破碎筛分联合设备的设计研究

在金属与非金属矿山、砂石场等均需要使用到破碎机械与筛分机械。在砂石场以破碎和筛分设备为主，配备输送和储存设备以及电气控制等，组成砂石生产线，破碎筛分联合设备由此而来。破碎筛分联合设备将开采的天然岩石，通过多级破碎和筛分获得所需要的一定粒级、形状和数量的砂石产品，满足各种建设工程需要。鉴于此，本文围绕破碎筛分联合设备的设计展开研究，仅供参考。

关键词：破碎筛；分联合设备；设计

引言

现阶段，从城市建筑、公路建设、铁路道碴到水利工程等工程项目中，估计每年破碎筛分联合设备新增超过200套。破碎筛分联合设备的设计规范化对合理利用资源、降低能耗、提高砂石产品质量、改善砂石场的环境等方面起到积极作用。对破碎筛分联合设备的设计展开探究具有重要的现实意义。

一、破碎筛分联合设备的设计前提

1.1 用户条件

（1）砂石场地形条件。例如：原料的来源通道、设备及成品堆场、输出道路等。

（2）物料。包括物料种类、抗压强度、含水量、含泥量以及堆比重等物理性能，和供料规格、供料输送方式等。

（3）产品。包括处理量、分级要求、颗粒形状要求等。

1.2 设备特性

（1）设备的电气拖动性能及控制。

（2）包括允许最大进料、不同排料口时的处理能力和不同排料口时的排料粒度曲线等。

二、破碎筛分联合设备的方案设计

2.1 设备选型设计

破碎筛分联合设备主要有三种型式：固定式、半移动式以及移动式。移动式破碎站按移动方式又分为轮胎式和自行走式。这三种型式可以完全独立采用，也可以混合使用。例如初破机组是移动式，便于多个矿源进料就近破碎，然后以带式输送机输送到固定地点，而二、三破以及筛分机组采用固定式。一个砂石场究竟采用那种型式，应根据砂石场运行时设备移动的频繁程度来定。不需搬迁设备采用固定式，有可能几年搬迁一次采用半移动式，而一年之内可能数次搬迁时以轮胎移动式为主，而如移动特别频繁则可采用自行走式。

2.2 工艺流程设计

在系统进料和最终成品料需求都十分明确的条件下，实现破碎筛分的工艺路线可以是多方案的，不同方案所选择设备会不相同，因而方案实施的初期投资费用和今后运行费用也会不同，设计者、投资者与运行者必须充分讨论，切合实际，权衡利弊确定较佳的工艺方案。工艺流程设计应以分级破碎与筛分计算为依据。工艺流程设计确定主机设备的数量和选型，工艺流程设计应遵循下面所述的设计准则。

2.3 平面布置设计

（1）机械运行与维修，电控的操作位置和联络方便。在平面布置设计完成后，初步确定所有设备，包括运输设备、储存设备以及电气控制等；（2）在流畅的物料流动条件下，尽可能少和短的带式输送机设置；（3）原料矿山与生产线进料口的距离、进料口场地和落差高度、设备布置场地、堆料场及料输出方式；（4）满足运行和产品输送的中间堆料场和成品料场设计，充分利用场地。

三、破碎筛分联合设备的设计准则

3.1 初破机组

（1）当前，初破机主要选用三种机型：颚式、反击式和旋回式破碎机。颚式破碎机的简摆式，曾经在初破阶段大量采用，由于其自重大，投资大，近 20 年来，被大规格的复摆颚式所取代，除特殊场合已很少采用。旋回式破碎机与简摆颚式处境相仿，在大型矿山尚使用颇多，砂石场已很少选用。反击式破碎机作为初破，仅适用于中软岩石的处理，例如石灰石，因而其使用范围受到局限。

（2）初破机前是否设置给料机或棒条筛，依生产线规模而定，通常处理量在50t/h以下小型砂石场可节省投资，不设给料机。在50～100t/h之间规模则可设可不设。而100t/h以上规模，则应设置给料机，理由如下：①往往卡车供料的大小是不均匀的，时大时小，當大块进料较多时，颚破机负荷大，破碎速度缓慢，反之则快，给料机可以调整给料速度，使颚破机在负荷大时给料少些，在破碎速度快时给料多些，也有利于平均处理能力的提高；②由于颚式破碎机等均不允许满腔起动，而给料机可以带载荷起动，由给料机在前道工序控制给料，一旦非正常停机，可减少颚破机存料，容易恢复；③给料机将间歇式的自卸卡车、装载机的供料变为向颚破机连续供料，减少颚破机负载的波动，有利于延长机器的使用寿命。

（3）惯性振动给料机通常水平安装，所需落差高度小于棒条筛，故适宜在初破机组中使用，这种双偏心、惯性振动方式的给料机可以允许较大的料块，且带有可调节间隙的筛条，此处筛条间隙可按后续破碎机的最大排料粒级相对应来设定。让进料中小于初破排料粒级的部分小料在给料机中先筛分离，不必通过初破机，此时可以允许使用较小规格的初破机，或者使初破机在较小处理量下工作。给料机的选型，不仅其处理能力应符合系统要求，而且其最大允许进料也应满足进料中大颗粒所占比例的要求。

3.2 二破机组和三破机组

（1）圆锥式破碎机是目前国内外砂石场中使用最广泛的二次破碎设备，其不同规格和同一规格的不同腔形可以满足各种不同的处理工况要求，较好地贴近工艺流程的需求，而且它运行平稳，易损件使用寿命长。圆锥破的弱点有二条：一是操作相对复杂，不管哪种圆锥破都具备液压和润滑系统来调节运转状态和冷却轴承的发热；二是在破碎某些物料时，由于岩石自身的裂纹各向异性颇大，造成其排料的针片状百分比含量较高。

（2）粗碎复摆颚破机极少用于二次破碎工序，而细碎复摆颚破机过去常见于中小型砂石场，由于处理能力小，且排料中针片状料太多，已逐步被圆锥破碎机和反击式破碎机取代。

（3）反击式破碎机由于破碎比大，排料的针片状颗粒少，近十多年来，已在砂石场特别是公路路面石料场大量使用，成为标准配置。反击式破碎机有二个显著弱点：其一，同样处理能力、进出料粒级相仿的条件下，其装机容量将大于圆锥破和颚破机，因为它主要采用冲击破碎方式，与圆锥破和颚破机的挤压破碎方式不同，在高速回转时，鼓风效应造成较大的无效能量损耗；其二是易损件的磨损较快，在同样处理工况下耐磨件使用寿命往往比圆锥破和颚破机缩短3倍以上，造成运行成本高，这也是由于破碎方式不同引起的。

3.3 预筛分机组和成品筛分机组

在分级破碎工艺上，前后级破碎工艺中间插入预筛分机具有两个功能：一是可以减少后续破碎工艺的处理量。预筛分机把前道破碎后的排量中小于后续破碎排料粒级的物料分离出来，使之不参与后续的破碎，这时也会减少后续破碎排料中的细粒度比例；二是可以筛分获得部分大规格的产品料。

3.4 清洗机组

砂石的清洗有二种做法：如果仅仅是控制成品料中的细粉，则可以在振动筛上清洗，清洗后的水与小于下层筛网的细颗粒物料一起进入砂石清洗机，将水和细粉与砂石分离，获得需要的砂石。水和细粉通过沉降与脱水分离后回收循环使用，直接排放将造成环境污染。也可以在砂石清洗机内清洗，此时要按成品料中细粉的量，控制砂石清洗机的转速、溢流的水量来控制细粉的洗去和保存量。如果主要是清洗粘在砂石块上的粘土，则料石在破碎到细粉之前必须采用碎石或岩石清洗机将粘在石块上的粘土刮去，这样才能保证后续破碎筛分后的砂石质量。这种设备通常设置在振动筛之前，先清洗后筛分。

四、结语

现阶段，国外已有多家公司专门为破碎筛分机械制造商提供联合设备设计的计算机软件。当该公司的破碎筛分机械产品相关性能资料输入该软件后，设计工程师可以将用户的各种要求及设计者的选择一步步在人机对话的窗口中输入，借助该软件得到依据该公司产品的分级破碎计算工艺流程图和设备选型等设计文件。这种辅助设计软件，提高设计准确性，加快设计速度和减少设计工作量，受到普遍欢迎。由于每家公司产品性能不一样，这种软件也为某家公司专用，无法通用。但软件编制所遵循的设计思想是一致的，主要内容即上述所介绍。

参考文献：

[1]孙捷夫.多级破碎筛分机的研究设计[J].机电信息，2016，（07）：54-55.

[2]鲜仕君.碎石破碎筛分设备选型方案的综合评价[J].建筑机械化，2017，43（1）：44.