金屬礦選礦自動(dòng)破碎機(jī)的應(yīng)用與發(fā)展

金屬礦選礦自動(dòng)破碎機(jī)的應(yīng)用與發(fā)展

1粉碎方向發(fā)展,自動(dòng)化發(fā)展材料破碎是許多行業(yè)（如冶金、采礦、材料、化工、陶瓷通道等）產(chǎn)品生產(chǎn)中不可或缺的一部分。由于物料的物理性質(zhì)和結(jié)構(gòu)差異很大,為適應(yīng)各種物料的要求,破碎機(jī)的品種也是五花八門的。就金屬礦選礦而言,破碎是選礦廠的首道工序,為了分離有用礦物,不但分為粗碎、中碎、細(xì)碎,而且還要磨礦。因?yàn)槟サV是選礦廠的耗能大戶(約占全廠耗電的50%),為了節(jié)能和提高生產(chǎn)效率,所以提出了“多碎少磨”的技術(shù)原則。這使破碎機(jī)向細(xì)碎、粉碎和高效節(jié)能方向發(fā)展。另外隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展,破碎機(jī)也向自動(dòng)化方向邁進(jìn)(如國(guó)外產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)機(jī)電液一體化、連續(xù)檢測(cè),并自動(dòng)調(diào)節(jié)給料速率、排礦口尺寸及破碎力等)。隨著開采規(guī)模的擴(kuò)大,破碎機(jī)也在向大型化發(fā)展,如粗碎旋回破碎機(jī)的處理能力已達(dá)6000t/h。至于新原理和新方式的破碎(如電、熱破碎)尚在研究試驗(yàn)中,暫時(shí)還不能用于生產(chǎn)。對(duì)粗碎而言,目前還沒有研制出更新的設(shè)備以取代傳統(tǒng)的顎式破碎機(jī)和旋回式破碎機(jī),主要是利用現(xiàn)代技術(shù),予以改進(jìn)、完善和提高耐磨性,達(dá)到節(jié)能、高效、長(zhǎng)壽的目的。細(xì)碎方面新機(jī)型更多些?？偟膩?lái)看,值得提出的有:顎式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)、沖擊式破碎機(jī)和輥壓機(jī)。2破碎腔的改進(jìn)傳統(tǒng)的顎式破碎機(jī)由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、制造容易、維修方便、價(jià)格低廉、適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),所以在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。其缺點(diǎn)是非連續(xù)性破碎、效率較低,破碎比較小,給礦不均勻引起顎板磨損不均勻等。針對(duì)其缺點(diǎn),各國(guó)都在以下幾方面加以改進(jìn):優(yōu)化結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)軌跡;改進(jìn)破碎腔型,以增大破碎比,提高破碎效率,減少磨損,降低能耗,現(xiàn)已普遍應(yīng)用高深破碎腔和較小嚙角;改進(jìn)了動(dòng)顎懸掛方式和襯板的支承方式,改善了破碎機(jī)性能;顎板采用了新的耐磨材料,降低了磨損消耗;提高了自動(dòng)化水平(可自動(dòng)調(diào)節(jié)、過(guò)載保護(hù)、自動(dòng)潤(rùn)滑等)。同時(shí)也出現(xiàn)了一些新的機(jī)型,如雙腔雙動(dòng)顎式破碎機(jī),其破碎比可達(dá)20～50,排料口調(diào)節(jié)方便,產(chǎn)量大;雙腔回轉(zhuǎn)破碎機(jī),兼有顎式破碎機(jī)與圓錐破碎機(jī)的性能,其產(chǎn)量較同規(guī)格的顎式破碎機(jī)高50%。還有篩分顎式破碎機(jī),把篩分和破碎結(jié)合為一體,不僅可簡(jiǎn)化工藝流程,且能及時(shí)將已達(dá)粒度要求的物料從破碎腔中排出,減輕了破碎機(jī)的堵塞和過(guò)粉碎,提高了生產(chǎn)能力,降低了能耗。在大型化方面國(guó)內(nèi)外都已生產(chǎn)1500mm×2100mm規(guī)格的顎式破碎機(jī)。3慣性力的應(yīng)用傳統(tǒng)的圓錐破碎機(jī)(含旋回式)都優(yōu)化了破碎腔,提高了產(chǎn)量,并可配備自動(dòng)調(diào)節(jié)排礦口的裝置或控制器。有代表性的是美國(guó)諾德伯格公司的新一代高能高效HP系列圓錐破碎機(jī),采用了層壓破碎原理粉碎物料,實(shí)現(xiàn)了選擇性破碎。與傳統(tǒng)式的比較,它的擺動(dòng)幅度大,轉(zhuǎn)速高,因此產(chǎn)量大,能耗低,以銅套取代傳統(tǒng)的滾珠軸承,故障率低,壽命長(zhǎng);機(jī)器重量小(反映了設(shè)計(jì)與制造工藝綜合水平的先進(jìn)性),具有保護(hù)和自動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu),可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制。此外,還值得提出的是水沖式圓錐破碎機(jī)和慣性圓錐破碎機(jī)。水沖式圓錐破碎機(jī)的主要特點(diǎn)是:物料進(jìn)入破碎機(jī)破碎時(shí)加水沖洗,以加大物料從破碎腔排出速度,減少經(jīng)破碎形成的細(xì)顆粒在破碎腔中構(gòu)成料層“襯墊作用”。該機(jī)產(chǎn)量高,產(chǎn)品粒度細(xì),可開路破碎,不需粉碎倉(cāng),直接進(jìn)入球磨機(jī)。這是諾得伯格公司的專利,其破碎機(jī)與球磨機(jī)配成的碎磨系統(tǒng),不但產(chǎn)量高,而且投資少、耗能少、成本低(實(shí)踐表明,破碎機(jī)產(chǎn)量可提高50%,能耗降低25%,產(chǎn)品粒度可達(dá)6～8mm,大大提高了球磨機(jī)產(chǎn)量)。慣性圓錐破碎機(jī)與一般圓錐破碎機(jī)在結(jié)構(gòu)上的不同點(diǎn)是:機(jī)體坐落在隔振裝置上,動(dòng)錐軸插入帶有激振器的軸套中,電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)給固定在軸套中的激振器,激振器旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生慣性力(同時(shí)具有高頻振動(dòng)性質(zhì)),使動(dòng)錐繞球面支承的球心作旋擺運(yùn)動(dòng)。當(dāng)破碎腔內(nèi)無(wú)物料時(shí),動(dòng)錐將沿定錐內(nèi)表面滾動(dòng);當(dāng)破碎腔內(nèi)有物料時(shí),動(dòng)錐沿料層滾動(dòng)而進(jìn)行破碎。內(nèi)錐這種不同形式的位移,是由于在這種機(jī)器中沒有內(nèi)錐圓周振動(dòng)振幅的運(yùn)動(dòng)學(xué)限制,在工作狀態(tài)下,由于破碎物料沿破碎腔的阻力不均勻性,內(nèi)錐可以改變其振幅,當(dāng)機(jī)器中落入不可破碎的物體時(shí)不會(huì)發(fā)生傳動(dòng)系統(tǒng)的損壞,這是該機(jī)器的一大特點(diǎn)。與一般圓錐破碎機(jī)相比,第二個(gè)特點(diǎn)是破碎力與被加工的物料性質(zhì)無(wú)關(guān),破碎力的值是不變的(一般偏心圓錐破碎機(jī)破碎力的大小取決于物料的變形程度)。慣性圓錐破碎機(jī)通過(guò)向物料層施加嚴(yán)格定量的由慣性力造成的壓力,可以將物料層適當(dāng)壓實(shí),使物料承受全方位的擠壓,物料顆粒之間的相互作用,從而實(shí)現(xiàn)“料層粉碎”。同時(shí)在由慣性力引起的強(qiáng)烈脈動(dòng)沖擊作用下,物料在破碎腔中承受變方位的擠壓、剪切、彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。破碎后的物料具有最低的過(guò)粉碎,從而實(shí)現(xiàn)了物料的“選擇性破碎”。由于上述的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),慣性圓錐破碎機(jī)與傳統(tǒng)圓錐破碎機(jī)相比,有以下一些優(yōu)點(diǎn):(1)具有良好的“料層選擇性破碎”作用,使單位破碎比功耗約低40%;(2)破碎比大,產(chǎn)品粒度可調(diào)(能方便地調(diào)節(jié)所需破碎比4～30),防止過(guò)粉碎,簡(jiǎn)化了工藝流程;(3)產(chǎn)品粒度幾乎與襯板磨損無(wú)關(guān);(4)具有良好的過(guò)鐵性能,無(wú)需過(guò)載保護(hù)裝置;(5)應(yīng)用范圍廣,可破碎任何硬度下的脆性物料(包括金屬?gòu)U料在內(nèi))。4脈沖破碎沖擊式破碎機(jī)品種很多,近來(lái)發(fā)展迅速的有反擊式破碎機(jī)和立式?jīng)_擊破碎機(jī)。4.1采用密開式和反擊式粉碎、聚合式由于它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、造價(jià)低廉、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、高效節(jié)能等優(yōu)點(diǎn),廣泛用于建材、煤炭、食品、化工等部門。其缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)子襯板磨損過(guò)快,維修較困難。20世紀(jì)90年代以來(lái),由于各種技術(shù)進(jìn)步,得到了快速發(fā)展,是變化最大的一種破碎機(jī)。首先在轉(zhuǎn)子方面,有的廠家仍在轉(zhuǎn)子上貼滿耐磨襯板,有的則推出一種敞開式并配上大塊反擊板,與立軸反擊式破碎機(jī)有些類似,既簡(jiǎn)潔又耐磨。其次用一圈密排反擊板取代原來(lái)的承料槽,提高了破碎效果。因該型破碎機(jī)的關(guān)鍵是高轉(zhuǎn)速軸承(因無(wú)高速旋轉(zhuǎn),就沒有足夠的慣性力),除提高制造質(zhì)量外,還設(shè)計(jì)成可整體拆卸的主軸,以便于更換。還采用了稀油潤(rùn)滑,以提高軸承的許用轉(zhuǎn)速和使用壽命。為便于維修,新產(chǎn)品都帶有液壓開蓋機(jī)構(gòu),以便快速更換內(nèi)部的轉(zhuǎn)子或襯板、反擊板、主軸等?，F(xiàn)已擴(kuò)大到各類礦山使用(主要用于細(xì)碎或超細(xì)碎),據(jù)某礦山統(tǒng)計(jì),比圓錐破碎機(jī)單位電耗低17.4%,重量輕71.3%。4.2反擊式破乳工藝該機(jī)型的優(yōu)缺點(diǎn)與立式?jīng)_擊破碎機(jī)近似。新型的反擊式破碎機(jī)已不同于傳統(tǒng)的反擊式破碎機(jī),只能破碎中軟物料,它能破碎抗壓強(qiáng)度300MPa以上的硬物料。其最主要的發(fā)展是在腔型設(shè)計(jì)上。第一級(jí)反擊架采用整體錳鋼件,以增加其質(zhì)量,加大大塊物料的破碎效果。第二級(jí)反擊架盡可能靠后,而且下端排放口接近轉(zhuǎn)子水平線。反擊式破碎機(jī)的制造關(guān)鍵是板錘,國(guó)際上普遍采用含Cr26的高鉻鑄鐵材料。為了延長(zhǎng)使用壽命,要求鑄鐵芯部硬度與表面硬度一致。因此,熱處理要求較高,既要內(nèi)外達(dá)到規(guī)定硬度,又不能太硬,以免打擊時(shí)碎裂。近來(lái)該機(jī)型在移動(dòng)式破碎站上有取代顎式破碎機(jī)的趨勢(shì)(在同樣破碎比和處理量條件下,它比顎式破碎機(jī)重量輕,且可方便地置于移動(dòng)式車架上)。5輥壓機(jī)的改變輥壓機(jī)是20世紀(jì)80年代中期發(fā)展起來(lái)的高效節(jié)能設(shè)備。形式上很像傳統(tǒng)的對(duì)輥破碎機(jī),但實(shí)質(zhì)上有兩點(diǎn)不同:一是輥壓機(jī)實(shí)施的是準(zhǔn)靜壓破碎,它與沖擊粉碎方式相比,節(jié)省能量約30%;二是它對(duì)物料實(shí)施的是料層粉碎,是物料與物料之間的相互粉碎,粉碎效率高,物料間的擠壓應(yīng)力可通過(guò)輥?zhàn)訅毫?lái)調(diào)節(jié)。輥間壓力一般可達(dá)150～300MPa,破碎產(chǎn)品可達(dá)2mm,實(shí)現(xiàn)了“多碎少磨”。該機(jī)型開始用于水泥工業(yè),其增產(chǎn)節(jié)能帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益引起了國(guó)際水泥界的極大興趣與關(guān)注。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,國(guó)外為了擴(kuò)大輥壓機(jī)的應(yīng)用范圍(用于堅(jiān)硬物料)和提高其可靠性,都在不斷地改進(jìn)自己的產(chǎn)品,主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面:一是提高輥面的耐磨性,如德國(guó)洪堡公司將壓輥表面堆焊耐磨層改為柱釘式輥面,柱釘?shù)挠捕冗_(dá)到刀具的硬度,使其具有更高的抗耐磨能力(這是該公司的專利),克魯普公司則采取金屬耐磨塊組合鑲嵌式壓輥,來(lái)提高其耐磨性;二是壓輥軸承的改進(jìn),由于該機(jī)軸承要承受巨大的靜載荷和沖擊載荷,原來(lái)用的雙列向心球面滾子軸承壽命很短,改為多排滾柱軸承(洪堡公司是四排)后,可承受巨大的徑向力,軸向力則由雙作用止推軸承承受,軸承座本身具有調(diào)心功能;三是控制系統(tǒng)的改進(jìn),使其達(dá)到自動(dòng)化(包括控制與監(jiān)測(cè)),德國(guó)洪堡公司開發(fā)的ROLVIS控制系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)該機(jī)的自動(dòng)化,并可調(diào)節(jié)生產(chǎn)過(guò)程。改進(jìn)后的輥壓機(jī)已開始用于金屬礦山,如智利LosColorados鐵礦選廠使用德國(guó)KHD洪堡·威達(dá)克公司的RPBR16-170/180型輥壓機(jī)作細(xì)碎用,給料量為1680t/h,給料最大粒度為65mm×65mm×65mm,至今已運(yùn)轉(zhuǎn)2年,其生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)表明,輥壓機(jī)技術(shù)比常規(guī)的細(xì)碎技術(shù)具有很大的優(yōu)越性:與圓錐破碎機(jī)相比,處理量提高27.2%,單位能耗降低21%,生產(chǎn)費(fèi)用降低8%,產(chǎn)品粒度大約在3mm至325目之間。其網(wǎng)格柱釘式板襯使用壽命約12000h(每1000h磨損0.6mm)。這證明了該機(jī)型用于鐵礦選廠也是成功的。我國(guó)東北大學(xué)與沈陽(yáng)礦山機(jī)械廠協(xié)作開發(fā)的輥壓機(jī)的樣機(jī)(生產(chǎn)能力為100t/h)在唐山棒磨山鐵礦試驗(yàn),也取得了較好的效果。6粉碎工藝的技術(shù)應(yīng)符合我國(guó)的發(fā)展方向上述各式破碎機(jī)我國(guó)均有產(chǎn)品或樣機(jī),只是在質(zhì)量與性能方面還有很大差距。如我國(guó)PE750×1000型顎式破碎機(jī)與美國(guó)HR公司的800×1100型顎式破碎機(jī)(規(guī)格略大于我國(guó)的)相比,機(jī)重分別為28000kg和18000kg。HR公司的產(chǎn)品重量輕得多,它反映了其設(shè)計(jì)與制造工藝綜合水平比我國(guó)高得多。從前機(jī)架軸承和動(dòng)顎軸承的尺寸(外圓×內(nèi)孔×厚度)也可看出差距。我國(guó)PE750×1000型顎式破碎機(jī)的機(jī)架與動(dòng)顎軸承尺寸均為620mm×380mm×194mm,而美國(guó)HR公司800×1100型顎式破碎機(jī)的機(jī)架與動(dòng)顎軸承尺寸分別為460mm×260mm×180mm和460mm×280mm×146mm。國(guó)外生產(chǎn)的軸承比我國(guó)的小得多,而且壽命還長(zhǎng)。此外在耐