石灰石破碎系統(tǒng)預(yù)篩分的改造

王 平

1 前言

目前水泥廠使用的石灰石破碎機(jī)大多為單段錘式破碎機(jī)，該機(jī)型進(jìn)料粒度大，能將物料一次性破碎到入磨粒度，打擊效率高，耗電量少，維護(hù)方便。但它對(duì)粘濕物料含量有一定限制，超過(guò)一定含量，有時(shí)會(huì)引起設(shè)備瞬時(shí)粘堵，并且在下腔有一定積料，對(duì)錘頭有一定附加磨損，所需耐磨件更換量大，在骨料第一段用錘式破碎機(jī)代替水泥石灰石礦專用錘式破碎機(jī)時(shí)更是如此。為此，水泥行業(yè)逐漸興起了預(yù)篩分改造業(yè)務(wù)。通過(guò)預(yù)篩分改造，可以將無(wú)需破碎的小碎料及粘濕物料直接下篩到出料皮帶上，在破碎機(jī)功耗相同的情況下，可大大提高系統(tǒng)產(chǎn)量，減少了碎料對(duì)耐磨件的磨損和耐磨件的更換頻率，有時(shí)還可以進(jìn)行拋尾作業(yè)，提高礦石的品質(zhì)。以上優(yōu)點(diǎn)在物料合格粒度比例＞30%時(shí)尤為明顯。下面介紹一例成功的預(yù)篩分改造項(xiàng)目，并對(duì)水泥石灰石用傳統(tǒng)單段錘式破碎機(jī)與骨料第一段用錘式破碎機(jī)的特點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，供大家參考。

圖1 普洱昆鋼嘉華水泥建材有限公司

2 技改所在礦山情況概述

該技改項(xiàng)目屬于普洱昆鋼嘉華水泥建材有限公司（圖1），位于云南省普洱市鎮(zhèn)沅彝族哈尼族拉祜族自治縣者東鎮(zhèn)，地處云南省西南部，距云南省省會(huì)昆明市西南約400km。該地區(qū)處于亞熱帶，全年氣候濕潤(rùn)，分干濕兩季，雨季一般長(zhǎng)達(dá)5個(gè)月，且群山環(huán)抱，哀牢山、無(wú)量山貫穿全境，海拔高度1 780m。該項(xiàng)目礦山植被茂密，同時(shí)也有不少夾層，且多為紅土和膨脹土。

該項(xiàng)目2014年由成都建筑材料工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司設(shè)計(jì)并總承包，業(yè)主自備礦山，礦山施工由天津中材礦山有限責(zé)任公司承包。第一套破碎系統(tǒng)即坐落于此，設(shè)備由常熟中材裝備重型機(jī)械有限公司設(shè)計(jì)并制造，包括BZ2300重型板喂機(jī)和一臺(tái)LPC1020R23單轉(zhuǎn)子錘式破碎機(jī)（見圖2）。

破碎機(jī)參數(shù)如下：規(guī)格：LPC1020R23（帶給料輥）；進(jìn)料粒度：最大1 500mm×1 200mm×1 000mm；出料粒度：70mm；產(chǎn)量：900～1 000t/h；電機(jī)功率：1 000kW；轉(zhuǎn)子形式：交錯(cuò)錘盤，掛重錘，數(shù)量48個(gè)；承料框：無(wú)，全靠轉(zhuǎn)子全排面慣性打擊。

喂料工藝采用豎井平硐式，雨季時(shí)粘濕物料含量很大，含水量最大可達(dá)15%左右，且多為紅土和膨脹土，粘附性極強(qiáng)。雖經(jīng)多年使用及改進(jìn)，該機(jī)型破碎機(jī)有時(shí)也會(huì)發(fā)生篦子板堵塞，但并不會(huì)因此停產(chǎn)。減少臺(tái)時(shí)產(chǎn)量后，至少能保證連續(xù)生產(chǎn)，而且粘堵的發(fā)生也與喂料方式有關(guān)。豎井溜槽喂料時(shí)，粘土在豎井里翻滾并承受極高的壓力（滿井時(shí)石灰石可達(dá)2萬(wàn)噸），由松散的物料變成壓實(shí)的料餅，進(jìn)入破碎機(jī)后自然會(huì)粘堵在篦子上。如果采用露天料倉(cāng)喂料，情況就會(huì)好很多。業(yè)主對(duì)此表示理解，經(jīng)過(guò)近4年的生產(chǎn)實(shí)踐顯示，該破碎系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，供料及時(shí)。

圖2 LPC1020R23單轉(zhuǎn)子錘式破碎機(jī)

3 技改緣由及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

2017年，該廠新增一套骨料生產(chǎn)線，坐落于廠區(qū)內(nèi)。礦石來(lái)源于同一座礦山，若將水泥石灰石單段錘式破碎機(jī)用作一破，則廠區(qū)只需二破即可，能免去大塊礦石的運(yùn)輸。但這也帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題，該破碎機(jī)既要供應(yīng)水泥原料的生產(chǎn)，又要滿足骨料的生產(chǎn)，連續(xù)開機(jī)時(shí)間大大延長(zhǎng)，同時(shí)又減少了檢修時(shí)間，增大了設(shè)備的故障率與風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。故而，業(yè)主決定在其旁邊增加一套破碎系統(tǒng)，用作骨料一破，同時(shí)也可以作為備用破碎站。通過(guò)競(jìng)標(biāo)，棗莊某破碎機(jī)生產(chǎn)廠家的骨料用錘式破碎機(jī)競(jìng)標(biāo)成功（該設(shè)備多用于干的骨料，設(shè)備前部多加除泥設(shè)備，本項(xiàng)目為未除泥的原料）。

圖3 JSPCD2126

圖4 進(jìn)料溜子粘堵

圖5 被粘堵的破碎腔

錘式破碎機(jī)設(shè)備（見圖3）參數(shù)如下：

規(guī)格：XXPCD2126單轉(zhuǎn)子錘式破碎機(jī)；進(jìn)料粒度：max800mm；出料粒度：70mm；產(chǎn)量：900t/h；電機(jī)功率：800kW；轉(zhuǎn)子形式：每排2個(gè)，共8排，共16個(gè)錘頭，排與排之間交錯(cuò)90°布置；承料框：有，物料落在承料框上，錘頭伸出打擊。

該系統(tǒng)2017年5月投產(chǎn)，進(jìn)料粒度大部分在500mm以下，最大800mm；出料粒度70～80mm，旱季產(chǎn)量900t/h左右。但6月進(jìn)入雨季后，產(chǎn)量下降到300～500t/h左右，甚至無(wú)法生產(chǎn)。究其原因，主要有以下幾點(diǎn)：

（1）進(jìn)入雨季，山上的表層覆蓋土進(jìn)水成泥，開采出來(lái)的石塊被泥土包裹，泥土本身氧化鈣的品位也不低，所以不能浪費(fèi)。但破碎機(jī)進(jìn)料溜子過(guò)于平緩，泥土粘附在上面，無(wú)法進(jìn)入破碎腔（見圖4），導(dǎo)致進(jìn)料口逐漸變小，喂料量亦隨之減小，嚴(yán)重時(shí)整個(gè)進(jìn)料口被堵死，不得不停機(jī)清理，致使臺(tái)時(shí)產(chǎn)量下降嚴(yán)重，檢修時(shí)間大大延長(zhǎng)。

（2）物料進(jìn)入打擊區(qū)，由于粘濕物料多，使得上殼體起反擊板作用的襯板，下殼體起細(xì)碎作用的篦板篩網(wǎng)，均被粘土糊住（見圖5），導(dǎo)致打擊效率降低，排料不暢；喂料量加大的情況下，物料無(wú)法及時(shí)破碎并排出機(jī)外，導(dǎo)致破碎腔堵塞、傳動(dòng)皮帶打滑、電機(jī)電流頻頻超過(guò)極限電流，使得喂料量不得不減小，產(chǎn)量嚴(yán)重下降。綜合情況見圖6。

該系統(tǒng)試用僅一個(gè)月，產(chǎn)量即跟不上廠區(qū)的需求，此外，檢修時(shí)間過(guò)多，因此，決定對(duì)其進(jìn)行改造。

4 技改勘察測(cè)繪過(guò)程及技改方案的制定

實(shí)地勘察發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)雨季物料粘濕度很大，且粘濕物料不僅來(lái)自表層覆蓋的普通粘土（見圖7），更多的來(lái)自于爆破后的石粉和一種當(dāng)?shù)靥赜械募t土和膨脹土（見圖8）。

石粉遇水后形成一種極粘極軟的泥狀物，人踩在上面輕易就陷進(jìn)去，不容易掙脫；膨脹土遇水結(jié)團(tuán)，表面與普通粘土無(wú)異，裂解脫水后，粘附在溜子上，很難清理。而紅土為云南當(dāng)?shù)匾环N特有的土，遇水后其粘度甚至超過(guò)前面兩種。前已述及，該破碎機(jī)進(jìn)料溜子過(guò)于平緩，結(jié)合上述物料情況，物料難以喂入破碎腔。查看破碎機(jī)內(nèi)部發(fā)現(xiàn)，該破碎機(jī)有承料框，轉(zhuǎn)子錘頭排布過(guò)于稀疏（見圖9），且每排錘盤只有兩個(gè)錘頭，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子對(duì)物料的打擊率很低，過(guò)少的錘頭使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，無(wú)法將粘濕物料打散。這些都導(dǎo)致了進(jìn)入破碎機(jī)的粘濕物料直接被帶到反擊襯板與出料篦子上，造成粘堵，失去水分變干后，基本無(wú)法清理，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)。

圖6 原破碎機(jī)的問(wèn)題綜述

圖7 物料中夾雜著大量的粘土

圖8 紅土和膨脹土

圖9 承料框?qū)е洛N頭排列稀疏

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，物料雖然粘，但其中往往裹挾著小石子等顆粒，用手捏成團(tuán)后摔在地上，可以摔成多瓣。

通過(guò)上述調(diào)查顯示，該破碎系統(tǒng)需要解決的問(wèn)題有如下兩點(diǎn)：

（1）解決進(jìn)料問(wèn)題。通過(guò)改造，將物料強(qiáng)制性送入打擊區(qū)。

（2）解決粘濕物料粘附在反擊板及篦子板上的問(wèn)題。

該機(jī)型適應(yīng)大塊能力差，進(jìn)料很細(xì)，碎料比例高達(dá)20%～40%，根據(jù)公司多年積累的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合物料可以結(jié)團(tuán)后沖擊成碎瓣的實(shí)際情況，提出進(jìn)行預(yù)篩分的改造方案。即在破碎機(jī)與板喂機(jī)之間合適的位置加裝波動(dòng)輥式篩分機(jī)（見圖10），整體破碎腔型無(wú)需做本質(zhì)性修改。波動(dòng)輥式篩分機(jī)篩上的物料被強(qiáng)制性送入打擊區(qū)；粘濕物料被大量篩下，使進(jìn)入打擊區(qū)的粘濕物料量大大降低，減少了粘濕物料依附在反擊襯板及篦子板上的概率。該機(jī)型配有剃泥齒，可以強(qiáng)制清理輥?zhàn)又g的粘濕物料，防止篩孔堵塞。經(jīng)波動(dòng)輥式篩分機(jī)篩分后，物料已經(jīng)變干，破碎機(jī)破碎腔型也就無(wú)需修改。業(yè)主及包產(chǎn)方均認(rèn)可該方案。

改造方案具體要點(diǎn)如下：

（1）新增一臺(tái)WRS2418四輥波動(dòng)輥式篩分機(jī)。

（2）其頭輪距板喂機(jī)頭輪位置，須確保物料先落到溜板上，以減少對(duì)輥?zhàn)拥闹苯記_擊。

（3）波動(dòng)輥式篩分機(jī)的加設(shè)，改變了物料進(jìn)入破碎機(jī)的落料點(diǎn)，優(yōu)化了破碎腔型的破碎空間；同時(shí)在波動(dòng)輥式篩分機(jī)篩上物料進(jìn)入打擊區(qū)的落料點(diǎn)上，焊有一塊厚鋼板，大大減緩了物料對(duì)承料框的沖擊。

（4）破碎機(jī)的第一道反擊襯板直接向上平移，第二道反擊襯板原樣保留，這樣既留出了波動(dòng)輥式篩分機(jī)與第一道反擊板之間足夠的空間（以免大塊無(wú)法進(jìn)入打擊區(qū)），又保留了原有的破碎腔型（見圖11、圖12）。

經(jīng)第二次現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)對(duì)接，各方人士對(duì)此均無(wú)異議，于2018年年初啟動(dòng)項(xiàng)目改造。

圖10 波動(dòng)輥式篩分機(jī)

圖11 原破碎系統(tǒng)圖

圖12 改造后系統(tǒng)方案圖

5 現(xiàn)場(chǎng)施工及運(yùn)轉(zhuǎn)效果

2018年4月15日，待業(yè)主全廠大修時(shí)設(shè)備正式發(fā)貨，2018年4月18日運(yùn)送到現(xiàn)場(chǎng)；2018年5月3日開始停機(jī)，拆除設(shè)備相應(yīng)結(jié)構(gòu)；2018年5月10日～2018年5月23日，技改安裝；2018年5月24日，空負(fù)荷試車；2018年5月28日～2018年5月29日帶負(fù)荷試車。由于5月28日帶載半小時(shí)后，原破碎機(jī)小軸承溫度過(guò)高達(dá)120℃以上，油被燒掉，下午進(jìn)行了調(diào)整，并重新灌油，5月29日重新試車。

開機(jī)時(shí)：轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無(wú)干涉；開機(jī)電流正常。

過(guò)程中：待料總共進(jìn)行了6h，板喂機(jī)負(fù)荷由10Hz逐漸增加到27.5Hz。

進(jìn)料（圖13）：來(lái)料不均，有時(shí)滿車大塊，平均600mm以上，最大＞1 000mm，該情況一開始很常見，后來(lái)制止；第一車的含泥量最大，水分很高，其余各車物料含泥量也十分可觀，且十分濕粘。這些泥土大量夾雜在石塊之間，且石塊表面也糊了一層，含水量估計(jì)在12%左右。

產(chǎn)量：在上述粒徑大、粘濕物料含量高且板喂機(jī)喂料量達(dá)到正常生產(chǎn)頻率時(shí)，生產(chǎn)依然順暢。粘濕物料被大量篩下，泥石俱下，篩分能力十分強(qiáng)，大塊能夠順利進(jìn)入到打擊區(qū)進(jìn)行破碎。板喂機(jī)負(fù)荷27.5Hz時(shí)，產(chǎn)量可達(dá) 800t/h，30Hz時(shí)可達(dá) 900t/h，32.5Hz時(shí)可達(dá)1 000t/h，且電流還有一定富余。

出料：出料粒度在80mm左右，偶爾有較大粒徑的物料排出。從粒徑上判斷，出料粒度過(guò)大，應(yīng)是從破碎機(jī)排出，下料溜子無(wú)粘堵與掛料。

電流：波動(dòng)輥式篩分機(jī)電流25～30A左右（額定83.5A），破碎機(jī)電流30～35A左右（額定60A）。

本次技改整體情況良好（圖14），在物料整體粒度大、粘濕比例高、產(chǎn)量達(dá)到正常所需的前提下，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)良好，篩分作用十分顯著。波動(dòng)輥式篩分機(jī)與破碎機(jī)電流平均在30%～50%之間，有較大富余，在物料較碎時(shí)，有較大提產(chǎn)空間，

在連續(xù)生產(chǎn)的情況下，波動(dòng)輥式篩分機(jī)剔除粘濕物料量大、篩泥效果好，能強(qiáng)制剔泥，篩細(xì)料能力強(qiáng)，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝維護(hù)方便，能耗低，生產(chǎn)無(wú)振動(dòng)，噪聲低。本次技改也證明了波動(dòng)輥式篩分機(jī)剔除粘濕物料的優(yōu)越性能。

圖13 進(jìn)料情況

圖14 波動(dòng)輥式篩分機(jī)使用后的情況

6 水泥廠石灰石用單段錘式破碎機(jī)（LPC1020 R23）與骨料用錘式破碎機(jī)（JSPCD2126）的比較

水泥廠石灰石用單段錘式破碎機(jī)與骨料第一段用錘式破碎機(jī)相比，工況有如下不同：水泥廠的石灰石進(jìn)料粒度很大，進(jìn)料粒形不均勻，粘濕物料含量有時(shí)很大（尤其在我國(guó)南方），要求破碎機(jī)要一次性將1 500mm左右的大塊破碎到50～80mm以下，有的進(jìn)料粒度甚至達(dá)到2 000mm，破碎比可達(dá)40：1。反觀骨料用第一段破碎，進(jìn)料粒度控制得較小，一般為800mm以下，且來(lái)料粒形一般較為均勻，而且進(jìn)入破碎機(jī)的物料粘土含量一般都有嚴(yán)格的控制，因有中碎用的第二段破碎，出料粒度一般為300mm。

水泥廠石灰石用單段錘式破碎機(jī)與骨料第一段用錘式破碎機(jī)相比，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與配置有如下幾點(diǎn)不同：

（1）需要適應(yīng)更大的進(jìn)料粒度，能夠達(dá)到更大的破碎比，從而使出料粒度一次性滿足磨機(jī)生產(chǎn)的要求。這就要求破碎機(jī)主體結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)子更加結(jié)實(shí)牢固，同時(shí)電機(jī)功率更大。

（2）為適應(yīng)粘濕物料，喂料溜子部分和破碎腔體要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以避免堵塞。

該礦山第二套破碎系統(tǒng)本為骨料破碎專用，帶有承料框，錘頭稀疏，殼體結(jié)構(gòu)粗糙薄弱，承料框的棚條承受大塊沖擊時(shí)容易斷裂，大塊料適應(yīng)性差，增加了爆破后處理大塊的工時(shí)和開采成本。由于未對(duì)該機(jī)型腔型及轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行粘濕物料適應(yīng)性改進(jìn)，該機(jī)型難以適應(yīng)水泥石灰石礦生產(chǎn)中的不可避免的粘濕物料。雖然技改后問(wèn)題基本解決，但后期技改費(fèi)、波動(dòng)輥式篩分機(jī)本身的價(jià)格，再加上開采后二次處理和檢修的成本，費(fèi)用已經(jīng)超出了第一套破碎系統(tǒng)很多。建議用戶在選擇破碎機(jī)型號(hào)之前，對(duì)要選用的破碎機(jī)型號(hào)的適用范圍及物料的性質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查與研究，選擇合適的機(jī)型，在保證正常生產(chǎn)的前提下，尋求更優(yōu)的性價(jià)比。