生產(chǎn)水泥的原材料含鈣、硅、鋁、鐵等成分，由它們的氧化物按一定比例配合，在高溫煅燒下才能形成合格的水泥熟料。對于原料中夾帶的鎂、鉀、鈉等又有一定的限量。提供上述成分的原料，屬于石灰質(zhì)的有石灰石、泥灰?guī)r、白堊等。屬于泥質(zhì)和硅質(zhì)的有粘土、沙土、頁巖、砂頁巖、粉砂巖、砂巖、石英巖等。它們都是取之于自然界的礦物原料。同一謂稱的某種礦石，因?yàn)楫a(chǎn)地不同，它們的化學(xué)組分不盡一致，形成環(huán)境和形成后經(jīng)歷的自然條件的變化各異，其可破碎性也不一樣。以統(tǒng)稱為石灰石的礦石為例，不同產(chǎn)地不僅化學(xué)成分有差異，晶粒結(jié)構(gòu)、抗壓抗沖擊性能、硬度、對金屬的磨蝕性、粘附性等物理機(jī)械性質(zhì)更可能有相當(dāng)大的差別。研究工廠所使用的這些原料的上述特性（統(tǒng)稱為可加工性或可破碎性），就顯得十分必要。
    另一方面，加工礦物原料的破碎機(jī)械多種多樣，它們的工作原理不同，其適用條件也不一樣。因此，破碎系統(tǒng)和破碎機(jī)的科學(xué)選型應(yīng)包含兩方面的工作：即先要進(jìn)行原料破碎方面的可加工性的研究，正確地確定破碎系統(tǒng)，并對各廠家破碎機(jī)性能作充分認(rèn)識之后選好破碎機(jī)。
1、當(dāng)前情況
    水泥廠的破碎系統(tǒng)比工廠的其它生產(chǎn)系統(tǒng)簡單得多，但是并非任何條件下采用同一種破碎系統(tǒng)和機(jī)型都能獲得相同的破碎效果。以當(dāng)前使用得最為廣泛的單段錘式破碎機(jī)為例，同規(guī)格破碎機(jī)在TL廠一套錘頭破碎石灰石的壽命達(dá)240萬t，而CJ廠不足5萬t。后者不僅由此增加了礦石的生產(chǎn)成本，而且錘頭的頻繁更換也造成出料粒度的波動，使后續(xù)工序生產(chǎn)不穩(wěn)定、操作難度增加。BMS廠曾利用單段錘式破碎機(jī)破碎砂巖，預(yù)期該機(jī)錘頭壽命為8萬t，而實(shí)際只有3 700t，被迫停用。這類問題在外國公司為我們所作的設(shè)計(jì)中也曾發(fā)生，例如LZ廠，因系統(tǒng)和機(jī)型不當(dāng)曾使該廠砂頁巖礦相當(dāng)長一段時(shí)期內(nèi)設(shè)備堵塞頻繁，給生產(chǎn)造成很大的困難，不得不在礦山建立很大的堆棚，儲備相當(dāng)多的礦石供雨天使用。
    當(dāng)前我國比較普遍的情況是在建廠時(shí)往往忽略了事先對原料的可破碎性能進(jìn)行研究。有的也只把原料的個(gè)別因素作為依據(jù)，以上情況難免導(dǎo)致錯(cuò)誤的判斷，造成決策的失誤。
    國外一些知名的水泥機(jī)械制造廠家都具有對原料進(jìn)行可破碎性研究的手段和能力。赴現(xiàn)場進(jìn)行考察，取樣和加工試驗(yàn)之后，都能提出合理的破碎系統(tǒng)和足以發(fā)揮效能的破碎機(jī)產(chǎn)品。更明確地說，這些制造廠家不僅是把通用型產(chǎn)品提供用戶，而是將作了針對性改造的產(chǎn)品提供用戶。這是一種全新的設(shè)計(jì)理念，是一對一的服務(wù)，可以確保客戶獲得最大的利益。
    當(dāng)然，為了獲得上述服務(wù)，一些技術(shù)性的細(xì)節(jié)必須處理好。例如，用戶應(yīng)該給制造廠商了解礦床的地質(zhì)資料，協(xié)助取得確有代表性的試樣等等。
    原料可破碎的研究，在我國目前尚是一個(gè)空白。原料的可破碎性是它的一種固有特性，人們不可能改變它，但是只要對它進(jìn)行了研究，是可以認(rèn)識的。在獲得正確認(rèn)識的基礎(chǔ)上，通過選擇合理的工藝流程和機(jī)型，作到系統(tǒng)合理，機(jī)型可靠，使用經(jīng)濟(jì)的目的。
    影響原料破碎的諸多因素，作者曾在《水泥技術(shù)》1997年第4期中作過介紹，本文不再贅述。這些因素的評價(jià)尚有一個(gè)量化的問題。至今，國際上還沒有一套被廣泛承認(rèn)的方法。國外各公司都有自己的辦法和經(jīng)驗(yàn)對自己生產(chǎn)的破碎機(jī)與用戶的實(shí)際破碎情況聯(lián)系起來，作出評價(jià)，提出建議。以KHD公司為例，他們是通過10余年的研究和資料的積累，分析歸納出一套辦法。我國的破碎機(jī)械制造廠家也應(yīng)該開展這方面的工作，才能提高所制造產(chǎn)品的性能，以適應(yīng)我國原料品質(zhì)復(fù)雜的需要。
2、破碎機(jī)的類型和破碎系統(tǒng)
2.1  破碎機(jī)的類型及基本特性
    機(jī)械法破碎物料所施加的外力主要有擠壓、碾磨、剪切、打擊等。一種破碎機(jī)通常是按照一種或幾種方式組合進(jìn)行工作的。因此，它的能耗和磨損各異。
    以能耗而論，擠壓破碎的耗能最少，依次是打擊、剪切，碾磨耗能最多。
    以磨損而論，擠壓破碎的磨損最小，依次是打擊、剪切，碾磨磨損最大。
    因此，利用擠壓力工作的破碎機(jī)械耗能最少，磨損最小。選擇破碎機(jī)除了考慮以下兩個(gè)因素之外，還有一些其他因素在起著重要作用。例如，生產(chǎn)系統(tǒng)要求的破碎比（原礦最大粒度與要求的產(chǎn)品粒度之比），要求的產(chǎn)品顆粒級配，原料的粘附性和含水率，機(jī)械結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、可靠性和價(jià)格等等。
    一般大型水泥廠的原礦粒度可達(dá)1.5m，中小型水泥廠的原礦粒度也接近Im。原料粉磨需要的礦石粒度由磨機(jī)型式而定，立式磨一般約為75mm，球磨一般≤25mm。因此，破碎系統(tǒng)的破碎比，當(dāng)使用立式磨時(shí)是15—20:1，使用球磨機(jī)時(shí)是40~60:1。
    由以上介紹可見，錘式和反擊式破碎機(jī)具有最大的破碎比，可以用一段破碎完成其它機(jī)型需要兩段或三段才能完成的破碎作業(yè)，它的系統(tǒng)簡單，使用的設(shè)備少，廠房小，建設(shè)費(fèi)用低。打擊型破碎的金屬消耗和能耗雖高于擠壓型破碎，但是增幅也隨礦石特性不同而異。磨耗性低的脆性礦石的破碎成本（包括金屬消耗和能耗費(fèi)用，勞動力費(fèi)用和折舊費(fèi)）并不高于擠壓型破碎，應(yīng)是首選方案。但是當(dāng)?shù)V石磨耗性高、或者難破碎時(shí)，由此使得生產(chǎn)成本增加顯著，節(jié)省的建設(shè)費(fèi)用將被很快支付出去。而頻繁更換機(jī)件使生產(chǎn)的穩(wěn)定性也受影響，則不宜采用。這時(shí)應(yīng)選用擠壓型的兩段破碎，或者第一段為擠壓型、第二段為打擊型的兩段破碎，它們都可降低破碎的金屬消耗量。
    選用多段破碎時(shí)，應(yīng)該注意到旋翅式、顎式、圓錐式破碎機(jī)對粘濕料非常敏感，它們很容易造成破碎腔的堵塞。當(dāng)含土較多、雨水較多時(shí)，對原料進(jìn)行預(yù)篩分，清除其中混入的粘濕物料，可以改善破碎機(jī)的工作。以粘濕料為主體的原料既不宜用旋翅式、顎式和圓錐式破碎機(jī)破碎，也會給錘式和反擊式破碎機(jī)造成困難，對于這類原料（例如白堊、泥灰?guī)r、頁巖、粘土），輥式破碎機(jī)更為適應(yīng)。但是，常規(guī)的輥式破碎機(jī)，不能破碎抗壓強(qiáng)度較高的物料。因此，夾雜一些抗壓強(qiáng)度較高的大塊礫石的高粘濕原料是最難處理的原料。
2.2破碎系統(tǒng)
    破碎系統(tǒng)包含破碎段數(shù)和每段中的流程兩個(gè)方面。單段破碎是最簡單的破碎系統(tǒng)，應(yīng)該優(yōu)先選用。由于原料性質(zhì)方面的原因，在不適于單段破碎時(shí)，就需要兩段或三段破碎。每段尚有開路（包括帶預(yù)篩分或不帶預(yù)篩分）和閉路流程。大宇泅水水泥公司、江南小野田水泥公司均采用二段開路破碎系統(tǒng)，石灰石粗碎后進(jìn)行篩分，篩上物進(jìn)入中碎機(jī)破碎。泅水破碎系統(tǒng)的生產(chǎn)能力是1 500t/h，粗碎用旋翅式粗碎機(jī)，經(jīng)篩分后有50%為合格料(< 80mm)．篩上料進(jìn)入反擊式破碎機(jī)破碎，中碎機(jī)的生產(chǎn)能力是750t/h。
    江南小野田破碎系統(tǒng)的生產(chǎn)能力是1 000t/h，粗碎用顎式破碎機(jī)，中碎用圓錐式破碎機(jī)。由顎式破碎機(jī)和錘式中碎機(jī)組成的兩段破碎系統(tǒng)的破碎比可達(dá)40-50:1，可以達(dá)到球磨機(jī)需要的粒度，是單段破碎尚未出現(xiàn)前慣用的破碎系統(tǒng)，新建水泥廠中已不多見。但是當(dāng)?shù)V石磨蝕性較高時(shí)仍是可取的方案。作者曾在雙陽水泥廠擴(kuò)建工程中采用了這種兩段破碎系統(tǒng)。其原因是該廠石灰石的Si02較高，老系統(tǒng)（為單段破碎）一套錘頭的壽命低于20萬t。再者要求新建的破碎系統(tǒng)提供兩種規(guī)格的碎石，自用為<25mm，外銷時(shí)是< 250mm。該破碎系統(tǒng)的生產(chǎn)能力為600t/h，其流程（見圖1）。當(dāng)系統(tǒng)生產(chǎn)外銷石灰石時(shí)，中碎機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。使用表明，錘式中碎機(jī)的錘頭壽命達(dá)到了40萬t，比原有壽命提高1倍。證明這種系統(tǒng)對于磨蝕性較高的原料是有效的。
    破碎機(jī)前設(shè)置預(yù)篩分機(jī)可以起到一定作用，將合格料篩分出來走旁路可以提高整個(gè)破碎系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，減少破碎機(jī)的磨損。由于碎料中含泥量較高，經(jīng)過預(yù)篩分后又減少了破碎機(jī)堵塞的機(jī)會。當(dāng)然，這也使得破碎系統(tǒng)變得復(fù)雜，增加了設(shè)備維護(hù)工作量。旋翅式、顎式破碎機(jī)的生產(chǎn)常是不均衡的，受來料塊大小而變化，時(shí)多時(shí)少，它與第二段破碎中間宜設(shè)貯存?zhèn)}予以調(diào)節(jié)，否則第二段破碎機(jī)的生產(chǎn)能力應(yīng)大于第一段的能力。
    進(jìn)行預(yù)篩分對于難處理的硬質(zhì)和粘濕性混合料往往能起到極好的作用。我們在研究東岸嶺砂頁巖礦中碎機(jī)的堵塞情況時(shí)曾將原料進(jìn)行篩析，結(jié)果是若將< 60mm的細(xì)料篩除，則余下物料中基本不含泥土和頁巖。破碎這種物料則不易被堵塞。

相關(guān)礦山機(jī)械設(shè)備：
1、圓錐破碎機(jī)
2、雷蒙磨粉機(jī)
3、顎式破碎機(jī)