1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

随着房地产行业和基建的大规模发展，沙石行业的需求也越来越庞大。截至2011年，建筑市场年砂石需求规模接近100亿吨，我国沙石开采点约两万余处，机制砂石生产点超过1万处，同大规模生产相伴的是成本的随之上涨和随处可见的浪费现象，这些现象进一步压缩着沙石行业的利润，阻碍沙石行业的进一步发展，另一方面，随着天然砂资源的日益枯竭和国家禁采文件的下发 ，通过制砂设备加工后机制砂以强度高、洁净度高等综合性能成为天然砂的替代品，目前已越来越占据市场的主流地位，而制砂设备以及破碎技术一直是砂石行业的焦点。鄂式破碎技术是目前应用于沙石行业粗碎主要的碎石技术，而更为先进的旋回破碎技术却没能大规模应用于砂石行业，该技术在其他一些资源行业已经开始应用，并取得了显著的效果，这对于沙石行业有很大的借鉴意义。旋回破碎技术的使用可以提升沙石行业的整体竞争力，对于进一步提高沙石成品的质量和压缩沙石行业的成本都大有裨益。

以湖州新开元碎石有限公司为例，作为湖州地区砂石行业的领头羊，近年来新开元一直主打长三角市场，通过不懈的努力，在长三角地区有了比较稳定的市场份额，但其成本问题一直居高不下，如何有效的减少生产成本是摆在新开元面前的一个重要问题。

本文主要针对运用旋回破碎技术对大型矿山生产工艺的改善作出讨论，针对目前矿山开采的高成本作出分析，并如何在保证质量的前提下进一步压缩成本，提升行业的整体竞争力，以保证市场多样化的需求。

新开元碎石有限公司的生产现状

文章将从新开元公司的具体生产情况入手展开基于旋回破碎技术的露天砂石矿生产工艺分析。新开元碎石有限公司作为湖州砂石行业的领头羊之一，自98年投产至今，已经达到年碎石生产规模600万吨，虽然近几年投入大量资金引进高品质砂生产工艺，不断改善管理制度，但其生产成本一直居高不下。下图是2011年新开元的成本比例图，

其中采矿占据了一半以上的成本，粗碎7%，细碎30%，输料8%。按流程划分，粗碎处于一个中间的位置，一方面粗碎决定了采矿处理后的入料尺寸，另一方面细碎的能耗和粗碎的排料密切相关。其处理的能力影响着整个采矿工艺92%的成本。 目前新开元的粗碎采用的是3台颚式破碎机，年产量保持在600万吨左右，

随着市场的进一步深入，对沙石的市场提出了进一步的要求，机制砂替代天然砂成为一种行业趋势，在这样的大前提下，新开元需要对市场未雨绸缪，而旋回破碎技术的应用设想不失为一种良方。

旋回破碎技术的应用现状

旋回破碎机生产至今已有百年的历史，自美国人Charles Brown于1878年申请旋回破碎机专利以来，旋回破碎技术快速的发展，以美卓矿机、斯维达拉公司、山特维克以及富勒史密斯为代表的国外著名厂家占领半壁江山，而国内，以沈阳北方重工和杭州山虎为代表的一批厂家也发展迅速。由于其生产能力要比颚式破碎机高3~4倍，所以是大型矿山和其他工业部门初碎各种坚硬物料的典型设备。

旋回破碎机的工作原理是利用破碎机传动轴由电动机通过三角皮带和皮带轮驱动，传动轴通过齿轮驱动偏心轴、偏心套驱动主轴使动锥衬板之间产生周期性的相对运动，将从上部进入破碎腔的物料破碎。其次挤满给料，破碎机每一旋摆挤压行程经过物料压实和压碎两个过程，物料越充满破碎腔，破碎腔内的物料密实度越高，就可减少压实过程，提高压碎强度，挤满给料是实现层压破碎的工艺条件。然后粒间层压破碎，粒型优良颗粒的破碎不仅发生在颗粒与衬板间，而且发生在颗粒与颗粒之间。颗粒相互挤压，使扁平及长条状颗粒沿薄弱断面断裂，每个岩石颗粒在破碎腔中得到多次破碎。因此产品颗粒更趋于立方状，从而使针片状含量大大降低。普通针片状能保持在5%以下。然后磨耗低，节约成本旋回破碎机采用挤压破碎原理，不存在衬板与物料的高速碰撞和摩擦，本身也避免了部件的剧烈磨损，而且层压破碎原理也进一步减轻了部件磨损，使相当部分的破碎发生在骨料颗粒之间。最后液压无级调整排料口，该设备采用液压调整及保护系统，并且与润滑系统合二为一，结构紧凑。操作人员只需操作按钮即可液压无级调整排料口，以适应不同产品的排料要求，或补偿衬板的磨损。

下图是国内的一些厂商生产的具有代表性的机型

和鄂式破碎机相比旋回破碎机主要有几大优点：1、震动小破碎比大 2、维修周期长 3、产品粒度均匀4、生产率大 5、电能消耗少 6、工作平稳。这些优点为进一步改善大型露天砂石矿生产工艺提供了可能。

由于其处理能力的限制，当前颚式破碎机的最大给料粒度只有70mm，而一般的旋回破碎机的入料口是其两倍。而给料粒度直接决定了爆破成本和二次破碎的成本，首先我们对爆破采取一些分析，目前露天矿台阶爆破的主要参数是选择孔间距、排间距、底盘最小抵抗线、孔深、每孔装药量、微差时间等，而孔径、台阶高度、矿岩种及硬度、破碎程度、风化程度、布孔方式、起爆顺序、要求爆破后矿岩的块度范围、所用炸药的种类等都是可以定量控制的，爆破主要运用的是中深孔技术，在查阅资料的时候我们发现有一种系统可以模拟爆破的现状，和爆破的定量的一些参数，它叫专家系统。露天石矿的好坏，对后续作业有很大影响，尤其是占总成本13%的二次破碎的成本，我们利用这个系统，或许在后面能给我们一些帮助。

而旋回破碎机的出料质量也是它的一个很大的优势，在前面介绍的时候我们已经提到它是利用在破碎腔内的石料压实压碎的一个过程，而石料间的相互挤压破碎使排料能够保持较好的质量，它的针片状含量一般低于5%，出料大小起伏能够保持在20mm，连续性较好，级配均衡。由于粗碎的石料有较低的针片状和稳定的石料大小，在粗碎石料进入细碎之后，我们对石料的能耗就可以进一步减小，无论从筛分还是破碎都可以降低成本，从而影响整个细碎33%的成本。

所以旋回破碎机是大型矿山和大型工程的首选，1999年8月投入三峡运行的从瑞典斯维达拉公司进购的2台50#8212;65MK#8212;Ⅱ型旋回破碎机，也成为一个旋回破碎机成功运用的经典案例，为之后的旋回破碎技术在国内的发展运用打了基础。

目前旋回破碎技术已经大规模应用于铁、黄金、铜等矿种的粗碎工艺，这对于露天砂石矿的大规模应用具有借鉴意义，是推动我国沙石行业发展和产业升级的重要技术。

用旋回破碎技术替代鄂式破碎技术在新开元的探讨

和国外最领先的供应商如：美卓、山特维克等还是存在一定差距的。但是成本优势是显而易见的，所以在选择机型的时候需要客观的分析新开元的市场需求和生产现状的一些情况，做出合理客观的选择。

当前新开元的粗碎工艺主要为两台国产颚式破碎机和一台液压式鄂式破碎机，其出料口的石料针片状较多，粗细浮动特别大，对下一步中碎的能耗产生了较多的影响，另一方面由于颚式破碎机它的给料粒度只能达到60-70mm，所以对采矿工艺产生的石料的大小要求比较严格，大的石料必须再破碎才能进入给料口，同时在爆破方面也需要更多的钻孔和填上更多的炸药，而这三者目前占整个采矿工艺的成本超过40%。另一方面颚式破碎机的平均使用寿命是1年，而颚式破碎机的使用寿命是它的2-3倍，故旋回破碎机的折旧要小于颚式破碎机。而在生产能力方面旋回破碎机的产能是颚式破碎机的3倍左右，相同产量的石料旋回破碎机的产量要低于颚式破碎机，可以进一步压缩成本。同时旋回破碎技术不是万能的，它的使用会带来维修费用的上升，同时它还有较高的投资成本和较大的场地占用以及一些使用的限制因素，这些都是我们将要仔细考虑的。论文将就具体的参数的成本分析给出进一步解释。

对于新开元目前的石料供应量而言，两台产能为600吨/小时的旋回破碎机全面开工一台处于半待机状态，可以用一台旋回破碎机替代3台旋回破碎机，然后用一台颚式破碎机留以备用，这样也可以节省人工成本，下文将就旋回破碎机和颚式破碎机的成本作大概的对比。

在粗碎出料方面，旋回破碎机的出料浮动小，出料粒度稳定，针片状颗粒可以保持在5%以下。而颚式破碎机的浮动较多，质量参差不齐，直接导致中碎和细碎的质量和能耗。

总结与思考

在沙石行业旋回破碎技术的应用还很少，一方面由于它的使用成本问题，另一方面对于旋回破碎技术的应用的负面效应还没有正确的评估。但是整个行业的发展离不开一批探索者。当下，人力资源成本上升，各项资源成本上升，减少合理的成本是提高行业竞争力的一种有效的手段，旋回破碎技术作为大型矿山行业的领先的破碎技术，可以帮助沙石行业进一步压缩成本，提升整体竞争力。

参考文献：

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10、Pothina;Kecojevic;Klima;Komljenovic

《Gyratory crusher model and impact parameters related to energy consumption》2007.8

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

【解决问题】

1、新开元采矿工艺和粗碎工艺的成本分析

2、爆破孔径和爆破品量对爆破产生石料的影响