破碎机械在水泥行业的应用

  摘要：破碎机械在水泥行业中有普遍应用，是国民经济基础工业发展标志之一，本文简要介绍破碎机械在水泥行业的应用及对今后破碎机械在水泥发展前景。

  关键字：破碎机械，水泥行业

  前言

  改革开放以来，国内经济快速发展，推动社会主义建设取得快速发展，其中在城镇化进程中，建筑产品消耗量巨大，水泥就是其中之一。水泥的生产离不开破碎机械的参与，同时使其得到不同程度的进步与发展，在经济结构调整之际，破碎机械在矿山资源综合利用技术中占有举足轻重的地位，合理搭配破碎机械组建合理的生产线，充分的利用各个阶段的破碎物料，实现污染零排放，将是未来的发展趋势。

  粉碎及其意义

  依靠外力克服固体物料分子之间的内部凝聚力，使固体物料破坏、分裂。由大块变小块，有粗颗粒变细粉过程，称为粉碎。业内习惯将大块变小块的过程称为破碎；将粗颗粒变细粉的过程称为粉磨；破碎与粉磨统称为粉碎。粉碎后产品颗粒大小，分类如表1。

  固体物料经粉碎后，内部晶体结构发生变化，表面能增大，其单位质量的变面积（比表面积）也增大，可以提高物理化学反应的速度，容易混合均匀，提高均化效果，为烘干、储存盒输送创造有利条件。

  以水泥生产为例，主要原料石灰石从矿山开采出来，小则300~500mm，大则1000~2000mm。这必须经过破碎机械破碎后。在经过粉磨机械粉磨才能达到。每生产1t水泥，大约需要粉碎各种物料3~4t，粉碎工艺过程的电消耗站全厂电消耗的60%~70%。因此选择合理的粉碎机械，简化全厂粉碎流程，改善传统粉碎作业，提高粉碎岗位操作水平等，对水泥生产实现高产，优质，低消耗。安全，具有重要意义。

  破碎机械在水泥企业应用实例

  矿业用破碎机械，是指排料中粒度大于三毫米的含量占总排料量50%以上的粉碎机械。

  (1)破碎方法。破碎物料可以用如下方法：挤压、剪切、碾展、冲击。破碎机是利用一种或多种方法组合而工作的。按能耗和磨损的高低排列的顺序排列如下。

  能耗一一碾磨、剪切、冲击、挤压。

  磨损--碾磨、剪切、冲击、挤压。

  因此，以挤压原理工作的破碎机能耗最低、磨损最小。但是破碎机的选择还要考虑其他因素，例如进料块度和破碎比，适应原料黏附陛的能力，机械的坚固性和使用难易程度以及一次性投资和生产经营费用。

  (2)在水泥厂中常见的破碎机及其主要破碎方法如下。

  以挤压原理工作的有颚式破碎机、旋回式破碎机和圆锥式破碎机。以冲击原理工作的有锤式破碎机和反击式破碎机。兼有剪切和挤压原理丁作的有辊式破碎机和辊齿切割破碎。

  由表2可见，以冲击原理工作的锤式和反击式破碎比最高，只需要一级破碎即可满足水泥生产对原料的破碎要求，故称为单段破碎机。采用它们一次建设投资可大为节省。如果原料的磨蚀性不高，不致造成生产经营费的过分增加，这是最为简单的破碎系统，至于锤式和反击式之间的取舍则要看后续生产环节对破碎机出料粒度要求是否严格，原料的水分高和黏篦于就应该换用挤压型的破碎机（如颚式破碎机或旋式破碎机）作为粗碎机，第二级破碎可以选用圆锥式破碎机也可以选用锤式或反击式中碎机，应该注意的是如果原料水分较高、黏附性较大，挤压型的颚式、旋式、圆锥式破碎机更难适应，在这种情况下，原料强度较低（＜60MPa）时可以用齿辊式破碎机破碎。或者采用预筛分法清除泥土后再用适当的破碎机破碎。

  (3)锤式和反击式破碎机。锤式和反击式破碎机是水泥行业使用最为普遍的机型。两者都靠冲击原理破碎物料，都具有粗、中细碎的机型。两者的主要区别是打击件，前者是铰接在转子上的锤头，而后者是镶嵌在转子体的板锤。

  单段锤式破碎机是20世纪50年代才出现的新机型。它能将很大的矿石一次破碎成磨机需要的粒度。洛阳大华重型机械有限公司生产的PCD系列反击型锤式破碎机，是能直接将最大粒度为600-1800mm的物料破碎至25mm或20mm以下的一段破碎用的破碎机，本系列的优点是破碎比大，能耗低，占地小等。

  PCWK无筛条可逆锤式破碎机是一种可逆式的无排料篦子的锤式破碎机，可破碎中等脆性物料，无篦条设计，可克服物料湿度大，易堵塞问题，转子可正反转，提高了锤头利用率，降低更换锤头的频繁性，提高了工作效率，腔体可以液压打开，易于更换衬板，操作方便，易维护。

  图1 洛阳大华重型机械有限公司生产的PCWK无筛条可逆锤式破碎机

  ③反击式破碎机。反击式破碎机是20世纪中期才出现的新机型，其形式与锤式破碎机很相似。洛阳大华重型机械有限公司生产的反击式粗碎机（如图2所示）是中法合作开发的大型粗碎反击式破碎机。其最大型号是BP55。最大进料粒度＜1400mm，出料粒度150mm，装机功率650kW，生产能力为1100t/h。BP系列粗碎反击式破碎机主要用来加工石灰石、 白云石之类较软物料。主要特点是进料大，出料小，粒形好。

  图2 洛阳大华重型机械有限公司生产的BP系列粗碎反击式破碎机

  我国的反击式破碎机起步较晚，上世纪50年代才问世，80年代前，国产的反击式破碎机局限于处理煤和石灰石之类中硬物料，80年代末我国引进KHD型硬岩反击式破碎机，填补国内空白，但是落后国外20多年，并在初期所有的核心零件板锤依赖进口，随着“八五”期间国产化板锤研制成功，硬岩式反击破碎机在全国各省市的公路建设中都作为主要破碎设备来制作路面石料。

  洛阳大华重型机械有限公司开发了专门破碎硬物料的PFY系列反击式粗碎机。这种破碎机的工作件都以耐磨性很高的高铬合金制造，其硬度高达HRC60以上，并有一定的冲击韧性。在结构上也注重工作金属的充分利用。型号PFY1719的破碎机的最大进料粒度为400mm，出料粒度40mm的占90%，破碎玄武石的生产能力可达550t/h。

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  图3 洛阳大华重型机械有限公司生产的PFY硬岩粗碎反击式破碎机

  (6)齿辊式破碎机。常见的辊式破碎机是一对圆柱形的辊子相互平行水平地安装在机架上，两个辊子级相向旋转。物料由顶上的进料口喂入，落在转辊上面，在辊子表面的摩擦力作用下，被扯进转辊之间受到辊子的挤压而破碎。破碎后物料被辊子推出，向下卸落。由于它是强制卸料，并有刮板装置清扫辊面，因此破碎黏湿物料也不致堵塞。

  辊式破碎机的辊子工作面有光面、波纹面和齿面三种。光面辊子适于中硬和坚硬物料的破碎。波纹面辊子破碎物料时，除施加挤压作用外，还兼施剪切作用，适于强度不大的脆性和黏湿物料的破碎。齿面辊子，以其辊齿提高了钳人能力，辊子直径与人料粒度的比值可以减小到3.5倍左右，它的破碎比可达7，是松软、低强度（＜60MPa)黏湿物料的最有效破碎机械，在水泥厂中主要用于黏土、白垩、页岩、泥灰岩等的破碎。

  洛阳大华重型机械有限公司开发的2PQS系列强力筛分破碎机，是在吸收大量国内外先进技术的基础上，设计开发的一种新型、高效、技术先进的强力筛分破碎机，已达到国际先进水平，可作为进口同类产品的替代产品，最大进料3000mm，生产能力10000t/h，特别适合大型露天矿山使用。

  水泥-砂石-混凝土一体化是资源整合提升水泥企业竞争力的必然选择

  经常可以在各个水泥矿山上，开采矿山的废石堆积如山，不仅占用大量土地，而且对当地的环境也产生了很大的影响，如何合理正确的对待这些水泥生产的附属产物，将其资源化利用，将是一个新的研究课题，洛阳大华重型机械有限公司在这方面做了重要尝试，也取得了一定的研究成果，能为水泥企业矿山废石综合利用提供200t/h-1200t/h（100-720万吨/年）成套人工砂石骨料加工工艺和设备。

  对于矿山废石二氧化硅含量低于10%的原料加工，可采用强力反击破为主的生产线加工水泥矿山废石（见下工艺图），该工艺具有投资少、工艺简单，产品粒形、级配好等特点。

  强力反击破为主加工水泥矿山废石生产工艺流程图

  当水泥矿山废石二氧化硅含量高于10%或原料抗压强度过高时，应采用圆锥破碎机、立式整形制砂机为主的生产工艺，生产效率高，使用成本低，但工艺流程长，设备投资较大。

  圆锥破碎机为主加工水泥矿山废石生产工艺流程图

  洛阳同力水泥厂年产水泥300万吨，年剥离矿山废石50万吨，原来废石堆高约20米，达100多万吨，占用大量耕地。为贯彻落实《国务院加快循环经济的若干意见》，切实推进资源节约型社会建设，加快循环经济发展，充分利用矿山剥离废石，节约宝贵的土地资源，减少次生灾害发生，当地政府决定采取招标形式上马一条年产60万吨的砂石料生产线以满足洛卢高速公路建设砂石料需求，洛阳大华重型机械有限公司以最优设计方案和高性价比设备成功中标。

  由于矿山剥离废石粒度大，粗碎必须满足最大进料700mm的原料，因此，在为其设计配套的方案采用ZSW490×110振动喂料机、DHKS4236颚式破碎机、PFQ1315强力反击破碎机、4YK2460振动筛等主要设备，每小时可将250吨700mm以下的矿山剥离废石加工为0～5mm、5～10mm、10～20mm、20～30mm的四种砂石料，符合高速公路建设用砂石规格标准。采用喷雾除尘代替袋式除尘器，不仅投资少，运行费用低，而且除尘效果好，产品重量零耗损。

  “每吨利润15元左右，仅需半年多就可收回投资，还可以恢复农田200多亩，同力水泥厂能减少运费和耕地占用费40多万元，真是一举多得！”石料厂负责人高兴的说。

  全球第一的水泥巨头拉法基，水泥位居世界第一，混凝土与骨料位居世界第二。豪西蒙(Holcim)公司是世界上最大的水泥生产企业，共有180座水泥厂。245家集料生产厂，639座混凝土搅拌站。豪西蒙曾雄踞世界水泥第一产商10余年，上下游资源方面具有较深厚的基础。在中国水泥行业中，日益激烈的市场竞争使水泥生产企业陷入“竞争漩涡”。因此水泥行业通过上下游整合对砂石骨料、混凝土、水泥制品等产品的纵向发展已成行业发展的必然趋势。在“资源化利用”将水泥矿山废弃物料生产成水泥尾矿砂石骨料的过程中，合理组建生产线，充分利用各阶段破碎产料，实现成品高品质，污染零排放，是水泥企业利用水泥为核心，以砂石、混凝土为杠杆做大建材产业链必有选择。

  洛阳大华重型机械有限公司具有成套破碎机械设计制造能力，在水泥行业能根据客户工况条件设计人工砂石骨料生产线，利用水泥矿山开采产生的废石，选用专业的人工砂石成套破碎设备，生产砂石骨料和人工砂，使水泥产品和砂石骨料直接同步合成为建筑用混凝土产品，以高品质的产品、先进的技术工艺，实现水泥矿山废弃物料的高效综合利用，为用户创造财富，促进循环节约型经济的发展。

  结束语

  国外水泥行业破碎设备发展大体朝着大型化、高产量、高效率、低能耗、高破碎比、自动控制的方向发展。而国内破碎机械在水泥行业大型化不是很明显，新产品投入不多，企业对发展理念和机械设备之间的融合不是很充分，同时对市场变化的适应度不够。国内水泥行业目前中小矿山居多，对国内而言应着重对小型高效破碎机械进行研究，增加科研投入，最大限度的降低能耗、材料消耗，增加设备稳定性及其它方面。在水泥行业走节能增效的发展之路时，利用产生过程的废石，建设人工砂石骨料生产线，发展混凝土产品也是必然选择。

  参考文献

  [1] 陈绍龙，张朝发，李福州.水泥生产破碎与粉磨工艺技术及设备[M]:北京:化学工业出版社,2007:1-2

  [2]孙成林,连钦明,王清发. 破碎机械的回顾与展望[J]. 有色矿冶,2005,S1:134-135+137.