下面對一些節能、利廢減排和提高效率的幾種破碎新工藝新設備介紹如下：
一) 混合破碎
將兩種或三種原料同時喂入一臺破碎機進行破碎的方式破碎礦石稱為混合破碎。最簡單的混合破碎是將兩種原料按一定比例卸入一個共用的料斗的方式破碎，例如數車石灰石摻一車低品位夾石或覆蓋土。幾乎所有的礦山都有這樣的方式生產。由此產出料的化學成分難免波動較大，進廠的礦石需要加強均化調制，它是基于現有條件下實施利廢的措施。本處所稱的混合破碎是指具備兩種或三種原料按動態比例配合而后破碎的正規破碎系統，它除了主要原料有卸料斗和將原料送給破碎機的主給料機之外，其它原料也有各自的卸料斗和給料機，它們將這些原料送到主給料機之上，一并供給破碎機破碎。輔料給料機需要隨主給料機的速度變化而變化。同時輔料與主料的配比由裝在混合料膠帶輸送機上的在線分析裝置獲取化學成分信息，經處理后對各給料機速度予以自動調整。
石灰石和黏土的混合破碎，當黏土水分高、塑性大時，難度增大。現將這種原料的破碎介紹如下：
1 越堡水泥公司的混合破碎
1.1 礦區基本情況和覆蓋物的利用
圖1 . 廣州越堡水泥公司混合破碎
礦山位于花都區炭步鎮轄區，與工廠相距約9km,當地人口稠密，土地稀缺。礦床位于洪沖擊平地，地勢低洼，礦區地表大部分為魚塘。石灰巖層的初采標高已低于海平面。開采境界是在征地范圍內圈定的，其上部的第四紀覆蓋層平均厚15.87m，最厚30.82m，總量達2800萬m3。覆蓋物主要是黏土、淤泥和砂層。當地沒有堆置這些覆蓋物的場地，而它們的化學成分又符合配料要求。這就需要研究和解決它的加工處理方法，達到零排放的要求。
根據深井的揭露，第四紀覆蓋物除地表腐植層(厚約0.5m)外，其下部共有六層。YJ-1、YJ-4、YJ-6為黏土，層厚分別為2.4m、1.0m、2.8m，主要為淺灰色、質軟而有很大塑性，水分大致在15%～20%之間。YJ-3為淤泥層，厚4.9m，含有～7%有機質，色黑、膏狀、塑性大，AM為2.52，水分高達80.5%～90.4%。YJ-2、YJ-5為細砂層，層厚分別為1.2m、1.3m，為淺黃～淺灰色，AM分別為13.73和24.67。
由于黏土的AM波動大(2.5～4.6)需要根據不同地段的產出成分，搭配不等的細砂。因此細砂單獨開采，且不需破碎。采用單獨處理方式，分采分運，利用長9km的膠帶輸送機空閑時間進廠，單獨存取，按需配入原料中。
黏土和淤泥即使均勻混合，其水分也高達27%左右，因其很高的水分和塑性，單獨處理，不僅需要另增一套破碎系統，又因為這種物料不能用膠帶輸送機運輸，需要專門的運輸車輛，又因為高的水分和塑性引起的壓實性，在廠內存放和挖取均甚困難。可見另搞一套加工系統不僅投資高，經營費高，而且使用中困難重重，工廠無法正常生產。
將黏土摻入石灰石一并破碎是一種新的加工方法，根據國外某些資料介紹，摻入的黏土在破碎過程中被石粉和碎粒石料拌和，其塑性和粘附性大大減輕，物性發生改變，因此加工后的這種混合料可用傳統的膠帶輸送機運輸，同時后續的貯取工作也不困難。但是像我們這種性質的黏土的混合破碎尚未見有報導。業主要求供應商提供的原料破碎機具有適用于對付這種特別粘的第四紀物料的自清能力。
常熟中材裝備重型機械公司以其對破碎系統獨有的配置和對給料機、破碎機的特殊結構設計獲得業主的認可，成為該系統主要設備的供應方。
1.2 混合破碎的工藝介紹
石灰石和黏土都各有一臺給料機。石灰石用量占總量的80%左右，其卸料斗、給料機與破碎機居于同一軸線上(可稱為主軸線，此給料機也稱主給料機)，黏土用量較少，其卸料斗和給料機居于側面，并與主軸線垂直，它將黏土喂到石灰石給料機的前段。由此，將黏土鋪到主給料機的石灰石上面，一并送入破碎機。兩臺給料機均由變頻調速電機驅動，由在線分析裝置測出混合料的化學成分之后，對兩種原料的配比進行自動調節，以確保混合料的成分(圖1)。
本系統加工的石灰石入料粒度<1500mm, 黏土<800mm，要求出料粒度<80mm占90%，極限最大粒度<100mm。設計處理能力為1200t/h。
根據原料條件和生產規模我們選用適應性最好的機型，即雙轉子錘式破碎機來處理這種混合料。破碎機具有兩個相向轉動的轉子，兩個轉子之間具有承擊砧，由于物料的破碎是發生在兩個轉子之間，使粘濕物料粘附在固定腔壁的機會大大減少。破碎機的殼體進行了專門設計，降低了高度，減少了大塊物料對轉子的沖擊，獨特設計的篦子調整方便，便于粘濕料的通過。除了錘頭抽取裝置之外，增添了獨創的液力盤車裝置，兩者配合使用，使錘頭的更換工作更輕便更安全。
大泥團的墜入破碎機很易將排料篦縫傾刻間糊住，這種情況的發展將造成破碎機的堵塞。為了防止這種現象的產生，在黏土給料機上添加了切泥機，經切碎的泥料小于300mm。鑒于本礦的覆蓋物中難免有>300mm的石塊存在，它們的出現將給切碎機工作造成困難。本切碎機的獨特結構是旋刀軸裝在懸臂上，一旦遇到石塊可抬升避讓。
石灰石卸料斗端壁傾角達80°，落差6.5m，采用重型汽車運礦(目前汽車載重量是45t，今后將改用60t汽車)，卸礦時對給料機的沖擊載荷相當大。本給料機是重型結構，受料段為帶有減震裝置的浮動床。槽板底面用自潤滑滑道支承，槽板搭接處帶有防漏唇邊，底部用“H”型鋼加強，并用履帶式牽引鏈牽引。驅動的行星齒輪減速器懸掛在軸端，不用另設基礎。大梁為很結實的自承重結構，除后部支承在混凝土基礎上之外，前端托在破碎機殼體上，中部不用立柱支撐。給料機傾角為23°。
黏土卸料斗端壁傾角90°，落差4.2m，料斗斗壁均鋪上聚酯板以減輕黏土附著。黏土給料機與石灰石給料機具有相同的結構。考慮到黏土水分高，采用了較緩的傾角(15°)。其下部裝有刮料機以防止碎料撒落。
破碎機出料漏斗斗壁是直立的，以減少碎料附著，因此出料膠帶輸送機帶寬達2600mm，其后的膠帶輸送機則為正常帶寬。
1.3 使用效果及完善措施
1.3.1 調試中出現的問題
盡管我們對加工這種原料可能出現的問題作了多種設想，并作了相應的處置，但是不如人意的情況仍在所難免，這些問題在調試期間逐個暴露出來。經越堡水泥公司、中材建設公司和常熟中材裝備重型機械有限公司三方的共同努力，予以逐一解決，從而很快達到可使用的狀態。
調試以破碎單一的石灰石開始，運轉表明，兩個轉子的負荷相近。破碎機順利達到預期的生產能力，并有很大潛力。繼后添加黏土，發現破碎機因篦縫和篦板后部空腔逐步積料，造成錘盤轉子及錘頭受阻面積增大，工作負荷增高(2#轉子負載電流超出額定值)，未能達到預定的設計產能。
1.3.2 原因分析、改進措施及效果
由于物料粘性大，含水量高，粘性物料進入破碎機的分配位置至關重要。分布不勻造成了機內局部粘性物料比例過大，而堆積堵塞。然后逐步擴大堵塞范圍，加劇了轉子及錘頭受阻的程度。
分布不勻主要與給料機下料點有關。首先是黏土落入主給料機導料槽內時偏向外側，經修改溜子后，得以糾正。主給料機頭輪位置與分配到兩個轉子物料的多少有關，調試中發現當只破碎石灰石時，兩個轉子的負荷是基本相近的，但是一旦摻加黏土，兩個轉子的負荷即發生變化，2#轉子的負荷明顯增加，這表明粘性物料主要偏向2#轉子，從而使它的工作惡化。根據這種情況在破碎機進料口上方的頭罩內添加了鏈幕以調節落料點。同時適當放寬了篦縫，修改了篦子形狀。篦板后部機殼加裝襯板，改善了粘性物料的排出條件，減少了轉子與積料的摩擦。
經上述改進措施之后，破碎機的運行狀態得到了根本性的改善，在保證物料條件及比例在滿足設計控制范圍的條件下，產能已經達到設計1200t/h的能力，主機負荷較均勻地保持在較低的水平。1#轉子平均電流約為20A，2#轉子平均電流約為30A。
1.3.3 使用經驗
破碎混合料的破碎機有別于一般只破碎石灰石的破碎機，它既要具有很高的排料和防堵塞能力，又要防止粗料排出。兩者的矛盾給破碎機的使用提出了更高的要求。越堡公司礦山部在使用中采取了如下措施：
⑴ 采取多種措施盡量減少進入破碎機的黏土的含水量。
⑵ 篦板與錘頭的間隙過大易使出料變粗，為了防止粗料排出，經常檢查和調節篦子，使間隙保持在5～10mm之間(說明書原規定的間隙是<25mm)。
⑶ 錘頭的破碎效率和它磨損面形狀有很大關系。錘頭磨損后角度過大將過分偏離正常碰撞點，和改變物料受碰后的運動軌跡，因此采取了勤掉邊的措施，每付錘頭都掉邊數次(而有些工廠只掉邊一次)，達到能保持錘頭最佳打擊受力點的作用。使得錘頭單位磨損金屬的破碎量更大。
采取以上措施后錘頭的使用壽命得到了延長，基本達到了125萬t/付的設計預期壽命。且出料粒度總體上達到了設計指標的要求，只有個別物料超出最大控制粒徑。
2 混合破碎的優化
由于混合破碎具有很大的經濟效益和社會效益，隨后土耳其Askale(兩套)、也門UCC、伊拉克蘇萊曼尼亞、俄羅斯Tula等工程也采用了這種破碎工藝。而且黏土摻入量也從15%逐步提高，其中伊拉克蘇萊曼尼亞(陸續提供了三套)的黏土摻入量達28.2%，均取得了成功應用。
蘇萊曼尼亞的原料情況如下：
石灰石 黏土
進料粒度 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%
混合破碎的優化具有如下主要點：
(1)選用適應性最佳的雙轉子錘式破碎機作為這種原料的破碎機。
(2)應對原料情況采用合理的設備配置。例如越堡水泥公司的黏土粘性大、水分高、分散性差，大塊泥團進機是打不散的，勢必頃刻糊死篦縫。對于這種原料，宜在黏土板式給料機上裝設切碎機，把泥團切碎到200～300mm以下。越堡的摻入量為15%，土耳其Askale的摻土量為20%(黏土的粘濕性不及越堡)，更多的摻入量應加設混配機。混配機裝在破碎機的進料口上方(圖2)，它的功能是將原來板式給料機的送來料進行一次預混合，提供兩個轉子相同的原料，一改原來只有#2轉子破碎摻土料而為兩個轉子都破碎同樣的摻土料，從而使摻土量提高了一倍。目前伊拉克蘇萊曼尼亞的三條生產線和俄羅斯Tula的混合破碎均裝有這種混配機。
(3)必須能順利地將輔料喂進主板式給料機，并且獲得合理的混合料層高度是實現混合破碎的重要問題，曾有如下一個實例，某單位設計的混合破碎系統在調試時發現主板式給料機上的石灰石料層已高達輔料板式給料機下料口的高度，輔料無法喂入。這個事例必須引起我們重視。主板式給料機石灰石料層厚度主要由卸料斗的幾何形狀，車輛卸料堆積線位置、料塊大小及粒度組成狀態等因素有關，在工程設計時應該有個預判。總的要求是石灰石料層不宜過厚，以便于為輔料留出足夠的空間。輔料給料機的頭輪高度也要滿足這一要求，允許通過調整溜子使輔料堆積在石灰石料層居中位置。
(4)根據預判的料層高度確定給料機頭輪與破碎機中軸線的水平距離，使破碎機的兩個轉子負載基本相等。
(5)破碎機出料漏斗宜采用直立的斗壁，以減少碎料附著，出料膠帶輸送機的帶寬要滿足這一要求。
二)預篩分破碎
在如下的情況下值得預篩：預篩分拋尾，去除有害組分，使死礦變成活礦;預篩分去除不適破碎物，使得系統通暢;預篩分減少破碎量，提高系統生產能力，降低能耗和材料消耗量;預篩分減少過粉碎，提高成品率。
1 預篩分拋尾，去除有害組分，使死礦變成活礦
前已敘及，印度海德堡集團Damoh水泥廠的Patharia礦就是一個典型的例子。該礦是一個低鈣礦床，其中含有一些泥灰巖夾層，使得Cao平均品位更低。由于泥灰巖質軟易碎，爆破后細料的Cao含量低于粗料，因此篩除細料后礦石則可以使用。該礦開采的難度不僅在于低鈣夾層，而且還有大量的土難以剝凈，土的水分為15～20%，預計混入量達20%。印海技術中心經過研究后決定將拋尾界限劃定在20mm，并提出了如下的生產流程(見圖3)。原礦先進行預篩分(波動預篩分機)，將小于75mm料篩下，大于75mm料進破碎機破碎。篩下料進二級篩分機(該篩分機具有抗粘功能)，將小于20mm細料篩除并排棄。大于20mm碎料返回主生產線。當地雨季長達3個月，為了保證生產不致中斷，還要求在礦山建一個43萬t容量的應急堆場。
中材國際工程公司承建的沙特南方水泥公司(SPCC)項目，所使用的石灰石礦床為SiO2含量較高的低鈣石灰石，其中高品位礦石的Cao含量也僅有46%，平均品位達不到使用要求(低于42%)。為此，采用了拋尾措施，在破碎機前設有波動輥式篩分機，將小于80mm的料分離出來再篩分除土，破碎機出來的料也進行一道篩選。除去了碎石和夾土之后石灰石品位得以提高。據介紹，篩分處理的廢棄碎石的Cao為36.98%，篩分后的成品石灰石Cao達到42.87%，滿足了生產的需要。
2 預篩分去除不適破碎物，使系統通暢
我國水泥用硅質原料礦床常是砂頁巖互層產出，表面強度風化吸水而成為粘濕料和高磨蝕性料的混合物。例如柳州水泥廠的牯牛嶺砂巖礦和亞東水泥公司的砂巖礦均屬于這類礦床。將粘濕料預先篩除，方可使用抗磨型高破碎比的破碎機進行單段破碎。東亞水泥公司以波動輥式篩分給料機和硬料反擊式破碎機組成破碎系統。目前這種生產方式在國內也得到較為廣泛的使用，其規模覆蓋2000t/d～10000 t/d生產線。但是使用中還需要注意，若主體礦石是硬質砂巖、石英巖，當前的抗磨型反擊式破碎機的抗磨蝕能力還嫌不足，預篩分機輥子的耐磨性也需要進一步提高。有的單位采用常規結構的反擊式破碎機，板錘壽命只有一周，更不恰當。
預篩分去除粘濕料也是防止石灰石破碎機堵塞的有效途徑，可以與單轉子錘式破碎機配合使用，其篩分功能主要在于改善破碎機的工作條件，減少堵塞而達到高的破碎效率。并不在乎它的篩分量的多少。篩分機的輥子可酌情減少,一般約6支即可。
3 預篩分減少破碎量，提高系統生產能力，降低消耗
由于添加預篩分機增加了一個生產環節，通常是帶來更多的好處方值得實施，其中也包括提高系統生產能力、降低消耗。一般認為原礦中合格料占20%以上即可添加預篩分機。
前已敘及，拉法基摩洛哥CADEM水泥公司一套能力為1000 t/h的混合破碎系統中，因為使用了預篩分機把粘濕料和碎料篩分出來，破碎機的負荷只有400t/h，因此配用了規格較小的雙轉子錘式破碎機(Titan72D75k)。
臺灣幸福水泥公司和仁礦的石灰石粒度組成如下
根據業主提供的資料，原礦中合格料(<100mm)已占30%，我方在破碎系統中裝設了波動輥式篩分機。篩上料進入雙轉子錘式破碎機破碎。篩分機的出料口配置在最佳位置，以盡量減少大塊料進機的落差，而且使破碎機兩個轉子的負載基本一致。按照如上理念設計的破碎系統投入使用效果良好。在給料機75～85%轉速運轉下，破碎機的負荷基本在120～200kW范圍內波動。現將2010年1月23日實測負荷及運轉記錄列于表3a、b中。整個破碎系統五天的平均電耗僅0.37kWh/t.由于業主指定選用了大規格的破碎機，因而它的負荷很低，只有20～22%，但是節能效果仍很明顯。
繼后在青海祁連山水泥公司的石灰石系統中采用預篩分機時，適當地減小了破碎機的規格。使用一臺LPC1020R20單轉子錘式破碎機加波動輥式篩分機的系統能力為1200t/h，與傳統破碎系統相比，主要設備重量基本相當，裝機功率由1495kW減小為1015Kw,減少了32%，投產后效果良好。能耗和材料消耗都有明顯降低。
事實上，由于礦山采出礦石粒度很難一直保持穩定，對于這種破碎系統配置破碎機時要留有一定的富裕量，以免一旦合格料比例減少時生產被動。
表3a
表3b 碎石機運轉記錄表
三) 采場內的移動和半移動破碎
移動和半移動破碎是指在礦山采場內進行的一種破碎方式。礦石被破碎成碎塊之后就可以用膠帶輸送機替代重型汽車將礦石運出采場，直到工廠。
在礦山生產中，燃油消耗量是很大的，由于它是戰略物資，自產率還跟不上國家發展的需要，節省燃油具有重要意義，它不僅可以降低生產成本，還可以減輕碳排放量，改善空氣質量，而且是企業大型化、高效化的重要手段。這種生產工藝已成為當今金屬、非金屬、煤炭開采都十分重視和研究的課題。
世界上最早采用移動破碎開采的是德國漢諾威北方水泥公司(1956年)是一種裝在履帶行走機構上250t/h破碎裝置。繼后類型不斷增多，使用范圍也從水泥業擴展到煤炭和金屬礦，地域遍及歐、亞、美、非。目前最大的半移動破碎站的能力達萬噸/小時。
在我國大型露天煤礦、金屬礦采用半移動破碎站的項目急驟增加，它們的裝備主要來自德國krupp公司和英國MMD公司，價格昂貴。我國水泥業界赴歐考察的同仁對水泥廠采用移動破碎帶來的高效率都有深刻體會，但都因受資金限制，望而卻步。
1 移動式破碎站的類別及使用條件
移動式破碎站除了破碎機之外，還帶有進出料裝置及配套設施。按移動功能不同可分為全移動、半移動和可搬式三類。三類的使用條件各不相同，需要從多方面考慮之后才能選定。即性能優良的破碎機和合理的破碎站型式。破碎機的性能(包括破碎程序)必須要適應礦石條件，否則一切都談不上。
現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
型式礦石
質量采礦場
平面形狀工作
臺階數裝載設
備類型單條的
生產規模
隨行式履帶式質量均勻，無搭配要求形狀規整，便于鋪設工作面膠帶輸送機1單斗挖掘機(1臺工作)可達360萬t/年
圍繞
裝料式步行式
膠輪行走式
履帶式質量均勻，無搭配要求規整性不如前者的嚴格，但要能鋪設工作面膠帶輸送機1輪式裝載機(2臺工作，有效活動半徑50m)可達600～1000萬t/年
車輛供料式馱遷式
組裝式不限不限不限不限可達1500萬t/年或更大
此表是只用一套破碎站而言。若規模較大，擬采用兩套破碎站，在質量搭配上易于實現，則隨行式和圍繞裝料式的應用范圍將有所擴大。
當采用隨行式破碎時，破碎機必須緊跟單斗挖掘機，使挖掘的礦石能卸進破碎站的裝料斗。挖掘機與破碎站是一對一的關系。挖掘機的移動也需要破碎站亦步亦趨。隨行式破碎主要使用履帶自行式的破碎站，并且裝載和卸出均處在同一平臺上。破碎后的礦石需要經過轉載機、工作面膠帶輸送機、干線膠帶輸送機運出采場。并要配備膠帶機的移鋪設備。生產組織是比較復雜的。
采用圍繞裝料的破碎方式時，所使用的破碎站的移動頻度可以降低，它大體可以供半徑在50m范圍(大致擁有20萬噸礦石)的裝載機服務。一般配用2臺輪式裝載機供料。因為裝載機具有多點挖料的靈活性，也可適量搭配少量的低品質礦石，破碎后的礦石亦需要經過轉載機、工作面膠帶運輸機、干線膠帶機運出采場，但是搬移次數大為減少，鋪移難度也降低。圍繞裝料破碎方式最為常用的是步行式破碎站，也可使用膠輪自行式或履帶式破碎站。
車輛供料破碎方式的破碎站一般可3~5年挪動一次，其位置盡量靠近采挖區，破碎站浮擱在地面，沒有基礎。它的特點是上一平臺供料，主機站立平臺出料。盡管采場內免不了還用汽車，但是它比數十年不動的永久性破碎站還是大大地減少了車輛數量，大大地減少了燃油消耗。不論采場形狀是山坡或是凹陷，礦石品級分布是否復雜，工作臺階不局限于一個，因此適應性最好，使用最簡單，易于實現。這類破碎站的搬遷間隔數年才一次，通常不自帶行走機構，而是依靠外力完成，稱為半移動式破碎站。按拆遷方式，有馱遷式和組裝式兩種。半移動破碎站的設計制造比較簡單，造價也低，因此具有更廣泛的使用前景。也可為我國設計制造自行式破碎站積累經驗。
圖4是德國Deuna水泥公司按圍繞裝料方式使用的步行式破碎站的生產方式圖，它的能力是2000t/h.。
圖4 Deuna水泥公司的液壓步行式破碎站
鞍鋼齊大山鐵礦按車輛供料方式使用的半移動破碎站(圖5)和首鋼水廠鐵礦半移動破碎站(圖6)前者由2個單體組成，后者是直立的一個單體，沒有給料機。它們的生產能力是3000～4500t/h。都是德國Krupp公司制造的。
圖5 齊大山鐵礦的半移動破碎站(由兩個單體組成)
圖6 首鋼水廠鐵礦的半移動破碎站(直立式)
半移動破碎站(2套)用于臺灣幸福水泥公司的見圖7，用于四川亞東水泥公司的見圖8.
圖7 臺灣幸福水泥公司的半移動破碎站
圖8 四川亞東水泥公司的半移動破碎站
2 關鍵技術及創新點
2.1選擇最適合的破碎系統和破碎機
(1)根據臺灣花蓮和仁礦的礦石特點，成功地作到預篩分破碎系統在移動破碎站上的應用。
國外知名公司帶預篩分的破碎系統的車間布置，需要占用很大的空間(圖9)。因為篩分機是從一端向破碎機中部的進料口供料，它需有一個斜溜道，從而兩者之間產生一個很大的落差，這種布置方式塊石進機沖擊力大，而且又造成兩個轉子負擔的破碎量不平衡。因此至今未發現在移動破碎中使用的案例。
我們采取將兩臺設備拼合一起的方式進行結構設計，將篩分機擺在最理想的位置給破碎機喂料。在這種前提下處理篩下料流與破碎機殼之間的關系(殼體部分位置因兩側均有料流，采用了特殊耐磨材料制造)，解決#1轉子的排料篦子抽出通道與篩下料流通道的干擾(圖10)。作到兩機的無縫連接，合為一體(圖11)。與國外某工程車間內的布置相比，礦石的進機落差減少近1m，對破碎機轉子的沖擊力大大減少，兩個轉子的負荷也達到了平衡，其優點是非常明顯的。
圖9 帶有與篩分破碎系統的車間布置
圖10 從溜道內取出篦子圖
圖11 預篩分機與破碎機的連體結構
(2)根據四川亞東水泥公司臥牛坪礦山具有大量覆蓋土和低品位夾石，業主要求盡量搭配使用。由于當地雨量多，覆蓋土和礦石水分高、粘性大。我公司成功地制造出適應粘濕料的雙轉子錘式破碎機。它的轉子、機腔和篦子等方面都作了專門設計，使得它既保持了足夠的打擊機率，又不致引起腔內掛料、篦縫堵塞。從而性能大大優于原有的#1、#2機，使原來需要排棄的覆蓋土和廢料得到了摻入使用(圖12，13，14)，獲得了很大的經濟效益。
圖12 50t自卸車卸入石灰石
圖13 17t自卸車卸入剝離物
圖14 破碎站的出料情況
2.2 半移動破碎站的實施
半移動破碎需要借助外力搬遷，大型半移動破碎站通常都由2～3個單體組成，以減輕搬遷難度。上述半移動破碎站主體均分解為兩個單體，料倉和給料機為一個單體，篩分機、破碎機和出料膠帶輸送機為第二個單體，物料從第一單體用給料機和刮板機送給第二單體的進料口。兩個單體在運轉中如果各自晃動或者蠕動，都將使結合部位相互拉扯損壞，影響使用，是極為重要的問題。
(1)在各個受沖擊部位都進行了吸震緩沖裝置的設計。這些緩沖裝置對減輕沖擊載荷、保護機器和實現平穩運轉發揮了重要作用，也減輕了對鋼構的動荷載。
(2)合理的結構設計，防止了自振頻率與機器運轉頻率相疊加。采用了較低的著地比壓和支撐范圍，保證了各單體的穩定和運轉平穩。
(3)采用緊湊型設計，并研究出連體形設備，起到了降低高度、節省空間和減輕重量的作用。常規固定廠房的破碎車間由卸料平臺到出料平臺的高度在15～21m范圍內。而在采場內使用，其高度應緊縮到一般開采臺階的高度10～12m,本機達到了這個要求。
(4)解決了破碎站浮擱地面(沒有基礎)使用的技術，可以根據開采的需要在采場內挪遷，從而能縮短汽車的運距。
3 主要技術經濟指標
移動和半移動破碎站沒有標準產品，一般都是根據業主要求而設計。很難找到工作條件完全相似的工程進行對比。現將德國O&K公司、Krupp公司的二個接近的半移動破碎站進行對比于下(表5)：
由表中指標對比可看出，基本性能是相當的。而我方的兩種破碎站更有其獨到的特點。帶預篩分的破碎站具有明顯的節能效果，測定期系統平均單耗只有0.37kwh/t,大大低于一般0.8 kwh/t的水平。
四川亞東破碎站的破碎機具有破碎粘濕料的功能，使得原本需要排棄的覆土得到了摻入使用，帶來了很大的經濟效益(根據投入使用17個月的統計，節能利廢節省費用即達750萬元)。
半移動破碎站的成功使用與產品內部的特殊設計是分不開的。其中預篩分機和破碎機的減震裝置，破碎機的防堵結構，無縫拼合型結構均系獨創技術。整個破碎站均為自主開發，填補了國內的空白。
在采場內破碎，再由膠帶輸送機外運是水泥礦山節能降耗的一種手段，而半移動破碎站是實現它的重要裝備，當今只有少數國家能夠生產，我國解決了自行生產可以成倍降低購價，有利于這種生產工藝的推廣利用。也具有在國外工程中應用的前景。
表5 主要指標對照表
制造廠德國O&K公司德國Krupp公司常熟中材重機公司
使用地點德國海德堡Weisenau工廠印度Vikram水泥公司臺灣幸福水泥公司四川亞東水泥公司
破碎物料石灰石石灰石石灰石石灰石
能力1400t/h850t/h1200t/h1400t/h
進料粒度0-2000mm0-1300mm0-1500mm0-1500mm
出料粒度0-80mm0-50mm0-100mm0-75mm
破碎機類型雙轉子錘式單轉子錘式雙轉子錘式帶預篩分雙轉子錘式
支撐結構單體，需要固定在地面，搬遷要解體雙體，比壓145kpa雙體，比壓140kpa雙體，比壓140kpa
總裝機功率—1300kW1791kW1732kW
重量605t450t661t543t
四) 新型單段篩分破碎機的應用
石灰石不僅水泥廠需要，金屬冶煉、發電廠脫硫、電石生產等所使用的活性石灰，也是由一定粒度的石灰石顆粒在窯爐中煅燒而得，篩選后剩余的碎料只能作其它用途。因此不希望破碎機把礦石破碎得很碎(過粉碎)。目前為了防止過粉碎都采用多段破碎，相應的生產流程比較復雜，建設投資也大。
應青海鹽湖集團海納化工有限公司的要求，常熟中材裝備重型機械有限公司開發了這種過粉碎較少的單段篩分破碎機。該公司的門旦峽石灰石礦山是生產電石灰巖和水泥灰巖的原料基地。兩種產品的化學成分要求如下(見表6、表7)：
表6 電石灰巖
石灰巖礦體賦存于中元古界花石山群克素爾組下部。礦體在地貌上形成幾個基本獨立的陡峭山脊，礦體內夾層較多。
Ⅰ礦體分布于礦區南部，走向延伸960～1010m,傾向出露寬143～228m。傾角50～75°。CaO:49.8～55.79%,平均53.54%，MgO:0.09～3.71%,平均1.42%。
II礦體分布于礦區中部，走向延伸810～1100m,傾向出露寬90～320m。傾角46～73°。CaO:48.5～55.65%,平均53.28%，MgO:0.13～4.95%,平均1.49%。
礦體下盤圍巖分布于礦區北部，由薄層含白云砂質灰巖組成。CaO：43.22%，MgO:2.14%,SiO2:6.83%，可以綜合利用。
礦體上盤圍巖分布于礦區南部，為含砂灰質白云巖及白云巖化灰巖組成。
礦體內夾石有兩種，一種是含砂灰質白云巖;;另一種白云巖化灰巖，前者CaO在44～50%之間，MgO在3～8%之間，可以綜合利用水泥生產。
I礦體的礦石呈灰——深灰色、粉晶——細晶結構，中厚層狀構造。II礦體的礦石為灰——深灰色，以深灰為主，粉晶——細晶結構，薄層——中厚層狀構造。
礦區內的廢石主要是未能搭配凈的高鎂夾層，開采境界內的頂底板巖石和第四紀表土。
設計開采境界內的電石灰巖為3972萬噸，水泥灰巖5738萬噸，廢石2433萬噸。可供生產24年用量。由于電石灰巖只占總量的40%，尤為珍貴，加工中盡量減少過粉碎，提高成品率是本機的首要任務。
本機的進料粒度為<1000×1000×1000mm,排料粒度為<80mm占90%以上。當加工電石灰巖時，需要將破碎后的碎石進行一次篩分，把>40mm的粗料篩出供生產電石使用，篩下細料用于生產水泥。破碎機也用于破碎水泥灰巖，此時不用再篩分。此種機型同時簽了2套合同，其生產能力分別是800t/h和1200t/h.
單段篩分破碎機是一種特殊形式的錘式破碎機(見圖15)。其中心思路是采取多種途徑盡量減少過粉碎。它采取自始至終都離不開篩分的結構。破碎機的前一部分是一組篩分輥，在這里先把礦石中那些已達到需要的料粒篩出來，使它們不在遭受破碎，從而
圖15 新型單段篩分破碎機
保證了這一部分料不產生過粉碎。篩上料被送進主破碎區，主破碎區由轉子和居于它正前方的格柵破碎室組成。破碎室的底面為較緩傾斜的格柵，送進破碎室的料塊在格柵斜坡道上逐步前移，當行進到打擊帶后受到錘頭的打擊，擊碎料瞬間即可從底部的格柵通道排出而不致滯留。大塊料在格柵斜坡道上借助自身的下滑力和后面料塊的推力逐步推進到打擊帶而被擊裂、脫落、打碎和排出的。因此它具有隨破隨排的特征。格柵體的上端鉸接在主破碎室的側壁上，下端與轉子工作圓的距離是可調的，這樣可以控制排出粒度，控制在格柵破碎室的停留時間。排料篦子居于轉子的下方，由格柵破碎室送來的未透篩料在進入篦子與轉子形成的工作區后，繼續受到錘頭的打擊，并在這個過程中也是隨破隨排，不致堆積。因為與擔負的較少破碎量相比，篦子具有較大的通過面積。篦篩包角根據要求的排料粒度和原料的易碎性而定，排料粗、礦石易碎時篦篩包角可以減少，甚至取消。
轉子采用較低的速度和較稀的錘頭排列，其目的也是為了盡量減少粉料的產生。
1200t/h的破碎系統設在峒室內，因工程量很大，尚未完工。
800t/h的破碎系統于2012年6月初完成基建工作，經調試后投入了使用，同時根據試生產中發現的一些問題，對某些部件作了改進設計，并于11月初檢修期中予以更換，達到了設計要求。本機破碎電石灰巖料時，當給料機處于40Hz,左右運轉，破碎系統的產量為750～800t/h，破碎機主電機的負荷為～20A。破碎水泥灰巖料時，當給料機在43～45Hz左右運轉，破碎系統的產量為800～1050t/h，破碎機主電機的負荷為18.5～20.5A。破碎系統的出料如圖16示。
圖17 可逆轉無篦子錘式中碎機
圖16 新型單段篩分破碎機的出料
五) 可逆式中碎、細碎機的使用
LPC11××.××N系列是一種專為水泥工廠石灰石中碎和細碎使用的錘式破碎機(圖17)。前已敘及，當石灰石的磨蝕性較高時，不宜采用單段破碎，而需要兩級破碎。本機即可以作為與顎式破碎機配套使用的中碎機。
整機是按照能加工磨蝕性較高的原料而設計的。采用可逆式結構，殼體內具有兩套破碎板，一套在轉子順時針旋轉方向時工作，另一套在轉子逆時針旋轉方向時工作，這樣無疑使破碎板的使用周期延長了一倍，而且錘頭工作邊磨損后不存在翻邊問題，只需要改變驅動電機的旋轉方向即可，因此大大地減少了維修時間。破碎板的下部是可調的，調節它與轉子工作圓的距離，即可控制排料粒度，使用方便。由于沒有排料篦子，錘頭的磨損大大減輕，以葛洲壩水泥公司的第二級破碎為例，原有中碎機的錘頭壽命不足15萬噸，而且出料粒度粗，影響磨機的生產，經更換為本中碎機后，出料粒度減小，錘頭壽命提高了一倍以上。破碎機的錘頭材質根據原料磨蝕性選擇，可用高錳鋼或更耐磨的合金鋼制造。遼寧金剛白山水泥公司使用的LPC1120.18N中碎機的錘頭壽命達到了120萬噸。
這種破碎機由于具有優良的破碎性能，也常被采用來作為細碎機使用，將現有單段破碎機的來料進一步破碎到 <15mm的細料，以提高球磨機的生產能力。例如遼寧本溪工源水泥公司，即采用了一套能力為800t/h的細碎機。(圖18)
湖南雙峰海螺水泥公司是用它作為水泥添加料的破碎機使用，將已經過單段破碎機破碎的石灰石再破碎一次。破碎系統設有預篩分機，型號為WRS1534的波動輥式篩分機將<25mm的碎料篩分出來，100～25mm的粗料進破碎機破碎，篩分機的能力是300t/h，型號為LPC1114.14N的中碎機的生產能力是150～200t/h。利用較小規格的破碎機達到了較高的產能。
使用在湖北荊門葛洲壩水泥公司的LPC1116.16N中碎機和使用在重慶拉法基水泥公司的同型號細碎機的出料粒度見圖19。
圖18 工源水泥公司細碎機的出料
圖19 LPC1116.16N破碎機的排料粒度
下面對一些節能、利廢減排和提高效率的幾種破碎新工藝新設備介紹如下：
一) 混合破碎
將兩種或三種原料同時喂入一臺破碎機進行破碎的方式破碎礦石稱為混合破碎。最簡單的混合破碎是將兩種原料按一定比例卸入一個共用的料斗的方式破碎，例如數車石灰石摻一車低品位夾石或覆蓋土。幾乎所有的礦山都有這樣的方式生產。由此產出料的化學成分難免波動較大，進廠的礦石需要加強均化調制，它是基于現有條件下實施利廢的措施。本處所稱的混合破碎是指具備兩種或三種原料按動態比例配合而后破碎的正規破碎系統，它除了主要原料有卸料斗和將原料送給破碎機的主給料機之外，其它原料也有各自的卸料斗和給料機，它們將這些原料送到主給料機之上，一并供給破碎機破碎。輔料給料機需要隨主給料機的速度變化而變化。同時輔料與主料的配比由裝在混合料膠帶輸送機上的在線分析裝置獲取化學成分信息，經處理后對各給料機速度予以自動調整。
石灰石和黏土的混合破碎，當黏土水分高、塑性大時，難度增大。現將這種原料的破碎介紹如下：
1 越堡水泥公司的混合破碎
1.1 礦區基本情況和覆蓋物的利用
圖1 . 廣州越堡水泥公司混合破碎
礦山位于花都區炭步鎮轄區，與工廠相距約9km,當地人口稠密，土地稀缺。礦床位于洪沖擊平地，地勢低洼，礦區地表大部分為魚塘。石灰巖層的初采標高已低于海平面。開采境界是在征地范圍內圈定的，其上部的第四紀覆蓋層平均厚15.87m，最厚30.82m，總量達2800萬m3。覆蓋物主要是黏土、淤泥和砂層。當地沒有堆置這些覆蓋物的場地，而它們的化學成分又符合配料要求。這就需要研究和解決它的加工處理方法，達到零排放的要求。
根據深井的揭露，第四紀覆蓋物除地表腐植層(厚約0.5m)外，其下部共有六層。YJ-1、YJ-4、YJ-6為黏土，層厚分別為2.4m、1.0m、2.8m，主要為淺灰色、質軟而有很大塑性，水分大致在15%～20%之間。YJ-3為淤泥層，厚4.9m，含有～7%有機質，色黑、膏狀、塑性大，AM為2.52，水分高達80.5%～90.4%。YJ-2、YJ-5為細砂層，層厚分別為1.2m、1.3m，為淺黃～淺灰色，AM分別為13.73和24.67。
由于黏土的AM波動大(2.5～4.6)需要根據不同地段的產出成分，搭配不等的細砂。因此細砂單獨開采，且不需破碎。采用單獨處理方式，分采分運，利用長9km的膠帶輸送機空閑時間進廠，單獨存取，按需配入原料中。
黏土和淤泥即使均勻混合，其水分也高達27%左右，因其很高的水分和塑性，單獨處理，不僅需要另增一套破碎系統，又因為這種物料不能用膠帶輸送機運輸，需要專門的運輸車輛，又因為高的水分和塑性引起的壓實性，在廠內存放和挖取均甚困難。可見另搞一套加工系統不僅投資高，經營費高，而且使用中困難重重，工廠無法正常生產。
將黏土摻入石灰石一并破碎是一種新的加工方法，根據國外某些資料介紹，摻入的黏土在破碎過程中被石粉和碎粒石料拌和，其塑性和粘附性大大減輕，物性發生改變，因此加工后的這種混合料可用傳統的膠帶輸送機運輸，同時后續的貯取工作也不困難。但是像我們這種性質的黏土的混合破碎尚未見有報導。業主要求供應商提供的原料破碎機具有適用于對付這種特別粘的第四紀物料的自清能力。
常熟中材裝備重型機械公司以其對破碎系統獨有的配置和對給料機、破碎機的特殊結構設計獲得業主的認可，成為該系統主要設備的供應方。
1.2 混合破碎的工藝介紹
石灰石和黏土都各有一臺給料機。石灰石用量占總量的80%左右，其卸料斗、給料機與破碎機居于同一軸線上(可稱為主軸線，此給料機也稱主給料機)，黏土用量較少，其卸料斗和給料機居于側面，并與主軸線垂直，它將黏土喂到石灰石給料機的前段。由此，將黏土鋪到主給料機的石灰石上面，一并送入破碎機。兩臺給料機均由變頻調速電機驅動，由在線分析裝置測出混合料的化學成分之后，對兩種原料的配比進行自動調節，以確保混合料的成分(圖1)。
本系統加工的石灰石入料粒度<1500mm, 黏土<800mm，要求出料粒度<80mm占90%，極限最大粒度<100mm。設計處理能力為1200t/h。
根據原料條件和生產規模我們選用適應性最好的機型，即雙轉子錘式破碎機來處理這種混合料。破碎機具有兩個相向轉動的轉子，兩個轉子之間具有承擊砧，由于物料的破碎是發生在兩個轉子之間，使粘濕物料粘附在固定腔壁的機會大大減少。破碎機的殼體進行了專門設計，降低了高度，減少了大塊物料對轉子的沖擊，獨特設計的篦子調整方便，便于粘濕料的通過。除了錘頭抽取裝置之外，增添了獨創的液力盤車裝置，兩者配合使用，使錘頭的更換工作更輕便更安全。
大泥團的墜入破碎機很易將排料篦縫傾刻間糊住，這種情況的發展將造成破碎機的堵塞。為了防止這種現象的產生，在黏土給料機上添加了切泥機，經切碎的泥料小于300mm。鑒于本礦的覆蓋物中難免有>300mm的石塊存在，它們的出現將給切碎機工作造成困難。本切碎機的獨特結構是旋刀軸裝在懸臂上，一旦遇到石塊可抬升避讓。
石灰石卸料斗端壁傾角達80°，落差6.5m，采用重型汽車運礦(目前汽車載重量是45t，今后將改用60t汽車)，卸礦時對給料機的沖擊載荷相當大。本給料機是重型結構，受料段為帶有減震裝置的浮動床。槽板底面用自潤滑滑道支承，槽板搭接處帶有防漏唇邊，底部用“H”型鋼加強，并用履帶式牽引鏈牽引。驅動的行星齒輪減速器懸掛在軸端，不用另設基礎。大梁為很結實的自承重結構，除后部支承在混凝土基礎上之外，前端托在破碎機殼體上，中部不用立柱支撐。給料機傾角為23°。
黏土卸料斗端壁傾角90°，落差4.2m，料斗斗壁均鋪上聚酯板以減輕黏土附著。黏土給料機與石灰石給料機具有相同的結構。考慮到黏土水分高，采用了較緩的傾角(15°)。其下部裝有刮料機以防止碎料撒落。
破碎機出料漏斗斗壁是直立的，以減少碎料附著，因此出料膠帶輸送機帶寬達2600mm，其后的膠帶輸送機則為正常帶寬。
1.3 使用效果及完善措施
1.3.1 調試中出現的問題
盡管我們對加工這種原料可能出現的問題作了多種設想，并作了相應的處置，但是不如人意的情況仍在所難免，這些問題在調試期間逐個暴露出來。經越堡水泥公司、中材建設公司和常熟中材裝備重型機械有限公司三方的共同努力，予以逐一解決，從而很快達到可使用的狀態。
調試以破碎單一的石灰石開始，運轉表明，兩個轉子的負荷相近。破碎機順利達到預期的生產能力，并有很大潛力。繼后添加黏土，發現破碎機因篦縫和篦板后部空腔逐步積料，造成錘盤轉子及錘頭受阻面積增大，工作負荷增高(2#轉子負載電流超出額定值)，未能達到預定的設計產能。
1.3.2 原因分析、改進措施及效果
由于物料粘性大，含水量高，粘性物料進入破碎機的分配位置至關重要。分布不勻造成了機內局部粘性物料比例過大，而堆積堵塞。然后逐步擴大堵塞范圍，加劇了轉子及錘頭受阻的程度。
分布不勻主要與給料機下料點有關。首先是黏土落入主給料機導料槽內時偏向外側，經修改溜子后，得以糾正。主給料機頭輪位置與分配到兩個轉子物料的多少有關，調試中發現當只破碎石灰石時，兩個轉子的負荷是基本相近的，但是一旦摻加黏土，兩個轉子的負荷即發生變化，2#轉子的負荷明顯增加，這表明粘性物料主要偏向2#轉子，從而使它的工作惡化。根據這種情況在破碎機進料口上方的頭罩內添加了鏈幕以調節落料點。同時適當放寬了篦縫，修改了篦子形狀。篦板后部機殼加裝襯板，改善了粘性物料的排出條件，減少了轉子與積料的摩擦。
經上述改進措施之后，破碎機的運行狀態得到了根本性的改善，在保證物料條件及比例在滿足設計控制范圍的條件下，產能已經達到設計1200t/h的能力，主機負荷較均勻地保持在較低的水平。1#轉子平均電流約為20A，2#轉子平均電流約為30A。
1.3.3 使用經驗
破碎混合料的破碎機有別于一般只破碎石灰石的破碎機，它既要具有很高的排料和防堵塞能力，又要防止粗料排出。兩者的矛盾給破碎機的使用提出了更高的要求。越堡公司礦山部在使用中采取了如下措施：
⑴ 采取多種措施盡量減少進入破碎機的黏土的含水量。
⑵ 篦板與錘頭的間隙過大易使出料變粗，為了防止粗料排出，經常檢查和調節篦子，使間隙保持在5～10mm之間(說明書原規定的間隙是<25mm)。
⑶ 錘頭的破碎效率和它磨損面形狀有很大關系。錘頭磨損后角度過大將過分偏離正常碰撞點，和改變物料受碰后的運動軌跡，因此采取了勤掉邊的措施，每付錘頭都掉邊數次(而有些工廠只掉邊一次)，達到能保持錘頭最佳打擊受力點的作用。使得錘頭單位磨損金屬的破碎量更大。
采取以上措施后錘頭的使用壽命得到了延長，基本達到了125萬t/付的設計預期壽命。且出料粒度總體上達到了設計指標的要求，只有個別物料超出最大控制粒徑。
2 混合破碎的優化
由于混合破碎具有很大的經濟效益和社會效益，隨后土耳其Askale(兩套)、也門UCC、伊拉克蘇萊曼尼亞、俄羅斯Tula等工程也采用了這種破碎工藝。而且黏土摻入量也從15%逐步提高，其中伊拉克蘇萊曼尼亞(陸續提供了三套)的黏土摻入量達28.2%，均取得了成功應用。
蘇萊曼尼亞的原料情況如下：
石灰石 黏土
進料粒度 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%
混合破碎的優化具有如下主要點：
(1)選用適應性最佳的雙轉子錘式破碎機作為這種原料的破碎機。
(2)應對原料情況采用合理的設備配置。例如越堡水泥公司的黏土粘性大、水分高、分散性差，大塊泥團進機是打不散的，勢必頃刻糊死篦縫。對于這種原料，宜在黏土板式給料機上裝設切碎機，把泥團切碎到200～300mm以下。越堡的摻入量為15%，土耳其Askale的摻土量為20%(黏土的粘濕性不及越堡)，更多的摻入量應加設混配機。混配機裝在破碎機的進料口上方(圖2)，它的功能是將原來板式給料機的送來料進行一次預混合，提供兩個轉子相同的原料，一改原來只有#2轉子破碎摻土料而為兩個轉子都破碎同樣的摻土料，從而使摻土量提高了一倍。目前伊拉克蘇萊曼尼亞的三條生產線和俄羅斯Tula的混合破碎均裝有這種混配機。
(3)必須能順利地將輔料喂進主板式給料機，并且獲得合理的混合料層高度是實現混合破碎的重要問題，曾有如下一個實例，某單位設計的混合破碎系統在調試時發現主板式給料機上的石灰石料層已高達輔料板式給料機下料口的高度，輔料無法喂入。這個事例必須引起我們重視。主板式給料機石灰石料層厚度主要由卸料斗的幾何形狀，車輛卸料堆積線位置、料塊大小及粒度組成狀態等因素有關，在工程設計時應該有個預判。總的要求是石灰石料層不宜過厚，以便于為輔料留出足夠的空間。輔料給料機的頭輪高度也要滿足這一要求，允許通過調整溜子使輔料堆積在石灰石料層居中位置。
(4)根據預判的料層高度確定給料機頭輪與破碎機中軸線的水平距離，使破碎機的兩個轉子負載基本相等。
(5)破碎機出料漏斗宜采用直立的斗壁，以減少碎料附著，出料膠帶輸送機的帶寬要滿足這一要求。
二)預篩分破碎
在如下的情況下值得預篩：預篩分拋尾，去除有害組分，使死礦變成活礦;預篩分去除不適破碎物，使得系統通暢;預篩分減少破碎量，提高系統生產能力，降低能耗和材料消耗量;預篩分減少過粉碎，提高成品率。
1 預篩分拋尾，去除有害組分，使死礦變成活礦
前已敘及，印度海德堡集團Damoh水泥廠的Patharia礦就是一個典型的例子。該礦是一個低鈣礦床，其中含有一些泥灰巖夾層，使得Cao平均品位更低。由于泥灰巖質軟易碎，爆破后細料的Cao含量低于粗料，因此篩除細料后礦石則可以使用。該礦開采的難度不僅在于低鈣夾層，而且還有大量的土難以剝凈，土的水分為15～20%，預計混入量達20%。印海技術中心經過研究后決定將拋尾界限劃定在20mm，并提出了如下的生產流程(見圖3)。原礦先進行預篩分(波動預篩分機)，將小于75mm料篩下，大于75mm料進破碎機破碎。篩下料進二級篩分機(該篩分機具有抗粘功能)，將小于20mm細料篩除并排棄。大于20mm碎料返回主生產線。當地雨季長達3個月，為了保證生產不致中斷，還要求在礦山建一個43萬t容量的應急堆場。
中材國際工程公司承建的沙特南方水泥公司(SPCC)項目，所使用的石灰石礦床為SiO2含量較高的低鈣石灰石，其中高品位礦石的Cao含量也僅有46%，平均品位達不到使用要求(低于42%)。為此，采用了拋尾措施，在破碎機前設有波動輥式篩分機，將小于80mm的料分離出來再篩分除土，破碎機出來的料也進行一道篩選。除去了碎石和夾土之后石灰石品位得以提高。據介紹，篩分處理的廢棄碎石的Cao為36.98%，篩分后的成品石灰石Cao達到42.87%，滿足了生產的需要。
2 預篩分去除不適破碎物，使系統通暢
我國水泥用硅質原料礦床常是砂頁巖互層產出，表面強度風化吸水而成為粘濕料和高磨蝕性料的混合物。例如柳州水泥廠的牯牛嶺砂巖礦和亞東水泥公司的砂巖礦均屬于這類礦床。將粘濕料預先篩除，方可使用抗磨型高破碎比的破碎機進行單段破碎。東亞水泥公司以波動輥式篩分給料機和硬料反擊式破碎機組成破碎系統。目前這種生產方式在國內也得到較為廣泛的使用，其規模覆蓋2000t/d～10000 t/d生產線。但是使用中還需要注意，若主體礦石是硬質砂巖、石英巖，當前的抗磨型反擊式破碎機的抗磨蝕能力還嫌不足，預篩分機輥子的耐磨性也需要進一步提高。有的單位采用常規結構的反擊式破碎機，板錘壽命只有一周，更不恰當。
預篩分去除粘濕料也是防止石灰石破碎機堵塞的有效途徑，可以與單轉子錘式破碎機配合使用，其篩分功能主要在于改善破碎機的工作條件，減少堵塞而達到高的破碎效率。并不在乎它的篩分量的多少。篩分機的輥子可酌情減少,一般約6支即可。
3 預篩分減少破碎量，提高系統生產能力，降低消耗
由于添加預篩分機增加了一個生產環節，通常是帶來更多的好處方值得實施，其中也包括提高系統生產能力、降低消耗。一般認為原礦中合格料占20%以上即可添加預篩分機。
前已敘及，拉法基摩洛哥CADEM水泥公司一套能力為1000 t/h的混合破碎系統中，因為使用了預篩分機把粘濕料和碎料篩分出來，破碎機的負荷只有400t/h，因此配用了規格較小的雙轉子錘式破碎機(Titan72D75k)。
臺灣幸福水泥公司和仁礦的石灰石粒度組成如下
根據業主提供的資料，原礦中合格料(<100mm)已占30%，我方在破碎系統中裝設了波動輥式篩分機。篩上料進入雙轉子錘式破碎機破碎。篩分機的出料口配置在最佳位置，以盡量減少大塊料進機的落差，而且使破碎機兩個轉子的負載基本一致。按照如上理念設計的破碎系統投入使用效果良好。在給料機75～85%轉速運轉下，破碎機的負荷基本在120～200kW范圍內波動。現將2010年1月23日實測負荷及運轉記錄列于表3a、b中。整個破碎系統五天的平均電耗僅0.37kWh/t.由于業主指定選用了大規格的破碎機，因而它的負荷很低，只有20～22%，但是節能效果仍很明顯。
繼后在青海祁連山水泥公司的石灰石系統中采用預篩分機時，適當地減小了破碎機的規格。使用一臺LPC1020R20單轉子錘式破碎機加波動輥式篩分機的系統能力為1200t/h，與傳統破碎系統相比，主要設備重量基本相當，裝機功率由1495kW減小為1015Kw,減少了32%，投產后效果良好。能耗和材料消耗都有明顯降低。
事實上，由于礦山采出礦石粒度很難一直保持穩定，對于這種破碎系統配置破碎機時要留有一定的富裕量，以免一旦合格料比例減少時生產被動。
表3a
表3b 碎石機運轉記錄表
三) 采場內的移動和半移動破碎
移動和半移動破碎是指在礦山采場內進行的一種破碎方式。礦石被破碎成碎塊之后就可以用膠帶輸送機替代重型汽車將礦石運出采場，直到工廠。
在礦山生產中，燃油消耗量是很大的，由于它是戰略物資，自產率還跟不上國家發展的需要，節省燃油具有重要意義，它不僅可以降低生產成本，還可以減輕碳排放量，改善空氣質量，而且是企業大型化、高效化的重要手段。這種生產工藝已成為當今金屬、非金屬、煤炭開采都十分重視和研究的課題。
世界上最早采用移動破碎開采的是德國漢諾威北方水泥公司(1956年)是一種裝在履帶行走機構上250t/h破碎裝置。繼后類型不斷增多，使用范圍也從水泥業擴展到煤炭和金屬礦，地域遍及歐、亞、美、非。目前最大的半移動破碎站的能力達萬噸/小時。
在我國大型露天煤礦、金屬礦采用半移動破碎站的項目急驟增加，它們的裝備主要來自德國krupp公司和英國MMD公司，價格昂貴。我國水泥業界赴歐考察的同仁對水泥廠采用移動破碎帶來的高效率都有深刻體會，但都因受資金限制，望而卻步。
1 移動式破碎站的類別及使用條件
移動式破碎站除了破碎機之外，還帶有進出料裝置及配套設施。按移動功能不同可分為全移動、半移動和可搬式三類。三類的使用條件各不相同，需要從多方面考慮之后才能選定。即性能優良的破碎機和合理的破碎站型式。破碎機的性能(包括破碎程序)必須要適應礦石條件，否則一切都談不上。
現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
型式礦石
質量采礦場
平面形狀工作
臺階數裝載設
備類型單條的
生產規模
隨行式履帶式質量均勻，無搭配要求形狀規整，便于鋪設工作面膠帶輸送機1單斗挖掘機(1臺工作)可達360萬t/年
圍繞
裝料式步行式
膠輪行走式
履帶式質量均勻，無搭配要求規整性不如前者的嚴格，但要能鋪設工作面膠帶輸送機1輪式裝載機(2臺工作，有效活動半徑50m)可達600～1000萬t/年
車輛供料式馱遷式
組裝式不限不限不限不限可達1500萬t/年或更大
此表是只用一套破碎站而言。若規模較大，擬采用兩套破碎站，在質量搭配上易于實現，則隨行式和圍繞裝料式的應用范圍將有所擴大。
當采用隨行式破碎時，破碎機必須緊跟單斗挖掘機，使挖掘的礦石能卸進破碎站的裝料斗。挖掘機與破碎站是一對一的關系。挖掘機的移動也需要破碎站亦步亦趨。隨行式破碎主要使用履帶自行式的破碎站，并且裝載和卸出均處在同一平臺上。破碎后的礦石需要經過轉載機、工作面膠帶輸送機、干線膠帶輸送機運出采場。并要配備膠帶機的移鋪設備。生產組織是比較復雜的。
采用圍繞裝料的破碎方式時，所使用的破碎站的移動頻度可以降低，它大體可以供半徑在50m范圍(大致擁有20萬噸礦石)的裝載機服務。一般配用2臺輪式裝載機供料。因為裝載機具有多點挖料的靈活性，也可適量搭配少量的低品質礦石，破碎后的礦石亦需要經過轉載機、工作面膠帶運輸機、干線膠帶機運出采場，但是搬移次數大為減少，鋪移難度也降低。圍繞裝料破碎方式最為常用的是步行式破碎站，也可使用膠輪自行式或履帶式破碎站。
車輛供料破碎方式的破碎站一般可3~5年挪動一次，其位置盡量靠近采挖區，破碎站浮擱在地面，沒有基礎。它的特點是上一平臺供料，主機站立平臺出料。盡管采場內免不了還用汽車，但是它比數十年不動的永久性破碎站還是大大地減少了車輛數量，大大地減少了燃油消耗。不論采場形狀是山坡或是凹陷，礦石品級分布是否復雜，工作臺階不局限于一個，因此適應性最好，使用最簡單，易于實現。這類破碎站的搬遷間隔數年才一次，通常不自帶行走機構，而是依靠外力完成，稱為半移動式破碎站。按拆遷方式，有馱遷式和組裝式兩種。半移動破碎站的設計制造比較簡單，造價也低，因此具有更廣泛的使用前景。也可為我國設計制造自行式破碎站積累經驗。
圖4是德國Deuna水泥公司按圍繞裝料方式使用的步行式破碎站的生產方式圖，它的能力是2000t/h.。
圖4 Deuna水泥公司的液壓步行式破碎站
鞍鋼齊大山鐵礦按車輛供料方式使用的半移動破碎站(圖5)和首鋼水廠鐵礦半移動破碎站(圖6)前者由2個單體組成，后者是直立的一個單體，沒有給料機。它們的生產能力是3000～4500t/h。都是德國Krupp公司制造的。
圖5 齊大山鐵礦的半移動破碎站(由兩個單體組成)
圖6 首鋼水廠鐵礦的半移動破碎站(直立式)
半移動破碎站(2套)用于臺灣幸福水泥公司的見圖7，用于四川亞東水泥公司的見圖8.
圖7 臺灣幸福水泥公司的半移動破碎站
圖8 四川亞東水泥公司的半移動破碎站
2 關鍵技術及創新點
2.1選擇最適合的破碎系統和破碎機
(1)根據臺灣花蓮和仁礦的礦石特點，成功地作到預篩分破碎系統在移動破碎站上的應用。
國外知名公司帶預篩分的破碎系統的車間布置，需要占用很大的空間(圖9)。因為篩分機是從一端向破碎機中部的進料口供料，它需有一個斜溜道，從而兩者之間產生一個很大的落差，這種布置方式塊石進機沖擊力大，而且又造成兩個轉子負擔的破碎量不平衡。因此至今未發現在移動破碎中使用的案例。
我們采取將兩臺設備拼合一起的方式進行結構設計，將篩分機擺在最理想的位置給破碎機喂料。在這種前提下處理篩下料流與破碎機殼之間的關系(殼體部分位置因兩側均有料流，采用了特殊耐磨材料制造)，解決#1轉子的排料篦子抽出通道與篩下料流通道的干擾(圖10)。作到兩機的無縫連接，合為一體(圖11)。與國外某工程車間內的布置相比，礦石的進機落差減少近1m，對破碎機轉子的沖擊力大大減少，兩個轉子的負荷也達到了平衡，其優點是非常明顯的。
圖9 帶有與篩分破碎系統的車間布置
圖10 從溜道內取出篦子圖
圖11 預篩分機與破碎機的連體結構
(2)根據四川亞東水泥公司臥牛坪礦山具有大量覆蓋土和低品位夾石，業主要求盡量搭配使用。由于當地雨量多，覆蓋土和礦石水分高、粘性大。我公司成功地制造出適應粘濕料的雙轉子錘式破碎機。它的轉子、機腔和篦子等方面都作了專門設計，使得它既保持了足夠的打擊機率，又不致引起腔內掛料、篦縫堵塞。從而性能大大優于原有的#1、#2機，使原來需要排棄的覆蓋土和廢料得到了摻入使用(圖12，13，14)，獲得了很大的經濟效益。
圖12 50t自卸車卸入石灰石
圖13 17t自卸車卸入剝離物
圖14 破碎站的出料情況
2.2 半移動破碎站的實施
半移動破碎需要借助外力搬遷，大型半移動破碎站通常都由2～3個單體組成，以減輕搬遷難度。上述半移動破碎站主體均分解為兩個單體，料倉和給料機為一個單體，篩分機、破碎機和出料膠帶輸送機為第二個單體，物料從第一單體用給料機和刮板機送給第二單體的進料口。兩個單體在運轉中如果各自晃動或者蠕動，都將使結合部位相互拉扯損壞，影響使用，是極為重要的問題。
(1)在各個受沖擊部位都進行了吸震緩沖裝置的設計。這些緩沖裝置對減輕沖擊載荷、保護機器和實現平穩運轉發揮了重要作用，也減輕了對鋼構的動荷載。
(2)合理的結構設計，防止了自振頻率與機器運轉頻率相疊加。采用了較低的著地比壓和支撐范圍，保證了各單體的穩定和運轉平穩。
(3)采用緊湊型設計，并研究出連體形設備，起到了降低高度、節省空間和減輕重量的作用。常規固定廠房的破碎車間由卸料平臺到出料平臺的高度在15～21m范圍內。而在采場內使用，其高度應緊縮到一般開采臺階的高度10～12m,本機達到了這個要求。
(4)解決了破碎站浮擱地面(沒有基礎)使用的技術，可以根據開采的需要在采場內挪遷，從而能縮短汽車的運距。
3 主要技術經濟指標
移動和半移動破碎站沒有標準產品，一般都是根據業主要求而設計。很難找到工作條件完全相似的工程進行對比。現將德國O&K公司、Krupp公司的二個接近的半移動破碎站進行對比于下(表5)：
由表中指標對比可看出，基本性能是相當的。而我方的兩種破碎站更有其獨到的特點。帶預篩分的破碎站具有明顯的節能效果，測定期系統平均單耗只有0.37kwh/t,大大低于一般0.8 kwh/t的水平。
四川亞東破碎站的破碎機具有破碎粘濕料的功能，使得原本需要排棄的覆土得到了摻入使用，帶來了很大的經濟效益(根據投入使用17個月的統計，節能利廢節省費用即達750萬元)。
半移動破碎站的成功使用與產品內部的特殊設計是分不開的。其中預篩分機和破碎機的減震裝置，破碎機的防堵結構，無縫拼合型結構均系獨創技術。整個破碎站均為自主開發，填補了國內的空白。
在采場內破碎，再由膠帶輸送機外運是水泥礦山節能降耗的一種手段，而半移動破碎站是實現它的重要裝備，當今只有少數國家能夠生產，我國解決了自行生產可以成倍降低購價，有利于這種生產工藝的推廣利用。也具有在國外工程中應用的前景。
表5 主要指標對照表
制造廠德國O&K公司德國Krupp公司常熟中材重機公司
使用地點德國海德堡Weisenau工廠印度Vikram水泥公司臺灣幸福水泥公司四川亞東水泥公司
破碎物料石灰石石灰石石灰石石灰石
能力1400t/h850t/h1200t/h1400t/h
進料粒度0-2000mm0-1300mm0-1500mm0-1500mm
出料粒度0-80mm0-50mm0-100mm0-75mm
破碎機類型雙轉子錘式單轉子錘式雙轉子錘式帶預篩分雙轉子錘式
支撐結構單體，需要固定在地面，搬遷要解體雙體，比壓145kpa雙體，比壓140kpa雙體，比壓140kpa
總裝機功率—1300kW1791kW1732kW
重量605t450t661t543t
四) 新型單段篩分破碎機的應用
石灰石不僅水泥廠需要，金屬冶煉、發電廠脫硫、電石生產等所使用的活性石灰，也是由一定粒度的石灰石顆粒在窯爐中煅燒而得，篩選后剩余的碎料只能作其它用途。因此不希望破碎機把礦石破碎得很碎(過粉碎)。目前為了防止過粉碎都采用多段破碎，相應的生產流程比較復雜，建設投資也大。
應青海鹽湖集團海納化工有限公司的要求，常熟中材裝備重型機械有限公司開發了這種過粉碎較少的單段篩分破碎機。該公司的門旦峽石灰石礦山是生產電石灰巖和水泥灰巖的原料基地。兩種產品的化學成分要求如下(見表6、表7)：
表6 電石灰巖
石灰巖礦體賦存于中元古界花石山群克素爾組下部。礦體在地貌上形成幾個基本獨立的陡峭山脊，礦體內夾層較多。
Ⅰ礦體分布于礦區南部，走向延伸960～1010m,傾向出露寬143～228m。傾角50～75°。CaO:49.8～55.79%,平均53.54%，MgO:0.09～3.71%,平均1.42%。
II礦體分布于礦區中部，走向延伸810～1100m,傾向出露寬90～320m。傾角46～73°。CaO:48.5～55.65%,平均53.28%，MgO:0.13～4.95%,平均1.49%。
礦體下盤圍巖分布于礦區北部，由薄層含白云砂質灰巖組成。CaO：43.22%，MgO:2.14%,SiO2:6.83%，可以綜合利用。
礦體上盤圍巖分布于礦區南部，為含砂灰質白云巖及白云巖化灰巖組成。
礦體內夾石有兩種，一種是含砂灰質白云巖;;另一種白云巖化灰巖，前者CaO在44～50%之間，MgO在3～8%之間，可以綜合利用水泥生產。
I礦體的礦石呈灰——深灰色、粉晶——細晶結構，中厚層狀構造。II礦體的礦石為灰——深灰色，以深灰為主，粉晶——細晶結構，薄層——中厚層狀構造。
礦區內的廢石主要是未能搭配凈的高鎂夾層，開采境界內的頂底板巖石和第四紀表土。
設計開采境界內的電石灰巖為3972萬噸，水泥灰巖5738萬噸，廢石2433萬噸。可供生產24年用量。由于電石灰巖只占總量的40%，尤為珍貴，加工中盡量減少過粉碎，提高成品率是本機的首要任務。
本機的進料粒度為<1000×1000×1000mm,排料粒度為<80mm占90%以上。當加工電石灰巖時，需要將破碎后的碎石進行一次篩分，把>40mm的粗料篩出供生產電石使用，篩下細料用于生產水泥。破碎機也用于破碎水泥灰巖，此時不用再篩分。此種機型同時簽了2套合同，其生產能力分別是800t/h和1200t/h.
單段篩分破碎機是一種特殊形式的錘式破碎機(見圖15)。其中心思路是采取多種途徑盡量減少過粉碎。它采取自始至終都離不開篩分的結構。破碎機的前一部分是一組篩分輥，在這里先把礦石中那些已達到需要的料粒篩出來，使它們不在遭受破碎，從而
圖15 新型單段篩分破碎機
保證了這一部分料不產生過粉碎。篩上料被送進主破碎區，主破碎區由轉子和居于它正前方的格柵破碎室組成。破碎室的底面為較緩傾斜的格柵，送進破碎室的料塊在格柵斜坡道上逐步前移，當行進到打擊帶后受到錘頭的打擊，擊碎料瞬間即可從底部的格柵通道排出而不致滯留。大塊料在格柵斜坡道上借助自身的下滑力和后面料塊的推力逐步推進到打擊帶而被擊裂、脫落、打碎和排出的。因此它具有隨破隨排的特征。格柵體的上端鉸接在主破碎室的側壁上，下端與轉子工作圓的距離是可調的，這樣可以控制排出粒度，控制在格柵破碎室的停留時間。排料篦子居于轉子的下方，由格柵破碎室送來的未透篩料在進入篦子與轉子形成的工作區后，繼續受到錘頭的打擊，并在這個過程中也是隨破隨排，不致堆積。因為與擔負的較少破碎量相比，篦子具有較大的通過面積。篦篩包角根據要求的排料粒度和原料的易碎性而定，排料粗、礦石易碎時篦篩包角可以減少，甚至取消。
轉子采用較低的速度和較稀的錘頭排列，其目的也是為了盡量減少粉料的產生。
1200t/h的破碎系統設在峒室內，因工程量很大，尚未完工。
800t/h的破碎系統于2012年6月初完成基建工作，經調試后投入了使用，同時根據試生產中發現的一些問題，對某些部件作了改進設計，并于11月初檢修期中予以更換，達到了設計要求。本機破碎電石灰巖料時，當給料機處于40Hz,左右運轉，破碎系統的產量為750～800t/h，破碎機主電機的負荷為～20A。破碎水泥灰巖料時，當給料機在43～45Hz左右運轉，破碎系統的產量為800～1050t/h，破碎機主電機的負荷為18.5～20.5A。破碎系統的出料如圖16示。
圖17 可逆轉無篦子錘式中碎機
圖16 新型單段篩分破碎機的出料
五) 可逆式中碎、細碎機的使用
LPC11××.××N系列是一種專為水泥工廠石灰石中碎和細碎使用的錘式破碎機(圖17)。前已敘及，當石灰石的磨蝕性較高時，不宜采用單段破碎，而需要兩級破碎。本機即可以作為與顎式破碎機配套使用的中碎機。
整機是按照能加工磨蝕性較高的原料而設計的。采用可逆式結構，殼體內具有兩套破碎板，一套在轉子順時針旋轉方向時工作，另一套在轉子逆時針旋轉方向時工作，這樣無疑使破碎板的使用周期延長了一倍，而且錘頭工作邊磨損后不存在翻邊問題，只需要改變驅動電機的旋轉方向即可，因此大大地減少了維修時間。破碎板的下部是可調的，調節它與轉子工作圓的距離，即可控制排料粒度，使用方便。由于沒有排料篦子，錘頭的磨損大大減輕，以葛洲壩水泥公司的第二級破碎為例，原有中碎機的錘頭壽命不足15萬噸，而且出料粒度粗，影響磨機的生產，經更換為本中碎機后，出料粒度減小，錘頭壽命提高了一倍以上。破碎機的錘頭材質根據原料磨蝕性選擇，可用高錳鋼或更耐磨的合金鋼制造。遼寧金剛白山水泥公司使用的LPC1120.18N中碎機的錘頭壽命達到了120萬噸。
這種破碎機由于具有優良的破碎性能，也常被采用來作為細碎機使用，將現有單段破碎機的來料進一步破碎到 <15mm的細料，以提高球磨機的生產能力。例如遼寧本溪工源水泥公司，即采用了一套能力為800t/h的細碎機。(圖18)
湖南雙峰海螺水泥公司是用它作為水泥添加料的破碎機使用，將已經過單段破碎機破碎的石灰石再破碎一次。破碎系統設有預篩分機，型號為WRS1534的波動輥式篩分機將<25mm的碎料篩分出來，100～25mm的粗料進破碎機破碎，篩分機的能力是300t/h，型號為LPC1114.14N的中碎機的生產能力是150～200t/h。利用較小規格的破碎機達到了較高的產能。
使用在湖北荊門葛洲壩水泥公司的LPC1116.16N中碎機和使用在重慶拉法基水泥公司的同型號細碎機的出料粒度見圖19。
圖18 工源水泥公司細碎機的出料
圖19 LPC1116.16N破碎機的排料粒度