慣性圓錐破碎機(jī)及其在礦山的應(yīng)用

唐 威，羅中興

(1.北京礦冶研究總院，北京 100160；2.中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司，北京 100038)

慣性圓錐破碎機(jī)及其在礦山的應(yīng)用

唐 威1，羅中興2

(1.北京礦冶研究總院，北京 100160；2.中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司，北京 100038)

慣性圓錐破碎機(jī)是一種具有獨(dú)特原理和結(jié)構(gòu)的新型超細(xì)節(jié)能破碎設(shè)備，具有良好的“料層粉碎”作用，開路破碎產(chǎn)品粒度為毫米級(jí)，可滿足“多碎少磨”新工藝的要求，極大降低破磨流程的能耗和鋼耗。本文簡(jiǎn)述了慣性圓錐破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理，介紹了該機(jī)在冶金礦山企業(yè)的應(yīng)用情況。

慣性圓錐破碎機(jī)； 料層粉碎； 多碎少磨； 優(yōu)化破碎流程

1 前言

在礦山、冶金、建材、耐火材料、磨料磨具、玻璃、陶瓷、化工等行業(yè)，物料的粉碎是不可或缺的工序之一。粉碎一般包括破碎與磨碎，從破碎與磨碎工段的鋼耗和能耗比較、破碎機(jī)和磨機(jī)基建投資的差別和降低入磨粒度的磨礦生產(chǎn)成本變化等方面進(jìn)行的分析比較可知，“多碎少磨”是粉碎工程領(lǐng)域提高效益、節(jié)能降耗和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的根本途徑，而實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的最切實(shí)可行的方法就是采用性能優(yōu)越的破碎設(shè)備和選擇簡(jiǎn)潔高效的破碎工藝流程，盡可能降低磨機(jī)的入磨粒度，從而提高磨機(jī)處理能力和碎磨系統(tǒng)總體效率，同時(shí)降低碎磨產(chǎn)品的單位能耗和鋼耗。

俄羅斯 “米哈諾布爾”科技股份有限公司根據(jù)先進(jìn)的破碎理論研制的慣性圓錐破碎機(jī)，設(shè)計(jì)思路獨(dú)特、機(jī)械結(jié)構(gòu)合理，其優(yōu)良的性能代表了當(dāng)前世界圓錐破碎機(jī)的最高水平，能實(shí)現(xiàn)“料層粉碎”，滿足“多碎少磨”工藝流程的要求。

2 慣性圓錐破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

慣性圓錐破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

慣性圓錐破碎機(jī)與偏心圓錐破碎機(jī)最根本的區(qū)別在于產(chǎn)生破碎力的原理有本質(zhì)的不同。偏心圓錐破碎機(jī)由齒輪通過(guò)軸套帶動(dòng)動(dòng)錐旋轉(zhuǎn)，動(dòng)錐的運(yùn)動(dòng)軌跡可以認(rèn)為是固定的，破碎力由被破碎物料的硬度及破碎腔內(nèi)物料的充填率來(lái)決定。因?yàn)閯?dòng)錐的運(yùn)動(dòng)軌跡是固定的，排礦口有多大，最大產(chǎn)品粒度就多大。

1—定錐；2—?jiǎng)渝F；3—機(jī)殼；4—激振器；5—減震器；6—底架圖1 慣性圓錐破碎機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖

慣性圓錐破碎機(jī)工作時(shí)，激振器旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的慣性力推動(dòng)動(dòng)錐做旋擺運(yùn)動(dòng)，動(dòng)錐的運(yùn)動(dòng)軌跡不是固定的。破碎腔內(nèi)無(wú)物料時(shí)，動(dòng)錐在激振器的慣性力作用下可以碰到定錐。破碎機(jī)工作時(shí)，動(dòng)錐在激振器的慣性力作用下將盡量地沖擊、擠壓破碎物料，而且慣性圓錐破碎機(jī)動(dòng)錐的旋擺頻率遠(yuǎn)大于偏心圓錐破碎機(jī)動(dòng)錐的擺動(dòng)頻率，物料從進(jìn)入破碎腔到被排出過(guò)程中被破碎達(dá)上百次，遠(yuǎn)大于物料在偏心圓錐破碎機(jī)破碎腔中被破碎的次數(shù)。另外，與偏心圓錐破碎機(jī)相比，慣性圓錐破碎機(jī)的動(dòng)錐運(yùn)動(dòng)軌跡可變，動(dòng)錐沿物料層每滾動(dòng)一周都伴隨有100多次的振動(dòng)，由附加的這種強(qiáng)烈脈動(dòng)沖擊加強(qiáng)了破碎效果。所以即使在大排礦口的情況下，也能將物料破碎得很細(xì)，開路破碎的產(chǎn)品粒度為毫米級(jí)。

慣性圓錐破碎機(jī)工作時(shí)破碎腔是擠滿給料，在由激振器旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的慣性力作用下，物料層被充分地壓實(shí)，承受全方位的剪切、擠壓、扭轉(zhuǎn)和彎曲應(yīng)力，物料顆粒之間相互作用，從而實(shí)現(xiàn)“料層粉碎”。

與單顆粒破碎相比，“料層粉碎”有三大好處：①因?yàn)槠扑榍皇菙D滿給料，破碎腔內(nèi)的物料承受全方位的破碎作用，所以能充分利用破碎能量，提高破碎效率，單位破碎比功耗僅為普通設(shè)備的一半左右；②物料的破碎不僅發(fā)生在物料顆粒和襯板之間，同時(shí)物料顆粒之間相互破碎，因此破碎得更細(xì)；③因?yàn)槲锪系钠扑榘l(fā)生在物料顆粒之間，從而減少了襯板的磨損，延長(zhǎng)了襯板的使用壽命，破碎產(chǎn)品機(jī)械鐵污染小。另外，慣性圓錐破碎機(jī)還具有安裝容易，維護(hù)簡(jiǎn)便，過(guò)鐵時(shí)不會(huì)損壞設(shè)備，不怕硬，甚至硬質(zhì)合金刀頭都可破碎等優(yōu)點(diǎn)。

3 慣性圓錐破碎機(jī)的應(yīng)用情況

北京礦冶研究總院和俄羅斯“米哈諾布爾”科技股份有限公司合資成立的北京凱特破碎機(jī)有限公司生產(chǎn)的慣性圓錐破碎機(jī)GYP系列主要有4種規(guī)格，技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 慣性圓錐破碎機(jī)技術(shù)參數(shù)

慣性圓錐破碎機(jī)已廣泛用于國(guó)內(nèi)的物料粉碎領(lǐng)域。下面介紹慣性圓錐破碎機(jī)在選廠的一些應(yīng)用實(shí)例。

3.1 鈾礦山選廠

衢州某鈾礦品位為0.2%左右，礦石很硬，而且有一定韌性，較難破碎。因?yàn)椴捎枚呀に?，要求破碎的鈾礦石產(chǎn)品粒度為-4mm，一般破碎機(jī)很難破碎到該粒度，曾經(jīng)使用過(guò)雙腔反擊式破碎機(jī)和對(duì)輥破碎機(jī)進(jìn)行細(xì)碎，效果都不理想。

該鈾礦對(duì)破碎系統(tǒng)進(jìn)行了改造，采用慣性圓錐破碎機(jī)取代原細(xì)碎設(shè)備，選用了4臺(tái)GYP- 600慣性圓錐破碎機(jī)，用3臺(tái)備1臺(tái)，破碎工藝流程如圖2所示。

圖2 某鈾礦破碎工藝流程圖

在激振力為97%時(shí)，GYP- 600慣性圓錐破碎機(jī)破碎鈾礦石取樣篩分結(jié)果見表2，單臺(tái)設(shè)備處理量為15t/h。

表2 GYP- 600慣性圓錐破碎機(jī)破碎鈾礦石取樣篩分結(jié)果

改造后的破碎系統(tǒng)成品產(chǎn)率高，大大降低了單位功耗，使用效果良好，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

3.2 金礦選廠

棲霞某金礦為石英脈狀金礦石，破碎產(chǎn)品送入粉礦倉(cāng)，再供給磨機(jī)，因此要求破碎產(chǎn)品粒度越細(xì)越好。以前的破碎工藝流程為“兩段閉路破碎”，破碎產(chǎn)品粒度為-15mm，破碎工段生產(chǎn)能力為25t/h左右，破碎系統(tǒng)不能滿足磨礦要求，嚴(yán)重制約選廠的生產(chǎn)能力，破碎時(shí)間長(zhǎng)，耗電量大。

改造方案中磨礦系統(tǒng)不變，破碎系統(tǒng)選用GYP- 900慣性圓錐破碎機(jī)取代以前的破碎設(shè)備，破碎工藝流程實(shí)現(xiàn)了“兩段開路破碎”，破碎產(chǎn)品粒度降低為-8mm，生產(chǎn)能力提高到50t/h左右，工藝流程極其簡(jiǎn)單，如圖3所示。

圖3 某金礦石破碎工藝流程圖

GYP- 900慣性圓錐破碎機(jī)排礦間隙為38mm時(shí)破碎產(chǎn)品粒度篩分結(jié)果見表3。

表3 GYP- 900慣性圓錐破碎機(jī)破碎金礦石取樣篩分結(jié)果

新的開路破碎工藝流程產(chǎn)品粒度-8mm占90%以上為，球磨機(jī)的入磨粒度大大降低，球磨機(jī)產(chǎn)量從190t/d提高到260t/d，球磨機(jī)的鋼耗和能耗不變，產(chǎn)量提高36.8%，生產(chǎn)成本大大降低，極大地提高了經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 砂石料選廠

丹東某砂石料選廠破碎花崗巖制作砂石料，破碎產(chǎn)品中-5mm為砂子，+5mm為碎石，要求產(chǎn)品粒型為立方體狀，因?yàn)榱⒎襟w形狀的顆粒能提高混凝土的流動(dòng)性，空隙率小，水泥或?yàn)r青耗量減少10%以上，降低原料成本，同時(shí)提高混凝土制品的抗壓強(qiáng)度和抗位移的性能。普通的破碎機(jī)破碎產(chǎn)品中片狀顆粒含量比較多，往往不能滿足砂石料的粒型要求，還需要經(jīng)過(guò)專門的整形設(shè)備加工后才能成為合格產(chǎn)品。

該砂石料選廠采用了1臺(tái)GYP- 900慣性圓錐破碎機(jī)，破碎工藝流程簡(jiǎn)潔高效，如圖4所示。

GYP- 900慣性破碎機(jī)破碎花崗巖取樣篩分結(jié)果見表4，產(chǎn)量為35～40t/h。

兩段開路破碎，原礦從-300mm破碎至-10mm，破碎產(chǎn)品全部為成品。慣性圓錐破碎機(jī)具有良好的“料層粉碎”作用，能實(shí)現(xiàn)物料的“選擇性破碎”。工作時(shí)破碎腔內(nèi)充滿物料，物料在破碎腔中承受全方位的擠壓、剪切、彎曲和扭轉(zhuǎn)作用。片狀物料因?yàn)閺?qiáng)度小被首先破碎，破碎產(chǎn)品中90%以上為立方體狀顆粒，從而保證了產(chǎn)品的高品質(zhì)，粒型比經(jīng)過(guò)專門的整形設(shè)備加工后的產(chǎn)品還要好。

圖4 砂石料破碎工藝流程圖

表4 GYP- 900慣性圓錐破碎機(jī)破碎花崗巖取樣篩分結(jié)果

3.4 鐵礦山選廠

金昌某鐵礦山磁性鐵品位為5%～6%，全鐵品位為14%左右，原破碎系統(tǒng)為閉路破碎工藝流程，如圖5所示。

圖5 鐵礦石原破碎工藝流程圖

-20mm破碎產(chǎn)品進(jìn)行干式磁選拋尾，能拋掉30%左右的廢石，廢石中磁性鐵品位為1.3%左右。粗精礦中磁性鐵品位提高到7%左右，全鐵品位為17%左右，球磨機(jī)產(chǎn)量為50t/h。

新破碎系統(tǒng)采用了一臺(tái)GYP- 1200慣性圓錐破碎機(jī)取代原流程中的1300液壓圓錐破碎機(jī)，為簡(jiǎn)潔高效的閉路破碎工藝流程，如圖6所示。

GYP- 1200慣性圓錐破碎機(jī)破碎鐵礦石取樣篩分結(jié)果見表5，產(chǎn)量為80～90t/h。

產(chǎn)品粒度90%為-10mm，干式磁選可以拋掉

圖6 鐵礦石新破碎工藝流程圖

表5 GYP- 1200慣性圓錐破碎機(jī)破碎鐵礦石取樣篩分結(jié)果

50%以上的廢石，廢石中磁性鐵品位降低到0.9%，粗精礦中磁性鐵品位提高到25%左右，球磨機(jī)產(chǎn)量增加20%為60t/h，生產(chǎn)成本極大降低，經(jīng)濟(jì)效益顯著增加。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)先進(jìn)破碎理論研制的慣性圓錐破碎機(jī)設(shè)計(jì)思路獨(dú)特，機(jī)械結(jié)構(gòu)合理，“料層粉碎”效果良好，開路破碎產(chǎn)品粒度為毫米級(jí)。選礦廠采用慣性圓錐破碎機(jī)能很好地優(yōu)化破碎流程，滿足“多碎少磨”新工藝的要求，極大降低破磨流程的能耗和鋼耗，有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。

Inertia cone crusher and its application

Inertia cone crusher is a new type super fine energy-saving crushing equipment with unique principle and structure, and performs well with ‘material layer comminuting’. The product size of the equipment in open circuit is millimeter level, and it can meet the new process requirements of ‘more crushing and less grinding’, and greatly reduce the energy and steel consumption of grinding process. In this paper the structure characteristics and working principle of inertia cone crusher were discussed, and the applications of this machine in metallurgical mines were introduced briefly.

inertia cone crusher; material layer comminuting; more crushing and less grinding; optimize crushing process

TD451+.4

B

唐 威(1970-)，男，研究員，從事選礦機(jī)械專業(yè)方面的研究工作。

國(guó)家國(guó)際科技合作專項(xiàng)資助(2015DFR70660)