1、引言
进入钢铁工厂内的大块原燃料无法直接使用，必须经过整粒加工处理，使其粒度满足有关生产用户的精料要求，故必须在厂内配套设置破碎处理工序。钢铁厂内金属矿物整粒设施主要有铁矿石、锰矿石、铬铁矿石破碎筛分设施等，非金属矿物整粒设施主要有熔剂、电煤、焦煤、焦炭破碎筛分设施等。各种破碎筛分设施技术特点皆是针对不同的物料特性，配置适合的破碎工艺流程，选用适合的机械装备，达到理想的破碎效果。
钢铁工厂内较为典型的破碎工序有：铁前系统对中高硬度的大块铁矿石破碎加工以供高炉和烧结的生产使用；炼焦系统对于中低硬度的煤在配料前进行预破碎用以提高成品焦炭品质；炼钢系统对高碳铬铁矿等高硬度物料破碎以满足钢水精炼和生产不锈钢的要求。
2、破碎机理和原则
破碎是依靠机械力克服大块固体物料内力而将其分裂为小块的过程。当施加的外力超过物料的机械强度极限时就发生裂变，物料的机械强度越大就越难破碎，所消耗的动力自然就越大。从物料破碎的效果分，可将破碎作业分为粗碎、中碎、细（粉）碎三级。物料在破碎过程中，每经过一级破碎，都有一定程度的碎裂并变小，破碎前后物料最大块直径之比称为破碎比，即：
破碎比取决于
破碎机的型式、工艺流程类型和矿石硬度。而对于破碎机械来说，破碎比是评定机械效能的一项重要指标也是确定破碎工艺流程和设备选型的重要依据。
破碎筛分设施一般设置在受料系统和供料系统中，其生产能力应与上游输送系统匹配一致。当破碎筛分的物料品种较多时，应根据各种物料的可碎性、粒度组成及产品粒度要求，选择一种或几种破碎筛分机组。当某物料中细粒级部分较多而又要求产品含粉率较低时，可考虑设置预先筛分，以减少物料过粉碎和充分发挥破碎机的能力。对于含泥、含水量较高的矿石，可考虑配套设置洗矿或干燥设施。破碎筛分工艺流程应遵循稳定可靠、高效低耗的原则，同时能最大限度地实现资源综合利用，降低生产成本。
3、破碎设备类别及性能特点
钢铁工厂内原燃料处理量巨大，常用的破碎机械有
颚式破碎机、
圆锥式破碎机、
反击式破碎机、
锤式破碎机、辊式破碎机等。各类破碎机有不同的规格，不同的使用条件和范围。
3.1颚式破碎机
颚式破碎机是靠可动颚板作周期性的往复运动，把进入两颚板间的物料压碎。如图1所示，该破碎机工作时电动机驱动皮带轮，通过偏心轴使动颚上下运动，当动颚上升时动颚板向固定颚板接近，使得物料被压碎；当动颚下行时，动颚板在拉杆弹簧的作用下，离开固定颚板，此时已破碎的物料从破碎腔下口排出。随着动颚作周期性的压碎和排泄物料，实现批量生产。
颚式破碎机适宜对中高硬度的原料进行粗破，或在多级破碎工艺中作为一级破碎设备。该类设备不适宜破碎软硬度的物料，对物料的含水率和含粉率也有所要求，原料含水率和含粉率过高，颚板上易留料，影响破碎效率。颚式破碎机具有结构简单、重量轻、价格低、易维修、排料口易调节等优点，缺点是村板易磨损，运行振动剧烈、产品粒度不均匀．能耗较高。因动颚和定颚承受巨大，的破碎力和物料的摩擦作用，一般在动颚和定颚的表面安装耐磨（白口铸铁或锰钢）的齿型村板，村板的使用寿命直接关系到颚式破碎机的工作效率、使用寿命和生产成本。
3.2反击式破碎机
反击式破碎机是物料受高速运动的板锤的打击，使物料向反击板高速撞击，以及物料之间相互撞击而破碎。如图2所示，该设备是利用冲击能来破碎物料的机械装置，工作时在电动机的带动下，转子高速旋转，物料进入板锤作用区时，与转子上的板锤撞击破碎后被抛向反击装置上再次破碎，之后从反击衬板上弹回到板锤作用区重新破碎，物料由大到小进入反击腔重复进行破碎，直到破碎成所需粒度后，由出料口排出。
反击式破碎机适宜中低硬度物料的粗破，尤其适合煤、石灰石等易碎性物料。反击式破碎机具有构造简单、重量轻、破碎比大、调整方便、产品粒度均匀、易维修、能耗低等优点，缺点是板锤和反击板易磨损，需经常更换，另外设备运转时噪音极大。
3.3圆锥破碎机
圆锥破碎机靠内锥体的偏心回转，使处在两锥体间的物料受到弯曲和挤压而破碎。如图3所示物料处于内外两圆锥之间，外圆锥固定，内圆锥作偏心摆动，将央在其中的物料压碎或断裂。
圆锥式破碎机适宜中高硬度物料的细破，在多级破碎工艺流程中往往作为二级和三级破碎设备。圆锥式破碎机具有破碎比大、效率高、能耗低、调整方便、零部件使用寿命长、出料小、产品粒度均匀等优点，缺点是结构复杂、重量重、价格高、不易维修。圆锥式破碎机以圆锥底圆直径尺寸作为规格的划分标准，主流产品有弹簧圆锥式破碎机和西蒙斯圆锥破碎机。
3.4锤式破碎机
锤式破碎机是物科受高速回转的锤头的冲击快速向固定衬板冲击而发生破碎。该破碎机的主要工作部件为带有锤头的转子，电动机带动转子在破碎腔内高速旋转。物料自上部给料口进入机内，受高速运动的锤子的打击、冲击、剪切、研磨作用而碎裂。碎裂物料中粒度小于转子下方筛孔尺寸的通过筛板排出，大于筛孔尺寸的粗粒阻留在筛板上继续受到锤头的打击和研磨，直至最后通过筛板排出。锤式破碎内部构造见图4。
锤式破碎机用于破碎各种中低硬度且磨蚀性弱的物料，适用于煤矸石、白垩、石灰石、页岩等脆性且韧性强的物料。锤式破碎机分单、双转子两种形式，单转子又有单向与可逆两种，按结构形式又有立式与卧式的区分。锤式破碎机具有结构简单、破碎比大、生产效率高、排出粒度可调、易维修等优点，缺点是运转时噪音大，锤头损耗率高，需经常更换。
3.5辊式破碎机
辊式破碎机有单辊、双辊和四辊式，按辊面型式分有齿辊式和光面辊式。该型式破碎机主要是靠辊子的挤轧和磨剪力进行破碎，以双齿辊式破碎机为例，物料落在两个相互平行而旋回相反的辊子间（相向滚动），在辊子表面的摩擦力作用下，物料被扯进转辊之间，受到辊子的挤压而破碎，齿形辊面还有劈碎作用。
辊式破碎机适用于各种高、中等硬度以下的矿石和岩石的中细碎。主要优点是结构简单、设备轻便、工作可靠、调整破碎比较方便、振动较弱。缺点是生产能力低，要求喂料连续均匀，辊面磨损不均、产品粒度不均匀，易发溅料，要经常修理维护，另外需配置给矿除铁装置。
4、块矿破碑
为改善高炉炉料的透气性和传热条件，强化高炉冶炼和降低焦比，要求人炉铁矿石的粒度均匀，粉末含量减少。由于部分钢铁厂进厂的原矿中块度大、品味低，故需要破碎加工成合格粒度的铁矿石供高炉、烧结生产。
以三段开闭路破碎筛分流程为例，进厂块矿粒度0～300mm需破碎加工成8～30mm粒度块矿产品供高炉生产，另将≤8mm粒度粉矿筛分出来参与混匀配料供烧结生产，破碎流程见图6所示。第一段为开路粗破碎，配置1台颚式破碎机将原矿破碎至160mm粒度以下，并筛分成3种粒级，中间级粒度为合格块矿。第二段为开路中破碎，配置1台圆锥破碎机将块矿破碎至50mm粒度以下，并筛分成3种粒级，中间级粒度为合格块矿。第三段为闭路细破碎，配置1台圆锥破碎机将块矿细碎筛分成粉矿，筛上大料返回重新筛分破碎。
采用多级破碎闭路流程不仅主体设备数量多，而且要额外增加辅助设备，整体工程投资高。现今随着重机制造业技术的进步和破碎机械性能的改进，出现了具备大处理能力、高破碎比、细出料粒度的新型高效破碎设备。采用先进的设备虽然价格昂贵，但可以简化破碎筛分段数，减少工艺流程和减少设备台数，反倒具有更好的投资建设经济性。
5、焦煤预破碎
炼焦用煤的粉碎细度和粒度组成对焦炭质量影响较大。实际生产中不应当把各种煤先混合再粉碎，而是要根据不同煤种岩相组成的硬度差异，按不同粒度要求进行筛分破碎。对于易粉碎的焦煤和肥煤可有较大的粒度，对于难粉碎的硬质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匀，从而达到提高焦炭质量的目的。
图7为焦煤预破碎流程，由原料场运来的气煤等难破碎的煤，先经除铁装置将煤料中的铁件去除后，分别进入2台可逆反击锤式破碎机同时进行预破碎加工，破碎后的煤经带式输送机送往配煤槽。不需要预破碎的肥煤，可通过三通翻板调整煤料经带式输送机直接送往配煤槽。如原料场输煤系统能力大，而难以选用与系统能力匹配的大，破碎机时，则可以在破碎室内建缓冲料仓进行缓冲，以减小破碎机能力。
6、高碳铬铁矿破碎
铬铁是生产不锈钢的最重要的原料，每种不锈钢都含有铬。炼钢车间冶炼钢水所添加的原料为高碳铬铁（矿中Cr203≥40%，冶炼生产粒度为10～80mm）。高碳铬铁作为滚珠钢、工具钢和高速钢的合金剂可提高钢的淬透性，增加钢的耐磨性和硬度；用作铸铁的添加剂，可改善铸铁的耐磨性和提高硬度，同时使铸铁具有良好的耐热性，
钢铁厂外购的高碳铬铁矿品质参差不齐，自然块中含有大量的大块料，需要破碎成小块并将细粉筛出。如图9所示，自然块粒度范围为0～200mm，其中大块料(粒度80～200mm)占～80%，合格矿（粒度10～80mm占- 10%，粉状矿（粒度0～10mm）占～10%。自然块卸至料槽后由大倾角胶带机运至颚式破碎机一次性碎破至80mm以下粒度，之后进行一次筛分，筛上合格矿及筛下粉矿分别进入对应料仓贮存。
7、结语
综上所述，要设计一个完整合理的破碎筛分系统，本着节约工程投资、充分利用资源的原则，除考虑钢铁厂规模、物料特性、处理量之外，还需充分掌握破碎机理和破碎机械设备性能特点，才能设计出合适的工艺方案和选用适合装备，最终构建出理想的生产厂房，降低后序生产运行成本，取得较好的经济效益。
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