破碎機械在水泥行業(yè)的應(yīng)用

  摘要：破碎機械在水泥行業(yè)中有普遍應(yīng)用，是國民經(jīng)濟基礎(chǔ)工業(yè)發(fā)展標(biāo)志之一，本文簡要介紹破碎機械在水泥行業(yè)的應(yīng)用及對今后破碎機械在水泥發(fā)展前景。

  關(guān)鍵字：破碎機械，水泥行業(yè)

  前言

  改革開放以來，國內(nèi)經(jīng)濟快速發(fā)展，推動社會主義建設(shè)取得快速發(fā)展，其中在城鎮(zhèn)化進程中，建筑產(chǎn)品消耗量巨大，水泥就是其中之一。水泥的生產(chǎn)離不開破碎機械的參與，同時使其得到不同程度的進步與發(fā)展，在經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整之際，破碎機械在礦山資源綜合利用技術(shù)中占有舉足輕重的地位，合理搭配破碎機械組建合理的生產(chǎn)線，充分的利用各個階段的破碎物料，實現(xiàn)污染零排放，將是未來的發(fā)展趨勢。

  粉碎及其意義

  依靠外力克服固體物料分子之間的內(nèi)部凝聚力，使固體物料破壞、分裂。由大塊變小塊，有粗顆粒變細粉過程，稱為粉碎。業(yè)內(nèi)習(xí)慣將大塊變小塊的過程稱為破碎；將粗顆粒變細粉的過程稱為粉磨；破碎與粉磨統(tǒng)稱為粉碎。粉碎后產(chǎn)品顆粒大小，分類如表1。

  固體物料經(jīng)粉碎后，內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，表面能增大，其單位質(zhì)量的變面積（比表面積）也增大，可以提高物理化學(xué)反應(yīng)的速度，容易混合均勻，提高均化效果，為烘干、儲存盒輸送創(chuàng)造有利條件。

  以水泥生產(chǎn)為例，主要原料石灰石從礦山開采出來，小則300~500mm，大則1000~2000mm。這必須經(jīng)過破碎機械破碎后。在經(jīng)過粉磨機械粉磨才能達到。每生產(chǎn)1t水泥，大約需要粉碎各種物料3~4t，粉碎工藝過程的電消耗站全廠電消耗的60%~70%。因此選擇合理的粉碎機械，簡化全廠粉碎流程，改善傳統(tǒng)粉碎作業(yè)，提高粉碎崗位操作水平等，對水泥生產(chǎn)實現(xiàn)高產(chǎn)，優(yōu)質(zhì)，低消耗。安全，具有重要意義。

  破碎機械在水泥企業(yè)應(yīng)用實例

  礦業(yè)用破碎機械，是指排料中粒度大于三毫米的含量占總排料量50%以上的粉碎機械。

  (1)破碎方法。破碎物料可以用如下方法：擠壓、剪切、碾展、沖擊。破碎機是利用一種或多種方法組合而工作的。按能耗和磨損的高低排列的順序排列如下。

  能耗一一碾磨、剪切、沖擊、擠壓。

  磨損--碾磨、剪切、沖擊、擠壓。

  因此，以擠壓原理工作的破碎機能耗最低、磨損最小。但是破碎機的選擇還要考慮其他因素，例如進料塊度和破碎比，適應(yīng)原料黏附陛的能力，機械的堅固性和使用難易程度以及一次性投資和生產(chǎn)經(jīng)營費用。

  (2)在水泥廠中常見的破碎機及其主要破碎方法如下。

  以擠壓原理工作的有顎式破碎機、旋回式破碎機和圓錐式破碎機。以沖擊原理工作的有錘式破碎機和反擊式破碎機。兼有剪切和擠壓原理丁作的有輥式破碎機和輥齒切割破碎。

  由表2可見，以沖擊原理工作的錘式和反擊式破碎比最高，只需要一級破碎即可滿足水泥生產(chǎn)對原料的破碎要求，故稱為單段破碎機。采用它們一次建設(shè)投資可大為節(jié)省。如果原料的磨蝕性不高，不致造成生產(chǎn)經(jīng)營費的過分增加，這是最為簡單的破碎系統(tǒng)，至于錘式和反擊式之間的取舍則要看后續(xù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)對破碎機出料粒度要求是否嚴(yán)格，原料的水分高和黏篦于就應(yīng)該換用擠壓型的破碎機（如顎式破碎機或旋式破碎機）作為粗碎機，第二級破碎可以選用圓錐式破碎機也可以選用錘式或反擊式中碎機，應(yīng)該注意的是如果原料水分較高、黏附性較大，擠壓型的顎式、旋式、圓錐式破碎機更難適應(yīng)，在這種情況下，原料強度較低（＜60MPa）時可以用齒輥式破碎機破碎?；蛘卟捎妙A(yù)篩分法清除泥土后再用適當(dāng)?shù)钠扑闄C破碎。

  (3)錘式和反擊式破碎機。錘式和反擊式破碎機是水泥行業(yè)使用最為普遍的機型。兩者都靠沖擊原理破碎物料，都具有粗、中細碎的機型。兩者的主要區(qū)別是打擊件，前者是鉸接在轉(zhuǎn)子上的錘頭，而后者是鑲嵌在轉(zhuǎn)子體的板錘。

  單段錘式破碎機是20世紀(jì)50年代才出現(xiàn)的新機型。它能將很大的礦石一次破碎成磨機需要的粒度。洛陽大華重型機械有限公司生產(chǎn)的PCD系列反擊型錘式破碎機，是能直接將最大粒度為600-1800mm的物料破碎至25mm或20mm以下的一段破碎用的破碎機，本系列的優(yōu)點是破碎比大，能耗低，占地小等。

  PCWK無篩條可逆錘式破碎機是一種可逆式的無排料篦子的錘式破碎機，可破碎中等脆性物料，無篦條設(shè)計，可克服物料濕度大，易堵塞問題，轉(zhuǎn)子可正反轉(zhuǎn)，提高了錘頭利用率，降低更換錘頭的頻繁性，提高了工作效率，腔體可以液壓打開，易于更換襯板，操作方便，易維護。

  圖1 洛陽大華重型機械有限公司生產(chǎn)的PCWK無篩條可逆錘式破碎機

  ③反擊式破碎機。反擊式破碎機是20世紀(jì)中期才出現(xiàn)的新機型，其形式與錘式破碎機很相似。洛陽大華重型機械有限公司生產(chǎn)的反擊式粗碎機（如圖2所示）是中法合作開發(fā)的大型粗碎反擊式破碎機。其最大型號是BP55。最大進料粒度＜1400mm，出料粒度150mm，裝機功率650kW，生產(chǎn)能力為1100t/h。BP系列粗碎反擊式破碎機主要用來加工石灰石、 白云石之類較軟物料。主要特點是進料大，出料小，粒形好。

  圖2 洛陽大華重型機械有限公司生產(chǎn)的BP系列粗碎反擊式破碎機

  我國的反擊式破碎機起步較晚，上世紀(jì)50年代才問世，80年代前，國產(chǎn)的反擊式破碎機局限于處理煤和石灰石之類中硬物料，80年代末我國引進KHD型硬巖反擊式破碎機，填補國內(nèi)空白，但是落后國外20多年，并在初期所有的核心零件板錘依賴進口，隨著“八五”期間國產(chǎn)化板錘研制成功，硬巖式反擊破碎機在全國各省市的公路建設(shè)中都作為主要破碎設(shè)備來制作路面石料。

  洛陽大華重型機械有限公司開發(fā)了專門破碎硬物料的PFY系列反擊式粗碎機。這種破碎機的工作件都以耐磨性很高的高鉻合金制造，其硬度高達HRC60以上，并有一定的沖擊韌性。在結(jié)構(gòu)上也注重工作金屬的充分利用。型號PFY1719的破碎機的最大進料粒度為400mm，出料粒度40mm的占90%，破碎玄武石的生產(chǎn)能力可達550t/h。

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  圖3 洛陽大華重型機械有限公司生產(chǎn)的PFY硬巖粗碎反擊式破碎機

  (6)齒輥式破碎機。常見的輥式破碎機是一對圓柱形的輥子相互平行水平地安裝在機架上，兩個輥子級相向旋轉(zhuǎn)。物料由頂上的進料口喂入，落在轉(zhuǎn)輥上面，在輥子表面的摩擦力作用下，被扯進轉(zhuǎn)輥之間受到輥子的擠壓而破碎。破碎后物料被輥子推出，向下卸落。由于它是強制卸料，并有刮板裝置清掃輥面，因此破碎黏濕物料也不致堵塞。

  輥式破碎機的輥子工作面有光面、波紋面和齒面三種。光面輥子適于中硬和堅硬物料的破碎。波紋面輥子破碎物料時，除施加擠壓作用外，還兼施剪切作用，適于強度不大的脆性和黏濕物料的破碎。齒面輥子，以其輥齒提高了鉗人能力，輥子直徑與人料粒度的比值可以減小到3.5倍左右，它的破碎比可達7，是松軟、低強度（＜60MPa)黏濕物料的最有效破碎機械，在水泥廠中主要用于黏土、白堊、頁巖、泥灰?guī)r等的破碎。

  洛陽大華重型機械有限公司開發(fā)的2PQS系列強力篩分破碎機，是在吸收大量國內(nèi)外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計開發(fā)的一種新型、高效、技術(shù)先進的強力篩分破碎機，已達到國際先進水平，可作為進口同類產(chǎn)品的替代產(chǎn)品，最大進料3000mm，生產(chǎn)能力10000t/h，特別適合大型露天礦山使用。

  水泥-砂石-混凝土一體化是資源整合提升水泥企業(yè)競爭力的必然選擇

  經(jīng)常可以在各個水泥礦山上，開采礦山的廢石堆積如山，不僅占用大量土地，而且對當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境也產(chǎn)生了很大的影響，如何合理正確的對待這些水泥生產(chǎn)的附屬產(chǎn)物，將其資源化利用，將是一個新的研究課題，洛陽大華重型機械有限公司在這方面做了重要嘗試，也取得了一定的研究成果，能為水泥企業(yè)礦山廢石綜合利用提供200t/h-1200t/h（100-720萬噸/年）成套人工砂石骨料加工工藝和設(shè)備。

  對于礦山廢石二氧化硅含量低于10%的原料加工，可采用強力反擊破為主的生產(chǎn)線加工水泥礦山廢石（見下工藝圖），該工藝具有投資少、工藝簡單，產(chǎn)品粒形、級配好等特點。

  強力反擊破為主加工水泥礦山廢石生產(chǎn)工藝流程圖

  當(dāng)水泥礦山廢石二氧化硅含量高于10%或原料抗壓強度過高時，應(yīng)采用圓錐破碎機、立式整形制砂機為主的生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)效率高，使用成本低，但工藝流程長，設(shè)備投資較大。

  圓錐破碎機為主加工水泥礦山廢石生產(chǎn)工藝流程圖

  洛陽同力水泥廠年產(chǎn)水泥300萬噸，年剝離礦山廢石50萬噸，原來廢石堆高約20米，達100多萬噸，占用大量耕地。為貫徹落實《國務(wù)院加快循環(huán)經(jīng)濟的若干意見》，切實推進資源節(jié)約型社會建設(shè)，加快循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展，充分利用礦山剝離廢石，節(jié)約寶貴的土地資源，減少次生災(zāi)害發(fā)生，當(dāng)?shù)卣疀Q定采取招標(biāo)形式上馬一條年產(chǎn)60萬噸的砂石料生產(chǎn)線以滿足洛盧高速公路建設(shè)砂石料需求，洛陽大華重型機械有限公司以最優(yōu)設(shè)計方案和高性價比設(shè)備成功中標(biāo)。

  由于礦山剝離廢石粒度大，粗碎必須滿足最大進料700mm的原料，因此，在為其設(shè)計配套的方案采用ZSW490×110振動喂料機、DHKS4236顎式破碎機、PFQ1315強力反擊破碎機、4YK2460振動篩等主要設(shè)備，每小時可將250噸700mm以下的礦山剝離廢石加工為0～5mm、5～10mm、10～20mm、20～30mm的四種砂石料，符合高速公路建設(shè)用砂石規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。采用噴霧除塵代替袋式除塵器，不僅投資少，運行費用低，而且除塵效果好，產(chǎn)品重量零耗損。

  “每噸利潤15元左右，僅需半年多就可收回投資，還可以恢復(fù)農(nóng)田200多畝，同力水泥廠能減少運費和耕地占用費40多萬元，真是一舉多得！”石料廠負責(zé)人高興的說。

  全球第一的水泥巨頭拉法基，水泥位居世界第一，混凝土與骨料位居世界第二。豪西蒙(Holcim)公司是世界上最大的水泥生產(chǎn)企業(yè)，共有180座水泥廠。245家集料生產(chǎn)廠，639座混凝土攪拌站。豪西蒙曾雄踞世界水泥第一產(chǎn)商10余年，上下游資源方面具有較深厚的基礎(chǔ)。在中國水泥行業(yè)中，日益激烈的市場競爭使水泥生產(chǎn)企業(yè)陷入“競爭漩渦”。因此水泥行業(yè)通過上下游整合對砂石骨料、混凝土、水泥制品等產(chǎn)品的縱向發(fā)展已成行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。在“資源化利用”將水泥礦山廢棄物料生產(chǎn)成水泥尾礦砂石骨料的過程中，合理組建生產(chǎn)線，充分利用各階段破碎產(chǎn)料，實現(xiàn)成品高品質(zhì)，污染零排放，是水泥企業(yè)利用水泥為核心，以砂石、混凝土為杠桿做大建材產(chǎn)業(yè)鏈必有選擇。

  洛陽大華重型機械有限公司具有成套破碎機械設(shè)計制造能力，在水泥行業(yè)能根據(jù)客戶工況條件設(shè)計人工砂石骨料生產(chǎn)線，利用水泥礦山開采產(chǎn)生的廢石，選用專業(yè)的人工砂石成套破碎設(shè)備，生產(chǎn)砂石骨料和人工砂，使水泥產(chǎn)品和砂石骨料直接同步合成為建筑用混凝土產(chǎn)品，以高品質(zhì)的產(chǎn)品、先進的技術(shù)工藝，實現(xiàn)水泥礦山廢棄物料的高效綜合利用，為用戶創(chuàng)造財富，促進循環(huán)節(jié)約型經(jīng)濟的發(fā)展。

  結(jié)束語

  國外水泥行業(yè)破碎設(shè)備發(fā)展大體朝著大型化、高產(chǎn)量、高效率、低能耗、高破碎比、自動控制的方向發(fā)展。而國內(nèi)破碎機械在水泥行業(yè)大型化不是很明顯，新產(chǎn)品投入不多，企業(yè)對發(fā)展理念和機械設(shè)備之間的融合不是很充分，同時對市場變化的適應(yīng)度不夠。國內(nèi)水泥行業(yè)目前中小礦山居多，對國內(nèi)而言應(yīng)著重對小型高效破碎機械進行研究，增加科研投入，最大限度的降低能耗、材料消耗，增加設(shè)備穩(wěn)定性及其它方面。在水泥行業(yè)走節(jié)能增效的發(fā)展之路時，利用產(chǎn)生過程的廢石，建設(shè)人工砂石骨料生產(chǎn)線，發(fā)展混凝土產(chǎn)品也是必然選擇。

  參考文獻

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