惯性圆锥破碎机及其在矿山的应用

2017-08-28罗中兴

中国矿山工程 2017年1期

关键词：激振器筛分圆锥

唐威，罗中兴

(1.北京矿冶研究总院，北京 100160；2.中国恩菲工程技术有限公司，北京 100038)

惯性圆锥破碎机及其在矿山的应用

唐威1，罗中兴2

(1.北京矿冶研究总院，北京 100160；2.中国恩菲工程技术有限公司，北京 100038)

惯性圆锥破碎机是一种具有独特原理和结构的新型超细节能破碎设备，具有良好的“料层粉碎”作用，开路破碎产品粒度为毫米级，可满足“多碎少磨”新工艺的要求，极大降低破磨流程的能耗和钢耗。本文简述了惯性圆锥破碎机的结构特点和工作原理，介绍了该机在冶金矿山企业的应用情况。

惯性圆锥破碎机；料层粉碎；多碎少磨；优化破碎流程

1 前言

在矿山、冶金、建材、耐火材料、磨料磨具、玻璃、陶瓷、化工等行业，物料的粉碎是不可或缺的工序之一。粉碎一般包括破碎与磨碎，从破碎与磨碎工段的钢耗和能耗比较、破碎机和磨机基建投资的差别和降低入磨粒度的磨矿生产成本变化等方面进行的分析比较可知，“多碎少磨”是粉碎工程领域提高效益、节能降耗和提高市场竞争能力的根本途径，而实现这一目标的最切实可行的方法就是采用性能优越的破碎设备和选择简洁高效的破碎工艺流程，尽可能降低磨机的入磨粒度，从而提高磨机处理能力和碎磨系统总体效率，同时降低碎磨产品的单位能耗和钢耗。

俄罗斯 “米哈诺布尔”科技股份有限公司根据先进的破碎理论研制的惯性圆锥破碎机，设计思路独特、机械结构合理，其优良的性能代表了当前世界圆锥破碎机的最高水平，能实现“料层粉碎”，满足“多碎少磨”工艺流程的要求。

2 惯性圆锥破碎机的结构特点

惯性圆锥破碎机的结构如图1所示。

惯性圆锥破碎机与偏心圆锥破碎机最根本的区别在于产生破碎力的原理有本质的不同。偏心圆锥破碎机由齿轮通过轴套带动动锥旋转，动锥的运动轨迹可以认为是固定的，破碎力由被破碎物料的硬度及破碎腔内物料的充填率来决定。因为动锥的运动轨迹是固定的，排矿口有多大，最大产品粒度就多大。

1—定锥；2—动锥；3—机壳；4—激振器；5—减震器；6—底架图1 惯性圆锥破碎机结构原理图

惯性圆锥破碎机工作时，激振器旋转产生的惯性力推动动锥做旋摆运动，动锥的运动轨迹不是固定的。破碎腔内无物料时，动锥在激振器的惯性力作用下可以碰到定锥。破碎机工作时，动锥在激振器的惯性力作用下将尽量地冲击、挤压破碎物料，而且惯性圆锥破碎机动锥的旋摆频率远大于偏心圆锥破碎机动锥的摆动频率，物料从进入破碎腔到被排出过程中被破碎达上百次，远大于物料在偏心圆锥破碎机破碎腔中被破碎的次数。另外，与偏心圆锥破碎机相比，惯性圆锥破碎机的动锥运动轨迹可变，动锥沿物料层每滚动一周都伴随有100多次的振动，由附加的这种强烈脉动冲击加强了破碎效果。所以即使在大排矿口的情况下，也能将物料破碎得很细，开路破碎的产品粒度为毫米级。

惯性圆锥破碎机工作时破碎腔是挤满给料，在由激振器旋转产生的惯性力作用下，物料层被充分地压实，承受全方位的剪切、挤压、扭转和弯曲应力，物料颗粒之间相互作用，从而实现“料层粉碎”。

与单颗粒破碎相比，“料层粉碎”有三大好处：①因为破碎腔是挤满给料，破碎腔内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，单位破碎比功耗仅为普通设备的一半左右；②物料的破碎不仅发生在物料颗粒和衬板之间，同时物料颗粒之间相互破碎，因此破碎得更细；③因为物料的破碎发生在物料颗粒之间，从而减少了衬板的磨损，延长了衬板的使用寿命，破碎产品机械铁污染小。另外，惯性圆锥破碎机还具有安装容易，维护简便，过铁时不会损坏设备，不怕硬，甚至硬质合金刀头都可破碎等优点。

3 惯性圆锥破碎机的应用情况

北京矿冶研究总院和俄罗斯“米哈诺布尔”科技股份有限公司合资成立的北京凯特破碎机有限公司生产的惯性圆锥破碎机GYP系列主要有4种规格，技术参数见表1。

表1 惯性圆锥破碎机技术参数

惯性圆锥破碎机已广泛用于国内的物料粉碎领域。下面介绍惯性圆锥破碎机在选厂的一些应用实例。

3.1 铀矿山选厂

衢州某铀矿品位为0.2%左右，矿石很硬，而且有一定韧性，较难破碎。因为采用堆浸工艺，要求破碎的铀矿石产品粒度为-4mm，一般破碎机很难破碎到该粒度，曾经使用过双腔反击式破碎机和对辊破碎机进行细碎，效果都不理想。

该铀矿对破碎系统进行了改造，采用惯性圆锥破碎机取代原细碎设备，选用了4台GYP- 600惯性圆锥破碎机，用3台备1台，破碎工艺流程如图2所示。

图2 某铀矿破碎工艺流程图

在激振力为97%时，GYP- 600惯性圆锥破碎机破碎铀矿石取样筛分结果见表2，单台设备处理量为15t/h。

表2 GYP- 600惯性圆锥破碎机破碎铀矿石取样筛分结果

改造后的破碎系统成品产率高，大大降低了单位功耗，使用效果良好，经济效益显著。

3.2 金矿选厂

栖霞某金矿为石英脉状金矿石，破碎产品送入粉矿仓，再供给磨机，因此要求破碎产品粒度越细越好。以前的破碎工艺流程为“两段闭路破碎”，破碎产品粒度为-15mm，破碎工段生产能力为25t/h左右，破碎系统不能满足磨矿要求，严重制约选厂的生产能力，破碎时间长，耗电量大。

改造方案中磨矿系统不变，破碎系统选用GYP- 900惯性圆锥破碎机取代以前的破碎设备，破碎工艺流程实现了“两段开路破碎”，破碎产品粒度降低为-8mm，生产能力提高到50t/h左右，工艺流程极其简单，如图3所示。

图3 某金矿石破碎工艺流程图

GYP- 900惯性圆锥破碎机排矿间隙为38mm时破碎产品粒度筛分结果见表3。

表3 GYP- 900惯性圆锥破碎机破碎金矿石取样筛分结果

新的开路破碎工艺流程产品粒度-8mm占90%以上为，球磨机的入磨粒度大大降低，球磨机产量从190t/d提高到260t/d，球磨机的钢耗和能耗不变，产量提高36.8%，生产成本大大降低，极大地提高了经济效益。

3.3 砂石料选厂

丹东某砂石料选厂破碎花岗岩制作砂石料，破碎产品中-5mm为砂子，+5mm为碎石，要求产品粒型为立方体状，因为立方体形状的颗粒能提高混凝土的流动性，空隙率小，水泥或沥青耗量减少10%以上，降低原料成本，同时提高混凝土制品的抗压强度和抗位移的性能。普通的破碎机破碎产品中片状颗粒含量比较多，往往不能满足砂石料的粒型要求，还需要经过专门的整形设备加工后才能成为合格产品。

该砂石料选厂采用了1台GYP- 900惯性圆锥破碎机，破碎工艺流程简洁高效，如图4所示。

GYP- 900惯性破碎机破碎花岗岩取样筛分结果见表4，产量为35～40t/h。

两段开路破碎，原矿从-300mm破碎至-10mm，破碎产品全部为成品。惯性圆锥破碎机具有良好的“料层粉碎”作用，能实现物料的“选择性破碎”。工作时破碎腔内充满物料，物料在破碎腔中承受全方位的挤压、剪切、弯曲和扭转作用。片状物料因为强度小被首先破碎，破碎产品中90%以上为立方体状颗粒，从而保证了产品的高品质，粒型比经过专门的整形设备加工后的产品还要好。

图4 砂石料破碎工艺流程图

表4 GYP- 900惯性圆锥破碎机破碎花岗岩取样筛分结果

3.4 铁矿山选厂

金昌某铁矿山磁性铁品位为5%～6%，全铁品位为14%左右，原破碎系统为闭路破碎工艺流程，如图5所示。

图5 铁矿石原破碎工艺流程图

-20mm破碎产品进行干式磁选抛尾，能抛掉30%左右的废石，废石中磁性铁品位为1.3%左右。粗精矿中磁性铁品位提高到7%左右，全铁品位为17%左右，球磨机产量为50t/h。

新破碎系统采用了一台GYP- 1200惯性圆锥破碎机取代原流程中的1300液压圆锥破碎机，为简洁高效的闭路破碎工艺流程，如图6所示。

GYP- 1200惯性圆锥破碎机破碎铁矿石取样筛分结果见表5，产量为80～90t/h。

产品粒度90%为-10mm，干式磁选可以抛掉

图6 铁矿石新破碎工艺流程图

表5 GYP- 1200惯性圆锥破碎机破碎铁矿石取样筛分结果

50%以上的废石，废石中磁性铁品位降低到0.9%，粗精矿中磁性铁品位提高到25%左右，球磨机产量增加20%为60t/h，生产成本极大降低，经济效益显著增加。

4 结语

根据先进破碎理论研制的惯性圆锥破碎机设计思路独特，机械结构合理，“料层粉碎”效果良好，开路破碎产品粒度为毫米级。选矿厂采用惯性圆锥破碎机能很好地优化破碎流程，满足“多碎少磨”新工艺的要求，极大降低破磨流程的能耗和钢耗，有效实现节能降耗的目标，降低企业生产成本。

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.

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