破碎是通過外力克服固體物料各質(zhì)點(diǎn)間的內(nèi)聚力，使物料塊破壞，以減少其顆粒粒度的過程。選煤廠破碎作業(yè)的主要用途是：滿足人選粒度的要求；破碎夾矸煤，使煤與矸石得到有效分離；把選后產(chǎn)品或煤塊破碎到一定粒度，滿足用戶對產(chǎn)品粒度的要求。物料破碎主要采用機(jī)械方法，破碎方式包括壓碎、劈碎、折斷、擊碎和磨碎。
1、問題的提出
    對以生產(chǎn)高附加值塊煤產(chǎn)品為主的無煙煤選煤廠而言，破碎作業(yè)是一個關(guān)鍵的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。一方面破碎作業(yè)要滿足分選設(shè)備的人料粒度要求和用戶對產(chǎn)品粒度要求，另一方面又要降低破碎過程中的塊煤過粉碎率，提高塊煤產(chǎn)率，這對保證無煙煤選煤廠正常生產(chǎn)，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益是非常重要的。
    (1)在無煙煤產(chǎn)品中，洗塊煤價格高，效益好，噸洗塊煤售價比末原煤高300多元，甚至比灰分低于洗塊煤的末精煤還要高100多元，而且生產(chǎn)成本低于末精煤。
    (2)在選煤生產(chǎn)中，人料的粒度組成均勻有利于改善分選效果。入料的粒度越小，按密度分選的難度越大。因此，人料在破碎過程中的過粉碎將給分選作業(yè)帶來困難，嚴(yán)重影響分選效果；同時，煤的過粉碎又增加了煤泥處理量，加大了煤泥回收和煤泥水系統(tǒng)的負(fù)荷。
    因此，在滿足分選設(shè)備對人料粒度要求的前提下，最大限度地降低破碎過程中物料的過粉碎率，優(yōu)化破碎產(chǎn)品的粒度特性是無煙煤選煤廠必須面對的重要課題。
2、破碎作業(yè)的現(xiàn)狀
    陳四樓選煤廠是一座處理能力為3. 6Mt/a的礦井型無煙煤選煤廠，原煤篩分破碎車間采用∮100mm的預(yù)先分級篩對原煤進(jìn)行分級，篩上物經(jīng)過人工揀矸除雜后進(jìn)入FP型雙齒輥破碎機(jī)破碎，以滿足跳汰機(jī)對入料粒度的需要。FP型破碎機(jī)破碎機(jī)理屬復(fù)合型，包括劈裂破碎、擠壓破碎、沖擊破碎、研磨破碎等。
    生產(chǎn)過程中的塊煤破碎主要表現(xiàn)為三種形式：物料沖擊破碎、H{料轉(zhuǎn)載沖擊破碎和破碎機(jī)內(nèi)破碎，i者之中以破碎機(jī)內(nèi)破碎為主。表1所載為改造前破碎機(jī)人料原煤的粒度組成。破碎機(jī)改造前>80mm級塊原煤破碎產(chǎn)品篩分粒度組成見表2。
    由表2可以看出，出料過粉碎率(( 13mm)為22.96%，同時中塊粒度級產(chǎn)物損失也較大，> 25mm級只占66.24%。也就是說，進(jìn)入破碎機(jī)的物料(>100mm)經(jīng)過破碎以后有1/3產(chǎn)物達(dá)不到中塊粒度要求。
3、破碎機(jī)中塊煤破碎的影響因素分析
3.1齒輥轉(zhuǎn)速
    破碎機(jī)齒輥的轉(zhuǎn)速越高，沖擊力越大，對塊煤的沖擊破碎就越嚴(yán)重。曰前陳四樓選煤廠破碎機(jī)齒輥轉(zhuǎn)速為76r/min，齒頂線速度為2.38 m/s。
3.2齒環(huán)間距
    破碎機(jī)的齒環(huán)間距越小，物料在破碎機(jī)中的研磨破碎越嚴(yán)重，磨碎作用越大。陳四樓選煤廠破碎機(jī)齒環(huán)間距僅為20mm。
3.3齒頂?shù)搅硪积X輥面的距離
    破碎機(jī)齒輥上齒頂?shù)搅硪积X輥面距離越小，擠壓破碎作用就越嚴(yán)重。陳四樓選煤廠破碎機(jī)一個齒輥上輥齒頂點(diǎn)到另一齒輥面的距離僅為20mm。
3.4輥齒的形狀
    在保證輥齒強(qiáng)度的情況下，采用新材料制作的輥齒可使垂直輥軸方向的輥齒形狀變窄，從而有利于減少過粉碎。
3.5單齒環(huán)的輥齒數(shù)目
    在保證有效破碎的前提下，輥齒的數(shù)目越少越有利于減少沖擊破碎，降低過粉碎率。
4、改進(jìn)方案
    針對陳四樓選煤廠破碎機(jī)工作現(xiàn)狀，結(jié)合對塊煤在破碎機(jī)中破碎影響因素的分析，從以下幾個方面對破碎機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)。
    (l)降低齒輥轉(zhuǎn)速。在滿足正常生產(chǎn)的前提下，通過試驗將齒輥轉(zhuǎn)速由76r/min降為50r/min，齒頂線速度從2.  38 m/s降到了1.57 m/s。
    (2)加大齒環(huán)距離。將破碎機(jī)原有的7排齒環(huán)改為5排，同時對輥齒形狀也進(jìn)行了改造，齒環(huán)間距由20mm增大到50—80mm。
    (3)加大齒頂?shù)搅硪积X輥面距離。因為破碎機(jī)產(chǎn)物的粒度在很大程度上取決于齒輥面與齒頂高差，為提高塊煤產(chǎn)率，將齒頂?shù)綄γ纨X輥面的距離增加到50—80mm。
    (4)改變齒形，減少齒數(shù)。將輥齒形狀由普通錐形改為扁平狀，單齒環(huán)齒數(shù)從6齒減為5齒。
5、改造效果
    通過技術(shù)改造，增加了破碎機(jī)破碎過程中的分級作用，使符合粒度要求的物料及時排出，有效避免了塊煤在破碎機(jī)中的重復(fù)混雜破碎。改造后破碎機(jī)人料粒度組成見表3，改造后> 80mm級塊原煤破碎產(chǎn)品篩分粒度組成見表4。
    由表1與表3可見，盡管破碎機(jī)改造前后進(jìn)入破碎機(jī)的粒度均大于80mm，但改造后破碎機(jī)<13mm的產(chǎn)物減少了4.24個百分點(diǎn)。
    通過實(shí)際測量，進(jìn)入破碎機(jī)的物料量約占原煤總量的12%。技術(shù)改造后，塊煤在破碎作業(yè)中的過粉碎率降低了4. 24個百分點(diǎn)，塊煤產(chǎn)率提高了0.5個百分點(diǎn)。按原煤產(chǎn)量3.6M t/a，塊煤售價高出其他品種150元／I計，則年增加經(jīng)濟(jì)效益270萬元。同時，由于過粉碎率降低，減少了破碎機(jī)的磨損和無用功消耗，更有利于分選作業(yè)正常運(yùn)行，提高了分選效果，在一定程度上減少了煤泥的處理量，減輕了煤泥同收和煤泥水系統(tǒng)的負(fù)荷，也使破碎機(jī)的維護(hù)量大大降低。
6、結(jié)語
    通過對破碎作業(yè)過程的分析研究，找出了塊煤過粉碎和破碎機(jī)產(chǎn)品粒度組成偏小的原因，提出了改進(jìn)措施。通過對破碎機(jī)的技術(shù)改造．既提高了塊煤產(chǎn)率，增加了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，又減少了因塊煤過粉碎而產(chǎn)生的末煤含量，減輕了后續(xù)煤泥水處理環(huán)節(jié)的負(fù)荷，降低了破碎機(jī)的維護(hù)量，為同類型選煤廠設(shè)計或改造提供了一定的借鑒經(jīng)驗。