??? 摘要:

??? 為了保證國民經濟的持續健康發展，和其他產業一樣，水泥礦山也必須把減排、節能和降耗放在重要的位置上。

??? 為礦山減排提供的破碎方式

??? 1．混合破碎

??? 混合破碎指水泥生產中兩種原料按一定的比例送入一臺破碎機進行破碎的生產工藝。常見的混合破碎有石灰石與泥灰巖、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非常大的原料在一起的破碎，尤其是摻入塑性高、水分大的泥料時難度更大。然而這種混合破碎也帶來如下的好處：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黏性減小，流動性增加，減輕了溜子的堵塞，具有用膠帶輸送機運送和在預均化堆場中堆存和耙取的性能。若將這種黏土單獨加工，不僅需要另添一套設備，且它的運輸、堆存和挖取都十分困難，不乏出現已經破碎，在繼后的運輸、堆存過程中又重新黏結壓實，嚴重影響生產的事例。

??? 混合破碎的成功，可以減少甚至免除石灰石表土的剝離，礦石資源的利用更充分。兩種原料一并加工減少了一套加工系統的建設和經營費用，取得很好的社會和經濟效益。廣州市越堡水泥有限公司的混合破碎就是一個很突出的實例。將數量達2800萬立方米的覆蓋土作為資源一并利用，就能使這個深埋地下的石灰石礦床得到利用，成為建設日產6000噸水泥生產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問題，以確保出料粒度滿足入磨的要求，防止破碎機腔堵塞，保證整個系統運行通暢。因此，從料倉起的整個系統都要作專門的設計，包括料倉形狀、結構，破碎前泥團的切碎，機體內部乃至漏斗、溜槽等的特殊處理。

??? 常熟仕名重型機械公司提供并于最近投入使用的土耳其Askale水泥廠摻土量是25％，混合料水分達14％。由于有的工廠要求摻入更多的黏土(30％)，公司為其研制了混配機，將黏土與石灰石預先進行粗混合。至今，公司已先后提供了8套混合破碎系統。

??? 2．預篩分破碎

??? 將原料在破碎之前進行篩分，只對篩上物進行破碎，往往可以取得良好的效果。

??? 例如當今水泥都采用帶預分解的新型干法生產，這種生產方法在原料配用上提高了硅酸率，經常需要摻用硅質原料。而質純的硅質原料主要用于制造玻璃，質次的硅質原料則多是砂巖、粉砂巖與頁巖互生礦床，開采中難以將它們相互分離。這種礦床的品質雖可滿足生產需要，但是它們的物性差別很大，砂巖、粉砂巖的磨蝕性高，頁巖和風化物則質軟，易吸收水分發黏。這種混合型礦石給常規的生產方法帶來很大困難，難以找到既抗磨又不怕堵的破碎機型，給這類礦床的利用造成很大困難。

??? 通過實驗獲知，預篩分可將大部分泥土和頁巖篩除，從而可以防止破碎機的堵塞。根據這個原則開發的波動篩分給料機和抗磨型單段反擊式破碎機組成的破碎系統，即使是黏濕料和高磨蝕性硬物料的混合礦也能勝任。這個破碎系統于2000年年底在安徽東亞水泥公司投入使用，取得了良好的效果。破碎機即使在雨季也能正常工作．由于合格料已預先篩除，破碎機的磨耗件壽命大大高于預期值。這項工藝和裝備的開發成功使得這類呈互層產出的低品位硅質礦床的有效利用變得比較簡便。在短短的幾年中，它已成為國內此類硅質礦床的主選破碎方式。

??? 利用篩分破碎方式，通過篩分排除篩下物可以提高某些低品位礦床的礦物品位，成為可用的礦石。例如低品位灰巖礦床，如果平均品位低是由于混有頁巖、泥質夾雜物所致(CaO低于可用指標，堿含量超標)，而這些夾雜物層薄、質軟、易碎，爆破后碎料中含量較多，采取預篩分法予以排除后，品位即可提高。南京院承擔的沙特SPCC項目的石灰石就是采用預篩分和破碎后再篩分的方式，使得原來不能使用的灰巖滿足了使用要求。

??? 當原礦中的碎料較多時，采用預篩分可以減少破碎機的工作最，采用較小的機型，系統的產率可以提高，同時又減少了產品的過粉碎。綜合電耗降低、金屬消耗量減少。由于預篩分增加了一道環節，生產的復雜程度增加，通常在原礦中合格料超過20％～30％時才有價值。

??? 關于礦山的節能

??? 隨著我國經濟的發展，對液體燃料的需求不斷增加，國際石油也日益短缺，礦山生產中的節油問題已迫切地提到了我們面前。

??? 就采礦業而言，隨著露天開采規模的擴大，傳統的開采工藝需要很多大型挖掘機和運輸車輛，使得組織生產十分繁雜，不堪重負。而連續和半連續開采工藝的應用則可以取得顯著的節能效果和可觀的經濟效益。

??? 關于開采工藝，有的文獻把輪斗挖掘機—膠帶輸送機—排土機生產稱為連續式工藝；把單斗挖掘機—告車—破碎機—膠帶輸送機生產稱為半連續式工藝；把單斗挖掘機—卡車生產稱為間斷式工藝。連續式工藝只適用于可以直接挖取的軟巖，應用范圍很有限。而硬巖和半硬巖更適于半連續式工藝。半連續式工藝的關鍵設備——破碎站既可以設在坑內，也可以設在地表；既可以是固定的，也可以是半固定的或移動式的。

??? 生產水泥的主要原料——石灰石，絕大多數屬硬巖和半硬巖，它們都難以使用輪斗鏟直接挖取。推行以電代油的標志性措施是少用或不用汽車，多用膠帶輸送機運輸礦石，這就需要把破碎機搬進采礦場。因此，研究破碎站的形式和設置位置成為水泥礦山該采用哪種生產工藝的關鍵。

??? 移動破碎在采礦場內的出現要追溯到上世紀50年代。它首先在西德一個水泥廠的石灰石礦得到應用，繼后才逐漸擴展到煤礦和金屬露天礦。以移動破碎跟隨挖掘機。把大塊礦石破碎成碎石后再用膠帶輸送機運輸，可以省卻汽車運輸，從而大大節省人力和燃料，降低礦石生產成本。在采場內將礦石破碎后改用膠帶輸送機運出的生產技術，從上世紀70年代開始在世界范圍內得到了迅速擴展，出現了多種類型移動方式和使用各種類型破碎機來適應不同的使用條件，其單機能力已近萬噸／小時。

??? 1．移動式破碎機的類別及性能

??? 移動式破碎機，更確切地應稱為移動式樣站，因為它除了破碎機之外，還帶有進出料裝置及配套設施。按移動功能的不同可分為全移動(Fully-mobile)、半移動(Semi-mobile)、和可搬式(Portable)。3種破碎站的使用條件各不相同，需要從多個方面考慮之后才能選定。

??? 全移動破碎站又稱為自行式破碎站。按行走方式可分為履帶式、膠輪式和步行式3種。3種行走方式的靈活性不一樣，因此用途也不同。履帶式可以跟隨挖掘機工作，但是機體笨重，受到制約，能力較小，目前已知的最大能力是1000噸／小時。膠輪式和步行式還不能做到跟隨挖掘機作業，它們只能在相對固定的條件下工作。它們的生產能力較大，已有不少達到2000～3000噸／小時的破碎站在使用。自行式破碎站的基本特征是一個功能完整的單體，進料和出料均在同一個平臺上，簡稱為“平進平出”。

??? 半移動破碎站需要借助外力才能移劫。有的能夠在同一平臺上進料和出料。也有的需要在上一平臺進料，主機站立平臺出料，簡稱為“平進平出”和“上進平出”。前者可以在任何可達到的位置上使用，而后者則要利用一個臺階，它的位置有一定的限制。“上進平出”的破碎站因為利用了一個臺階的高度，料倉容積增大、給料機縮短，更適于大型礦山使用。目前，世界上最大的半移動破碎站在智利一個銅礦，它的能力是9600噸／小時。

??? 半移動破碎站有軌道上的破碎站、平板拖車上的破碎站和馱遷式破碎站。大型半移動破碎站一般多用馱遷式搬遷。為了便于搬遷，常將它分離成數個單體，例如料倉和給料機組成一個單體，破碎機為另一個單體，出料膠帶輸送機為一個單體，從而使每個搬遷單元的重量降低。由于馱運車價格昂貴，利用率低，有些礦山也采用其他方式搬遷。

??? 半移動破碎站是浮架在地面，不需要堅實的混凝土基礎，對地面的承載能力一般不低于250kPa即可使用。

??? 可搬式破碎站又稱為組裝式破碎站，它是一種介乎固定式和移動式破碎站之間的結構，可在搬遷不頻繁(兩三年以上)的情況下使用。它們可拆散成若干大件，其尺寸和重量符合吊車的起吊能力和拖車的承載能力。搬遷一次花費的時間視事前準備情況、拆散程度、搬遷路程長短及組織情況而定。

??? 2．各類移動式破碎站的使用方法

??? 根據水泥用石灰石礦山的特點，提出3種破碎方式的基本破碎站類型和適用條件，可供參考（見下表）。
此表只是針對一套破碎站而言，若規模較大，擬采用兩套破碎站，則隨行式和圍繞裝料式的應用范圍將有所擴大。

??? 當礦山比高較大，礦體巖層穩固，開鑿內部溜井，在井下設固定破碎站，礦石破碎之后再用膠帶輸送機運出采礦場到工廠，也是充分利用位能的節能生產工藝，而且破碎站不必搬遷，更為簡便。這種生產工藝我國早已在多家水泥廠應用。

??? 礦石破碎的降耗

??? 破碎機械在加工礦石的過程中自身也有所磨損。為了盡量減少機件的損耗，一是需要堅持科學地選擇機型；二是合理使用和選材。一旦選型不當，嚴重者將造成工廠長期的生產被動，輕者也將造成經常性的多消耗。

??? 科學地選擇機型的基礎就是要對所加工原料的產地進行全面深入的了解。包括對礦床各層位礦石及夾帶物的物理機械性質的了解，取樣和加工試驗，再結合當地自然氣候條件、工廠生產工藝對礦石進出料粒度的要求等等，作出正確的機型選擇。

??? 破碎機工作原理不同，因此機器的特性差別很大。需要與使用地礦石的特性(包括不同層位礦石特性的差異在內)結合起來研究。當具有多種選型方案時，還要根據一次性投資及長久消耗一并考慮，作出最后選型結論。

??? 破碎的材料消耗與諸多因素有關。以錘頭為例，它的壽命與以下4個因素有關：一是礦物的物理性質和伴生物的性質(對金屬的磨蝕性、含土量、水分、黏塑性、抗壓強度等)；二是機器內部結構的合理性；三是錘頭選材的正確性和制造質量；四是操作方法。第一項是客觀的存在，是先天性的，需要事先有正確的了解。第二項是為了適應被加工物料的性質和工藝要求，機器內部需要進行的處理，防止產生不正常的過度磨損。第三項是選材問題，目前，單段錘式破碎機的錘頭有高錳鋼類(包括合金高錳鋼、加入合金元素的超高錳鋼、打擊面堆焊耐磨層的合金高錳鋼)；中碳合金鋼類(包括打擊段硬度HRC55-58，母體39，沖擊韌性>240j的雙硬度錘頭)；雙金屬復合類(頭部為高鉻鑄鐵，HRC>61，柄部為鉻鉬合金鋼，HB225～310)；鑲嵌硬質合金的高錳鋼類。中等硬度的脆性灰巖，當磨蝕性不高時主要使用高錳鋼類錘頭，當磨蝕性較高或料中混入砂質土較多時，高錳鋼類錘頭的冷作硬化層難以形成和保持，則效果不好，不宜采用。煤、石膏采用中碳合金鋼錘頭的效果也優于高錳鋼錘頭。第四項是破碎機的使用和操作方法。篦子的調節和錘頭的翻邊及時與不及時，效果大不相同。目前，個別工廠甚至不翻邊、不調節，經其在篦子與轉子形成過大的空間堆積料層中摩擦，再耐磨的材料壽命也長不了。因此，要建立制度，精心使用，才能延長機件的壽命，實現水泥礦山開采的節能降耗與減排。

??? 摘要:

??? 為了保證國民經濟的持續健康發展，和其他產業一樣，水泥礦山也必須把減排、節能和降耗放在重要的位置上。

??? 為礦山減排提供的破碎方式

??? 1．混合破碎

??? 混合破碎指水泥生產中兩種原料按一定的比例送入一臺破碎機進行破碎的生產工藝。常見的混合破碎有石灰石與泥灰巖、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非常大的原料在一起的破碎，尤其是摻入塑性高、水分大的泥料時難度更大。然而這種混合破碎也帶來如下的好處：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黏性減小，流動性增加，減輕了溜子的堵塞，具有用膠帶輸送機運送和在預均化堆場中堆存和耙取的性能。若將這種黏土單獨加工，不僅需要另添一套設備，且它的運輸、堆存和挖取都十分困難，不乏出現已經破碎，在繼后的運輸、堆存過程中又重新黏結壓實，嚴重影響生產的事例。

??? 混合破碎的成功，可以減少甚至免除石灰石表土的剝離，礦石資源的利用更充分。兩種原料一并加工減少了一套加工系統的建設和經營費用，取得很好的社會和經濟效益。廣州市越堡水泥有限公司的混合破碎就是一個很突出的實例。將數量達2800萬立方米的覆蓋土作為資源一并利用，就能使這個深埋地下的石灰石礦床得到利用，成為建設日產6000噸水泥生產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問題，以確保出料粒度滿足入磨的要求，防止破碎機腔堵塞，保證整個系統運行通暢。因此，從料倉起的整個系統都要作專門的設計，包括料倉形狀、結構，破碎前泥團的切碎，機體內部乃至漏斗、溜槽等的特殊處理。

??? 常熟仕名重型機械公司提供并于最近投入使用的土耳其Askale水泥廠摻土量是25％，混合料水分達14％。由于有的工廠要求摻入更多的黏土(30％)，公司為其研制了混配機，將黏土與石灰石預先進行粗混合。至今，公司已先后提供了8套混合破碎系統。

??? 2．預篩分破碎

??? 將原料在破碎之前進行篩分，只對篩上物進行破碎，往往可以取得良好的效果。

??? 例如當今水泥都采用帶預分解的新型干法生產，這種生產方法在原料配用上提高了硅酸率，經常需要摻用硅質原料。而質純的硅質原料主要用于制造玻璃，質次的硅質原料則多是砂巖、粉砂巖與頁巖互生礦床，開采中難以將它們相互分離。這種礦床的品質雖可滿足生產需要，但是它們的物性差別很大，砂巖、粉砂巖的磨蝕性高，頁巖和風化物則質軟，易吸收水分發黏。這種混合型礦石給常規的生產方法帶來很大困難，難以找到既抗磨又不怕堵的破碎機型，給這類礦床的利用造成很大困難。

??? 通過實驗獲知，預篩分可將大部分泥土和頁巖篩除，從而可以防止破碎機的堵塞。根據這個原則開發的波動篩分給料機和抗磨型單段反擊式破碎機組成的破碎系統，即使是黏濕料和高磨蝕性硬物料的混合礦也能勝任。這個破碎系統于2000年年底在安徽東亞水泥公司投入使用，取得了良好的效果。破碎機即使在雨季也能正常工作．由于合格料已預先篩除，破碎機的磨耗件壽命大大高于預期值。這項工藝和裝備的開發成功使得這類呈互層產出的低品位硅質礦床的有效利用變得比較簡便。在短短的幾年中，它已成為國內此類硅質礦床的主選破碎方式。

??? 利用篩分破碎方式，通過篩分排除篩下物可以提高某些低品位礦床的礦物品位，成為可用的礦石。例如低品位灰巖礦床，如果平均品位低是由于混有頁巖、泥質夾雜物所致(CaO低于可用指標，堿含量超標)，而這些夾雜物層薄、質軟、易碎，爆破后碎料中含量較多，采取預篩分法予以排除后，品位即可提高。南京院承擔的沙特SPCC項目的石灰石就是采用預篩分和破碎后再篩分的方式，使得原來不能使用的灰巖滿足了使用要求。

??? 當原礦中的碎料較多時，采用預篩分可以減少破碎機的工作最，采用較小的機型，系統的產率可以提高，同時又減少了產品的過粉碎。綜合電耗降低、金屬消耗量減少。由于預篩分增加了一道環節，生產的復雜程度增加，通常在原礦中合格料超過20％～30％時才有價值。

??? 關于礦山的節能

??? 隨著我國經濟的發展，對液體燃料的需求不斷增加，國際石油也日益短缺，礦山生產中的節油問題已迫切地提到了我們面前。

??? 就采礦業而言，隨著露天開采規模的擴大，傳統的開采工藝需要很多大型挖掘機和運輸車輛，使得組織生產十分繁雜，不堪重負。而連續和半連續開采工藝的應用則可以取得顯著的節能效果和可觀的經濟效益。

??? 關于開采工藝，有的文獻把輪斗挖掘機—膠帶輸送機—排土機生產稱為連續式工藝；把單斗挖掘機—告車—破碎機—膠帶輸送機生產稱為半連續式工藝；把單斗挖掘機—卡車生產稱為間斷式工藝。連續式工藝只適用于可以直接挖取的軟巖，應用范圍很有限。而硬巖和半硬巖更適于半連續式工藝。半連續式工藝的關鍵設備——破碎站既可以設在坑內，也可以設在地表；既可以是固定的，也可以是半固定的或移動式的。

??? 生產水泥的主要原料——石灰石，絕大多數屬硬巖和半硬巖，它們都難以使用輪斗鏟直接挖取。推行以電代油的標志性措施是少用或不用汽車，多用膠帶輸送機運輸礦石，這就需要把破碎機搬進采礦場。因此，研究破碎站的形式和設置位置成為水泥礦山該采用哪種生產工藝的關鍵。

??? 移動破碎在采礦場內的出現要追溯到上世紀50年代。它首先在西德一個水泥廠的石灰石礦得到應用，繼后才逐漸擴展到煤礦和金屬露天礦。以移動破碎跟隨挖掘機。把大塊礦石破碎成碎石后再用膠帶輸送機運輸，可以省卻汽車運輸，從而大大節省人力和燃料，降低礦石生產成本。在采場內將礦石破碎后改用膠帶輸送機運出的生產技術，從上世紀70年代開始在世界范圍內得到了迅速擴展，出現了多種類型移動方式和使用各種類型破碎機來適應不同的使用條件，其單機能力已近萬噸／小時。

??? 1．移動式破碎機的類別及性能

??? 移動式破碎機，更確切地應稱為移動式樣站，因為它除了破碎機之外，還帶有進出料裝置及配套設施。按移動功能的不同可分為全移動(Fully-mobile)、半移動(Semi-mobile)、和可搬式(Portable)。3種破碎站的使用條件各不相同，需要從多個方面考慮之后才能選定。

??? 全移動破碎站又稱為自行式破碎站。按行走方式可分為履帶式、膠輪式和步行式3種。3種行走方式的靈活性不一樣，因此用途也不同。履帶式可以跟隨挖掘機工作，但是機體笨重，受到制約，能力較小，目前已知的最大能力是1000噸／小時。膠輪式和步行式還不能做到跟隨挖掘機作業，它們只能在相對固定的條件下工作。它們的生產能力較大，已有不少達到2000～3000噸／小時的破碎站在使用。自行式破碎站的基本特征是一個功能完整的單體，進料和出料均在同一個平臺上，簡稱為“平進平出”。

??? 半移動破碎站需要借助外力才能移劫。有的能夠在同一平臺上進料和出料。也有的需要在上一平臺進料，主機站立平臺出料，簡稱為“平進平出”和“上進平出”。前者可以在任何可達到的位置上使用，而后者則要利用一個臺階，它的位置有一定的限制。“上進平出”的破碎站因為利用了一個臺階的高度，料倉容積增大、給料機縮短，更適于大型礦山使用。目前，世界上最大的半移動破碎站在智利一個銅礦，它的能力是9600噸／小時。

??? 半移動破碎站有軌道上的破碎站、平板拖車上的破碎站和馱遷式破碎站。大型半移動破碎站一般多用馱遷式搬遷。為了便于搬遷，常將它分離成數個單體，例如料倉和給料機組成一個單體，破碎機為另一個單體，出料膠帶輸送機為一個單體，從而使每個搬遷單元的重量降低。由于馱運車價格昂貴，利用率低，有些礦山也采用其他方式搬遷。

??? 半移動破碎站是浮架在地面，不需要堅實的混凝土基礎，對地面的承載能力一般不低于250kPa即可使用。

??? 可搬式破碎站又稱為組裝式破碎站，它是一種介乎固定式和移動式破碎站之間的結構，可在搬遷不頻繁(兩三年以上)的情況下使用。它們可拆散成若干大件，其尺寸和重量符合吊車的起吊能力和拖車的承載能力。搬遷一次花費的時間視事前準備情況、拆散程度、搬遷路程長短及組織情況而定。

??? 2．各類移動式破碎站的使用方法

??? 根據水泥用石灰石礦山的特點，提出3種破碎方式的基本破碎站類型和適用條件，可供參考（見下表）。
此表只是針對一套破碎站而言，若規模較大，擬采用兩套破碎站，則隨行式和圍繞裝料式的應用范圍將有所擴大。

??? 當礦山比高較大，礦體巖層穩固，開鑿內部溜井，在井下設固定破碎站，礦石破碎之后再用膠帶輸送機運出采礦場到工廠，也是充分利用位能的節能生產工藝，而且破碎站不必搬遷，更為簡便。這種生產工藝我國早已在多家水泥廠應用。

??? 礦石破碎的降耗

??? 破碎機械在加工礦石的過程中自身也有所磨損。為了盡量減少機件的損耗，一是需要堅持科學地選擇機型；二是合理使用和選材。一旦選型不當，嚴重者將造成工廠長期的生產被動，輕者也將造成經常性的多消耗。

??? 科學地選擇機型的基礎就是要對所加工原料的產地進行全面深入的了解。包括對礦床各層位礦石及夾帶物的物理機械性質的了解，取樣和加工試驗，再結合當地自然氣候條件、工廠生產工藝對礦石進出料粒度的要求等等，作出正確的機型選擇。

??? 破碎機工作原理不同，因此機器的特性差別很大。需要與使用地礦石的特性(包括不同層位礦石特性的差異在內)結合起來研究。當具有多種選型方案時，還要根據一次性投資及長久消耗一并考慮，作出最后選型結論。

??? 破碎的材料消耗與諸多因素有關。以錘頭為例，它的壽命與以下4個因素有關：一是礦物的物理性質和伴生物的性質(對金屬的磨蝕性、含土量、水分、黏塑性、抗壓強度等)；二是機器內部結構的合理性；三是錘頭選材的正確性和制造質量；四是操作方法。第一項是客觀的存在，是先天性的，需要事先有正確的了解。第二項是為了適應被加工物料的性質和工藝要求，機器內部需要進行的處理，防止產生不正常的過度磨損。第三項是選材問題，目前，單段錘式破碎機的錘頭有高錳鋼類(包括合金高錳鋼、加入合金元素的超高錳鋼、打擊面堆焊耐磨層的合金高錳鋼)；中碳合金鋼類(包括打擊段硬度HRC55-58，母體39，沖擊韌性>240j的雙硬度錘頭)；雙金屬復合類(頭部為高鉻鑄鐵，HRC>61，柄部為鉻鉬合金鋼，HB225～310)；鑲嵌硬質合金的高錳鋼類。中等硬度的脆性灰巖，當磨蝕性不高時主要使用高錳鋼類錘頭，當磨蝕性較高或料中混入砂質土較多時，高錳鋼類錘頭的冷作硬化層難以形成和保持，則效果不好，不宜采用。煤、石膏采用中碳合金鋼錘頭的效果也優于高錳鋼錘頭。第四項是破碎機的使用和操作方法。篦子的調節和錘頭的翻邊及時與不及時，效果大不相同。目前，個別工廠甚至不翻邊、不調節，經其在篦子與轉子形成過大的空間堆積料層中摩擦，再耐磨的材料壽命也長不了。因此，要建立制度，精心使用，才能延長機件的壽命，實現水泥礦山開采的節能降耗與減排。