水泥礦山破碎技術(shù)的節(jié)能降耗與減排

　　為了保證國民經(jīng)濟的持續(xù)健康發(fā)展，和其他產(chǎn)業(yè)一樣，水泥礦山也必須把減排、節(jié)能和降耗放在重要的位置上。

　　為礦山減排提供的破碎方式

　　1．混合破碎

　　混合破碎指水泥生產(chǎn)中兩種原料按一定的比例送入一臺破碎機進(jìn)行破碎的生產(chǎn)工藝。常見的混合破碎有石灰石與泥灰?guī)r、石灰石與頁巖、石灰石與黏土等。其中石灰石和黏土的混合破碎是兩種物性差異非常大的原料在一起的破碎，尤其是摻入塑性高、水分大的泥料時難度更大。然而這種混合破碎也帶來如下的好處：在破碎過程中石灰石碎料被濕料包裹，粉塵減少，形成的碎石與濕土拌合料的黏性減小，流動性增加，減輕了溜子的堵塞，具有用膠帶輸送機運送和在預(yù)均化堆場中堆存和耙取的性能。若將這種黏土單獨加工，不僅需要另添一套設(shè)備，且它的運輸、堆存和挖取都十分困難，不乏出現(xiàn)已經(jīng)破碎，在繼后的運輸、堆存過程中又重新黏結(jié)壓實，嚴(yán)重影響生產(chǎn)的事例。

　　混合破碎的成功，可以減少甚至免除石灰石表土的剝離，礦石資源的利用更充分。兩種原料一并加工減少了一套加工系統(tǒng)的建設(shè)和經(jīng)營費用，取得很好的社會和經(jīng)濟效益。廣州市越堡水泥有限公司的混合破碎就是一個很突出的實例。將數(shù)量達(dá)2800萬立方米的覆蓋土作為資源一并利用，就能使這個深埋地下的石灰石礦床得到利用，成為建設(shè)日產(chǎn)6000噸水泥生產(chǎn)線的大型工廠的原料基地。

　　混合破碎需要解決一連串的技術(shù)問題，以確保出料粒度滿足入磨的要求，防止破碎機腔堵塞，保證整個系統(tǒng)運行通暢。因此，從料倉起的整個系統(tǒng)都要作專門的設(shè)計，包括料倉形狀、結(jié)構(gòu)，破碎前泥團(tuán)的切碎，機體內(nèi)部乃至漏斗、溜槽等的特殊處理。

　　常熟仕名重型機械公司提供并于最近投入使用的土耳其Askale水泥廠摻土量是25％，混合料水分達(dá)14％。由于有的工廠要求摻入更多的黏土(30％)，公司為其研制了混配機，將黏土與石灰石預(yù)先進(jìn)行粗混合。至今，公司已先后提供了8套混合破碎系統(tǒng)。

　　2．預(yù)篩分破碎

　　將原料在破碎之前進(jìn)行篩分，只對篩上物進(jìn)行破碎，往往可以取得良好的效果。

　　例如當(dāng)今水泥都采用帶預(yù)分解的新型干法生產(chǎn)，這種生產(chǎn)方法在原料配用上提高了硅酸率，經(jīng)常需要摻用硅質(zhì)原料。而質(zhì)純的硅質(zhì)原料主要用于制造玻璃，質(zhì)次的硅質(zhì)原料則多是砂巖、粉砂巖與頁巖互生礦床，開采中難以將它們相互分離。這種礦床的品質(zhì)雖可滿足生產(chǎn)需要，但是它們的物性差別很大，砂巖、粉砂巖的磨蝕性高，頁巖和風(fēng)化物則質(zhì)軟，易吸收水分發(fā)黏。這種混合型礦石給常規(guī)的生產(chǎn)方法帶來很大困難，難以找到既抗磨又不怕堵的破碎機型，給這類礦床的利用造成很大困難。

　　通過實驗獲知，預(yù)篩分可將大部分泥土和頁巖篩除，從而可以防止破碎機的堵塞。根據(jù)這個原則開發(fā)的波動篩分給料機和抗磨型單段反擊式破碎機組成的破碎系統(tǒng)，即使是黏濕料和高磨蝕性硬物料的混合礦也能勝任。這個破碎系統(tǒng)于2000年年底在安徽東亞水泥公司投入使用，取得了良好的效果。破碎機即使在雨季也能正常工作．由于合格料已預(yù)先篩除，破碎機的磨耗件壽命大大高于預(yù)期值。這項工藝和裝備的開發(fā)成功使得這類呈互層產(chǎn)出的低品位硅質(zhì)礦床的有效利用變得比較簡便。在短短的幾年中，它已成為國內(nèi)此類硅質(zhì)礦床的主選破碎方式。

　　利用篩分破碎方式，通過篩分排除篩下物可以提高某些低品位礦床的礦物品位，成為可用的礦石。例如低品位灰?guī)r礦床，如果平均品位低是由于混有頁巖、泥質(zhì)夾雜物所致(CaO低于可用指標(biāo)，堿含量超標(biāo))，而這些夾雜物層薄、質(zhì)軟、易碎，爆破后碎料中含量較多，采取預(yù)篩分法予以排除后，品位即可提高。南京院承擔(dān)的沙特SPCC項目的石灰石就是采用預(yù)篩分和破碎后再篩分的方式，使得原來不能使用的灰?guī)r滿足了使用要求。

　　當(dāng)原礦中的碎料較多時，采用預(yù)篩分可以減少破碎機的工作最，采用較小的機型，系統(tǒng)的產(chǎn)率可以提高，同時又減少了產(chǎn)品的過粉碎。綜合電耗降低、金屬消耗量減少。由于預(yù)篩分增加了一道環(huán)節(jié)，生產(chǎn)的復(fù)雜程度增加，通常在原礦中合格料超過20％～30％時才有價值。

　　關(guān)于礦山的節(jié)能

　　隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，對液體燃料的需求不斷增加，國際石油也日益短缺，礦山生產(chǎn)中的節(jié)油問題已迫切地提到了我們面前。

　　就采礦業(yè)而言，隨著露天開采規(guī)模的擴大，傳統(tǒng)的開采工藝需要很多大型挖掘機和運輸車輛，使得組織生產(chǎn)十分繁雜，不堪重負(fù)。而連續(xù)和半連續(xù)開采工藝的應(yīng)用則可以取得顯著的節(jié)能效果和可觀的經(jīng)濟效益。

　　關(guān)于開采工藝，有的文獻(xiàn)把輪斗挖掘機—膠帶輸送機—排土機生產(chǎn)稱為連續(xù)式工藝；把單斗挖掘機—告車—破碎機—膠帶輸送機生產(chǎn)稱為半連續(xù)式工藝；把單斗挖掘機—卡車生產(chǎn)稱為間斷式工藝。連續(xù)式工藝只適用于可以直接挖取的軟巖，應(yīng)用范圍很有限。而硬巖和半硬巖更適于半連續(xù)式工藝。半連續(xù)式工藝的關(guān)鍵設(shè)備——破碎站既可以設(shè)在坑內(nèi)，也可以設(shè)在地表；既可以是固定的，也可以是半固定的或移動式的。

　　生產(chǎn)水泥的主要原料——石灰石，絕大多數(shù)屬硬巖和半硬巖，它們都難以使用輪斗鏟直接挖取。推行以電代油的標(biāo)志性措施是少用或不用汽車，多用膠帶輸送機運輸?shù)V石，這就需要把破碎機搬進(jìn)采礦場。因此，研究破碎站的形式和設(shè)置位置成為水泥礦山該采用哪種生產(chǎn)工藝的關(guān)鍵。

　　移動破碎在采礦場內(nèi)的出現(xiàn)要追溯到上世紀(jì)50年代。它首先在西德一個水泥廠的石灰石礦得到應(yīng)用，繼后才逐漸擴展到煤礦和金屬露天礦。以移動破碎跟隨挖掘機。把大塊礦石破碎成碎石后再用膠帶輸送機運輸，可以省卻汽車運輸，從而大大節(jié)省人力和燃料，降低礦石生產(chǎn)成本。在采場內(nèi)將礦石破碎后改用膠帶輸送機運出的生產(chǎn)技術(shù)，從上世紀(jì)70年代開始在世界范圍內(nèi)得到了迅速擴展，出現(xiàn)了多種類型移動方式和使用各種類型破碎機來適應(yīng)不同的使用條件，其單機能力已近萬噸／小時。

　　破碎的材料消耗與諸多因素有關(guān)。以錘頭為例，它的壽命與以下4個因素有關(guān)：一是礦物的物理性質(zhì)和伴生物的性質(zhì)(對金屬的磨蝕性、含土量、水分、黏塑性、抗壓強度等)；二是機器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的合理性；三是錘頭選材的正確性和制造質(zhì)量；四是操作方法。第一項是客觀的存在，是先天性的，需要事先有正確的了解。第二項是為了適應(yīng)被加工物料的性質(zhì)和工藝要求，機器內(nèi)部需要進(jìn)行的處理，防止產(chǎn)生不正常的過度磨損。第三項是選材問題，目前，單段錘式破碎機的錘頭有高錳鋼類(包括合金高錳鋼、加入合金元素的超高錳鋼、打擊面堆焊耐磨層的合金高錳鋼)；中碳合金鋼類(包括打擊段硬度HRC55-58，母體39，沖擊韌性>240j的雙硬度錘頭)；雙金屬復(fù)合類(頭部為高鉻鑄鐵，HRC>61，柄部為鉻鉬合金鋼，HB225～310)；鑲嵌硬質(zhì)合金的高錳鋼類。中等硬度的脆性灰?guī)r，當(dāng)磨蝕性不高時主要使用高錳鋼類錘頭，當(dāng)磨蝕性較高或料中混入砂質(zhì)土較多時，高錳鋼類錘頭的冷作硬化層難以形成和保持，則效果不好，不宜采用。煤、石膏采用中碳合金鋼錘頭的效果也優(yōu)于高錳鋼錘頭。第四項是破碎機的使用和操作方法。篦子的調(diào)節(jié)和錘頭的翻邊及時與不及時，效果大不相同。目前，個別工廠甚至不翻邊、不調(diào)節(jié)，經(jīng)其在篦子與轉(zhuǎn)子形成過大的空間堆積料層中摩擦，再耐磨的材料壽命也長不了。因此，要建立制度，精心使用，才能延長機件的壽命，實現(xiàn)水泥礦山開采的節(jié)能降耗與減排。