破碎作業(yè)在選礦、化工、建材等工業(yè)部門占有重要地位。在選礦廠中，破碎與磨碎作業(yè)的生產(chǎn)費用和設備投資占的比例都比較大。但破碎作業(yè)普遍存在能耗高、破碎效率低等問題。因此，提高破碎效率，降低功耗是多年來破碎技術研究與產(chǎn)品開發(fā)所要解決的兩個問題。
1、工程實例分析
1.1工程背景
    唐山三友礦山公司是以開采堿石和水泥石為主的大型礦山企業(yè)，年開采量300萬噸，其中堿石品位要求CaC0含量在89%以上。而實際開采過程中將有100萬噸礦體達不到要求，而被作為廢石排放。針對此種情況，生產(chǎn)技術部人員通過對煉鋼用熔劑灰石市場的調(diào)研，建議上一條750×1060熔劑灰石破碎篩分生產(chǎn)線，對100萬噸礦石進行進一步加工。此方案得到上級部門的認可并獲得大力支持。
1.2檢測與分析
    煤礦是破碎機采用最廣泛的行業(yè)，露天煤礦的原煤破碎和選煤廠人料的預處理都離不開破碎設備。煤炭屬中硬巖石，并具脆性，所采用的破碎設備包括錘式破碎機、發(fā)擊式破碎機、齒輥式破碎機和選擇性破碎機。在這些破碎設備中，齒輥式破碎機具有制造簡單，維修方便，成本低，破碎能力高等明顯優(yōu)點，因此使用相當廣泛。但是傳統(tǒng)的齒輥式破碎機技術水平仍停留在50年代，普遍存在設備老化，功率消耗大，破碎效率低等缺點，既不能保證產(chǎn)品粒度，又存在粉煤量大的問題。對傳統(tǒng)的齒輥式破碎機進行技術改造或研制開發(fā)新型的齒輥式破碎機，已勢在必行。
    普通的篩分過程分為分層和透篩兩個階段，物料分層是完成篩分過程的條件，物料透篩是篩分的目的。物料在篩面上受篩面外力的作用，處于一定的松散狀態(tài)，使每個物料顆粒都能夠獲得相互位移所必需的能量和空間，以保證細粒順利透篩。
    在入料水分較大的情況，粒度不同，粗細混雜的散狀物料進入篩面，其中只有一部分顆粒與篩面接觸。而接觸篩面的這部分物料中，又不全是小于篩孔的細粒，大部分小于篩孔的細粒分布在料層的各個部位。但由于物料與篩面做相對運動，篩面上的料層被松散，大顆粒本來就存在的粒間孔隙被進一步擴大，小顆粒就穿過孔隙進入到下層。由于小顆粒間隙小，大顆粒不能穿過，因此大顆粒在運動中位置不斷升高，于是，原來雜亂排列的粒群經(jīng)過一段較長時間的析離，即按粒度分層，形成小粒在下，大粒在上的微觀排列。這樣，小于篩孔的細粒得到透篩，實現(xiàn)了粗細粒級的分離；大于篩孔尺寸的顆粒由于受到篩網(wǎng)的限制，只能留在篩網(wǎng)上面，并隨篩面的振動向前運動。小于篩孔尺寸的細粒物料則松散透篩成為篩下產(chǎn)品。
2、改革方案
2.1生產(chǎn)工藝的改革與創(chuàng)新
    本系統(tǒng)在工藝和設備選型上進行了大膽的嘗試，采用了德國OK型板式給料機，解決了以往給料不均問題；采用塊式篩板式振動篩來解決更換篩底頻繁問題；采用PE750×1060鄂式破碎機配合懸臂吊來解決破碎機卡礦問題；而且比600×900陲式破碎機破碎能力強，并且這幾種設備具有運轉效率高、故障率低、便于維修和更換、維修成本低等特點。生產(chǎn)過程中，采用了電腦監(jiān)控系統(tǒng)，這不僅改善了工人的工作條件，減少了人員的配置，而且提高了故障監(jiān)測率，大大提高了生產(chǎn)效率。
    組成方面與普通振動篩基本相同，是由篩箱、篩框、篩面、激振器、支承裝置等組成。為有效的消除細粒煤堵篩孔的現(xiàn)象，故采用較大的振幅。因為篩分工藝參數(shù)的選擇，首先應考慮物料篩分規(guī)律的需要。物料在篩分過程中，采用多大的振幅要由試驗決定，而不是人為地制定一個振幅。激振強度，振幅和頻率是相互聯(lián)系的，應根據(jù)物料篩分運行的規(guī)律選擇一個振幅的調(diào)節(jié)范圍，在試驗中逐步逼近最佳振幅值，而獲得好的篩分效果。
    欲使篩分效率高，處理量大，對潮濕物料，要強制松散，應當采用較大振幅和較低的頻率，因為物料的透篩需要足夠的時間和空間，頻率過高，分層不能正常進行影響篩分效果。振動強度是一個重要的指標。振動強度是篩箱運動的加速度與重力加速度的比值，通常我國振動篩的振動強度在3～4.2之間，但對于潮濕物料來說，這個振動強度就小多了。潮濕物料的篩分需要時間和空間，物料拋起來產(chǎn)生的慣性力應能夠克服潮濕物料與篩面絲的粘結力。振動強度大，使物料回落時與篩面之間的相對運動速度加快。生產(chǎn)工藝過程見圖1。
2.2建筑結構的改革與創(chuàng)新
    在主體結構設計中，主要包括三部分：鋼筋混凝土結構，毛石砌體結構和鋼結構。為保證工程質量，配合生產(chǎn)工藝及設備的要求，主體結構我們采取了鋼筋混凝土結構；輔助部分采用毛石砌筑，以降低成本；在皮帶廊部分采用鋼結構并在結構受力允許的情況下，利用了大量廢舊鋼材。這樣，不僅加快了施工進度，而且在滿足使用功能和結構安全的條件下，降低了成本。
    在破碎機地上部分基礎設計中，充分考慮到設備的動荷載和靜荷載及懸臂吊的扭轉力矩，采用了鋼筋混凝土有梁板式平臺，結合墻壁式基礎，這樣既能最大程度地承受破碎機振動荷載和懸臂吊扭轉力矩，又增強了結構的整體剛度，使操作人員在平臺上感到安全和舒適。破碎機自重29.8噸，每小時破碎能力120—250噸，動載變化相當大，變化幅度在2倍以上，因此，平臺必須有足夠剛度和強度，才能滿足要求，為此我們進行了結構力學的嚴格計算，對荷載進行了最不利的組合，對彎矩進行了二次分配，以既滿足結構安全，又降低成本。
    對料倉上部結構設計中，考慮到運礦汽車的特點（斗高1.8米到2.8米，容量3722運礦車為22噸和374運礦車為40噸）和料倉容量（6米×6米×6米），由于近8～9米的落差，在卸車時的動荷將非常大，再加400噸石料自重，比破碎機基礎承受的動荷要大的多，約達到172噸到320噸，受力情況還要復雜。為此，將料倉設計為鋼筋混凝土結構，有梁底板，并與破碎機基礎分離，以減少對破碎機基礎的影響。
    結構地下基礎設計中，采用無梁片筏基礎，這種基礎更能適應這種基底面積小承受荷載較大的結構形式，同時，能夠較好的提高地基土的承載力，增強基礎的整體剛度，調(diào)整不均勻沉降。而且設計中，為防止破碎機基礎與料倉基礎間的相互影響和不均勻沉降，基礎采用了分離式結構，并利用自然地勢的高差，將基礎分為兩部分，即破碎機基礎和料倉基礎，高差4.5米，這樣既保證了結構的安全，又減少了鋼筋混凝土結構和土方的開挖，降低了工程造價。
    重型板式給料機基礎設計中，考慮到動載不是很大，靜載為給料機自重22噸和約8噸重的石料，采用了小截面墻式鋼筋混凝土基礎，以保證結構穩(wěn)定。
    振動篩基礎設計中，考慮到篩的彈性振動特點及篩的結構特點——四腳集中荷載，采用了鋼柱支撐四腳的方案。鋼結構的延性更能很好的適用于振動篩的工作特性。而且使施工既方便又快捷。加快施工進度。
    在四條皮帶架及平臺設計中，全部采用鋼結構，小角鋼支撐，巧妙地利用了桁架結構原理，使結構受力更為合理，同時節(jié)約了鋼材。
3、結論
    通過對現(xiàn)有生產(chǎn)設備及生產(chǎn)工藝的改造，以及相應建筑結構的配套改造和建設，本套設計方案中比以往破碎篩分系統(tǒng)的設計，無論是設備選型，還是主體結構設計，都大膽地進行了技術改造與革新，而且，經(jīng)過兩年多的運轉，情況良好，非常適合煤炭破碎作業(yè)。此項目成為礦山的又一經(jīng)濟增長點，贏得年利潤200萬元，為礦山的發(fā)展做出了貢獻。本文針對礦山企業(yè)的實際問題，對生產(chǎn)工藝創(chuàng)新與建筑結構改革的有機結合進行了探索，對解決企業(yè)浪費問題，節(jié)約國家資源提出了具體建議，對類似的工程實際問題具有一定的參考價值。