下面对一些节能、利废减排和提高效率的几种破碎新工艺新设备介绍如下：
一) 混合破碎
将两种或三种原料同时喂入一台破碎机进行破碎的方式破碎矿石称为混合破碎。最简单的混合破碎是将两种原料按一定比例卸入一个共用的料斗的方式破碎，例如数车石灰石掺一车低品位夹石或覆盖土。几乎所有的矿山都有这样的方式生产。由此产出料的化学成分难免波动较大，进厂的矿石需要加强均化调制，它是基于现有条件下实施利废的措施。本处所称的混合破碎是指具备两种或三种原料按动态比例配合而后破碎的正规破碎系统，它除了主要原料有卸料斗和将原料送给破碎机的主给料机之外，其它原料也有各自的卸料斗和给料机，它们将这些原料送到主给料机之上，一并供给破碎机破碎。辅料给料机需要随主给料机的速度变化而变化。同时辅料与主料的配比由装在混合料胶带输送机上的在线分析装置获取化学成分信息，经处理后对各给料机速度予以自动调整。
石灰石和黏土的混合破碎，当黏土水分高、塑性大时，难度增大。现将这种原料的破碎介绍如下：
1 越堡水泥公司的混合破碎
1.1 矿区基本情况和覆盖物的利用
图1 . 广州越堡水泥公司混合破碎
矿山位于花都区炭步镇辖区，与工厂相距约9km,当地人口稠密，土地稀缺。矿床位于洪冲击平地，地势低洼，矿区地表大部分为鱼塘。石灰岩层的初采标高已低于海平面。开采境界是在征地范围内圈定的，其上部的第四纪覆盖层平均厚15.87m，最厚30.82m，总量达2800万m3。覆盖物主要是黏土、淤泥和砂层。当地没有堆置这些覆盖物的场地，而它们的化学成分又符合配料要求。这就需要研究和解决它的加工处理方法，达到零排放的要求。
根据深井的揭露，第四纪覆盖物除地表腐植层(厚约0.5m)外，其下部共有六层。YJ-1、YJ-4、YJ-6为黏土，层厚分别为2.4m、1.0m、2.8m，主要为浅灰色、质软而有很大塑性，水分大致在15%～20%之间。YJ-3为淤泥层，厚4.9m，含有～7%有机质，色黑、膏状、塑性大，AM为2.52，水分高达80.5%～90.4%。YJ-2、YJ-5为细砂层，层厚分别为1.2m、1.3m，为浅黄～浅灰色，AM分别为13.73和24.67。
由于黏土的AM波动大(2.5～4.6)需要根据不同地段的产出成分，搭配不等的细砂。因此细砂单独开采，且不需破碎。采用单独处理方式，分采分运，利用长9km的胶带输送机空闲时间进厂，单独存取，按需配入原料中。
黏土和淤泥即使均匀混合，其水分也高达27%左右，因其很高的水分和塑性，单独处理，不仅需要另增一套破碎系统，又因为这种物料不能用胶带输送机运输，需要专门的运输车辆，又因为高的水分和塑性引起的压实性，在厂内存放和挖取均甚困难。可见另搞一套加工系统不仅投资高，经营费高，而且使用中困难重重，工厂无法正常生产。
将黏土掺入石灰石一并破碎是一种新的加工方法，根据国外某些资料介绍，掺入的黏土在破碎过程中被石粉和碎粒石料拌和，其塑性和粘附性大大减轻，物性发生改变，因此加工后的这种混合料可用传统的胶带输送机运输，同时后续的贮取工作也不困难。但是像我们这种性质的黏土的混合破碎尚未见有报导。业主要求供应商提供的原料破碎机具有适用于对付这种特别粘的第四纪物料的自清能力。
常熟中材装备重型机械公司以其对破碎系统独有的配置和对给料机、破碎机的特殊结构设计获得业主的认可，成为该系统主要设备的供应方。
1.2 混合破碎的工艺介绍
石灰石和黏土都各有一台给料机。石灰石用量占总量的80%左右，其卸料斗、给料机与破碎机居于同一轴线上(可称为主轴线，此给料机也称主给料机)，黏土用量较少，其卸料斗和给料机居于侧面，并与主轴线垂直，它将黏土喂到石灰石给料机的前段。由此，将黏土铺到主给料机的石灰石上面，一并送入破碎机。两台给料机均由变频调速电机驱动，由在线分析装置测出混合料的化学成分之后，对两种原料的配比进行自动调节，以确保混合料的成分(图1)。
本系统加工的石灰石入料粒度<1500mm, 黏土<800mm，要求出料粒度<80mm占90%，极限最大粒度<100mm。设计处理能力为1200t/h。
根据原料条件和生产规模我们选用适应性最好的机型，即双转子锤式破碎机来处理这种混合料。破碎机具有两个相向转动的转子，两个转子之间具有承击砧，由于物料的破碎是发生在两个转子之间，使粘湿物料粘附在固定腔壁的机会大大减少。破碎机的壳体进行了专门设计，降低了高度，减少了大块物料对转子的冲击，独特设计的篦子调整方便，便于粘湿料的通过。除了锤头抽取装置之外，增添了独创的液力盘车装置，两者配合使用，使锤头的更换工作更轻便更安全。
大泥团的坠入破碎机很易将排料篦缝倾刻间糊住，这种情况的发展将造成破碎机的堵塞。为了防止这种现象的产生，在黏土给料机上添加了切泥机，经切碎的泥料小于300mm。鉴于本矿的覆盖物中难免有>300mm的石块存在，它们的出现将给切碎机工作造成困难。本切碎机的独特结构是旋刀轴装在悬臂上，一旦遇到石块可抬升避让。
石灰石卸料斗端壁倾角达80°，落差6.5m，采用重型汽车运矿(目前汽车载重量是45t，今后将改用60t汽车)，卸矿时对给料机的冲击载荷相当大。本给料机是重型结构，受料段为带有减震装置的浮动床。槽板底面用自润滑滑道支承，槽板搭接处带有防漏唇边，底部用“H”型钢加强，并用履带式牵引链牵引。驱动的行星齿轮减速器悬挂在轴端，不用另设基础。大梁为很结实的自承重结构，除后部支承在混凝土基础上之外，前端托在破碎机壳体上，中部不用立柱支撑。给料机倾角为23°。
黏土卸料斗端壁倾角90°，落差4.2m，料斗斗壁均铺上聚酯板以减轻黏土附着。黏土给料机与石灰石给料机具有相同的结构。考虑到黏土水分高，采用了较缓的倾角(15°)。其下部装有刮料机以防止碎料撒落。
破碎机出料漏斗斗壁是直立的，以减少碎料附着，因此出料胶带输送机带宽达2600mm，其后的胶带输送机则为正常带宽。
1.3 使用效果及完善措施
1.3.1 调试中出现的问题
尽管我们对加工这种原料可能出现的问题作了多种设想，并作了相应的处置，但是不如人意的情况仍在所难免，这些问题在调试期间逐个暴露出来。经越堡水泥公司、中材建设公司和常熟中材装备重型机械有限公司三方的共同努力，予以逐一解决，从而很快达到可使用的状态。
调试以破碎单一的石灰石开始，运转表明，两个转子的负荷相近。破碎机顺利达到预期的生产能力，并有很大潜力。继后添加黏土，发现破碎机因篦缝和篦板后部空腔逐步积料，造成锤盘转子及锤头受阻面积增大，工作负荷增高(2#转子负载电流超出额定值)，未能达到预定的设计产能。
1.3.2 原因分析、改进措施及效果
由于物料粘性大，含水量高，粘性物料进入破碎机的分配位置至关重要。分布不匀造成了机内局部粘性物料比例过大，而堆积堵塞。然后逐步扩大堵塞范围，加剧了转子及锤头受阻的程度。
分布不匀主要与给料机下料点有关。首先是黏土落入主给料机导料槽内时偏向外侧，经修改溜子后，得以纠正。主给料机头轮位置与分配到两个转子物料的多少有关，调试中发现当只破碎石灰石时，两个转子的负荷是基本相近的，但是一旦掺加黏土，两个转子的负荷即发生变化，2#转子的负荷明显增加，这表明粘性物料主要偏向2#转子，从而使它的工作恶化。根据这种情况在破碎机进料口上方的头罩内添加了链幕以调节落料点。同时适当放宽了篦缝，修改了篦子形状。篦板后部机壳加装衬板，改善了粘性物料的排出条件，减少了转子与积料的摩擦。
经上述改进措施之后，破碎机的运行状态得到了根本性的改善，在保证物料条件及比例在满足设计控制范围的条件下，产能已经达到设计1200t/h的能力，主机负荷较均匀地保持在较低的水平。1#转子平均电流约为20A，2#转子平均电流约为30A。
1.3.3 使用经验
破碎混合料的破碎机有别于一般只破碎石灰石的破碎机，它既要具有很高的排料和防堵塞能力，又要防止粗料排出。两者的矛盾给破碎机的使用提出了更高的要求。越堡公司矿山部在使用中采取了如下措施：
⑴ 采取多种措施尽量减少进入破碎机的黏土的含水量。
⑵ 篦板与锤头的间隙过大易使出料变粗，为了防止粗料排出，经常检查和调节篦子，使间隙保持在5～10mm之间(说明书原规定的间隙是<25mm)。
⑶ 锤头的破碎效率和它磨损面形状有很大关系。锤头磨损后角度过大将过分偏离正常碰撞点，和改变物料受碰后的运动轨迹，因此采取了勤掉边的措施，每付锤头都掉边数次(而有些工厂只掉边一次)，达到能保持锤头最佳打击受力点的作用。使得锤头单位磨损金属的破碎量更大。
采取以上措施后锤头的使用寿命得到了延长，基本达到了125万t/付的设计预期寿命。且出料粒度总体上达到了设计指标的要求，只有个别物料超出最大控制粒径。
2 混合破碎的优化
由于混合破碎具有很大的经济效益和社会效益，随后土耳其Askale(两套)、也门UCC、伊拉克苏莱曼尼亚、俄罗斯Tula等工程也采用了这种破碎工艺。而且黏土掺入量也从15%逐步提高，其中伊拉克苏莱曼尼亚(陆续提供了三套)的黏土掺入量达28.2%，均取得了成功应用。
苏莱曼尼亚的原料情况如下：
石灰石 黏土
进料粒度 mm <1000×1000×1000 <500×500×500
水 份 mm ≤5 ≤20
混 合 比 % 71.8 28.2
出料粒度 mm ≤80不少于90%
混合破碎的优化具有如下主要点：
(1)选用适应性最佳的双转子锤式破碎机作为这种原料的破碎机。
(2)应对原料情况采用合理的设备配置。例如越堡水泥公司的黏土粘性大、水分高、分散性差，大块泥团进机是打不散的，势必顷刻糊死篦缝。对于这种原料，宜在黏土板式给料机上装设切碎机，把泥团切碎到200～300mm以下。越堡的掺入量为15%，土耳其Askale的掺土量为20%(黏土的粘湿性不及越堡)，更多的掺入量应加设混配机。混配机装在破碎机的进料口上方(图2)，它的功能是将原来板式给料机的送来料进行一次预混合，提供两个转子相同的原料，一改原来只有#2转子破碎掺土料而为两个转子都破碎同样的掺土料，从而使掺土量提高了一倍。目前伊拉克苏莱曼尼亚的三条生产线和俄罗斯Tula的混合破碎均装有这种混配机。
(3)必须能顺利地将辅料喂进主板式给料机，并且获得合理的混合料层高度是实现混合破碎的重要问题，曾有如下一个实例，某单位设计的混合破碎系统在调试时发现主板式给料机上的石灰石料层已高达辅料板式给料机下料口的高度，辅料无法喂入。这个事例必须引起我们重视。主板式给料机石灰石料层厚度主要由卸料斗的几何形状，车辆卸料堆积线位置、料块大小及粒度组成状态等因素有关，在工程设计时应该有个预判。总的要求是石灰石料层不宜过厚，以便于为辅料留出足够的空间。辅料给料机的头轮高度也要满足这一要求，允许通过调整溜子使辅料堆积在石灰石料层居中位置。
(4)根据预判的料层高度确定给料机头轮与破碎机中轴线的水平距离，使破碎机的两个转子负载基本相等。
(5)破碎机出料漏斗宜采用直立的斗壁，以减少碎料附着，出料胶带输送机的带宽要满足这一要求。
二)预筛分破碎
在如下的情况下值得预筛：预筛分抛尾，去除有害组分，使死矿变成活矿;预筛分去除不适破碎物，使得系统通畅;预筛分减少破碎量，提高系统生产能力，降低能耗和材料消耗量;预筛分减少过粉碎，提高成品率。
1 预筛分抛尾，去除有害组分，使死矿变成活矿
前已叙及，印度海德堡集团Damoh水泥厂的Patharia矿就是一个典型的例子。该矿是一个低钙矿床，其中含有一些泥灰岩夹层，使得Cao平均品位更低。由于泥灰岩质软易碎，爆破后细料的Cao含量低于粗料，因此筛除细料后矿石则可以使用。该矿开采的难度不仅在于低钙夹层，而且还有大量的土难以剥净，土的水分为15～20%，预计混入量达20%。印海技术中心经过研究后决定将抛尾界限划定在20mm，并提出了如下的生产流程(见图3)。原矿先进行预筛分(波动预筛分机)，将小于75mm料筛下，大于75mm料进破碎机破碎。筛下料进二级筛分机(该筛分机具有抗粘功能)，将小于20mm细料筛除并排弃。大于20mm碎料返回主生产线。当地雨季长达3个月，为了保证生产不致中断，还要求在矿山建一个43万t容量的应急堆场。
中材国际工程公司承建的沙特南方水泥公司(SPCC)项目，所使用的石灰石矿床为SiO2含量较高的低钙石灰石，其中高品位矿石的Cao含量也仅有46%，平均品位达不到使用要求(低于42%)。为此，采用了抛尾措施，在破碎机前设有波动辊式筛分机，将小于80mm的料分离出来再筛分除土，破碎机出来的料也进行一道筛选。除去了碎石和夹土之后石灰石品位得以提高。据介绍，筛分处理的废弃碎石的Cao为36.98%，筛分后的成品石灰石Cao达到42.87%，满足了生产的需要。
2 预筛分去除不适破碎物，使系统通畅
我国水泥用硅质原料矿床常是砂页岩互层产出，表面强度风化吸水而成为粘湿料和高磨蚀性料的混合物。例如柳州水泥厂的牯牛嶺砂岩矿和亚东水泥公司的砂岩矿均属于这类矿床。将粘湿料预先筛除，方可使用抗磨型高破碎比的破碎机进行单段破碎。东亚水泥公司以波动辊式筛分给料机和硬料反击式破碎机组成破碎系统。目前这种生产方式在国内也得到较为广泛的使用，其规模覆盖2000t/d～10000 t/d生产线。但是使用中还需要注意，若主体矿石是硬质砂岩、石英岩，当前的抗磨型反击式破碎机的抗磨蚀能力还嫌不足，预筛分机辊子的耐磨性也需要进一步提高。有的单位采用常规结构的反击式破碎机，板锤寿命只有一周，更不恰当。
预筛分去除粘湿料也是防止石灰石破碎机堵塞的有效途径，可以与单转子锤式破碎机配合使用，其筛分功能主要在于改善破碎机的工作条件，减少堵塞而达到高的破碎效率。并不在乎它的筛分量的多少。筛分机的辊子可酌情减少,一般约6支即可。
3 预筛分减少破碎量，提高系统生产能力，降低消耗
由于添加预筛分机增加了一个生产环节，通常是带来更多的好处方值得实施，其中也包括提高系统生产能力、降低消耗。一般认为原矿中合格料占20%以上即可添加预筛分机。
前已叙及，拉法基摩洛哥CADEM水泥公司一套能力为1000 t/h的混合破碎系统中，因为使用了预筛分机把粘湿料和碎料筛分出来，破碎机的负荷只有400t/h，因此配用了规格较小的双转子锤式破碎机(Titan72D75k)。
台湾幸福水泥公司和仁矿的石灰石粒度组成如下
根据业主提供的资料，原矿中合格料(<100mm)已占30%，我方在破碎系统中装设了波动辊式筛分机。筛上料进入双转子锤式破碎机破碎。筛分机的出料口配置在最佳位置，以尽量减少大块料进机的落差，而且使破碎机两个转子的负载基本一致。按照如上理念设计的破碎系统投入使用效果良好。在给料机75～85%转速运转下，破碎机的负荷基本在120～200kW范围内波动。现将2010年1月23日实测负荷及运转记录列于表3a、b中。整个破碎系统五天的平均电耗仅0.37kWh/t.由于业主指定选用了大规格的破碎机，因而它的负荷很低，只有20～22%，但是节能效果仍很明显。
继后在青海祁连山水泥公司的石灰石系统中采用预筛分机时，适当地减小了破碎机的规格。使用一台LPC1020R20单转子锤式破碎机加波动辊式筛分机的系统能力为1200t/h，与传统破碎系统相比，主要设备重量基本相当，装机功率由1495kW减小为1015Kw,减少了32%，投产后效果良好。能耗和材料消耗都有明显降低。
事实上，由于矿山采出矿石粒度很难一直保持稳定，对于这种破碎系统配置破碎机时要留有一定的富裕量，以免一旦合格料比例减少时生产被动。
表3a
表3b 碎石机运转记录表
三) 采场内的移动和半移动破碎
移动和半移动破碎是指在矿山采场内进行的一种破碎方式。矿石被破碎成碎块之后就可以用胶带输送机替代重型汽车将矿石运出采场，直到工厂。
在矿山生产中，燃油消耗量是很大的，由于它是战略物资，自产率还跟不上国家发展的需要，节省燃油具有重要意义，它不仅可以降低生产成本，还可以减轻碳排放量，改善空气质量，而且是企业大型化、高效化的重要手段。这种生产工艺已成为当今金属、非金属、煤炭开采都十分重视和研究的课题。
世界上最早采用移动破碎开采的是德国汉诺威北方水泥公司(1956年)是一种装在履带行走机构上250t/h破碎装置。继后类型不断增多，使用范围也从水泥业扩展到煤炭和金属矿，地域遍及欧、亚、美、非。目前最大的半移动破碎站的能力达万吨/小时。
在我国大型露天煤矿、金属矿采用半移动破碎站的项目急骤增加，它们的装备主要来自德国krupp公司和英国MMD公司，价格昂贵。我国水泥业界赴欧考察的同仁对水泥厂采用移动破碎带来的高效率都有深刻体会，但都因受资金限制，望而却步。
1 移动式破碎站的类别及使用条件
移动式破碎站除了破碎机之外，还带有进出料装置及配套设施。按移动功能不同可分为全移动、半移动和可搬式三类。三类的使用条件各不相同，需要从多方面考虑之后才能选定。即性能优良的破碎机和合理的破碎站型式。破碎机的性能(包括破碎程序)必须要适应矿石条件，否则一切都谈不上。
现在把破碎站的型式和使用方法列于表4中。
表4 破碎站的型式和使用方法
使用
方法破碎站
型式矿石
质量采矿场
平面形状工作
台阶数装载设
备类型单条的
生产规模
随行式履带式质量均匀，无搭配要求形状规整，便于铺设工作面胶带输送机1单斗挖掘机(1台工作)可达360万t/年
围绕
装料式步行式
胶轮行走式
履带式质量均匀，无搭配要求规整性不如前者的严格，但要能铺设工作面胶带输送机1轮式装载机(2台工作，有效活动半径50m)可达600～1000万t/年
车辆供料式驮迁式
组装式不限不限不限不限可达1500万t/年或更大
此表是只用一套破碎站而言。若规模较大，拟采用两套破碎站，在质量搭配上易于实现，则随行式和围绕装料式的应用范围将有所扩大。
当采用随行式破碎时，破碎机必须紧跟单斗挖掘机，使挖掘的矿石能卸进破碎站的装料斗。挖掘机与破碎站是一对一的关系。挖掘机的移动也需要破碎站亦步亦趋。随行式破碎主要使用履带自行式的破碎站，并且装载和卸出均处在同一平台上。破碎后的矿石需要经过转载机、工作面胶带输送机、干线胶带输送机运出采场。并要配备胶带机的移铺设备。生产组织是比较复杂的。
采用围绕装料的破碎方式时，所使用的破碎站的移动频度可以降低，它大体可以供半径在50m范围(大致拥有20万吨矿石)的装载机服务。一般配用2台轮式装载机供料。因为装载机具有多点挖料的灵活性，也可适量搭配少量的低品质矿石，破碎后的矿石亦需要经过转载机、工作面胶带运输机、干线胶带机运出采场，但是搬移次数大为减少，铺移难度也降低。围绕装料破碎方式最为常用的是步行式破碎站，也可使用胶轮自行式或履带式破碎站。
车辆供料破碎方式的破碎站一般可3~5年挪动一次，其位置尽量靠近采挖区，破碎站浮搁在地面，没有基础。它的特点是上一平台供料，主机站立平台出料。尽管采场内免不了还用汽车，但是它比数十年不动的永久性破碎站还是大大地减少了车辆数量，大大地减少了燃油消耗。不论采场形状是山坡或是凹陷，矿石品级分布是否复杂，工作台阶不局限于一个，因此适应性最好，使用最简单，易于实现。这类破碎站的搬迁间隔数年才一次，通常不自带行走机构，而是依靠外力完成，称为半移动式破碎站。按拆迁方式，有驮迁式和组装式两种。半移动破碎站的设计制造比较简单，造价也低，因此具有更广泛的使用前景。也可为我国设计制造自行式破碎站积累经验。
图4是德国Deuna水泥公司按围绕装料方式使用的步行式破碎站的生产方式图，它的能力是2000t/h.。
图4 Deuna水泥公司的液压步行式破碎站
鞍钢齐大山铁矿按车辆供料方式使用的半移动破碎站(图5)和首钢水厂铁矿半移动破碎站(图6)前者由2个单体组成，后者是直立的一个单体，没有给料机。它们的生产能力是3000～4500t/h。都是德国Krupp公司制造的。
图5 齐大山铁矿的半移动破碎站(由两个单体组成)
图6 首钢水厂铁矿的半移动破碎站(直立式)
半移动破碎站(2套)用于台湾幸福水泥公司的见图7，用于四川亚东水泥公司的见图8.
图7 台湾幸福水泥公司的半移动破碎站
图8 四川亚东水泥公司的半移动破碎站
2 关键技术及创新点
2.1选择最适合的破碎系统和破碎机
(1)根据台湾花莲和仁矿的矿石特点，成功地作到预筛分破碎系统在移动破碎站上的应用。
国外知名公司带预筛分的破碎系统的车间布置，需要占用很大的空间(图9)。因为筛分机是从一端向破碎机中部的进料口供料，它需有一个斜溜道，从而两者之间产生一个很大的落差，这种布置方式块石进机冲击力大，而且又造成两个转子负担的破碎量不平衡。因此至今未发现在移动破碎中使用的案例。
我们采取将两台设备拼合一起的方式进行结构设计，将筛分机摆在最理想的位置给破碎机喂料。在这种前提下处理筛下料流与破碎机壳之间的关系(壳体部分位置因两侧均有料流，采用了特殊耐磨材料制造)，解决#1转子的排料篦子抽出通道与筛下料流通道的干扰(图10)。作到两机的无缝连接，合为一体(图11)。与国外某工程车间内的布置相比，矿石的进机落差减少近1m，对破碎机转子的冲击力大大减少，两个转子的负荷也达到了平衡，其优点是非常明显的。
图9 带有与筛分破碎系统的车间布置
图10 从溜道内取出篦子图
图11 预筛分机与破碎机的连体结构
(2)根据四川亚东水泥公司卧牛坪矿山具有大量覆盖土和低品位夹石，业主要求尽量搭配使用。由于当地雨量多，覆盖土和矿石水分高、粘性大。我公司成功地制造出适应粘湿料的双转子锤式破碎机。它的转子、机腔和篦子等方面都作了专门设计，使得它既保持了足够的打击机率，又不致引起腔内挂料、篦缝堵塞。从而性能大大优于原有的#1、#2机，使原来需要排弃的覆盖土和废料得到了掺入使用(图12，13，14)，获得了很大的经济效益。
图12 50t自卸车卸入石灰石
图13 17t自卸车卸入剥离物
图14 破碎站的出料情况
2.2 半移动破碎站的实施
半移动破碎需要借助外力搬迁，大型半移动破碎站通常都由2～3个单体组成，以减轻搬迁难度。上述半移动破碎站主体均分解为两个单体，料仓和给料机为一个单体，筛分机、破碎机和出料胶带输送机为第二个单体，物料从第一单体用给料机和刮板机送给第二单体的进料口。两个单体在运转中如果各自晃动或者蠕动，都将使结合部位相互拉扯损坏，影响使用，是极为重要的问题。
(1)在各个受冲击部位都进行了吸震缓冲装置的设计。这些缓冲装置对减轻冲击载荷、保护机器和实现平稳运转发挥了重要作用，也减轻了对钢构的动荷载。
(2)合理的结构设计，防止了自振频率与机器运转频率相叠加。采用了较低的着地比压和支撑范围，保证了各单体的稳定和运转平稳。
(3)采用紧凑型设计，并研究出连体形设备，起到了降低高度、节省空间和减轻重量的作用。常规固定厂房的破碎车间由卸料平台到出料平台的高度在15～21m范围内。而在采场内使用，其高度应紧缩到一般开采台阶的高度10～12m,本机达到了这个要求。
(4)解决了破碎站浮搁地面(没有基础)使用的技术，可以根据开采的需要在采场内挪迁，从而能缩短汽车的运距。
3 主要技术经济指标
移动和半移动破碎站没有标准产品，一般都是根据业主要求而设计。很难找到工作条件完全相似的工程进行对比。现将德国O&K公司、Krupp公司的二个接近的半移动破碎站进行对比于下(表5)：
由表中指标对比可看出，基本性能是相当的。而我方的两种破碎站更有其独到的特点。带预筛分的破碎站具有明显的节能效果，测定期系统平均单耗只有0.37kwh/t,大大低于一般0.8 kwh/t的水平。
四川亚东破碎站的破碎机具有破碎粘湿料的功能，使得原本需要排弃的覆土得到了掺入使用，带来了很大的经济效益(根据投入使用17个月的统计，节能利废节省费用即达750万元)。
半移动破碎站的成功使用与产品内部的特殊设计是分不开的。其中预筛分机和破碎机的减震装置，破碎机的防堵结构，无缝拼合型结构均系独创技术。整个破碎站均为自主开发，填补了国内的空白。
在采场内破碎，再由胶带输送机外运是水泥矿山节能降耗的一种手段，而半移动破碎站是实现它的重要装备，当今只有少数国家能够生产，我国解决了自行生产可以成倍降低购价，有利于这种生产工艺的推广利用。也具有在国外工程中应用的前景。
表5 主要指标对照表
制造厂德国O&K公司德国Krupp公司常熟中材重机公司
使用地点德国海德堡Weisenau工厂印度Vikram水泥公司台湾幸福水泥公司四川亚东水泥公司
破碎物料石灰石石灰石石灰石石灰石
能力1400t/h850t/h1200t/h1400t/h
进料粒度0-2000mm0-1300mm0-1500mm0-1500mm
出料粒度0-80mm0-50mm0-100mm0-75mm
破碎机类型双转子锤式单转子锤式双转子锤式带预筛分双转子锤式
支撑结构单体，需要固定在地面，搬迁要解体双体，比压145kpa双体，比压140kpa双体，比压140kpa
总装机功率—1300kW1791kW1732kW
重量605t450t661t543t
四) 新型单段筛分破碎机的应用
石灰石不仅水泥厂需要，金属冶炼、发电厂脱硫、电石生产等所使用的活性石灰，也是由一定粒度的石灰石颗粒在窑炉中煅烧而得，筛选后剩余的碎料只能作其它用途。因此不希望破碎机把矿石破碎得很碎(过粉碎)。目前为了防止过粉碎都采用多段破碎，相应的生产流程比较复杂，建设投资也大。
应青海盐湖集团海纳化工有限公司的要求，常熟中材装备重型机械有限公司开发了这种过粉碎较少的单段筛分破碎机。该公司的门旦峡石灰石矿山是生产电石灰岩和水泥灰岩的原料基地。两种产品的化学成分要求如下(见表6、表7)：
表6 电石灰岩
石灰岩矿体赋存于中元古界花石山群克素尔组下部。矿体在地貌上形成几个基本独立的陡峭山脊，矿体内夹层较多。
Ⅰ矿体分布于矿区南部，走向延伸960～1010m,倾向出露宽143～228m。倾角50～75°。CaO:49.8～55.79%,平均53.54%，MgO:0.09～3.71%,平均1.42%。
II矿体分布于矿区中部，走向延伸810～1100m,倾向出露宽90～320m。倾角46～73°。CaO:48.5～55.65%,平均53.28%，MgO:0.13～4.95%,平均1.49%。
矿体下盘围岩分布于矿区北部，由薄层含白云砂质灰岩组成。CaO：43.22%，MgO:2.14%,SiO2:6.83%，可以综合利用。
矿体上盘围岩分布于矿区南部，为含砂灰质白云岩及白云岩化灰岩组成。
矿体内夹石有两种，一种是含砂灰质白云岩;;另一种白云岩化灰岩，前者CaO在44～50%之间，MgO在3～8%之间，可以综合利用水泥生产。
I矿体的矿石呈灰——深灰色、粉晶——细晶结构，中厚层状构造。II矿体的矿石为灰——深灰色，以深灰为主，粉晶——细晶结构，薄层——中厚层状构造。
矿区内的废石主要是未能搭配净的高镁夹层，开采境界内的顶底板岩石和第四纪表土。
设计开采境界内的电石灰岩为3972万吨，水泥灰岩5738万吨，废石2433万吨。可供生产24年用量。由于电石灰岩只占总量的40%，尤为珍贵，加工中尽量减少过粉碎，提高成品率是本机的首要任务。
本机的进料粒度为<1000×1000×1000mm,排料粒度为<80mm占90%以上。当加工电石灰岩时，需要将破碎后的碎石进行一次筛分，把>40mm的粗料筛出供生产电石使用，筛下细料用于生产水泥。破碎机也用于破碎水泥灰岩，此时不用再筛分。此种机型同时签了2套合同，其生产能力分别是800t/h和1200t/h.
单段筛分破碎机是一种特殊形式的锤式破碎机(见图15)。其中心思路是采取多种途径尽量减少过粉碎。它采取自始至终都离不开筛分的结构。破碎机的前一部分是一组筛分辊，在这里先把矿石中那些已达到需要的料粒筛出来，使它们不在遭受破碎，从而
图15 新型单段筛分破碎机
保证了这一部分料不产生过粉碎。筛上料被送进主破碎区，主破碎区由转子和居于它正前方的格栅破碎室组成。破碎室的底面为较缓倾斜的格栅，送进破碎室的料块在格栅斜坡道上逐步前移，当行进到打击带后受到锤头的打击，击碎料瞬间即可从底部的格栅通道排出而不致滞留。大块料在格栅斜坡道上借助自身的下滑力和后面料块的推力逐步推进到打击带而被击裂、脱落、打碎和排出的。因此它具有随破随排的特征。格栅体的上端铰接在主破碎室的侧壁上，下端与转子工作圆的距离是可调的，这样可以控制排出粒度，控制在格栅破碎室的停留时间。排料篦子居于转子的下方，由格栅破碎室送来的未透筛料在进入篦子与转子形成的工作区后，继续受到锤头的打击，并在这个过程中也是随破随排，不致堆积。因为与担负的较少破碎量相比，篦子具有较大的通过面积。篦筛包角根据要求的排料粒度和原料的易碎性而定，排料粗、矿石易碎时篦筛包角可以减少，甚至取消。
转子采用较低的速度和较稀的锤头排列，其目的也是为了尽量减少粉料的产生。
1200t/h的破碎系统设在峒室内，因工程量很大，尚未完工。
800t/h的破碎系统于2012年6月初完成基建工作，经调试后投入了使用，同时根据试生产中发现的一些问题，对某些部件作了改进设计，并于11月初检修期中予以更换，达到了设计要求。本机破碎电石灰岩料时，当给料机处于40Hz,左右运转，破碎系统的产量为750～800t/h，破碎机主电机的负荷为～20A。破碎水泥灰岩料时，当给料机在43～45Hz左右运转，破碎系统的产量为800～1050t/h，破碎机主电机的负荷为18.5～20.5A。破碎系统的出料如图16示。
图17 可逆转无篦子锤式中碎机
图16 新型单段筛分破碎机的出料
五) 可逆式中碎、细碎机的使用
LPC11××.××N系列是一种专为水泥工厂石灰石中碎和细碎使用的锤式破碎机(图17)。前已叙及，当石灰石的磨蚀性较高时，不宜采用单段破碎，而需要两级破碎。本机即可以作为与颚式破碎机配套使用的中碎机。
整机是按照能加工磨蚀性较高的原料而设计的。采用可逆式结构，壳体内具有两套破碎板，一套在转子顺时针旋转方向时工作，另一套在转子逆时针旋转方向时工作，这样无疑使破碎板的使用周期延长了一倍，而且锤头工作边磨损后不存在翻边问题，只需要改变驱动电机的旋转方向即可，因此大大地减少了维修时间。破碎板的下部是可调的，调节它与转子工作圆的距离，即可控制排料粒度，使用方便。由于没有排料篦子，锤头的磨损大大减轻，以葛洲坝水泥公司的第二级破碎为例，原有中碎机的锤头寿命不足15万吨，而且出料粒度粗，影响磨机的生产，经更换为本中碎机后，出料粒度减小，锤头寿命提高了一倍以上。破碎机的锤头材质根据原料磨蚀性选择，可用高锰钢或更耐磨的合金钢制造。辽宁金刚白山水泥公司使用的LPC1120.18N中碎机的锤头寿命达到了120万吨。
这种破碎机由于具有优良的破碎性能，也常被采用来作为细碎机使用，将现有单段破碎机的来料进一步破碎到 <15mm的细料，以提高球磨机的生产能力。例如辽宁本溪工源水泥公司，即采用了一套能力为800t/h的细碎机。(图18)
湖南双峰海螺水泥公司是用它作为水泥添加料的破碎机使用，将已经过单段破碎机破碎的石灰石再破碎一次。破碎系统设有预筛分机，型号为WRS1534的波动辊式筛分机将<25mm的碎料筛分出来，100～25mm的粗料进破碎机破碎，筛分机的能力是300t/h，型号为LPC1114.14N的中碎机的生产能力是150～200t/h。利用较小规格的破碎机达到了较高的产能。
使用在湖北荆门葛洲坝水泥公司的LPC1116.16N中碎机和使用在重庆拉法基水泥公司的同型号细碎机的出料粒度见图19。
图18 工源水泥公司细碎机的出料
图19 LPC1116.16N破碎机的排料粒度
下面对一些节能、利废减排和提高效率的几种破碎新工艺新设备介绍如下：
一) 混合破碎
将两种或三种原料同时喂入一台破碎机进行破碎的方式破碎矿石称为混合破碎。最简单的混合破碎是将两种原料按一定比例卸入一个共用的料斗的方式破碎，例如数车石灰石掺一车低品位夹石或覆盖土。几乎所有的矿山都有这样的方式生产。由此产出料的化学成分难免波动较大，进厂的矿石需要加强均化调制，它是基于现有条件下实施利废的措施。本处所称的混合破碎是指具备两种或三种原料按动态比例配合而后破碎的正规破碎系统，它除了主要原料有卸料斗和将原料送给破碎机的主给料机之外，其它原料也有各自的卸料斗和给料机，它们将这些原料送到主给料机之上，一并供给破碎机破碎。辅料给料机需要随主给料机的速度变化而变化。同时辅料与主料的配比由装在混合料胶带输送机上的在线分析装置获取化学成分信息，经处理后对各给料机速度予以自动调整。
石灰石和黏土的混合破碎，当黏土水分高、塑性大时，难度增大。现将这种原料的破碎介绍如下：
1 越堡水泥公司的混合破碎
1.1 矿区基本情况和覆盖物的利用
图1 . 广州越堡水泥公司混合破碎
矿山位于花都区炭步镇辖区，与工厂相距约9km,当地人口稠密，土地稀缺。矿床位于洪冲击平地，地势低洼，矿区地表大部分为鱼塘。石灰岩层的初采标高已低于海平面。开采境界是在征地范围内圈定的，其上部的第四纪覆盖层平均厚15.87m，最厚30.82m，总量达2800万m3。覆盖物主要是黏土、淤泥和砂层。当地没有堆置这些覆盖物的场地，而它们的化学成分又符合配料要求。这就需要研究和解决它的加工处理方法，达到零排放的要求。
根据深井的揭露，第四纪覆盖物除地表腐植层(厚约0.5m)外，其下部共有六层。YJ-1、YJ-4、YJ-6为黏土，层厚分别为2.4m、1.0m、2.8m，主要为浅灰色、质软而有很大塑性，水分大致在15%～20%之间。YJ-3为淤泥层，厚4.9m，含有～7%有机质，色黑、膏状、塑性大，AM为2.52，水分高达80.5%～90.4%。YJ-2、YJ-5为细砂层，层厚分别为1.2m、1.3m，为浅黄～浅灰色，AM分别为13.73和24.67。
由于黏土的AM波动大(2.5～4.6)需要根据不同地段的产出成分，搭配不等的细砂。因此细砂单独开采，且不需破碎。采用单独处理方式，分采分运，利用长9km的胶带输送机空闲时间进厂，单独存取，按需配入原料中。
黏土和淤泥即使均匀混合，其水分也高达27%左右，因其很高的水分和塑性，单独处理，不仅需要另增一套破碎系统，又因为这种物料不能用胶带输送机运输，需要专门的运输车辆，又因为高的水分和塑性引起的压实性，在厂内存放和挖取均甚困难。可见另搞一套加工系统不仅投资高，经营费高，而且使用中困难重重，工厂无法正常生产。
将黏土掺入石灰石一并破碎是一种新的加工方法，根据国外某些资料介绍，掺入的黏土在破碎过程中被石粉和碎粒石料拌和，其塑性和粘附性大大减轻，物性发生改变，因此加工后的这种混合料可用传统的胶带输送机运输，同时后续的贮取工作也不困难。但是像我们这种性质的黏土的混合破碎尚未见有报导。业主要求供应商提供的原料破碎机具有适用于对付这种特别粘的第四纪物料的自清能力。
常熟中材装备重型机械公司以其对破碎系统独有的配置和对给料机、破碎机的特殊结构设计获得业主的认可，成为该系统主要设备的供应方。
1.2 混合破碎的工艺介绍
石灰石和黏土都各有一台给料机。石灰石用量占总量的80%左右，其卸料斗、给料机与破碎机居于同一轴线上(可称为主轴线，此给料机也称主给料机)，黏土用量较少，其卸料斗和给料机居于侧面，并与主轴线垂直，它将黏土喂到石灰石给料机的前段。由此，将黏土铺到主给料机的石灰石上面，一并送入破碎机。两台给料机均由变频调速电机驱动，由在线分析装置测出混合料的化学成分之后，对两种原料的配比进行自动调节，以确保混合料的成分(图1)。
本系统加工的石灰石入料粒度<1500mm, 黏土<800mm，要求出料粒度<80mm占90%，极限最大粒度<100mm。设计处理能力为1200t/h。
根据原料条件和生产规模我们选用适应性最好的机型，即双转子锤式破碎机来处理这种混合料。破碎机具有两个相向转动的转子，两个转子之间具有承击砧，由于物料的破碎是发生在两个转子之间，使粘湿物料粘附在固定腔壁的机会大大减少。破碎机的壳体进行了专门设计，降低了高度，减少了大块物料对转子的冲击，独特设计的篦子调整方便，便于粘湿料的通过。除了锤头抽取装置之外，增添了独创的液力盘车装置，两者配合使用，使锤头的更换工作更轻便更安全。
大泥团的坠入破碎机很易将排料篦缝倾刻间糊住，这种情况的发展将造成破碎机的堵塞。为了防止这种现象的产生，在黏土给料机上添加了切泥机，经切碎的泥料小于300mm。鉴于本矿的覆盖物中难免有>300mm的石块存在，它们的出现将给切碎机工作造成困难。本切碎机的独特结构是旋刀轴装在悬臂上，一旦遇到石块可抬升避让。
石灰石卸料斗端壁倾角达80°，落差6.5m，采用重型汽车运矿(目前汽车载重量是45t，今后将改用60t汽车)，卸矿时对给料机的冲击载荷相当大。本给料机是重型结构，受料段为带有减震装置的浮动床。槽板底面用自润滑滑道支承，槽板搭接处带有防漏唇边，底部用“H”型钢加强，并用履带式牵引链牵引。驱动的行星齿轮减速器悬挂在轴端，不用另设基础。大梁为很结实的自承重结构，除后部支承在混凝土基础上之外，前端托在破碎机壳体上，中部不用立柱支撑。给料机倾角为23°。
黏土卸料斗端壁倾角90°，落差4.2m，料斗斗壁均铺上聚酯板以减轻黏土附着。黏土给料机与石灰石给料机具有相同的结构。考虑到黏土水分高，采用了较缓的倾角(15°)。其下部装有刮料机以防止碎料撒落。
破碎机出料漏斗斗壁是直立的，以减少碎料附着，因此出料胶带输送机带宽达2600mm，其后的胶带输送机则为正常带宽。
1.3 使用效果及完善措施
1.3.1 调试中出现的问题
尽管我们对加工这种原料可能出现的问题作了多种设想，并作了相应的处置，但是不如人意的情况仍在所难免，这些问题在调试期间逐个暴露出来。经越堡水泥公司、中材建设公司和常熟中材装备重型机械有限公司三方的共同努力，予以逐一解决，从而很快达到可使用的状态。
调试以破碎单一的石灰石开始，运转表明，两个转子的负荷相近。破碎机顺利达到预期的生产能力，并有很大潜力。继后添加黏土，发现破碎机因篦缝和篦板后部空腔逐步积料，造成锤盘转子及锤头受阻面积增大，工作负荷增高(2#转子负载电流超出额定值)，未能达到预定的设计产能。
1.3.2 原因分析、改进措施及效果
由于物料粘性大，含水量高，粘性物料进入破碎机的分配位置至关重要。分布不匀造成了机内局部粘性物料比例过大，而堆积堵塞。然后逐步扩大堵塞范围，加剧了转子及锤头受阻的程度。
分布不匀主要与给料机下料点有关。首先是黏土落入主给料机导料槽内时偏向外侧，经修改溜子后，得以纠正。主给料机头轮位置与分配到两个转子物料的多少有关，调试中发现当只破碎石灰石时，两个转子的负荷是基本相近的，但是一旦掺加黏土，两个转子的负荷即发生变化，2#转子的负荷明显增加，这表明粘性物料主要偏向2#转子，从而使它的工作恶化。根据这种情况在破碎机进料口上方的头罩内添加了链幕以调节落料点。同时适当放宽了篦缝，修改了篦子形状。篦板后部机壳加装衬板，改善了粘性物料的排出条件，减少了转子与积料的摩擦。
经上述改进措施之后，破碎机的运行状态得到了根本性的改善，在保证物料条件及比例在满足设计控制范围的条件下，产能已经达到设计1200t/h的能力，主机负荷较均匀地保持在较低的水平。1#转子平均电流约为20A，2#转子平均电流约为30A。
1.3.3 使用经验
破碎混合料的破碎机有别于一般只破碎石灰石的破碎机，它既要具有很高的排料和防堵塞能力，又要防止粗料排出。两者的矛盾给破碎机的使用提出了更高的要求。越堡公司矿山部在使用中采取了如下措施：
⑴ 采取多种措施尽量减少进入破碎机的黏土的含水量。
⑵ 篦板与锤头的间隙过大易使出料变粗，为了防止粗料排出，经常检查和调节篦子，使间隙保持在5～10mm之间(说明书原规定的间隙是<25mm)。
⑶ 锤头的破碎效率和它磨损面形状有很大关系。锤头磨损后角度过大将过分偏离正常碰撞点，和改变物料受碰后的运动轨迹，因此采取了勤掉边的措施，每付锤头都掉边数次(而有些工厂只掉边一次)，达到能保持锤头最佳打击受力点的作用。使得锤头单位磨损金属的破碎量更大。
采取以上措施后锤头的使用寿命得到了延长，基本达到了125万t/付的设计预期寿命。且出料粒度总体上达到了设计指标的要求，只有个别物料超出最大控制粒径。
2 混合破碎的优化
由于混合破碎具有很大的经济效益和社会效益，随后土耳其Askale(两套)、也门UCC、伊拉克苏莱曼尼亚、俄罗斯Tula等工程也采用了这种破碎工艺。而且黏土掺入量也从15%逐步提高，其中伊拉克苏莱曼尼亚(陆续提供了三套)的黏土掺入量达28.2%，均取得了成功应用。
苏莱曼尼亚的原料情况如下：
石灰石 黏土
进料粒度 mm <1000×1000×1000 <500×500×500
水 份 mm ≤5 ≤20
混 合 比 % 71.8 28.2
出料粒度 mm ≤80不少于90%
混合破碎的优化具有如下主要点：
(1)选用适应性最佳的双转子锤式破碎机作为这种原料的破碎机。
(2)应对原料情况采用合理的设备配置。例如越堡水泥公司的黏土粘性大、水分高、分散性差，大块泥团进机是打不散的，势必顷刻糊死篦缝。对于这种原料，宜在黏土板式给料机上装设切碎机，把泥团切碎到200～300mm以下。越堡的掺入量为15%，土耳其Askale的掺土量为20%(黏土的粘湿性不及越堡)，更多的掺入量应加设混配机。混配机装在破碎机的进料口上方(图2)，它的功能是将原来板式给料机的送来料进行一次预混合，提供两个转子相同的原料，一改原来只有#2转子破碎掺土料而为两个转子都破碎同样的掺土料，从而使掺土量提高了一倍。目前伊拉克苏莱曼尼亚的三条生产线和俄罗斯Tula的混合破碎均装有这种混配机。
(3)必须能顺利地将辅料喂进主板式给料机，并且获得合理的混合料层高度是实现混合破碎的重要问题，曾有如下一个实例，某单位设计的混合破碎系统在调试时发现主板式给料机上的石灰石料层已高达辅料板式给料机下料口的高度，辅料无法喂入。这个事例必须引起我们重视。主板式给料机石灰石料层厚度主要由卸料斗的几何形状，车辆卸料堆积线位置、料块大小及粒度组成状态等因素有关，在工程设计时应该有个预判。总的要求是石灰石料层不宜过厚，以便于为辅料留出足够的空间。辅料给料机的头轮高度也要满足这一要求，允许通过调整溜子使辅料堆积在石灰石料层居中位置。
(4)根据预判的料层高度确定给料机头轮与破碎机中轴线的水平距离，使破碎机的两个转子负载基本相等。
(5)破碎机出料漏斗宜采用直立的斗壁，以减少碎料附着，出料胶带输送机的带宽要满足这一要求。
二)预筛分破碎
在如下的情况下值得预筛：预筛分抛尾，去除有害组分，使死矿变成活矿;预筛分去除不适破碎物，使得系统通畅;预筛分减少破碎量，提高系统生产能力，降低能耗和材料消耗量;预筛分减少过粉碎，提高成品率。
1 预筛分抛尾，去除有害组分，使死矿变成活矿
前已叙及，印度海德堡集团Damoh水泥厂的Patharia矿就是一个典型的例子。该矿是一个低钙矿床，其中含有一些泥灰岩夹层，使得Cao平均品位更低。由于泥灰岩质软易碎，爆破后细料的Cao含量低于粗料，因此筛除细料后矿石则可以使用。该矿开采的难度不仅在于低钙夹层，而且还有大量的土难以剥净，土的水分为15～20%，预计混入量达20%。印海技术中心经过研究后决定将抛尾界限划定在20mm，并提出了如下的生产流程(见图3)。原矿先进行预筛分(波动预筛分机)，将小于75mm料筛下，大于75mm料进破碎机破碎。筛下料进二级筛分机(该筛分机具有抗粘功能)，将小于20mm细料筛除并排弃。大于20mm碎料返回主生产线。当地雨季长达3个月，为了保证生产不致中断，还要求在矿山建一个43万t容量的应急堆场。
中材国际工程公司承建的沙特南方水泥公司(SPCC)项目，所使用的石灰石矿床为SiO2含量较高的低钙石灰石，其中高品位矿石的Cao含量也仅有46%，平均品位达不到使用要求(低于42%)。为此，采用了抛尾措施，在破碎机前设有波动辊式筛分机，将小于80mm的料分离出来再筛分除土，破碎机出来的料也进行一道筛选。除去了碎石和夹土之后石灰石品位得以提高。据介绍，筛分处理的废弃碎石的Cao为36.98%，筛分后的成品石灰石Cao达到42.87%，满足了生产的需要。
2 预筛分去除不适破碎物，使系统通畅
我国水泥用硅质原料矿床常是砂页岩互层产出，表面强度风化吸水而成为粘湿料和高磨蚀性料的混合物。例如柳州水泥厂的牯牛嶺砂岩矿和亚东水泥公司的砂岩矿均属于这类矿床。将粘湿料预先筛除，方可使用抗磨型高破碎比的破碎机进行单段破碎。东亚水泥公司以波动辊式筛分给料机和硬料反击式破碎机组成破碎系统。目前这种生产方式在国内也得到较为广泛的使用，其规模覆盖2000t/d～10000 t/d生产线。但是使用中还需要注意，若主体矿石是硬质砂岩、石英岩，当前的抗磨型反击式破碎机的抗磨蚀能力还嫌不足，预筛分机辊子的耐磨性也需要进一步提高。有的单位采用常规结构的反击式破碎机，板锤寿命只有一周，更不恰当。
预筛分去除粘湿料也是防止石灰石破碎机堵塞的有效途径，可以与单转子锤式破碎机配合使用，其筛分功能主要在于改善破碎机的工作条件，减少堵塞而达到高的破碎效率。并不在乎它的筛分量的多少。筛分机的辊子可酌情减少,一般约6支即可。
3 预筛分减少破碎量，提高系统生产能力，降低消耗
由于添加预筛分机增加了一个生产环节，通常是带来更多的好处方值得实施，其中也包括提高系统生产能力、降低消耗。一般认为原矿中合格料占20%以上即可添加预筛分机。
前已叙及，拉法基摩洛哥CADEM水泥公司一套能力为1000 t/h的混合破碎系统中，因为使用了预筛分机把粘湿料和碎料筛分出来，破碎机的负荷只有400t/h，因此配用了规格较小的双转子锤式破碎机(Titan72D75k)。
台湾幸福水泥公司和仁矿的石灰石粒度组成如下
根据业主提供的资料，原矿中合格料(<100mm)已占30%，我方在破碎系统中装设了波动辊式筛分机。筛上料进入双转子锤式破碎机破碎。筛分机的出料口配置在最佳位置，以尽量减少大块料进机的落差，而且使破碎机两个转子的负载基本一致。按照如上理念设计的破碎系统投入使用效果良好。在给料机75～85%转速运转下，破碎机的负荷基本在120～200kW范围内波动。现将2010年1月23日实测负荷及运转记录列于表3a、b中。整个破碎系统五天的平均电耗仅0.37kWh/t.由于业主指定选用了大规格的破碎机，因而它的负荷很低，只有20～22%，但是节能效果仍很明显。
继后在青海祁连山水泥公司的石灰石系统中采用预筛分机时，适当地减小了破碎机的规格。使用一台LPC1020R20单转子锤式破碎机加波动辊式筛分机的系统能力为1200t/h，与传统破碎系统相比，主要设备重量基本相当，装机功率由1495kW减小为1015Kw,减少了32%，投产后效果良好。能耗和材料消耗都有明显降低。
事实上，由于矿山采出矿石粒度很难一直保持稳定，对于这种破碎系统配置破碎机时要留有一定的富裕量，以免一旦合格料比例减少时生产被动。
表3a
表3b 碎石机运转记录表
三) 采场内的移动和半移动破碎
移动和半移动破碎是指在矿山采场内进行的一种破碎方式。矿石被破碎成碎块之后就可以用胶带输送机替代重型汽车将矿石运出采场，直到工厂。
在矿山生产中，燃油消耗量是很大的，由于它是战略物资，自产率还跟不上国家发展的需要，节省燃油具有重要意义，它不仅可以降低生产成本，还可以减轻碳排放量，改善空气质量，而且是企业大型化、高效化的重要手段。这种生产工艺已成为当今金属、非金属、煤炭开采都十分重视和研究的课题。
世界上最早采用移动破碎开采的是德国汉诺威北方水泥公司(1956年)是一种装在履带行走机构上250t/h破碎装置。继后类型不断增多，使用范围也从水泥业扩展到煤炭和金属矿，地域遍及欧、亚、美、非。目前最大的半移动破碎站的能力达万吨/小时。
在我国大型露天煤矿、金属矿采用半移动破碎站的项目急骤增加，它们的装备主要来自德国krupp公司和英国MMD公司，价格昂贵。我国水泥业界赴欧考察的同仁对水泥厂采用移动破碎带来的高效率都有深刻体会，但都因受资金限制，望而却步。
1 移动式破碎站的类别及使用条件
移动式破碎站除了破碎机之外，还带有进出料装置及配套设施。按移动功能不同可分为全移动、半移动和可搬式三类。三类的使用条件各不相同，需要从多方面考虑之后才能选定。即性能优良的破碎机和合理的破碎站型式。破碎机的性能(包括破碎程序)必须要适应矿石条件，否则一切都谈不上。
现在把破碎站的型式和使用方法列于表4中。
表4 破碎站的型式和使用方法
使用
方法破碎站
型式矿石
质量采矿场
平面形状工作
台阶数装载设
备类型单条的
生产规模
随行式履带式质量均匀，无搭配要求形状规整，便于铺设工作面胶带输送机1单斗挖掘机(1台工作)可达360万t/年
围绕
装料式步行式
胶轮行走式
履带式质量均匀，无搭配要求规整性不如前者的严格，但要能铺设工作面胶带输送机1轮式装载机(2台工作，有效活动半径50m)可达600～1000万t/年
车辆供料式驮迁式
组装式不限不限不限不限可达1500万t/年或更大
此表是只用一套破碎站而言。若规模较大，拟采用两套破碎站，在质量搭配上易于实现，则随行式和围绕装料式的应用范围将有所扩大。
当采用随行式破碎时，破碎机必须紧跟单斗挖掘机，使挖掘的矿石能卸进破碎站的装料斗。挖掘机与破碎站是一对一的关系。挖掘机的移动也需要破碎站亦步亦趋。随行式破碎主要使用履带自行式的破碎站，并且装载和卸出均处在同一平台上。破碎后的矿石需要经过转载机、工作面胶带输送机、干线胶带输送机运出采场。并要配备胶带机的移铺设备。生产组织是比较复杂的。
采用围绕装料的破碎方式时，所使用的破碎站的移动频度可以降低，它大体可以供半径在50m范围(大致拥有20万吨矿石)的装载机服务。一般配用2台轮式装载机供料。因为装载机具有多点挖料的灵活性，也可适量搭配少量的低品质矿石，破碎后的矿石亦需要经过转载机、工作面胶带运输机、干线胶带机运出采场，但是搬移次数大为减少，铺移难度也降低。围绕装料破碎方式最为常用的是步行式破碎站，也可使用胶轮自行式或履带式破碎站。
车辆供料破碎方式的破碎站一般可3~5年挪动一次，其位置尽量靠近采挖区，破碎站浮搁在地面，没有基础。它的特点是上一平台供料，主机站立平台出料。尽管采场内免不了还用汽车，但是它比数十年不动的永久性破碎站还是大大地减少了车辆数量，大大地减少了燃油消耗。不论采场形状是山坡或是凹陷，矿石品级分布是否复杂，工作台阶不局限于一个，因此适应性最好，使用最简单，易于实现。这类破碎站的搬迁间隔数年才一次，通常不自带行走机构，而是依靠外力完成，称为半移动式破碎站。按拆迁方式，有驮迁式和组装式两种。半移动破碎站的设计制造比较简单，造价也低，因此具有更广泛的使用前景。也可为我国设计制造自行式破碎站积累经验。
图4是德国Deuna水泥公司按围绕装料方式使用的步行式破碎站的生产方式图，它的能力是2000t/h.。
图4 Deuna水泥公司的液压步行式破碎站
鞍钢齐大山铁矿按车辆供料方式使用的半移动破碎站(图5)和首钢水厂铁矿半移动破碎站(图6)前者由2个单体组成，后者是直立的一个单体，没有给料机。它们的生产能力是3000～4500t/h。都是德国Krupp公司制造的。
图5 齐大山铁矿的半移动破碎站(由两个单体组成)
图6 首钢水厂铁矿的半移动破碎站(直立式)
半移动破碎站(2套)用于台湾幸福水泥公司的见图7，用于四川亚东水泥公司的见图8.
图7 台湾幸福水泥公司的半移动破碎站
图8 四川亚东水泥公司的半移动破碎站
2 关键技术及创新点
2.1选择最适合的破碎系统和破碎机
(1)根据台湾花莲和仁矿的矿石特点，成功地作到预筛分破碎系统在移动破碎站上的应用。
国外知名公司带预筛分的破碎系统的车间布置，需要占用很大的空间(图9)。因为筛分机是从一端向破碎机中部的进料口供料，它需有一个斜溜道，从而两者之间产生一个很大的落差，这种布置方式块石进机冲击力大，而且又造成两个转子负担的破碎量不平衡。因此至今未发现在移动破碎中使用的案例。
我们采取将两台设备拼合一起的方式进行结构设计，将筛分机摆在最理想的位置给破碎机喂料。在这种前提下处理筛下料流与破碎机壳之间的关系(壳体部分位置因两侧均有料流，采用了特殊耐磨材料制造)，解决#1转子的排料篦子抽出通道与筛下料流通道的干扰(图10)。作到两机的无缝连接，合为一体(图11)。与国外某工程车间内的布置相比，矿石的进机落差减少近1m，对破碎机转子的冲击力大大减少，两个转子的负荷也达到了平衡，其优点是非常明显的。
图9 带有与筛分破碎系统的车间布置
图10 从溜道内取出篦子图
图11 预筛分机与破碎机的连体结构
(2)根据四川亚东水泥公司卧牛坪矿山具有大量覆盖土和低品位夹石，业主要求尽量搭配使用。由于当地雨量多，覆盖土和矿石水分高、粘性大。我公司成功地制造出适应粘湿料的双转子锤式破碎机。它的转子、机腔和篦子等方面都作了专门设计，使得它既保持了足够的打击机率，又不致引起腔内挂料、篦缝堵塞。从而性能大大优于原有的#1、#2机，使原来需要排弃的覆盖土和废料得到了掺入使用(图12，13，14)，获得了很大的经济效益。
图12 50t自卸车卸入石灰石
图13 17t自卸车卸入剥离物
图14 破碎站的出料情况
2.2 半移动破碎站的实施
半移动破碎需要借助外力搬迁，大型半移动破碎站通常都由2～3个单体组成，以减轻搬迁难度。上述半移动破碎站主体均分解为两个单体，料仓和给料机为一个单体，筛分机、破碎机和出料胶带输送机为第二个单体，物料从第一单体用给料机和刮板机送给第二单体的进料口。两个单体在运转中如果各自晃动或者蠕动，都将使结合部位相互拉扯损坏，影响使用，是极为重要的问题。
(1)在各个受冲击部位都进行了吸震缓冲装置的设计。这些缓冲装置对减轻冲击载荷、保护机器和实现平稳运转发挥了重要作用，也减轻了对钢构的动荷载。
(2)合理的结构设计，防止了自振频率与机器运转频率相叠加。采用了较低的着地比压和支撑范围，保证了各单体的稳定和运转平稳。
(3)采用紧凑型设计，并研究出连体形设备，起到了降低高度、节省空间和减轻重量的作用。常规固定厂房的破碎车间由卸料平台到出料平台的高度在15～21m范围内。而在采场内使用，其高度应紧缩到一般开采台阶的高度10～12m,本机达到了这个要求。
(4)解决了破碎站浮搁地面(没有基础)使用的技术，可以根据开采的需要在采场内挪迁，从而能缩短汽车的运距。
3 主要技术经济指标
移动和半移动破碎站没有标准产品，一般都是根据业主要求而设计。很难找到工作条件完全相似的工程进行对比。现将德国O&K公司、Krupp公司的二个接近的半移动破碎站进行对比于下(表5)：
由表中指标对比可看出，基本性能是相当的。而我方的两种破碎站更有其独到的特点。带预筛分的破碎站具有明显的节能效果，测定期系统平均单耗只有0.37kwh/t,大大低于一般0.8 kwh/t的水平。
四川亚东破碎站的破碎机具有破碎粘湿料的功能，使得原本需要排弃的覆土得到了掺入使用，带来了很大的经济效益(根据投入使用17个月的统计，节能利废节省费用即达750万元)。
半移动破碎站的成功使用与产品内部的特殊设计是分不开的。其中预筛分机和破碎机的减震装置，破碎机的防堵结构，无缝拼合型结构均系独创技术。整个破碎站均为自主开发，填补了国内的空白。
在采场内破碎，再由胶带输送机外运是水泥矿山节能降耗的一种手段，而半移动破碎站是实现它的重要装备，当今只有少数国家能够生产，我国解决了自行生产可以成倍降低购价，有利于这种生产工艺的推广利用。也具有在国外工程中应用的前景。
表5 主要指标对照表
制造厂德国O&K公司德国Krupp公司常熟中材重机公司
使用地点德国海德堡Weisenau工厂印度Vikram水泥公司台湾幸福水泥公司四川亚东水泥公司
破碎物料石灰石石灰石石灰石石灰石
能力1400t/h850t/h1200t/h1400t/h
进料粒度0-2000mm0-1300mm0-1500mm0-1500mm
出料粒度0-80mm0-50mm0-100mm0-75mm
破碎机类型双转子锤式单转子锤式双转子锤式带预筛分双转子锤式
支撑结构单体，需要固定在地面，搬迁要解体双体，比压145kpa双体，比压140kpa双体，比压140kpa
总装机功率—1300kW1791kW1732kW
重量605t450t661t543t
四) 新型单段筛分破碎机的应用
石灰石不仅水泥厂需要，金属冶炼、发电厂脱硫、电石生产等所使用的活性石灰，也是由一定粒度的石灰石颗粒在窑炉中煅烧而得，筛选后剩余的碎料只能作其它用途。因此不希望破碎机把矿石破碎得很碎(过粉碎)。目前为了防止过粉碎都采用多段破碎，相应的生产流程比较复杂，建设投资也大。
应青海盐湖集团海纳化工有限公司的要求，常熟中材装备重型机械有限公司开发了这种过粉碎较少的单段筛分破碎机。该公司的门旦峡石灰石矿山是生产电石灰岩和水泥灰岩的原料基地。两种产品的化学成分要求如下(见表6、表7)：
表6 电石灰岩
石灰岩矿体赋存于中元古界花石山群克素尔组下部。矿体在地貌上形成几个基本独立的陡峭山脊，矿体内夹层较多。
Ⅰ矿体分布于矿区南部，走向延伸960～1010m,倾向出露宽143～228m。倾角50～75°。CaO:49.8～55.79%,平均53.54%，MgO:0.09～3.71%,平均1.42%。
II矿体分布于矿区中部，走向延伸810～1100m,倾向出露宽90～320m。倾角46～73°。CaO:48.5～55.65%,平均53.28%，MgO:0.13～4.95%,平均1.49%。
矿体下盘围岩分布于矿区北部，由薄层含白云砂质灰岩组成。CaO：43.22%，MgO:2.14%,SiO2:6.83%，可以综合利用。
矿体上盘围岩分布于矿区南部，为含砂灰质白云岩及白云岩化灰岩组成。
矿体内夹石有两种，一种是含砂灰质白云岩;;另一种白云岩化灰岩，前者CaO在44～50%之间，MgO在3～8%之间，可以综合利用水泥生产。
I矿体的矿石呈灰——深灰色、粉晶——细晶结构，中厚层状构造。II矿体的矿石为灰——深灰色，以深灰为主，粉晶——细晶结构，薄层——中厚层状构造。
矿区内的废石主要是未能搭配净的高镁夹层，开采境界内的顶底板岩石和第四纪表土。
设计开采境界内的电石灰岩为3972万吨，水泥灰岩5738万吨，废石2433万吨。可供生产24年用量。由于电石灰岩只占总量的40%，尤为珍贵，加工中尽量减少过粉碎，提高成品率是本机的首要任务。
本机的进料粒度为<1000×1000×1000mm,排料粒度为<80mm占90%以上。当加工电石灰岩时，需要将破碎后的碎石进行一次筛分，把>40mm的粗料筛出供生产电石使用，筛下细料用于生产水泥。破碎机也用于破碎水泥灰岩，此时不用再筛分。此种机型同时签了2套合同，其生产能力分别是800t/h和1200t/h.
单段筛分破碎机是一种特殊形式的锤式破碎机(见图15)。其中心思路是采取多种途径尽量减少过粉碎。它采取自始至终都离不开筛分的结构。破碎机的前一部分是一组筛分辊，在这里先把矿石中那些已达到需要的料粒筛出来，使它们不在遭受破碎，从而
图15 新型单段筛分破碎机
保证了这一部分料不产生过粉碎。筛上料被送进主破碎区，主破碎区由转子和居于它正前方的格栅破碎室组成。破碎室的底面为较缓倾斜的格栅，送进破碎室的料块在格栅斜坡道上逐步前移，当行进到打击带后受到锤头的打击，击碎料瞬间即可从底部的格栅通道排出而不致滞留。大块料在格栅斜坡道上借助自身的下滑力和后面料块的推力逐步推进到打击带而被击裂、脱落、打碎和排出的。因此它具有随破随排的特征。格栅体的上端铰接在主破碎室的侧壁上，下端与转子工作圆的距离是可调的，这样可以控制排出粒度，控制在格栅破碎室的停留时间。排料篦子居于转子的下方，由格栅破碎室送来的未透筛料在进入篦子与转子形成的工作区后，继续受到锤头的打击，并在这个过程中也是随破随排，不致堆积。因为与担负的较少破碎量相比，篦子具有较大的通过面积。篦筛包角根据要求的排料粒度和原料的易碎性而定，排料粗、矿石易碎时篦筛包角可以减少，甚至取消。
转子采用较低的速度和较稀的锤头排列，其目的也是为了尽量减少粉料的产生。
1200t/h的破碎系统设在峒室内，因工程量很大，尚未完工。
800t/h的破碎系统于2012年6月初完成基建工作，经调试后投入了使用，同时根据试生产中发现的一些问题，对某些部件作了改进设计，并于11月初检修期中予以更换，达到了设计要求。本机破碎电石灰岩料时，当给料机处于40Hz,左右运转，破碎系统的产量为750～800t/h，破碎机主电机的负荷为～20A。破碎水泥灰岩料时，当给料机在43～45Hz左右运转，破碎系统的产量为800～1050t/h，破碎机主电机的负荷为18.5～20.5A。破碎系统的出料如图16示。
图17 可逆转无篦子锤式中碎机
图16 新型单段筛分破碎机的出料
五) 可逆式中碎、细碎机的使用
LPC11××.××N系列是一种专为水泥工厂石灰石中碎和细碎使用的锤式破碎机(图17)。前已叙及，当石灰石的磨蚀性较高时，不宜采用单段破碎，而需要两级破碎。本机即可以作为与颚式破碎机配套使用的中碎机。
整机是按照能加工磨蚀性较高的原料而设计的。采用可逆式结构，壳体内具有两套破碎板，一套在转子顺时针旋转方向时工作，另一套在转子逆时针旋转方向时工作，这样无疑使破碎板的使用周期延长了一倍，而且锤头工作边磨损后不存在翻边问题，只需要改变驱动电机的旋转方向即可，因此大大地减少了维修时间。破碎板的下部是可调的，调节它与转子工作圆的距离，即可控制排料粒度，使用方便。由于没有排料篦子，锤头的磨损大大减轻，以葛洲坝水泥公司的第二级破碎为例，原有中碎机的锤头寿命不足15万吨，而且出料粒度粗，影响磨机的生产，经更换为本中碎机后，出料粒度减小，锤头寿命提高了一倍以上。破碎机的锤头材质根据原料磨蚀性选择，可用高锰钢或更耐磨的合金钢制造。辽宁金刚白山水泥公司使用的LPC1120.18N中碎机的锤头寿命达到了120万吨。
这种破碎机由于具有优良的破碎性能，也常被采用来作为细碎机使用，将现有单段破碎机的来料进一步破碎到 <15mm的细料，以提高球磨机的生产能力。例如辽宁本溪工源水泥公司，即采用了一套能力为800t/h的细碎机。(图18)
湖南双峰海螺水泥公司是用它作为水泥添加料的破碎机使用，将已经过单段破碎机破碎的石灰石再破碎一次。破碎系统设有预筛分机，型号为WRS1534的波动辊式筛分机将<25mm的碎料筛分出来，100～25mm的粗料进破碎机破碎，筛分机的能力是300t/h，型号为LPC1114.14N的中碎机的生产能力是150～200t/h。利用较小规格的破碎机达到了较高的产能。
使用在湖北荆门葛洲坝水泥公司的LPC1116.16N中碎机和使用在重庆拉法基水泥公司的同型号细碎机的出料粒度见图19。
图18 工源水泥公司细碎机的出料
图19 LPC1116.16N破碎机的排料粒度
