1、煤炭破碎機(jī)的技術(shù)要求
煤炭破碎機(jī)的技術(shù)要求為了最大限度地實(shí)現(xiàn)矸石同煤的單體解離 , 增加原料的比表面積 , 提高煤炭質(zhì)量 降低灰分、提高發(fā)熱量 , 除去煤中的硫、磷等有害物質(zhì) , 減少煤炭在燃燒時(shí)對(duì)大氣造成的污染 , 必須對(duì)煤炭進(jìn)行有效的粉碎。
近年來 , 破碎機(jī)作業(yè)越來越受到重視 , 主要原因是煤炭破碎效果不但直接影響整個(gè)洗選系統(tǒng)的技術(shù)量進(jìn)行調(diào)節(jié)、記錄、計(jì)算等。電磁式流量計(jì)在選煤廠主要用來測(cè)量浮選入料、液體及水的流量。
1.1　嚴(yán)格控制產(chǎn)品粒度
在經(jīng)濟(jì)方面 , 煤炭用戶對(duì)產(chǎn)品粒度的要求非常嚴(yán)格 , 不同的用戶有著不同的粒度要求 , 而且這種要求隨著市場(chǎng)在不斷變化 , 一旦達(dá)不到要求就會(huì)使煤炭滯銷或因粒度超限而拒付貨款 , 直接影響煤炭企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí) , 不同時(shí)期、不同粒度規(guī)格的產(chǎn)品價(jià)格不同 , 企業(yè)為了獲取最大限度的利潤(rùn)也必須依靠有效的破碎作業(yè)。
在技術(shù)方面 , 不同的洗選設(shè)備有著不同的處理粒度范圍 , 必須通過破碎作業(yè) , 才能滿足洗選設(shè)備的要求。重介質(zhì)旋流器是分選效率很高的洗選設(shè)備 , 適應(yīng)性強(qiáng) , 易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 , 使用非常廣泛但如果洗選產(chǎn)品粒度超限 , 極易造成泵或管道的堵塞 , 使其不能發(fā)揮高效的作用 , 為了解決這個(gè)問題就必須通過破碎作業(yè)嚴(yán)格保證入料粒度。
1.2　降低破碎機(jī)過程的過粉碎
破碎過程中的過粉碎 , 不但造成資源的浪費(fèi)影響煤炭企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益( 尤其是無煙煤的破碎 ), 而且會(huì)使選后粉煤水分增加 , 煤泥水系統(tǒng)壓力增大 , 精煤實(shí)際產(chǎn)率降低。隨著環(huán)保要求的提高以及粉煤處理費(fèi)用的增加 , 將粉煤出量降至最低就成為破碎作業(yè)的關(guān)鍵所在。
1.3　大處理能力
近年來 , 年產(chǎn)量 500萬 t甚至 1 000萬 t以上的大型、特大型選煤廠日益增多 , 選煤流程的日益簡(jiǎn)化要求有處理能力在 1 000 ～2 000t/h甚至3 000t/h大處理能力的分級(jí)破碎設(shè)備與其相適應(yīng)。
1.4　設(shè)備運(yùn)行的高可靠性
分級(jí)破碎設(shè)備作為洗選準(zhǔn)備系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備采用開路破碎 , 實(shí)現(xiàn)分級(jí)破碎的雙重功效 , 一旦設(shè)備出現(xiàn)問題 , 整個(gè)洗選系統(tǒng)將不能正常運(yùn)行 , 所以設(shè)備的高可靠性是該類設(shè)備成功應(yīng)用的前提。
1.5　低維護(hù)量和檢修的簡(jiǎn)易性
對(duì)于大型高產(chǎn)高效的現(xiàn)代化選煤廠 , 設(shè)備必須滿足自動(dòng)化程度高、維護(hù)量低的條件。同時(shí) , 作為大處理能力破碎設(shè)備 , 整機(jī)重量大 , 一般在現(xiàn)場(chǎng)很難整體解體檢修 , 所以要求其主體部件保證長(zhǎng)期的運(yùn)行穩(wěn)定性 , 耐磨件也要求在現(xiàn)場(chǎng)就可以很方便地更換。
2　煤炭破碎設(shè)備的主要類型及性能特點(diǎn)
目前 , 破碎機(jī)有許多種 , 按其破碎物料的主要作用力大致可分為擠壓型、沖擊型、剪切型三種。
2.1　擠壓型破碎機(jī)
主要包括顎式破碎機(jī)、旋回破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)、光面或槽型齒面的輥式破碎機(jī)等。其工作原理為: 物料在破碎機(jī)械的固定齒板和可動(dòng)齒板之間受到擠壓、劈裂和彎曲作用而被破碎。該種破碎機(jī)對(duì)破碎腔內(nèi)的物料混雜破碎 , 極易形成過粉碎 , 且容易形成大片狀產(chǎn)品 , 不能保證產(chǎn)品粒度 , 功率消耗大。主要用于堅(jiān)硬物料的破碎 , 在金屬礦山和碎石料領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。目前 , 只有一些老選煤廠還在應(yīng)用此類設(shè)備。
2.2　沖擊型破碎機(jī)
主要包括反擊式破碎機(jī)、環(huán)錘式破碎機(jī)等。該種破碎機(jī)是以高速運(yùn)動(dòng)的錘頭打擊物料 , 每次打擊后 , 物料加速飛向沖擊板 , 沖擊、反沖擊的反復(fù)作用以及被打擊物在破碎腔內(nèi)的相互破碎沖擊 , 還有一部分在打擊刃和沖擊板作用下被剪切 , 從而實(shí)現(xiàn)破碎物料的目的。這種破碎方法可控性很差 , 最后會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生大量粉煤 , 對(duì)于硬度不高且脆性很高的煤炭用這種方法破碎時(shí)情況更為糟糕 , 而且對(duì)入料粒度有限制 , 不適合煤炭的粗、中碎作業(yè)。比較適合于電廠、焦化廠煤炭的粉碎作業(yè)。
2.3　剪切型分級(jí)破碎機(jī)
煤科總院唐山分院研制的新齒型分級(jí)破碎機(jī)、英國(guó) MMD公司的雙齒輥分級(jí)機(jī)、德國(guó)的 WMG型輥碎機(jī)以及德國(guó)的 KRUPP公司生產(chǎn)的雙齒輥破碎機(jī)都屬于該種類型破碎機(jī)。這類破碎機(jī)充分利用了巖石、煤炭、焦炭等的強(qiáng)度特性 表 1 , 通過對(duì)物料的剪切、拉伸、彎曲、刺破、折斷、劈裂等作用實(shí)現(xiàn)破碎的目的。由于破碎原理先進(jìn) , 該種破碎機(jī)的節(jié)能降耗效果明顯。
在破碎煤炭、焦炭、石灰石等中硬物料時(shí) , 剪切型分級(jí)破碎機(jī)的能耗為 0.21～0.45kW·h/t, 顎式破碎機(jī) 0.46～1.5kW·h/t, 反擊式破碎機(jī) 0.94～1.27kW·h/t, 環(huán)錘破碎機(jī) 0.86～1.24kW·h/t,傳統(tǒng)齒輥破碎機(jī) 0.35～0.56 kW·h/t。
表 1　煤炭強(qiáng)度特性表
抗壓強(qiáng)度 /MPa 抗剪強(qiáng)度 /MPa 抗拉強(qiáng)度 /MPa
5～50 1.1～16. 5 0.25～5.9
10～16 2.5～5 1.5～2.5
1 0.25～0.15 0.009～0.06
3　分級(jí)破碎設(shè)備在國(guó)內(nèi)推廣應(yīng)用情況
3.1 認(rèn)同的普遍化
幾年前 , 只有部分用戶認(rèn)識(shí)到分級(jí)破碎設(shè)備的技術(shù)優(yōu)勢(shì)并在生產(chǎn)實(shí)踐中加以應(yīng)用。而今 , 隨著應(yīng)用范圍的逐步拓展 , 該類設(shè)備所體現(xiàn)出的明顯的技術(shù)進(jìn)步逐步為整個(gè)行業(yè)所認(rèn)可與追隨。從設(shè)計(jì)單位推薦到業(yè)主的主動(dòng)要求 , 從只是大型生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)用到廣大中小企業(yè)主的積極選用 , 全面地替換老式齒輥破碎機(jī)、環(huán)錘式破碎機(jī)、顎式破碎機(jī)等 , 體現(xiàn)出新技術(shù)的勃勃生機(jī)與業(yè)界的普遍認(rèn)同。
3.2　國(guó)外產(chǎn)品與國(guó)內(nèi)產(chǎn)品都得到了廣泛的推廣應(yīng)用
過去, 國(guó)內(nèi)分級(jí)破碎設(shè)備實(shí)際處理能力一般在300t/h, 只能滿足中小選煤廠的使用, 而大型分級(jí)破碎設(shè)備只能依賴進(jìn)口。上世紀(jì) 80年代至今, 我國(guó)已投入了大量的外匯用于購買國(guó)外 ABON、MMDPCC、AUBEMA等各公司的大型破碎設(shè)備及其配件該種破碎機(jī)的價(jià)格及后續(xù)的配件費(fèi)用對(duì)于中國(guó)企業(yè)的承受能力來說是非常高的, 同時(shí)還存在著供貨周期長(zhǎng)、配件費(fèi)用高、售后服務(wù)復(fù)雜等問題。
煤科總院唐山分院的 SSC大型分級(jí)破碎設(shè)備 ,正是為了適應(yīng)這種日益增長(zhǎng)的技術(shù)和市場(chǎng)需求而研究開發(fā)的。新齒型分級(jí)破碎機(jī)近年來被廣泛使用并取得了很好的效果 , 獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益 , 在此實(shí)踐基礎(chǔ)上 , 并有基金課題和部級(jí)課題的深入研究及實(shí)踐總結(jié)作先導(dǎo) , 獨(dú)立開發(fā)了具有高處理能力、高可靠性、極低過粉碎的大型分級(jí)破碎設(shè)
備。
SSC系列大型分級(jí)破碎設(shè)備現(xiàn)已在多處成功應(yīng)用 , 整機(jī)主要標(biāo)準(zhǔn)部件均采用國(guó)際同類產(chǎn)品所采用的國(guó)際知名品牌 , 同時(shí)采用高強(qiáng)度整體軸承座和多層鋼板焊接的整體機(jī)架。使用實(shí)踐證明 , 該設(shè)備具有可靠性高、處理能力大、保證粒度好、粒度剛性可調(diào)等突出優(yōu)點(diǎn)。可靠性和工藝性能與國(guó)外同類產(chǎn)品相當(dāng) , 不但完全可取代進(jìn)口產(chǎn)品 , 而且還具備一些國(guó)外產(chǎn)品沒有的先進(jìn)功能 , 結(jié)束了目前我國(guó)選煤廠大型分級(jí)破碎設(shè)備完全依賴進(jìn)口的狀態(tài) , 使我國(guó)的破碎技術(shù)達(dá)到一個(gè)新水平 , 填補(bǔ)我國(guó)該項(xiàng)技術(shù)、產(chǎn)品領(lǐng)域空白 , 為國(guó)內(nèi)高端用戶提供了更多選擇。
3.3　使用范圍擴(kuò)大化
最初 , 分級(jí)破碎設(shè)備主要用于原煤的分級(jí)破碎。隨后 , 又利用其嚴(yán)格保證粒度、過粉碎低的特點(diǎn)用作精煤、焦炭等的粒度把關(guān)設(shè)備。近年來 , 又利用其處理能力大、嚴(yán)格保證產(chǎn)品粒度、齒部使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)用于矸石、石灰石、鋁礬土礦的破碎。應(yīng)用領(lǐng)域逐步從選煤廠拓展到電廠、非金屬礦、化工等行業(yè)。
4　存在的主要問題
4.1　缺乏理論總結(jié)與研究
目前, 分級(jí)破碎設(shè)備的使用日益普及, 使用效果也得到廣泛的肯定, 應(yīng)該說從實(shí)踐的層面看很成功。但一項(xiàng)新技術(shù)成熟的重要標(biāo)志, 同時(shí)也是該類設(shè)備能突破自身技術(shù)取得實(shí)質(zhì)性飛躍的標(biāo)志是最終形成一個(gè)好的理論體系。作者查閱了大量的國(guó)內(nèi)外的相關(guān)論文、著作與專利, 發(fā)現(xiàn)真正從理論層面對(duì)分級(jí)破碎技術(shù)進(jìn)行總結(jié)、闡述的很少, 絕大部分停留在使用經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的較低層面上。作者也試圖用Griffith的裂縫理論對(duì)加載速率與破碎功耗及破碎塊度預(yù)測(cè)等相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)加以理論上的提升, 但也只是淺嘗輒止, 沒有跟進(jìn)的試驗(yàn)加以深化和系統(tǒng)化,距離形成能夠指導(dǎo)實(shí)踐的理論還有相當(dāng)?shù)墓ぷ饕觥?br /> 4.2　指標(biāo)需要精細(xì)化
除理論研究欠缺外 , 目前存在的另外一個(gè)更實(shí)際的問題是參數(shù)的精細(xì)化。分級(jí)破碎技術(shù)雖說是從破碎引伸出來的技術(shù) , 但它不僅僅是單純的破碎,與選煤工藝有著非常密切的關(guān)系。選煤工藝的多樣性和各工藝的自身特點(diǎn)都對(duì)粒度、過粉碎有著特殊的要求。要想很好地與之配合并最大程度地發(fā)揮各類設(shè)備的性能 , 使各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)達(dá)到最佳 , 必須對(duì)分級(jí)破碎的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)精細(xì)化和標(biāo)準(zhǔn)化。相關(guān)指標(biāo)主要包括: 限上率、過粉碎率、破碎比、處理能力、破碎強(qiáng)度等。
5　分級(jí)破碎設(shè)備選擇建議
5.1　合理選型
好的技術(shù)、先進(jìn)的產(chǎn)品要想達(dá)到理想的使用效果 , 合理選型是關(guān)鍵; 分級(jí)破碎雖然從表面上看只是一臺(tái)單機(jī)設(shè)備 , 但必須從整個(gè)選煤系統(tǒng)的角度考慮與選用才會(huì)得到理想的使用結(jié)果。
5.2　針對(duì)不同的選煤系統(tǒng)
不同的主洗工藝 , 如跳汰、有壓重介旋流器、無壓重介旋流器、淺槽等因其洗選側(cè)重點(diǎn)有所不同 , 對(duì)入選原煤的粒度要求也有細(xì)微的差別。
5.3　針對(duì)不同的煤質(zhì)情況
處理能力、煤炭硬度、矸石含量、矸石硬度直接決定了破碎機(jī)的裝機(jī)功率 , 而入料粒度組成則是確定分級(jí)破碎設(shè)備通過能力的決定因素。
5.4　綜合考慮技術(shù)性能與價(jià)格
綜合考慮粒度、處理能力、過粉碎、破碎齒使用壽命等因素 , 客觀地選擇性價(jià)比最適合的產(chǎn)品至關(guān)重要。
5.5　廠型不同
新建與老廠房改造情況不同 , 選擇側(cè)重點(diǎn)也不同。新建廠房主要考慮設(shè)備技術(shù)的先進(jìn)性、可靠性。如系統(tǒng)允許可采用原煤經(jīng)分級(jí)破碎直接進(jìn)入主洗的簡(jiǎn)化流程 , 設(shè)備處理能力也應(yīng)留出增產(chǎn)時(shí)的富余空間。老廠改造因已經(jīng)配備篩分、手選等工藝 ,可用分級(jí)破碎設(shè)備破碎篩上物 , 發(fā)揮其成塊率高的優(yōu)點(diǎn) , 但要考慮新設(shè)備外型尺寸、整機(jī)重量等是否適合于老系統(tǒng) , 設(shè)備處理能力只要達(dá)到現(xiàn)流程技術(shù)要求即可。
5.6　煤中雜物種類與數(shù)量
所謂煤中雜物是指鐵器 , 大塊木頭、炮線等。因分級(jí)破碎設(shè)備一般破碎強(qiáng)度都在 160MPa以上 ,而矸石硬度多在 120MPa以下 , 所以矸石可不必過多考慮。
不同原煤 , 其雜質(zhì)含量差別很大。一般大的礦井多采用綜采方式 , 則主要雜質(zhì)為鐵器 , 只要配備效果較好的除鐵設(shè)備即可采用分級(jí)破碎流程。如果是外購煤 , 且多為小窯煤 , 則木頭、炮線等雜物較多 , 建議采用先篩分 , 經(jīng)手選除雜然后破碎 , 效果較好。另外 , 如原煤煤質(zhì)較差 , 夾矸煤多 , 需要將煤破碎至較小粒度才能達(dá)到洗選指標(biāo)時(shí) , 由于小粒度范圍內(nèi)分級(jí)破碎效果變差 , 此時(shí)也不推薦用分級(jí)破碎的簡(jiǎn)化流程。
6　結(jié)語
(1) 分級(jí)破碎機(jī)作為一種全新理念的破碎設(shè)備 , 具有簡(jiǎn)化工藝流程、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、嚴(yán)格保證粒度等明顯優(yōu)點(diǎn) , 是煤炭及焦炭破碎作業(yè)的首選設(shè)備 ,近幾年來在國(guó)內(nèi)煤炭行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用, 并取得了很好的使用效果。
(2) 分級(jí)破碎設(shè)備在得到廣泛推廣的同時(shí),也存在著一定的問題。影響實(shí)際應(yīng)用的問題主要是技術(shù)指標(biāo)不細(xì)化 , 較粗放 , 需要進(jìn)一步精細(xì)化。影響進(jìn)一步發(fā)展并實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍的問題是缺乏理論總結(jié)與研究。
(3 )先進(jìn)的設(shè)備、好的技術(shù)產(chǎn)品必須在合理選擇的基礎(chǔ)上才能發(fā)揮更大的作用而不至于出現(xiàn)因選型不合理而影響生產(chǎn)的問題。
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