水泥厂石灰石破碎系统选型探讨

李青

水泥厂石灰石破碎系统选型探讨

Discussion on Selection of Limestone Crushing System in Cement Plant

李青

1 破碎的目的

在水泥生产过程中，需要将原、燃料和熟料进行破碎，以便于后续的运输和储存，为下一道系统作业工序创造良好的生产条件。因此，在水泥工厂设计中，物料的破碎作为工艺生产的头道工序，要给予足够的重视。其中原料的破碎又是重中之重。水泥厂原料多来自露天开采的矿山，大型矿山开采的矿石尺寸可达1.5～1.8m。球磨机允许入磨粒度一般是25mm，立磨入磨粒度一般要求75mm，这样破碎系统需要的破碎比在≤80的范围内。

2 原料的可破碎性能

生产水泥熟料的原料由石灰质料、硅质料以及其他校正料按一定的比例配合而成。原料的种类很多，成矿的条件很复杂，所以破碎系统的选型非常重要，力求作到系统简单、设备选型正确、工作可靠、操作维修方便等。影响破碎的物料性质主要有以下几个方面：

（1）物料的含水率：它与岩石结构（颗粒结构、晶粒和孔隙率）、水分补给条件有关。致密的硬质灰岩通常只有外表水，一般小于2%，白垩的含水率可能高达20%，泥质的松软岩常会达到很高的含水率。

（2）物料的硬度：矿石的硬度是指它抵抗另一物体在外力作用下侵入的能力，常用莫氏分类法。

（3）物料的抗压强度：抗压强度是物体承受压力的标识量，物体在压力作用下达到破坏的极限比压称该物体的抗压强度，是常规力学范畴的一种量标。由于矿岩普遍存在裂纹、弱面等缺陷，在未达到破裂前应力和应变已经不符合弹性条件，所以这种强度与岩石破碎学方面的破碎之间无直接的量的关系，也就是说抗压强度相差一倍的两种岩石，破碎所耗的功并非相差一倍，但它仍是岩石性质的一种表征。

（4）可破碎性：岩石由不同坚固程度的矿物组成，常带有很多弱面，外加载荷又常是动态的集中力，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，所以在工程应用中有冲击破碎、切削破碎、研磨破碎等破碎方式。国外常用摆锤冲击功试验来测定岩石的Bond冲击功指数。

（5）磨蚀性：破碎矿石时，工作介质要受到磨损，测定矿岩对金属的磨蚀量是选择破碎机的重要依据。岩石的磨蚀性与它的莫氏硬度有关，硬度高时磨蚀性大，当岩石含有硬的矿物时（例如石英）磨蚀性也增大。磨蚀性还与硬矿物的晶粒粗细有关，粗粒结构的砂岩较之中细粒砂岩磨蚀性大。另一方面，破碎功指数高表明施加力的行径长，也意味着磨蚀性的增大。一些研究表明，岩石的磨蚀量还与冲击速度的平方成正比。

作磨蚀性试验，最常见的是宾州粉碎机公司磨蚀性方法。物料的磨蚀性只是选择破碎机类型的最基本的参数，还要参考前面影响能力的物料的含水率、硬度、抗压强度、可破碎性来选择破碎机的规格，甚至改变破碎机的类型。

3 系统布置形式

经过对原料取样作试验（尤其磨蚀性实验）后就可以选择机型和系统。水泥厂石灰石破碎机的传统布置是重型板式给料机加破碎机。

近几年市场上又出现了预筛分的破碎系统，在破碎机的前面加具有输送和筛分功能的波动辊式给料机，将来料中的粒度合格的物料筛出，不再进入破碎机，这样就可以减少破碎机的磨损；将所含泥土预先筛分出来也可以减少破碎机的堵塞，从而可以使用较小的破碎机。但是系统增加了一台设备，增加了一个故障点和设备的维护工作量。所以此系统要权衡考虑才能应用，符合下面的情况才考虑采用，如来料中的合格粒度超过一定的含量（30%），或者必须将泥料筛除后破碎机才能使用，或者为了提高矿石的品位，将品位底的细小料筛除，当废料排除出系统。

混合破碎，将粘性的粘土质原料和石灰石一起喂入单段的破碎机，而后将混合料送到预均化堆场存取。这种破碎系统车间设有两个料仓，分别接受石灰石和粘土，粘土按需要的比例由板式给料机送到石灰石给料机上，再一并送进破碎机；这就要求破碎机能够处理泥含量高的混合料，双转子锤式破碎机最适于这种混合破碎。当然，为了能使这套系统多运转，需要对双转子破碎机以及堆场的取料机作结构上的优化。

此外还有移动式破碎站，当开采面离破碎站较远时，可以将破碎站整体移动或解体后搬迁到距离开采面较近的地点，缩短运输距离，降低成本和危险。

4 破碎系统段数的确定

（1）单段破碎：通常只要石灰石不属于很难破碎或高磨蚀性的物料，都可以采用单段破碎系统，实现系统的简化。目前主要的机型有带一个给料辊的单转子破碎机、带两个给料辊的单转子破碎机和不带给料辊的单转子破碎机以及双转子破碎机、反击式破碎机，以上机型都属于冲击式破碎机。

（2）两段破碎：如果物料的磨蚀性很大，那就需要考虑两段破碎系统。最简单的两段破碎系统由颚破（或旋回破碎机）作为粗碎机和锤式中碎机组成，不带筛分机，系统破碎比可达1：40。

5 破碎机的选择

（1）当石灰石含土量少于5%时，可选用单转子锤式破碎机，当破碎比合适时也可以选择反击式破碎机。

（2）当石灰石含土量超过5%，且水分超过7%时应选择双转子锤式破碎机。

（3）当石灰石磨蚀性高时，则应该选用反击式破碎机，反击式破碎机对磨蚀性矿石的适应能力优于锤式破碎机，但对含土量和水分的适应能力不如双转子破碎机。如果是磨蚀性很高且很难破碎的矿石，就应该考虑两段破碎。

（4）水泥厂若使用高水分的白垩、泥灰岩为主要原料时，以上破碎方式就不适应了，应采用齿辊破或具有干燥功能的烘干破碎机处理。

（5）混合破碎系统宜选用双转子锤式破碎机。

总之，破碎系统以及破碎设备的选型应根据具体项目的具体情况进行详细分析，最终确定。

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