破碎機(jī)械在水泥行業(yè)的應(yīng)用

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

  關(guān)鍵字：破碎機(jī)械，水泥行業(yè)

  前言

  改革開放以來(lái)，國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，推動(dòng)社會(huì)主義建設(shè)取得快速發(fā)展，其中在城鎮(zhèn)化進(jìn)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(jī)械的參與，同時(shí)使其得到不同程度的進(jìn)步與發(fā)展，在經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整之際，破碎機(jī)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(jī)械組建合理的生產(chǎn)線，充分的利用各個(gè)階段的破碎物料，實(shí)現(xiàn)污染零排放，將是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

  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(xì)粉過(guò)程，稱為粉碎。業(yè)內(nèi)習(xí)慣將大塊變小塊的過(guò)程稱為破碎；將粗顆粒變細(xì)粉的過(guò)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(chǔ)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(lái)，小則300~500mm，大則1000~2000mm。這必須經(jīng)過(guò)破碎機(jī)械破碎后。在經(jīng)過(guò)粉磨機(jī)械粉磨才能達(dá)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(guò)程的電消耗站全廠電消耗的60%~70%。因此選擇合理的粉碎機(jī)械，簡(jiǎn)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(duì)水泥生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)，優(yōu)質(zhì)，低消耗。安全，具有重要意義。

  破碎機(jī)械在水泥企業(yè)應(yīng)用實(shí)例

  礦業(yè)用破碎機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)能耗最低、磨損最小。但是破碎機(jī)的選擇還要考慮其他因素，例如進(jìn)料塊度和破碎比，適應(yīng)原料黏附陛的能力，機(jī)械的堅(jiān)固性和使用難易程度以及一次性投資和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)費(fèi)用。

  (2)在水泥廠中常見的破碎機(jī)及其主要破碎方法如下。

  以擠壓原理工作的有顎式破碎機(jī)、旋回式破碎機(jī)和圓錐式破碎機(jī)。以沖擊原理工作的有錘式破碎機(jī)和反擊式破碎機(jī)。兼有剪切和擠壓原理丁作的有輥式破碎機(jī)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(jí)破碎即可滿足水泥生產(chǎn)對(duì)原料的破碎要求，故稱為單段破碎機(jī)。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(yíng)費(fèi)的過(guò)分增加，這是最為簡(jiǎn)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(duì)破碎機(jī)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(jī)（如顎式破碎機(jī)或旋式破碎機(jī)）作為粗碎機(jī)，第二級(jí)破碎可以選用圓錐式破碎機(jī)也可以選用錘式或反擊式中碎機(jī)，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(jī)更難適應(yīng)，在這種情況下，原料強(qiáng)度較低（＜60MPa）時(shí)可以用齒輥式破碎機(jī)破碎。或者采用預(yù)篩分法清除泥土后再用適當(dāng)?shù)钠扑闄C(jī)破碎。

  (3)錘式和反擊式破碎機(jī)。錘式和反擊式破碎機(jī)是水泥行業(yè)使用最為普遍的機(jī)型。兩者都靠沖擊原理破碎物料，都具有粗、中細(xì)碎的機(jī)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(jī)是20世紀(jì)50年代才出現(xiàn)的新機(jī)型。它能將很大的礦石一次破碎成磨機(jī)需要的粒度。洛陽(yáng)大華重型機(jī)械有限公司生產(chǎn)的PCD系列反擊型錘式破碎機(jī)，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(jī)，本系列的優(yōu)點(diǎn)是破碎比大，能耗低，占地小等。

  PCWK無(wú)篩條可逆錘式破碎機(jī)是一種可逆式的無(wú)排料篦子的錘式破碎機(jī)，可破碎中等脆性物料，無(wú)篦條設(shè)計(jì)，可克服物料濕度大，易堵塞問(wèn)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(hù)。

  圖1 洛陽(yáng)大華重型機(jī)械有限公司生產(chǎn)的PCWK無(wú)篩條可逆錘式破碎機(jī)

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

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

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

  洛陽(yáng)大華重型機(jī)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(jī)。這種破碎機(jī)的工作件都以耐磨性很高的高鉻合金制造，其硬度高達(dá)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(hào)PFY1719的破碎機(jī)的最大進(jìn)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(dá)550t/h。

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

  (6)齒輥式破碎機(jī)。常見的輥式破碎機(jī)是一對(duì)圓柱形的輥?zhàn)酉嗷テ叫兴降匕惭b在機(jī)架上，兩個(gè)輥?zhàn)蛹?jí)相向旋轉(zhuǎn)。物料由頂上的進(jìn)料口喂入，落在轉(zhuǎn)輥上面，在輥?zhàn)颖砻娴哪Σ亮ψ饔孟拢怀哆M(jìn)轉(zhuǎn)輥之間受到輥?zhàn)拥臄D壓而破碎。破碎后物料被輥?zhàn)油瞥?，向下卸落。由于它是?qiáng)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(jī)的輥?zhàn)庸ぷ髅嬗泄饷?、波紋面和齒面三種。光面輥?zhàn)舆m于中硬和堅(jiān)硬物料的破碎。波紋面輥?zhàn)悠扑槲锪蠒r(shí)，除施加擠壓作用外，還兼施剪切作用，適于強(qiáng)度不大的脆性和黏濕物料的破碎。齒面輥?zhàn)?，以其輥齒提高了鉗人能力，輥?zhàn)又睆脚c人料粒度的比值可以減小到3.5倍左右，它的破碎比可達(dá)7，是松軟、低強(qiáng)度（＜60MPa)黏濕物料的最有效破碎機(jī)械，在水泥廠中主要用于黏土、白堊、頁(yè)巖、泥灰?guī)r等的破碎。

  洛陽(yáng)大華重型機(jī)械有限公司開發(fā)的2PQS系列強(qiáng)力篩分破碎機(jī)，是在吸收大量國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)開發(fā)的一種新型、高效、技術(shù)先進(jìn)的強(qiáng)力篩分破碎機(jī)，已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，可作為進(jìn)口同類產(chǎn)品的替代產(chǎn)品，最大進(jìn)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(jìng)爭(zhēng)力的必然選擇

  經(jīng)?？梢栽诟鱾€(gè)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(duì)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(duì)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(gè)新的研究課題，洛陽(yáng)大華重型機(jī)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(wàn)噸/年）成套人工砂石骨料加工工藝和設(shè)備。

  對(duì)于礦山廢石二氧化硅含量低于10%的原料加工，可采用強(qiáng)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(jiǎn)單，產(chǎn)品粒形、級(jí)配好等特點(diǎn)。

  強(qiáng)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(qiáng)度過(guò)高時(shí)，應(yīng)采用圓錐破碎機(jī)、立式整形制砂機(jī)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(zhǎng)，設(shè)備投資較大。

  圓錐破碎機(jī)為主加工水泥礦山廢石生產(chǎn)工藝流程圖

  洛陽(yáng)同力水泥廠年產(chǎn)水泥300萬(wàn)噸，年剝離礦山廢石50萬(wàn)噸，原來(lái)廢石堆高約20米，達(dá)100多萬(wàn)噸，占用大量耕地。為貫徹落實(shí)《國(guó)務(wù)院加快循環(huán)經(jīng)濟(jì)的若干意見》，切實(shí)推進(jìn)資源節(jié)約型社會(huì)建設(shè)，加快循環(huán)經(jīng)濟(jì)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(wàn)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(yáng)大華重型機(jī)械有限公司以最優(yōu)設(shè)計(jì)方案和高性價(jià)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(jìn)料700mm的原料，因此，在為其設(shè)計(jì)配套的方案采用ZSW490×110振動(dòng)喂料機(jī)、DHKS4236顎式破碎機(jī)、PFQ1315強(qiáng)力反擊破碎機(jī)、4YK2460振動(dòng)篩等主要設(shè)備，每小時(shí)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(yùn)行費(fèi)用低，而且除塵效果好，產(chǎn)品重量零耗損。

  “每噸利潤(rùn)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(yùn)費(fèi)和耕地占用費(fèi)40多萬(wàn)元，真是一舉多得！”石料廠負(fù)責(zé)人高興的說(shuō)。

  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(guó)水泥行業(yè)中，日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)使水泥生產(chǎn)企業(yè)陷入“競(jìng)爭(zhēng)漩渦”。因此水泥行業(yè)通過(guò)上下游整合對(duì)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(shì)。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(guò)程中，合理組建生產(chǎn)線，充分利用各階段破碎產(chǎn)料，實(shí)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(yáng)大華重型機(jī)械有限公司具有成套破碎機(jī)械設(shè)計(jì)制造能力，在水泥行業(yè)能根據(jù)客戶工況條件設(shè)計(jì)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(jìn)的技術(shù)工藝，實(shí)現(xiàn)水泥礦山廢棄物料的高效綜合利用，為用戶創(chuàng)造財(cái)富，促進(jìn)循環(huán)節(jié)約型經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

  結(jié)束語(yǔ)

  國(guó)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(dòng)控制的方向發(fā)展。而國(guó)內(nèi)破碎機(jī)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(duì)發(fā)展理念和機(jī)械設(shè)備之間的融合不是很充分，同時(shí)對(duì)市場(chǎng)變化的適應(yīng)度不夠。國(guó)內(nèi)水泥行業(yè)目前中小礦山居多，對(duì)國(guó)內(nèi)而言應(yīng)著重對(duì)小型高效破碎機(jī)械進(jìn)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(shí)，利用產(chǎn)生過(guò)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(xiàn)

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