生產水泥的原材料含鈣、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，屬于石灰質的有石灰石、泥灰巖、白堊等。屬于泥質和硅質的有粘土、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，因為產地不同，它們的化學組分不盡一致，形成環境和形成后經歷的自然條件的變化各異，其可破碎性也不一樣。以統稱為石灰石的礦石為例，不同產地不僅化學成分有差異，晶粒結構、抗壓抗沖擊性能、硬度、對金屬的磨蝕性、粘附性等物理機械性質更可能有相當大的差別。研究工廠所使用的這些原料的上述特性（統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，破碎系統和破碎機的科學選型應包含兩方面的工作：即先要進行原料破碎方面的可加工性的研究，正確地確定破碎系統，并對各廠家破碎機性能作充分認識之后選好破碎機。
1、當前情況
    水泥廠的破碎系統比工廠的其它生產系統簡單得多，但是并非任何條件下采用同一種破碎系統和機型都能獲得相同的破碎效果。以當前使用得最為廣泛的單段錘式破碎機為例，同規格破碎機在TL廠一套錘頭破碎石灰石的壽命達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成本，而且錘頭的頻繁更換也造成出料粒度的波動，使后續工序生產不穩定、操作難度增加。BMS廠曾利用單段錘式破碎機破碎砂巖，預期該機錘頭壽命為8萬t，而實際只有3 700t，被迫停用。這類問題在外國公司為我們所作的設計中也曾發生，例如LZ廠，因系統和機型不當曾使該廠砂頁巖礦相當長一段時期內設備堵塞頻繁，給生產造成很大的困難，不得不在礦山建立很大的堆棚，儲備相當多的礦石供雨天使用。
    當前我國比較普遍的情況是在建廠時往往忽略了事先對原料的可破碎性能進行研究。有的也只把原料的個別因素作為依據，以上情況難免導致錯誤的判斷，造成決策的失誤。
    國外一些知名的水泥機械制造廠家都具有對原料進行可破碎性研究的手段和能力。赴現場進行考察，取樣和加工試驗之后，都能提出合理的破碎系統和足以發揮效能的破碎機產品。更明確地說，這些制造廠家不僅是把通用型產品提供用戶，而是將作了針對性改造的產品提供用戶。這是一種全新的設計理念，是一對一的服務，可以確保客戶獲得最大的利益。
    當然，為了獲得上述服務，一些技術性的細節必須處理好。例如，用戶應該給制造廠商了解礦床的地質資料，協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，但是只要對它進行了研究，是可以認識的。在獲得正確認識的基礎上，通過選擇合理的工藝流程和機型，作到系統合理，機型可靠，使用經濟的目的。
    影響原料破碎的諸多因素，作者曾在《水泥技術》1997年第4期中作過介紹，本文不再贅述。這些因素的評價尚有一個量化的問題。至今，國際上還沒有一套被廣泛承認的方法。國外各公司都有自己的辦法和經驗對自己生產的破碎機與用戶的實際破碎情況聯系起來，作出評價，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。我國的破碎機械制造廠家也應該開展這方面的工作，才能提高所制造產品的性能，以適應我國原料品質復雜的需要。
2、破碎機的類型和破碎系統
2.1  破碎機的類型及基本特性
    機械法破碎物料所施加的外力主要有擠壓、碾磨、剪切、打擊等。一種破碎機通常是按照一種或幾種方式組合進行工作的。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械耗能最少，磨損最小。選擇破碎機除了考慮以下兩個因素之外，還有一些其他因素在起著重要作用。例如，生產系統要求的破碎比（原礦最大粒度與要求的產品粒度之比），要求的產品顆粒級配，原料的粘附性和含水率，機械結構的復雜性、可靠性和價格等等。
    一般大型水泥廠的原礦粒度可達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型式而定，立式磨一般約為75mm，球磨一般≤25mm。因此，破碎系統的破碎比，當使用立式磨時是15—20:1，使用球磨機時是40~60:1。
    由以上介紹可見，錘式和反擊式破碎機具有最大的破碎比，可以用一段破碎完成其它機型需要兩段或三段才能完成的破碎作業，它的系統簡單，使用的設備少，廠房小，建設費用低。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用，勞動力費用和折舊費）并不高于擠壓型破碎，應是首選方案。但是當礦石磨耗性高、或者難破碎時，由此使得生產成本增加顯著，節省的建設費用將被很快支付出去。而頻繁更換機件使生產的穩定性也受影響，則不宜采用。這時應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，應該注意到旋翅式、顎式、圓錐式破碎機對粘濕料非常敏感，它們很容易造成破碎腔的堵塞。當含土較多、雨水較多時，對原料進行預篩分，清除其中混入的粘濕物料，可以改善破碎機的工作。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破碎，也會給錘式和反擊式破碎機造成困難，對于這類原料（例如白堊、泥灰巖、頁巖、粘土），輥式破碎機更為適應。但是，常規的輥式破碎機，不能破碎抗壓強度較高的物料。因此，夾雜一些抗壓強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
    破碎系統包含破碎段數和每段中的流程兩個方面。單段破碎是最簡單的破碎系統，應該優先選用。由于原料性質方面的原因，在不適于單段破碎時，就需要兩段或三段破碎。每段尚有開路（包括帶預篩分或不帶預篩分）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，石灰石粗碎后進行篩分，篩上物進入中碎機破碎。泅水破碎系統的生產能力是1 500t/h，粗碎用旋翅式粗碎機，經篩分后有50%為合格料(< 80mm)．篩上料進入反擊式破碎機破碎，中碎機的生產能力是750t/h。
    江南小野田破碎系統的生產能力是1 000t/h，粗碎用顎式破碎機，中碎用圓錐式破碎機。由顎式破碎機和錘式中碎機組成的兩段破碎系統的破碎比可達40-50:1，可以達到球磨機需要的粒度，是單段破碎尚未出現前慣用的破碎系統，新建水泥廠中已不多見。但是當礦石磨蝕性較高時仍是可取的方案。作者曾在雙陽水泥廠擴建工程中采用了這種兩段破碎系統。其原因是該廠石灰石的Si02較高，老系統（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提供兩種規格的碎石，自用為<25mm，外銷時是< 250mm。該破碎系統的生產能力為600t/h，其流程（見圖1）。當系統生產外銷石灰石時，中碎機停止運轉。使用表明，錘式中碎機的錘頭壽命達到了40萬t，比原有壽命提高1倍。證明這種系統對于磨蝕性較高的原料是有效的。
    破碎機前設置預篩分機可以起到一定作用，將合格料篩分出來走旁路可以提高整個破碎系統的生產能力，減少破碎機的磨損。由于碎料中含泥量較高，經過預篩分后又減少了破碎機堵塞的機會。當然，這也使得破碎系統變得復雜，增加了設備維護工作量。旋翅式、顎式破碎機的生產常是不均衡的，受來料塊大小而變化，時多時少，它與第二段破碎中間宜設貯存倉予以調節，否則第二段破碎機的生產能力應大于第一段的能力。
    進行預篩分對于難處理的硬質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的堵塞情況時曾將原料進行篩析，結果是若將< 60mm的細料篩除，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。

相關礦山機械設備：
1、圓錐破碎機
2、雷蒙磨粉機
3、顎式破碎機