1、引言
進入鋼鐵工廠內的大塊原燃料無法直接使用，必須經過整粒加工處理，使其粒度滿足有關生產用戶的精料要求，故必須在廠內配套設置破碎處理工序。鋼鐵廠內金屬礦物整粒設施主要有鐵礦石、錳礦石、鉻鐵礦石破碎篩分設施等，非金屬礦物整粒設施主要有熔劑、電煤、焦煤、焦炭破碎篩分設施等。各種破碎篩分設施技術特點皆是針對不同的物料特性，配置適合的破碎工藝流程，選用適合的機械裝備，達到理想的破碎效果。
鋼鐵工廠內較為典型的破碎工序有：鐵前系統對中高硬度的大塊鐵礦石破碎加工以供高爐和燒結的生產使用；煉焦系統對于中低硬度的煤在配料前進行預破碎用以提高成品焦炭品質；煉鋼系統對高碳鉻鐵礦等高硬度物料破碎以滿足鋼水精煉和生產不銹鋼的要求。
2、破碎機理和原則
破碎是依靠機械力克服大塊固體物料內力而將其分裂為小塊的過程。當施加的外力超過物料的機械強度極限時就發生裂變，物料的機械強度越大就越難破碎，所消耗的動力自然就越大。從物料破碎的效果分，可將破碎作業分為粗碎、中碎、細（粉）碎三級。物料在破碎過程中，每經過一級破碎，都有一定程度的碎裂并變小，破碎前后物料最大塊直徑之比稱為破碎比，即：
破碎比取決于
破碎機的型式、工藝流程類型和礦石硬度。而對于破碎機械來說，破碎比是評定機械效能的一項重要指標也是確定破碎工藝流程和設備選型的重要依據。
破碎篩分設施一般設置在受料系統和供料系統中，其生產能力應與上游輸送系統匹配一致。當破碎篩分的物料品種較多時，應根據各種物料的可碎性、粒度組成及產品粒度要求，選擇一種或幾種破碎篩分機組。當某物料中細粒級部分較多而又要求產品含粉率較低時，可考慮設置預先篩分，以減少物料過粉碎和充分發揮破碎機的能力。對于含泥、含水量較高的礦石，可考慮配套設置洗礦或干燥設施。破碎篩分工藝流程應遵循穩定可靠、高效低耗的原則，同時能最大限度地實現資源綜合利用，降低生產成本。
3、破碎設備類別及性能特點
鋼鐵工廠內原燃料處理量巨大，常用的破碎機械有
顎式破碎機、
圓錐式破碎機、
反擊式破碎機、
錘式破碎機、輥式破碎機等。各類破碎機有不同的規格，不同的使用條件和范圍。
3.1顎式破碎機
顎式破碎機是靠可動顎板作周期性的往復運動，把進入兩顎板間的物料壓碎。如圖1所示，該破碎機工作時電動機驅動皮帶輪，通過偏心軸使動顎上下運動，當動顎上升時動顎板向固定顎板接近，使得物料被壓碎；當動顎下行時，動顎板在拉桿彈簧的作用下，離開固定顎板，此時已破碎的物料從破碎腔下口排出。隨著動顎作周期性的壓碎和排泄物料，實現批量生產。
顎式破碎機適宜對中高硬度的原料進行粗破，或在多級破碎工藝中作為一級破碎設備。該類設備不適宜破碎軟硬度的物料，對物料的含水率和含粉率也有所要求，原料含水率和含粉率過高，顎板上易留料，影響破碎效率。顎式破碎機具有結構簡單、重量輕、價格低、易維修、排料口易調節等優點，缺點是村板易磨損，運行振動劇烈、產品粒度不均勻．能耗較高。因動顎和定顎承受巨大，的破碎力和物料的摩擦作用，一般在動顎和定顎的表面安裝耐磨（白口鑄鐵或錳鋼）的齒型村板，村板的使用壽命直接關系到顎式破碎機的工作效率、使用壽命和生產成本。
3.2反擊式破碎機
反擊式破碎機是物料受高速運動的板錘的打擊，使物料向反擊板高速撞擊，以及物料之間相互撞擊而破碎。如圖2所示，該設備是利用沖擊能來破碎物料的機械裝置，工作時在電動機的帶動下，轉子高速旋轉，物料進入板錘作用區時，與轉子上的板錘撞擊破碎后被拋向反擊裝置上再次破碎，之后從反擊襯板上彈回到板錘作用區重新破碎，物料由大到小進入反擊腔重復進行破碎，直到破碎成所需粒度后，由出料口排出。
反擊式破碎機適宜中低硬度物料的粗破，尤其適合煤、石灰石等易碎性物料。反擊式破碎機具有構造簡單、重量輕、破碎比大、調整方便、產品粒度均勻、易維修、能耗低等優點，缺點是板錘和反擊板易磨損，需經常更換，另外設備運轉時噪音極大。
3.3圓錐破碎機
圓錐破碎機靠內錐體的偏心回轉，使處在兩錐體間的物料受到彎曲和擠壓而破碎。如圖3所示物料處于內外兩圓錐之間，外圓錐固定，內圓錐作偏心擺動，將央在其中的物料壓碎或斷裂。
圓錐式破碎機適宜中高硬度物料的細破，在多級破碎工藝流程中往往作為二級和三級破碎設備。圓錐式破碎機具有破碎比大、效率高、能耗低、調整方便、零部件使用壽命長、出料小、產品粒度均勻等優點，缺點是結構復雜、重量重、價格高、不易維修。圓錐式破碎機以圓錐底圓直徑尺寸作為規格的劃分標準，主流產品有彈簧圓錐式破碎機和西蒙斯圓錐破碎機。
3.4錘式破碎機
錘式破碎機是物科受高速回轉的錘頭的沖擊快速向固定襯板沖擊而發生破碎。該破碎機的主要工作部件為帶有錘頭的轉子，電動機帶動轉子在破碎腔內高速旋轉。物料自上部給料口進入機內，受高速運動的錘子的打擊、沖擊、剪切、研磨作用而碎裂。碎裂物料中粒度小于轉子下方篩孔尺寸的通過篩板排出，大于篩孔尺寸的粗粒阻留在篩板上繼續受到錘頭的打擊和研磨，直至最后通過篩板排出。錘式破碎內部構造見圖4。
錘式破碎機用于破碎各種中低硬度且磨蝕性弱的物料，適用于煤矸石、白堊、石灰石、頁巖等脆性且韌性強的物料。錘式破碎機分單、雙轉子兩種形式，單轉子又有單向與可逆兩種，按結構形式又有立式與臥式的區分。錘式破碎機具有結構簡單、破碎比大、生產效率高、排出粒度可調、易維修等優點，缺點是運轉時噪音大，錘頭損耗率高，需經常更換。
3.5輥式破碎機
輥式破碎機有單輥、雙輥和四輥式，按輥面型式分有齒輥式和光面輥式。該型式破碎機主要是靠輥子的擠軋和磨剪力進行破碎，以雙齒輥式破碎機為例，物料落在兩個相互平行而旋回相反的輥子間（相向滾動），在輥子表面的摩擦力作用下，物料被扯進轉輥之間，受到輥子的擠壓而破碎，齒形輥面還有劈碎作用。
輥式破碎機適用于各種高、中等硬度以下的礦石和巖石的中細碎。主要優點是結構簡單、設備輕便、工作可靠、調整破碎比較方便、振動較弱。缺點是生產能力低，要求喂料連續均勻，輥面磨損不均、產品粒度不均勻，易發濺料，要經常修理維護，另外需配置給礦除鐵裝置。
4、塊礦破碑
為改善高爐爐料的透氣性和傳熱條件，強化高爐冶煉和降低焦比，要求人爐鐵礦石的粒度均勻，粉末含量減少。由于部分鋼鐵廠進廠的原礦中塊度大、品味低，故需要破碎加工成合格粒度的鐵礦石供高爐、燒結生產。
以三段開閉路破碎篩分流程為例，進廠塊礦粒度0～300mm需破碎加工成8～30mm粒度塊礦產品供高爐生產，另將≤8mm粒度粉礦篩分出來參與混勻配料供燒結生產，破碎流程見圖6所示。第一段為開路粗破碎，配置1臺顎式破碎機將原礦破碎至160mm粒度以下，并篩分成3種粒級，中間級粒度為合格塊礦。第二段為開路中破碎，配置1臺圓錐破碎機將塊礦破碎至50mm粒度以下，并篩分成3種粒級，中間級粒度為合格塊礦。第三段為閉路細破碎，配置1臺圓錐破碎機將塊礦細碎篩分成粉礦，篩上大料返回重新篩分破碎。
采用多級破碎閉路流程不僅主體設備數量多，而且要額外增加輔助設備，整體工程投資高。現今隨著重機制造業技術的進步和破碎機械性能的改進，出現了具備大處理能力、高破碎比、細出料粒度的新型高效破碎設備。采用先進的設備雖然價格昂貴，但可以簡化破碎篩分段數，減少工藝流程和減少設備臺數，反倒具有更好的投資建設經濟性。
5、焦煤預破碎
煉焦用煤的粉碎細度和粒度組成對焦炭質量影響較大。實際生產中不應當把各種煤先混合再粉碎，而是要根據不同煤種巖相組成的硬度差異，按不同粒度要求進行篩分破碎。對于易粉碎的焦煤和肥煤可有較大的粒度，對于難粉碎的硬質煤先一次破碎后再配煤，使二次粉碎后混合煤的粒度分布更均勻，從而達到提高焦炭質量的目的。
圖7為焦煤預破碎流程，由原料場運來的氣煤等難破碎的煤，先經除鐵裝置將煤料中的鐵件去除后，分別進入2臺可逆反擊錘式破碎機同時進行預破碎加工，破碎后的煤經帶式輸送機送往配煤槽。不需要預破碎的肥煤，可通過三通翻板調整煤料經帶式輸送機直接送往配煤槽。如原料場輸煤系統能力大，而難以選用與系統能力匹配的大，破碎機時，則可以在破碎室內建緩沖料倉進行緩沖，以減小破碎機能力。
6、高碳鉻鐵礦破碎
鉻鐵是生產不銹鋼的最重要的原料，每種不銹鋼都含有鉻。煉鋼車間冶煉鋼水所添加的原料為高碳鉻鐵（礦中Cr203≥40%，冶煉生產粒度為10～80mm）。高碳鉻鐵作為滾珠鋼、工具鋼和高速鋼的合金劑可提高鋼的淬透性，增加鋼的耐磨性和硬度；用作鑄鐵的添加劑，可改善鑄鐵的耐磨性和提高硬度，同時使鑄鐵具有良好的耐熱性，
鋼鐵廠外購的高碳鉻鐵礦品質參差不齊，自然塊中含有大量的大塊料，需要破碎成小塊并將細粉篩出。如圖9所示，自然塊粒度范圍為0～200mm，其中大塊料(粒度80～200mm)占～80%，合格礦（粒度10～80mm占- 10%，粉狀礦（粒度0～10mm）占～10%。自然塊卸至料槽后由大傾角膠帶機運至顎式破碎機一次性碎破至80mm以下粒度，之后進行一次篩分，篩上合格礦及篩下粉礦分別進入對應料倉貯存。
7、結語
綜上所述，要設計一個完整合理的破碎篩分系統，本著節約工程投資、充分利用資源的原則，除考慮鋼鐵廠規模、物料特性、處理量之外，還需充分掌握破碎機理和破碎機械設備性能特點，才能設計出合適的工藝方案和選用適合裝備，最終構建出理想的生產廠房，降低后序生產運行成本，取得較好的經濟效益。
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