利用煤矿和洗煤厂所剩余的矸石，生产烧结空心砖产品是目前消化工业废渣比较好的一个途径。利用煤矸石生产烧结空心砖，其生产工艺已渐趋成熟，全国已有大量的生产厂在运行。但是，在砖瓦工厂的设计和生产中，煤矸石破碎工艺设计和设备的问题一直是科研、技术人员进行研究的课题之一。在煤矸石烧结生产工艺中，由于煤矸石本身的原料特点，设计时其破碎工艺和设备的选择是其中的关键环节之一。
由于煤矸石本身的原料颗粒大，硬度大，成分复杂，湿度变化大等因素，以及生产工艺对于煤矸石破碎效果的较高要求，决定了煤矸石破碎工艺设计及设备选择的重要性。尤其它不仅仅决定了煤矸石破碎的质量，也决定了煤矸石砖厂的投资大小、正常生产的维护成本，特别是全厂耗电量与此密切相关。在烧结煤矸石空心砖厂的设计中，可否选用较先进、实用的破碎设备
在烧结煤矸石空心砖厂的实际生产中，能否提高和改进现有的煤矸石破碎工艺设计及设备，使其更节电、生产的维护成本更低、破碎的效率更高、产品质量更好，同时，能够借鉴其他行业，如水泥、陶瓷、耐火材料行业的破碎工艺设计及设备，本文对此问题进行探讨。
1破碎工艺设计及设备方案对比方案
1 ：颚式破碎机D料仓D圆盘给料机D双筒锤式破碎机D斗式提升机D重型筛D陈化D双轴搅拌机D高速细碎对辊机该方案称为“三级破碎二级搅拌”，目前采用较多。
主要特点：
①煤矸石原料进行初碎、中碎、细碎三级破碎处理，煤矸石原料的自然含水率较高，可以到8 %～12 %。三级破碎比为：
进料粒度200～300mm ，初碎粒度< 30mm ，中碎粒度< 3mm ，细碎粒度< 1mm ；②破碎比大，适合于初始粒度较大的硬质煤矸石原料；③该方案采用多级破碎，一条生产线多台破碎处理设备，设备数量多，例如，一条年产6000万块煤矸石砖生产线可配备3 - 4台双筒锤式破碎机才能满足要求；④该方案动力消耗较大，年产6000万块煤矸石砖生产线破碎设备的装机容量为260～400kW ；
⑤由于采用多级破碎，以及高速细碎对辊机作为细碎，即起到*后煤矸石原料处理的“把关”作用；同时，重型筛的使用能使破碎过程颗粒分级，有利于提高破碎设备的效率；⑥破碎的原料细度和级配较好，可满足生产高质量的空心砖需要。成型水分一般达15 %～16 % ，多应用于硬塑挤出，一次码烧工艺。
方案2 ：
箱式给料机D颚式破碎机D单边笼粉机（或棒式破碎机）D斗式提升机D震动筛D陈化D双轴搅拌机D高速细碎对辊机（或轮碾机）该方案主要由颚破、笼粉（或棒破）、细碎对辊（或轮碾机）三级组成，其中由单边笼粉机（或棒式破碎机）代替了方案1中的锤式破碎机设备，棒式破碎机使用较少见；而细碎对辊机或轮碾机均可作为细碎设备选用。该破碎工艺过程是国内较早普遍采用的对于页岩和煤矸石破碎的工艺。其单边笼粉机*大的特点是适宜某些地区高含水率的硬质页岩。笼粉机与锤式破碎机的优缺点对比见下文阐述。
方案3 ：
箱式给料机D细碎颚式破碎机D胶带输送机D双轴搅拌机D胶带输送机D球磨机（湿润）D陈化该方案主要由细碎颚破（初碎）、球磨（中、细碎）和搅拌机组成，破碎工艺变为“二级破碎”，主要特点是：①该工艺采用陶瓷、水泥行业广泛使用的细碎设备DDD球磨机进行煤矸石破碎，球磨机的出料细度达1mm以下，完全满足制造高质量的空心砖要求，其产量受到一定的限制。可根据出料的粒度、球磨时间不同，其产量也不相同；②工艺过程较为简单，破碎设备减少，工艺布置方便、紧凑，因为减少了斗式提升机、大型料仓、震动筛等一系列设备，厂房面积减少，土建投资减少；③由于某些球磨机要求原料含水率低，对于煤矸石的自然含水率要达3. 5 % ，所以，在球磨机前设计了烘干系统。采用湿润球磨机原料自然含水率达8 %～12 % ；④单台球磨机设备维修简单，操作方便，易损件仅为增加少量钢球，更换量不大；粉尘较少，操作环境好；⑤单台球磨机设备一次性投资大，单机相对于其他破碎设备来说，装机容量较大。综合了土建投资减少和生产线设备减少、工艺简化的优点后，全厂总投资与方案1、方案2相比较少。
方案4 ：箱式给料机D细碎颚式破碎机D胶带输送机D细碎锤式破碎机斗式提升机D多机风选机D陈化库该方案主要由细碎颚破（初碎）、细碎锤式破碎机（中、细碎）和多级风选机以及搅拌机组成，破碎工艺变为“二级破碎+颗粒分级”
，主要特点是：①采用细碎锤式破碎机作为中、细碎设备，工艺设计上可不再设置常规的细碎设备，如，高速细碎对辊机（或轮碾机）等，这样对于细碎锤式破碎机的破碎质量和破碎效果要求更为严格。应选用性能优良，产量较大的锤式破碎机；②设计的多级风选机其功能是：一方面将二级破碎的颗粒分级，较大颗粒的煤矸石进入细碎锤式破碎机再次破碎，小颗粒的原料可输送到下一道工序，如此反复循环，起到震动筛的功能；另一方面将极大的提高破碎设备的破碎效率。因为，如果大量的2mm以下的粉状料进入细碎锤式破碎机时，既不必被破碎也不能有效下料，而常常产生大量粉尘并经常出现“糊料”现象，极大地影响了锤式破碎机的效果；③“二级破碎+颗粒分级”方案工艺过程简化，工艺布置占地面积小，设备利用和破碎效率高，由于多级风选机密封操作，生产过程粉尘少，生产环境好；④该方案的缺点是，由于多级风选机设备高度较高，或者多次分级的需要，要求厂房配套高度，所以土建投资大。同时，多级风选机应配套风机，该设备的产量对整个生产线有很大影响。该方案适合于初始煤矸石原料颗粒较小，细粉含量约40 %以上，要求生产环境较为严格的生产线设计。
2单边笼粉机与锤式破碎机
以普通应用的L FB2 -Φ1410型单边笼粉机为例。
其*大进料粒度< 90mm ，出料粒度< 3mm。页岩原料含水率达20 % ，煤矸石含水率达12 %～15 % ，产量为20m 3 / h （煤矸石或硬质页岩） ，动力为55kW。经过长期运行，其优点是：对于含水率较高的页岩和煤矸石破碎较适宜；缺点是产量低，耗电量高，维修工作量大，消耗材料量大，破碎原料的细度差；经测算，每生产1000万块砖，消耗钢材达4. 5t左右。基于其特点，单边笼粉机近年来有逐渐被锤式破碎机、高速细碎对辊机（或轮碾机）等设备代替的趋势；然而，对于小型生产厂来讲，它有着其价格方面的优势。
一般地，新建工厂选厂时，不应选用含有大量地下水的页岩矿山，必需对渗水做有效的处理，排除大量的水分后才可用于生产中；对于普遍降雨量较大的煤矸石砖厂，拟建设原料棚备足必要的原料；设计中尽量不用烘干原料的处理系统，也不必为了“适合”于笼粉机吃“湿料”而使用含水率过高的原料，这样必然会大幅度地降低设备的工作效率。
锤式破碎机是目前使用较为广泛的中、细碎破碎设备，主要有单转子破碎机和反击式破碎机等，主要破碎为击碎。当物料从喂料口喂入，首先受到锤子迎击而破碎。继而物料得到动能，向衬板碰撞破碎；又受到锤子打击而破碎，物料之间碰撞也击碎物料。*后下落到筛条上，受到碰击和磨剥，从底部排出。
锤破机粉碎比较大，可达100左右，当入料为50～150mm时，可下料粒度为1～8mm。生产能力与下料粒度有关。电耗小，管理方便，结构简单。缺点是：①物料易受铁质渗铁影响；②锤头磨损大，每班需要更换锤头，锤头钢材需要耐磨且强度高。筛板磨损大，需要定期更换。生产1万块砖（标砖） ，折合锤头，钢板的消耗量为4. 0kg ，年产6000万块生产线，年消耗钢材24t ，折合人民币80000多元；③锤破一般入料水分小于13 % ，反击式锤破水分小于8 %～10 % ；④锤破在实际生产中耗电量不大，但震动较大，设备基础要求高；④正常生产需要备用设备，一半用于生产，一半用于更换锤头与维修，例如年产6000万块煤矸石空心砖（折标）厂使用细碎锤破PCB 900×900 ，生产使用3台，实际设计选用6台为宜，这样可满足实际需要。该设备粉尘大，需环保措施，喂料时要求均匀入料，腔内不允许有堆积，易产生“糊料”。它基本上代替了原来的笼式粉碎机，作为普遍使用的一种中细碎设备，锤式破碎原料颗粒配比见1。
1实测某些锤破机粉碎原料的颗粒配比情况对比
对锤破的改型与研究，不断发展，其内部构造是千姿百态，各不相同，各排锤头有的设计在一定位置，有设计在交错排列。它对筛条磨损结果很不一样，如有的筛条未磨损长度占总长15 %～10 % ，这样其作用几乎末发挥，产品质量无法保证。转子转速并不是愈高愈好，锤头排数和锤头总数不是愈多愈好，锤头的重量，更不是愈重愈好。而应该是围绕在进料*大块度
设定的前提下，设计一种能将中等硬度、自然含水率适宜的煤矸石打碎至全部通过1～3mm筛孔的粉状物料，产量达到小时产量（与台时产量，万块的砖机配套）所需的转速、锤头总数等*佳技术参数；对它作深一步的研究、完善、提高是十分必要的。
3湿式球磨机目前，许多煤矸石、页岩砖厂采用了球磨机来粉碎物料。使用效果良好，主要特点是对生产工艺细碎化，球磨机对调节矸石颗粒细粒级配有保证，产品质量好，操作维护比较方便。它是比较传统的破碎设备应用在砖瓦行业上，效果较理想的一种设备，据调研一些矸石空心砖厂的球唐机使用情况，反映良好，尤其对于生产高质量的煤矸石空心砖能保证质量。但主要存在问题如下：①老式干法球磨不适于含水量较大煤矸石，需要烘干设备。干式筒型球磨机进行煤矸石粉磨时，其缺点是要求水分含量低，仅达3. 5 % ，须用高压引风机把磨好的物料从磨机的仓内吸到粗细粉分离器之后。粗的物料再返回磨机重磨，磨好的物料再输送到料仓中去。这样高压引风机的功率配置很大，耗电量高，很多用户已经不能接受，且粗细粉分离器安装所需厂地和厂房都很浪费。现在用润磨机之后就去掉了高压风机和粗细粉分离器。节省了电耗和工艺安装设备；②球磨颗粒的分离和再次混合，配比和搅拌增加了工艺复杂流程；③单机维护和操作要求较高的技术水平；④单机的产量不够大。球磨机的筒体尺寸从600×700 （直径×长度）一2100×3000 ，产量随筒体尺寸而变大，球磨时间与球磨出料细度成正比。
节能型润湿式球磨机筒称为（润磨机）是在普通型球磨机的基础上发展起来的，主要用于粉磨水分含量高于6 % ，低于12 %的中硬性物料，广泛应用于矿山、冶金、建材、化工等行业的粉磨作业。如粉磨矿石、全烧结球团的返矿、煤矸石、厚煤、页岩、化工原料等。其特点有：①节能型润磨机在减少配套电功率方面效果很显著，如一套年产6000万标准砖的生产线，采用锤破加筛选做为主要粉碎工艺时的配置电耗功率425kW ，其中，包括三台锤破机225kW ，振动筛40kW ，细碎对辊机130kW ，输送设备30kW等。如用润磨机做为主要粉磨工艺后，每台润磨机功率为180kW。减少配套功率65kW；②粉磨车间机械设备投资小，建筑面积减少，采用锤破筛选工艺时需投资198万元（其中：高细对辊机也可按引进设备价格计算）。采用节能型润磨机工艺设备时，投资142万元，减少投资56万元。考虑附属设备，建筑面积减少，工艺简化等因素，则投资更省；③方案1、2、工艺过程是比较复杂的，又须配置多台皮带输送设备，且筛选阶段经常出现筛孔“糊死”
，影响正常生产。破碎、筛选阶段都宜在密封的破碎间室内操作运行；由于粉尘很大，给操作带来困难。环保除尘困难，投资较多。如果采用一段细破二段润磨的粉磨工艺就能减少二至三道破碎设备，破碎工艺流程简单，去掉筛选设备等流程。球磨后的物料是合格的原料，经输送提升至料仓即可使用。球磨机可在室内操作，一般可不用配套除尘设备；④节能型润湿球磨机主轴承采用滚动轴承，比老式球磨机降低了配套功率，年节电10 %～15 % ，采用甘油润滑，节油10 % ，节水80 %。
MGG2100×3000节能润磨机性能：生产能力：6. 5～29t/ h ；给料粒度< 30mm；出料粒度0. 083～0. 014mm ，简体尺寸： 2100×3000mm；功率：180kW ，主轴转速：24r/ min ，*大装球量：20t ，磨机总重：53t ，两种破碎方案的比较见2
2两种破碎方案的比较
4结论与建议
我们经过对煤矸石原料破碎设备的实际生产实践，经过对水泥等其它行业，几年来迅速发展的非金属材料细磨机设备的调研，结合煤矸石原料破碎的先进经验，通过本文的讨论，提出基本看法和建议。
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