水泥廠石灰石破碎系統(tǒng)選型探討

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)過程中，需要將原、燃料和熟料進行破碎，以便于后續(xù)的運輸和儲存，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(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20%，泥質(zhì)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(biāo)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(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，所以這種強度與巖石破碎學(xué)方面的破碎之間無直接的量的關(guān)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(zhì)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(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。國外常用擺錘沖擊功試驗來測定巖石的Bond沖擊功指數(shù)。

（5）磨蝕性：破碎礦石時，工作介質(zhì)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(jù)。巖石的磨蝕性與它的莫氏硬度有關(guān)，硬度高時磨蝕性大，當(dāng)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(guān)，粗粒結(jié)構(gòu)的砂巖較之中細粒砂巖磨蝕性大。另一方面，破碎功指數(shù)高表明施加力的行徑長，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(shù)，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(guī)格，甚至改變破碎機的類型。

3 系統(tǒng)布置形式

經(jīng)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(tǒng)。水泥廠石灰石破碎機的傳統(tǒng)布置是重型板式給料機加破碎機。

近幾年市場上又出現(xiàn)了預(yù)篩分的破碎系統(tǒng)，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(yù)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(tǒng)增加了一臺設(shè)備，增加了一個故障點和設(shè)備的維護工作量。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(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，而后將混合料送到預(yù)均化堆場存取。這種破碎系統(tǒng)車間設(shè)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(zhuǎn)子錘式破碎機最適于這種混合破碎。當(dāng)然，為了能使這套系統(tǒng)多運轉(zhuǎn)，需要對雙轉(zhuǎn)子破碎機以及堆場的取料機作結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化。

此外還有移動式破碎站，當(dāng)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(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)，實現(xiàn)系統(tǒng)的簡化。目前主要的機型有帶一個給料輥的單轉(zhuǎn)子破碎機、帶兩個給料輥的單轉(zhuǎn)子破碎機和不帶給料輥的單轉(zhuǎn)子破碎機以及雙轉(zhuǎn)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(tǒng)。最簡單的兩段破碎系統(tǒng)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(tǒng)破碎比可達1：40。

5 破碎機的選擇

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

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

（3）當(dāng)石灰石磨蝕性高時，則應(yīng)該選用反擊式破碎機，反擊式破碎機對磨蝕性礦石的適應(yīng)能力優(yōu)于錘式破碎機，但對含土量和水分的適應(yīng)能力不如雙轉(zhuǎn)子破碎機。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，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處理。

（5）混合破碎系統(tǒng)宜選用雙轉(zhuǎn)子錘式破碎機。

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

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