水泥礦山的節(jié)能降耗破碎技術(shù)

1.1混合破碎

混合破碎指水泥生產(chǎn)中兩種原料按的比例 送入1臺破碎機(jī)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很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(shí)難度更大。然而這種混合破碎也帶來了好處。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粘性減小，流動(dòng)性增加，減輕了溜子的堵塞，具有用膠帶輸送機(jī)運(yùn)送和在預(yù)均化堆場中堆存和耙取的性能。若這種黏土單獨(dú)加工，不僅需要另添1套設(shè)備，它的運(yùn)輸、堆存和挖取都困難。不乏出現(xiàn)已經(jīng)破碎，在繼后的運(yùn)輸、堆存過程中又重新粘結(jié)壓實(shí)，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。兩種原料一并加工減少了1套加工系統(tǒng)的建設(shè)和經(jīng)營費(fèi)用，因此社會和經(jīng)濟(jì)效益是很大的。越堡水泥公司的混合破碎就是一個(gè)很突出的實(shí)例。將數(shù)量達(dá)2800萬m3的覆蓋土作為資源一并利用，就能使這個(gè)深埋地下的石灰石礦床得到利用，成為建設(shè)6000t/d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，它們都是集中在既要出料粒度，又要防止破碎機(jī)腔不致堵塞、整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行通暢。因此，從料倉起的整個(gè)系統(tǒng)都要作專門的設(shè)計(jì)，包括料倉形狀、結(jié)構(gòu)，破碎前泥團(tuán)的切碎，機(jī)體內(nèi)部乃至漏斗、溜槽等。 越堡的黏土摻用量是15%，近投入使用 的土耳其Askale水泥廠是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%)，我 們增添了混配機(jī)，將黏土與石灰石預(yù)行粗混合。至今我們已提供了8套這種混合破碎系統(tǒng)。

1.2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。 當(dāng)今水泥都采用帶預(yù)分解的干法生產(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)粘。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(jī)型，使得這類礦床的利用大成問題。

我們通過實(shí)驗(yàn)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(jī)的堵塞。根據(jù)這個(gè)原則開發(fā)的波動(dòng)篩分給料機(jī)和抗磨型單段反擊式破碎機(jī)組成的破碎系統(tǒng)，即使是粘濕料和高磨蝕性硬物料的混合礦亦能勝任。這個(gè)破碎系統(tǒng)于2000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(jī)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(jī)的磨耗件壽命大大高于預(yù)期值。這項(xiàng)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)礦床的利用變得比較簡便。在短短的幾年中它已成為內(nèi)此類硅質(zhì)礦床的主選破碎方式。

利用篩分破碎方式，也可以使某些低品位礦床通過篩分排除篩下物使礦物品位提高，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含有頁巖、泥質(zhì)夾雜物牽累所致(CaO低于可用指標(biāo)，堿含量標(biāo))，由于這些夾雜物層薄、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(xiàng)目的石灰石即是采用預(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(shí)，采用預(yù)篩分可以減少破碎機(jī)的工作量，采用較小的機(jī)型而系統(tǒng)的產(chǎn)率提高，同時(shí)又減少了產(chǎn)品的過粉碎。綜合電耗、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過20%～30%時(shí)才有價(jià)值。我們近承接的一個(gè)訂單就是兩套這樣的半移動(dòng)破碎系統(tǒng)，破碎機(jī)的能力是1000t/h，而系統(tǒng)能力是1200t/h。

2、關(guān)于節(jié)能

礦山的節(jié)能貫穿到所有的生產(chǎn)工序。 這里只著重談采用連續(xù)和半連續(xù)生產(chǎn)，不用或少用汽車，以電代油的節(jié)能問題。

隨著我經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對液體燃料的需求不斷增加和際石油的日益短缺，礦山生產(chǎn)中的節(jié)油已迫切地提到了我們面前。早在上世紀(jì)80年代改革開放以來，我們有不少人到外參觀考察，對采用移動(dòng)破碎的連續(xù)化生產(chǎn)的率留下了深刻印象，同行們都希望能在內(nèi)獲得應(yīng)用但是由于它的高價(jià)格，成為可望而不可得的物。

就采礦業(yè)而論，隨著露天開采規(guī)模的擴(kuò)大，傳統(tǒng)的開采工藝需要很多大型挖掘機(jī)和運(yùn)輸車輛，使得組織生產(chǎn)繁雜，不堪重負(fù)。而連續(xù)和半連續(xù)開采工藝的應(yīng)用則可以得到解脫，并取得顯著的節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益。內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了一大批這樣的礦山，例如元室山、黑岱溝、伊敏河等大型和大型露天煤礦，大孤山、齊大山、遷安水廠等大型露天鐵礦。

關(guān)于開采工藝，有的文獻(xiàn)把輪斗挖掘機(jī)-膠帶輸送機(jī)-排土機(jī)生產(chǎn)稱為連續(xù)式工藝;把單斗挖掘機(jī)-卡車-破碎機(jī)-膠帶輸送機(jī)生產(chǎn)稱為半連續(xù)式工藝;把單斗挖掘機(jī)-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)用范圍受到了限制。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者移動(dòng)式的。

現(xiàn)在研究我們自己的問題，生產(chǎn)水泥的主要原料-石灰石，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，需要按照我們自己的特點(diǎn)研究生產(chǎn)工藝。推行以電代油的標(biāo)志性措施是少用或不用汽車，取代方式是多用膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)V石。多用膠帶輸送機(jī)就需要把破碎機(jī)搬進(jìn)采礦場。因此研究破碎站的形式和設(shè)置位置是我們水泥礦山該采用哪種生產(chǎn)工藝的關(guān)鍵。

移動(dòng)破碎在采礦場內(nèi)的出現(xiàn)要追溯到上世紀(jì) 50年代，它先在西德的一個(gè)水泥廠的石灰石礦得 到應(yīng)用，繼后才逐漸擴(kuò)展到煤礦和金屬露天礦。這是因?yàn)槭�灰石是沉積巖，具有礦層厚、質(zhì)量比較均齊、開采方法比較簡單，而所用破碎設(shè)備較輕、產(chǎn)量較高等特點(diǎn)，比其他破碎設(shè)備更便于放置在履帶行走車體上。以移動(dòng)破碎跟隨挖掘機(jī)，把大塊礦石破碎成碎石后再用膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸，可以省卻汽車運(yùn)輸，從而大大節(jié)省人力和燃料，了礦石生產(chǎn)成本。在采場內(nèi)將礦石破碎后改用膠帶輸送機(jī)運(yùn)出的生產(chǎn)技術(shù)，從上個(gè)世紀(jì)70年代以來在范圍內(nèi)得到了迅速的擴(kuò)展，出現(xiàn)了多種類型移動(dòng)方式和使用各種類型破碎機(jī)來適應(yīng)不同的使用條件。其單機(jī)能力已近萬噸/小時(shí)。