都由2～3個單體組成，以減輕搬遷難度。上述半移動破碎站主體均分解為兩個單體，料倉和給料機為一個單體，篩分機、破碎機和出料膠帶輸送機為第二個單體，物料從第一單體用給料機和刮板機送給第二單體的進料口。兩個單體在運轉(zhuǎn)中如果各自晃動或者蠕動，都將使結(jié)合部位相互拉扯損壞，影響使用，是極為重要的問題。
(1)在各個受沖擊部位都進行了吸震緩沖裝置的設(shè)計。這些緩沖裝置對減輕沖擊載荷、保護機器和實現(xiàn)平穩(wěn)運轉(zhuǎn)發(fā)揮了重要作用，也減輕了對鋼構(gòu)的動荷載。
(2)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，防止了自振頻率與機器運轉(zhuǎn)頻率相疊加。采用了較低的著地比壓和支撐范圍，保證了各單體的穩(wěn)定和運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。
(3)采用緊湊型設(shè)計，并研究出連體形設(shè)備，起到了降低高度、節(jié)省空間和減輕重量的作用。常規(guī)固定廠房的破碎車間由卸料平臺到出料平臺的高度在15～21m范圍內(nèi)。而在采場內(nèi)使用，其高度應(yīng)緊縮到一般開采臺階的高度10～12m,本機達到了這個要求。
(4)解決了破碎站浮擱地面(沒有基礎(chǔ))使用的技術(shù)，可以根據(jù)開采的需要在采場內(nèi)挪遷，從而能縮短汽車的運距。
3 主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)
移動和半移動破碎站沒有標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，一般都是根據(jù)業(yè)主要求而設(shè)計。很難找到工作條件完全相似的工程進行對比?，F(xiàn)將德國O&K公司、Krupp公司的二個接近的半移動破碎站進行對比于下(表5)：
由表中指標(biāo)對比可看出，基本性能是相當(dāng)?shù)?。而我方的兩種破碎站更有其獨到的特點。帶預(yù)篩分的破碎站具有明顯的節(jié)能效果，測定期系統(tǒng)平均單耗只有0.37kwh/t,大大低于一般0.8 kwh/t的水平。
四川亞東破碎站的破碎機具有破碎粘濕料的功能，使得原本需要排棄的覆土得到了摻入使用，帶來了很大的經(jīng)濟效益(根據(jù)投入使用17個月的統(tǒng)計，節(jié)能利廢節(jié)省費用即達750萬元)。
半移動破碎站的成功使用與產(chǎn)品內(nèi)部的特殊設(shè)計是分不開的。其中預(yù)篩分機和破碎機的減震裝置，破碎機的防堵結(jié)構(gòu)，無縫拼合型結(jié)構(gòu)均系獨創(chuàng)技術(shù)。整個破碎站均為自主開發(fā)，填補了國內(nèi)的空白。
在采場內(nèi)破碎，再由膠帶輸送機外運是水泥礦山節(jié)能降耗的一種手段，而半移動破碎站是實現(xiàn)它的重要裝備，當(dāng)今只有少數(shù)國家能夠生產(chǎn)，我國解決了自行生產(chǎn)可以成倍降低購價，有利于這種生產(chǎn)工藝的推廣利用。也具有在國外工程中應(yīng)用的前景。
表5 主要指標(biāo)對照表
制造廠德國O&K公司德國Krupp公司常熟中材重機公司
使用地點德國海德堡Weisenau工廠印度Vikram水泥公司臺灣幸福水泥公司四川亞東水泥公司
破碎物料石灰石石灰石石灰石石灰石
能力1400t/h850t/h1200t/h1400t/h
進料粒度0-2000mm0-1300mm0-1500mm0-1500mm
出料粒度0-80mm0-50mm0-100mm0-75mm
破碎機類型雙轉(zhuǎn)子錘式單轉(zhuǎn)子錘式雙轉(zhuǎn)子錘式帶預(yù)篩分雙轉(zhuǎn)子錘式
支撐結(jié)構(gòu)單體，需要固定在地面，搬遷要解體雙體，比壓145kpa雙體，比壓140kpa雙體，比壓140kpa
總裝機功率—1300kW1791kW1732kW
重量605t450t661t543t
四) 新型單段篩分破碎機的應(yīng)用
石灰石不僅水泥廠需要，金屬冶煉、發(fā)電廠脫硫、電石生產(chǎn)等所使用的活性石灰，也是由一定粒度的石灰石顆粒在窯爐中煅燒而得，篩選后剩余的碎料只能作其它用途。因此不希望破碎機把礦石破碎得很碎(過粉碎)。目前為了防止過粉碎都采用多段破碎，相應(yīng)的生產(chǎn)流程比較復(fù)雜，建設(shè)投資也大。
應(yīng)青海鹽湖集團海納化工有限公司的要求，常熟中材裝備重型機械有限公司開發(fā)了這種過粉碎較少的單段篩分破碎機。該公司的門旦峽石灰石礦山是生產(chǎn)電石灰?guī)r和水泥灰?guī)r的原料基地。兩種產(chǎn)品的化學(xué)成分要求如下(見表6、表7)：
表6 電石灰?guī)r
石灰?guī)r礦體賦存于中元古界花石山群克素爾組下部。礦體在地貌上形成幾個基本獨立的陡峭山脊，礦體內(nèi)夾層較多。
Ⅰ礦體分布于礦區(qū)南部，走向延伸960～1010m,傾向出露寬143～228m。傾角50～75°。CaO:49.8～55.79%,平均53.54%，MgO:0.09～3.71%,平均1.42%。
II礦體分布于礦區(qū)中部，走向延伸810～1100m,傾向出露寬90～320m。傾角46～73°。CaO:48.5～55.65%,平均53.28%，MgO:0.13～4.95%,平均1.49%。
礦體下盤圍巖分布于礦區(qū)北部，由薄層含白云砂質(zhì)灰?guī)r組成。CaO：43.22%，MgO:2.14%,SiO2:6.83%，可以綜合利用。
礦體上盤圍巖分布于礦區(qū)南部，為含砂灰質(zhì)白云巖及白云巖化灰?guī)r組成。
礦體內(nèi)夾石有兩種，一種是含砂灰質(zhì)白云巖;;另一種白云巖化灰?guī)r，前者CaO在44～50%之間，MgO在3～8%之間，可以綜合利用水泥生產(chǎn)。
I礦體的礦石呈灰——深灰色、粉晶——細晶結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造。II礦體的礦石為灰——深灰色，以深灰為主，粉晶——細晶結(jié)構(gòu)，薄層——中厚層狀構(gòu)造。
礦區(qū)內(nèi)的廢石主要是未能搭配凈的高鎂夾層，開采境界內(nèi)的頂?shù)装鍘r石和第四紀(jì)表土。
設(shè)計開采境界內(nèi)的電石灰?guī)r為3972萬噸，水泥灰?guī)r5738萬噸，廢石2433萬噸?？晒┥a(chǎn)24年用量。由于電石灰?guī)r只占總量的40%，尤為珍貴，加工中盡量減少過粉碎，提高成品率是本機的首要任務(wù)。
本機的進料粒度為<1000×1000×1000mm,排料粒度為<80mm占90%以上。當(dāng)加工電石灰?guī)r時，需要將破碎后的碎石進行一次篩分，把>40mm的粗料篩出供生產(chǎn)電石使用，篩下細料用于生產(chǎn)水泥。破碎機也用于破碎水泥灰?guī)r，此時不用再篩分。此種機型同時簽了2套合同，其生產(chǎn)能力分別是800t/h和1200t/h.
單段篩分破碎機是一種特殊形式的錘式破碎機(見圖15)。其中心思路是采取多種途徑盡量減少過粉碎。它采取自始至終都離不開篩分的結(jié)構(gòu)。破碎機的前一部分是一組篩分輥，在這里先把礦石中那些已達到需要的料粒篩出來，使它們不在遭受破碎，從而
圖15 新型單段篩分破碎機
保證了這一部分料不產(chǎn)生過粉碎。篩上料被送進主破碎區(qū)，主破碎區(qū)由轉(zhuǎn)子和居于它正前方的格柵破碎室組成。破碎室的底面為較緩傾斜的格柵，送進破碎室的料塊在格柵斜坡道上逐步前移，當(dāng)行進到打擊帶后受到錘頭的打擊，擊碎料瞬間即可從底部的格柵通道排出而不致滯留。大塊料在格柵斜坡道上借助自身的下滑力和后面料塊的推力逐步推進到打擊帶而被擊裂、脫落、打碎和排出的。因此它具有隨破隨排的特征。格柵體的上端鉸接在主破碎室的側(cè)壁上，下端與轉(zhuǎn)子工作圓的距離是可調(diào)的，這樣可以控制排出粒度，控制在格柵破碎室的停留時間。排料篦子居于轉(zhuǎn)子的下方，由格柵破碎室送來的未透篩料在進入篦子與轉(zhuǎn)子形成的工作區(qū)后，繼續(xù)受到錘頭的打擊，并在這個過程中也是隨破隨排，不致堆積。因為與擔(dān)負(fù)的較少破碎量相比，篦子具有較大的通過面積。篦篩包角根據(jù)要求的排料粒度和原料的易碎性而定，排料粗、礦石易碎時篦篩包角可以減少，甚至取消。
轉(zhuǎn)子采用較低的速度和較稀的錘頭排列，其目的也是為了盡量減少粉料的產(chǎn)生。
1200t/h的破碎系統(tǒng)設(shè)在峒室內(nèi)，因工程量很大，尚未完工。
800t/h的破碎系統(tǒng)于2012年6月初完成基建工作，經(jīng)調(diào)試后投入了使用，同時根據(jù)試生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)的一些問題，對某些部件作了改進設(shè)計，并于11月初檢修期中予以更換，達到了設(shè)計要求。本機破碎電石灰?guī)r料時，當(dāng)給料機處于40Hz,左右運轉(zhuǎn)，破碎系統(tǒng)的產(chǎn)量為750～800t/h，破碎機主電機的負(fù)荷為～20A。破碎水泥灰?guī)r料時，當(dāng)給料機在43～45Hz左右運轉(zhuǎn)，破碎系統(tǒng)的產(chǎn)量為800～1050t/h，破碎機主電機的負(fù)荷為18.5～20.5A。破碎系統(tǒng)的出料如圖16示。
圖17 可逆轉(zhuǎn)無篦子錘式中碎機
圖16 新型單段篩分破碎機的出料
五) 可逆式中碎、細碎機的使用
LPC11××.××N系列是一種專為水泥工廠石灰石中碎和細碎使用的錘式破碎機(圖17)。前已敘及，當(dāng)石灰石的磨蝕性較高時，不宜采用單段破碎，而需要兩級破碎。本機即可以作為與顎式破碎機配套使用的中碎機。
整機是按照能加工磨蝕性較高的原料而設(shè)計的。采用可逆式結(jié)構(gòu)，殼體內(nèi)具有兩套破碎板，一套在轉(zhuǎn)子順時針旋轉(zhuǎn)方向時工作，另一套在轉(zhuǎn)子逆時針旋轉(zhuǎn)方向時工作，這樣無疑使破碎板的使用周期延長了一倍，而且錘頭工作邊磨損后不存在翻邊問題，只需要改變驅(qū)動電機的旋轉(zhuǎn)方向即可，因此大大地減少了維修時間。破碎板的下部是可調(diào)的，調(diào)節(jié)它與轉(zhuǎn)子工作圓的距離，即可控制排料粒度，使用方便。由于沒有排料篦子，錘頭的磨損大大減輕，以葛洲壩水泥公司的第二級破碎為例，原有中碎機的錘頭壽命不足15萬噸，而且出料粒度粗，影響磨機的生產(chǎn)，經(jīng)更換為本中碎機后，出料粒度減小，錘頭壽命提高了一倍以上。破碎機的錘頭材質(zhì)根據(jù)原料磨蝕性選擇，可用高錳鋼或更耐磨的合金鋼制造。遼寧金剛白山水泥公司使用的LPC1120.18N中碎機的錘頭壽命達到了120萬噸。
這種破碎機由于具有優(yōu)良的破碎性能，也常被采用來作為細碎機使用，將現(xiàn)有單段破碎機的來料進一步破碎到 <15mm的細料，以提高球磨機的生產(chǎn)能力。例如遼寧本溪工源水泥公司，即采用了一套能力為800t/h的細碎機。(圖18)
湖南雙峰海螺水泥公司是用它作為水泥添加料的破碎機使用，將已經(jīng)過單段破碎機破碎的石灰石再破碎一次。破碎系統(tǒng)設(shè)有預(yù)篩分機，型號為WRS1534的波動輥式篩分機將<25mm的碎料篩分出來，100～25mm的粗料進破碎機破碎，篩分機的能力是300t/h，型號為LPC1114.14N的中碎機的生產(chǎn)能力是150～200t/h。利用較小規(guī)格的破碎機達到了較高的產(chǎn)能。
使用在湖北荊門葛洲壩水泥公司的LPC1116.16N中碎機和使用在重慶拉法基水泥公司的同型號細碎機的出料粒度見圖19。
圖18 工源水泥公司細碎機的出料
圖19 LPC1116.16N破碎機的排料粒度
