礦產(chǎn)資源是人類賴以生存和社會發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用是推動國民經(jīng)濟發(fā)展的重要因素。礦業(yè)作為基礎(chǔ)工業(yè)，為其它各工業(yè)部門提供原料和能源，在社會經(jīng)濟體系中占有舉足輕重的地位。礦物加工是礦業(yè)的一個非常重要的環(huán)節(jié)，它不但要為其他領(lǐng)域提供原材料，而且還要為自身的可持續(xù)發(fā)展提供機遇。破碎是礦物加工中不可缺少的一種工藝過程，破碎的任務(wù)是提供具有一定粒度、粒度組成和充分解離而又不過粉碎的加工原料，以便下一步的加工、處理和使用。破碎過程能量耗費巨大，材料消耗也高。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國黑色、有色、貴金屬、化工、建材等行業(yè)，每年破碎礦石和各種物料約為I8億t，用電量為250一300億kW-h，占全國總用電量的8%~10%．鋼耗約為250萬t。在金屬選礦廠中，破磨作業(yè)的能耗占選礦總能耗的40%~70%．僅襯板每年消耗的高錳鋼約達6萬t。破碎、磨礦的節(jié)能降耗成了選礦廠降低成本、增加經(jīng)濟效益的重要手段之一。
1、顎式破碎機
    傳統(tǒng)的顎式破碎機由于具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、制造容易、維修方便、價格低廉、適用性強等優(yōu)點，所以在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。其缺點是非連續(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。針對其缺點，各國都在以下幾方面加以改進：優(yōu)化結(jié)構(gòu)與運動軌跡；改進破碎腔型，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；改進了動顎懸掛方式和襯板的支承方式，改善了破碎機性能；顎板采用了新的耐磨材料，降低了磨損消耗；提高了自動化水平（可自動調(diào)節(jié)、過載保護、自動潤滑等）。北京礦冶研究總院開發(fā)的Pss型雙腔雙動顎破碎機，具有獨特的單雙耳軸承座鑲嵌式動顎結(jié)構(gòu)，充分利用破碎機空行程的蓄能作用，可提高生產(chǎn)能力。負支承、零懸掛、高深曲線破碎腔、破碎比大、產(chǎn)品粒度細而均勻、襯板使用壽命長、排礦口調(diào)整方便。相繼又推出的PEWS型篩分破碎機，破碎腔傾斜布置，在動顎上沿排礦口方向設(shè)有長條形篩孔。動顎通過邊板在偏心軸帶動下作往復(fù)運動，正行程破碎物料，負行程進行篩分。這樣在破碎過程中能及時將已達到粒度要求的物料從破碎腔中排出，減輕了堵塞和過粉碎，破碎比大、產(chǎn)品粒度均勻、節(jié)能效果好。1995年9月張家口建筑水泥廠采用PSS21580型破碎機作預(yù)粉碎，產(chǎn)品粒度小于10mm，使磨機生產(chǎn)能力提高30%，單位電耗降低20%以上，
    北京礦冶研究總院開發(fā)的PEWA90120新型外動顎低矮顎式破碎機，將四連桿機構(gòu)中連桿作為破碎機邊板，而動顎僅是連桿一點的延伸，通過邊板將動力傳給外側(cè)的動顎。動顎和連桿的脫開，使連桿不再約束動顎的運動特性，只要改變機構(gòu)參數(shù)，就可調(diào)整動顎的運動軌跡，從而使動顎獲得良好的運動特性。使動顎水平方向行程大，垂直方向行程小，破碎效率高，襯板磨損少，壽命較傳統(tǒng)提高3倍，處理能力提高20%．能耗降低15%一30%。外形低矮，喂料高度低，降低破碎作業(yè)，適于安裝在井下破碎機硐室。該機于2001年在安慶銅礦投入正常運行。生產(chǎn)實踐表明，該設(shè)備性能良好、運行穩(wěn)定可靠、設(shè)備開動率97%。
2、圓錐破碎機
    美國Rexnord公司Nordberg工藝設(shè)備分公司研制了HP系列液壓圓錐破碎機，它在西蒙斯破碎機基礎(chǔ)上，并吸收了德國HumboldtWedag公司獨特的圓錐破碎機偏心部件的優(yōu)點。該機裝有布料器和自動控制給料量，使物料沿破碎腔周邊均勻分布。動錐體與主軸制成一體，并為空心軸套，使偏心部件在不增加外型尺寸條件下提高強度，又為采用迷宮式密封創(chuàng)造了條件。通過液壓調(diào)整機構(gòu)，自動控制定錐升降調(diào)整排礦口尺寸，以控制產(chǎn)品粒度。裝有液壓保險及過鐵釋放為清理系統(tǒng)，以保證破碎機安全作業(yè)。鞍鋼調(diào)軍臺選礦廠在中細破碎作業(yè)中使用了標準型中碎機2臺、短頭型細碎機4臺，從1997年9月到1998年6月末，破碎機累計運轉(zhuǎn)l 560 h．處理原礦79萬t，細碎產(chǎn)品粒度-12 mm占92%，大幅度降低磨礦能耗。山東招遠黃金機械總廠和北京冶金設(shè)備研究所合作開發(fā)了+600 mm節(jié)能圓錐破碎機已在山東一些小型黃金礦山選廠應(yīng)用，節(jié)能效果顯著。
    還值得提出的是慣性圓錐破碎機。慣性圓錐破碎機與一般圓錐破碎機在結(jié)構(gòu)上的不同點是：機體坐落在隔振裝置上，動錐軸插入帶有激振器的軸套中，電機的旋轉(zhuǎn)運動通過傳動機構(gòu)給固定在軸套中的激振器，激振器旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生慣性力（同時具有高頻振動性質(zhì)），使動錐繞球面支承的球心作旋擺運動。當(dāng)破碎腔內(nèi)無物料時，動錐將沿定錐內(nèi)表面滾動；當(dāng)破碎腔內(nèi)有物料時，動錐沿料層滾動而進行破碎。內(nèi)錐這種不同形式的位移，是由于在這種機器中沒有內(nèi)錐圓周振動振幅的運動學(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)機器中落入不可破碎的物體時不會發(fā)生傳動系統(tǒng)的損壞，這是該機器的一大特點，與一般圓錐破碎機相比，第二個特點是破碎力與被加工的物料性質(zhì)無關(guān)，破碎力的值是不變的（一般偏心圓錐破碎機破碎力的大小取決于物料的變形程度）。慣性圓錐破碎機通過向物料層施加嚴格定量的由慣性力造成的壓力，可以將物料層適當(dāng)壓實，使物料承受全方位的擠壓，物料顆粒之間的相互作用，從而實現(xiàn)“料層粉碎”。同時在由慣性力引起的強烈脈動沖擊作用下，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粉碎，從而實現(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，慣性圓錐破碎機與傳統(tǒng)圓錐破碎機相比，有以下一些優(yōu)點：
    (l)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)，防止過粉碎，簡化了工藝流程；
    (3)產(chǎn)品粒度幾乎與襯板磨損無關(guān)；
    (4)具有良好的過鐵性能，無需過載保護裝置；
    (5)應(yīng)用范圍廣，可破碎任何硬度下的脆性物料（包括金屬廢料在內(nèi)）。
3、沖擊式破碎機
    沖擊式破碎機由電機經(jīng)皮帶驅(qū)動立軸旋轉(zhuǎn)，立軸通過上、下軸承固定在機體上，其上裝有單級或多級（常用為2級）轉(zhuǎn)子，從而與機體反擊區(qū)形成破碎腔。當(dāng)塊狀物料進入破碎腔后被高速旋轉(zhuǎn)的葉輪（葉輪邊緣速度高達75~100 m/s）的沖擊、撞擊、碰撞、磨削、擠壓及研磨等多重作用，被破碎成小顆粒及粉料，被破碎的物料靠重力作用沿機體內(nèi)呈旋轉(zhuǎn)形下落排出。由于物料在極短時間內(nèi)獲得巨大的動量沖擊反擊區(qū)或“石打石( Rock on Rock)”的相互撞擊，使其沿自然裂隙、層理和節(jié)理面等薄弱環(huán)節(jié)粉碎，故破碎效率高，節(jié)省能耗，破碎比大(一般為10一15，最高為40)，產(chǎn)品粒度細，且均勻，過粉碎現(xiàn)象少，結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，維修方便等優(yōu)越性，引起世界上破碎機制造商的普遍關(guān)注。20世紀90年代以來，沖擊式破碎機是發(fā)展最快的破碎機械，其應(yīng)用范圍不斷擴寬，已從早期水泥和制砂行業(yè)擴展到金屬礦和非金屬礦的礦石超細碎作業(yè)。
    瑞典Svedala公司收購新西蘭TIDCO公司后推出Barmac型自襯式立軸沖擊破碎機，按“石打石”的設(shè)計思想，石料間相互沖擊破碎，并利用石料在破碎腔內(nèi)形成自襯式襯板，它屬于亞剛性一亞彈性碰撞石料動能有很大部分被石料層吸收，因此，要加大沖擊速度才能有效破碎。然而高速旋轉(zhuǎn)的主軸，不僅受制造質(zhì)量的限制，而且受到軸承的限制。由于轉(zhuǎn)子不僅隨徑向力，還要承受一定軸向力。然而能隨一定軸向力的軸承，將受到較低的極限轉(zhuǎn)速的制約，否則軸承使用壽命將會降低。為此，要采用整體拆卸的主軸，以便于軸承的更換。同時要增加稀油潤滑裝置，進行稀油潤滑以提高軸承許用轉(zhuǎn)速和使用壽命。相繼又開發(fā)了運轉(zhuǎn)速度較低的立軸沖擊式破碎機。該公司的立軸沖擊式破碎機在烏克蘭共和國波爾塔瓦采選公司鐵礦石第四段碎礦作業(yè)使用表明：可以去掉第一段磨礦作業(yè)，使能耗降低18%一20%。此外，在巴西、美國的鐵礦選廠應(yīng)用，取得良好效果。
4、反擊式破碎機
    該機型的優(yōu)缺點與立式?jīng)_擊破碎機近似。新型的反擊式破碎機已不同于傳統(tǒng)的反擊式破碎機，只能破碎中軟物料，它能破碎抗壓強度300 MPa以上的硬物料。其最主要的發(fā)展是在腔型設(shè)計上：第一級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。反擊式破碎機的制造關(guān)鍵是板錘，國際上普遍采用含Cr26的高鉻鑄鐵材料。為了延長使用壽命，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)外達到規(guī)定硬度，又不能太硬，以免打擊時碎裂。近來該機型在移動式破碎站上有取代顎式破碎機的趨勢（在同樣破碎比和處理量條件下，它比顎式破碎機重量輕，且可方便地置于移動式車架上）。由于沖擊式破碎機是采用沖擊原理破碎物料，其打擊件，如：錘頭、板錘、反擊板等，在使用中磨損甚快。這種缺陷，在相當(dāng)長時期內(nèi)，限制沖擊式破碎機的適用范圍，只能用于中硬物料的破碎。PFQ系列渦旋強力反擊式破碎機在引進吸收了國外先進機型基礎(chǔ)上，開發(fā)研制的適用于硬物料破碎的反擊式破碎機。該設(shè)備易于檢修，主軸與轉(zhuǎn)子采用追討物件聯(lián)接，拆裝、更換方便，具有過載保護柞用，核心部件用特殊材料熱處理工藝加工而成，耐磨，不易折斷，板錘可翻轉(zhuǎn)使用，材料利用率50%—60%，板錘還能自動定心，安裝、更換方便迅速。該機型在建筑水電行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。
5、錘式破碎機
    錘式破碎機在水泥廠原燃料加工中應(yīng)用廣泛，這不僅是由于其結(jié)構(gòu)多樣，適于破碎多種物料，還因為它具有破碎比大，出料比較均勻、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、重量較輕、操作維護簡便等優(yōu)點。錘式破碎機是靠錘頭的沖擊能破碎物料的，設(shè)計良好的錘頭在打擊物料時，鉸接點上不應(yīng)產(chǎn)生反作用力。在沖擊力作用下的物料沿裂隙、解理、層里等薄弱面破裂，比擠壓、剪切、研磨破碎更有效，耗能少，破碎比大，產(chǎn)品多成立方體。
    由我國湖北長陽礦山機械廠生產(chǎn)的PCH系列環(huán)錘式破碎機具有能耗低、保證出料粒度、破碎篩分基于一體簡化工藝流程、噪音小、粉塵少，減少環(huán)境污染、有自身保護不受損壞的能力。該機是一種帶有環(huán)錘的沖擊轉(zhuǎn)子式破碎機。環(huán)錘吊掛在錘銷上，它不僅隨轉(zhuǎn)子公轉(zhuǎn)，而且還能沿錘銷自轉(zhuǎn)。物料進入破碎機后，首先受到隨轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)的環(huán)錘沖擊作用而破碎、被破碎的物料同時從環(huán)錘處獲得動能，高速度地沖向破碎板，受到第二次破碎，然后落到篩板上，受到環(huán)錘的剪切，擠壓、研磨及物料之間的相互作用，進一步破碎，并通過篩孔排出。不黏泥、破碎的雜物則進入金屬收集器，定期清除，出料粒度的調(diào)節(jié)是通過更換不同規(guī)格的篩板來實現(xiàn)的，轉(zhuǎn)子與篩板之間的間隙可根據(jù)需要通過調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)節(jié)。環(huán)錘式破碎機被廣泛應(yīng)用于煤炭、電力、化工、輕紡等行業(yè)。
6、輥式破碎機
    高壓輥磨技術(shù)的理論基礎(chǔ)為層壓粉碎理論，層壓粉碎是指大量顆粒受到高度的空間約束而集聚在一起，在強大外力作用下互相接觸、擠壓所形成的群體粉碎。克服了傳統(tǒng)破碎重點關(guān)注物料粒度上限的下降，即外力對大塊顆粒的針對性破碎，而忽略或未主動利用全粒級的破碎和大、小塊協(xié)同破碎。在破碎機的生產(chǎn)實踐中，層壓破碎的概念是巖石顆粒的破碎不僅發(fā)生在顆粒與襯板之間，同時也大量發(fā)生在顆粒與顆粒之間。其特征是在破碎腔的有效破碎段形成高密度的多個顆粒層，形成層壓破碎和次生破碎作用。這時即便是在排礦口間隙比較大的情況下也能產(chǎn)生大量細粒產(chǎn)品。層壓破碎不僅可以得到更多的細顆粒產(chǎn)品，而且在層壓過程中，扁平、細長的針片狀顆粒易被折斷，故產(chǎn)品的顆粒形狀更好。此外，按照損傷破碎機理，在層壓破碎過程中，由于強大的擠壓作用，那些沒有被完全破碎的顆粒內(nèi)部將生成許多微小裂紋，這對后續(xù)磨礦作業(yè)是十分有利的，因為帶有眾多微小裂紋的顆粒很容易被磨細。因此，高壓輥磨機工作時，即使兩輥間間距明顯大于給礦最大粒度，但輥壓過程中各粒級都得到了粉碎，產(chǎn)生大量的細粒、微細粒及顆粒內(nèi)微裂紋，物料很容易被磨細。
    MMD輪齒破碎機不同于顎式破碎機平板與平板的擠壓而是輪齒與輪齒的接觸，其全新結(jié)構(gòu)體現(xiàn)在：MMD型輪齒破碎機的工作原理基于使剪切力直接作用于巖石物料上，使力沿著物料的薄弱易碎部位產(chǎn)生巨大破碎力使其破碎。為實現(xiàn)此目的，輪齒的齒形和尺寸都應(yīng)符合剪力作用原則而設(shè)計為特殊齒形的大齒。物料在兩個齒之間以及與側(cè)壁梳形板之間排出，所以產(chǎn)品在破碎后受此間隙控制粒度均勻，不會產(chǎn)生過大粒度。在給料中或破碎過程中達到“合格”粒度的物料在機器中會很快被排出，不會“過粉碎”。這樣機器就具有很好的篩分作用和粒度控制作用。故MMD型破碎機又可稱為“破碎篩分機”。機器具有一個突出低矮的機架，整個破碎機結(jié)構(gòu)非常緊湊而簡單。給排料、操作維修、更換易損零部件非常方便。MMD型破碎機能夠?qū)⑺�有負荷和壓力集中于機內(nèi)，因此不需要笨重的底盤。從而節(jié)約了空間，降低了制造成本。
    MMD型破碎機在煤炭行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。煤炭系統(tǒng)原煤的破碎要求與金屬礦山不同，原煤開采后（特別是大型露天礦）粒度很大，生產(chǎn)量大，破碎的目的主要是為了裝運方便，促使運輸效率提高，降低運輸費用。MMD型破碎機恰好具有高處理能力，大的給料口和不過粉碎，產(chǎn)品粒度均整。正因為如此，在全世界煤炭工業(yè)引起了高度注視。中國自1991年至1993年安裝了MMD2500、MMD2707型和MMD21250型共16臺破碎機分別用于安太堡煤礦、大同煤礦和準格爾煤礦，得到用戶好評。澳大利亞Robe River Associate鐵礦，于1995年安裝了1臺MMD21500型大型破碎機破碎鐵礦石，給料最大粒度1500 mm，產(chǎn)品粒度- 250 mm，開路破碎，處理能力5 500 t/h。
    東北大學(xué)研制的∮600 mm x200 mm試驗用高壓輥磨機，功率2 x37 kW，輥間壓力1000 kN。輥面堆焊一層耐沖擊金屬層，然后用自行研制的一種耐磨藥芯焊絲再堆焊耐磨層，又研制出組合鑲嵌式壓輥，即在軸承上鑲嵌一圈耐磨塊，將有效地解決現(xiàn)場堆焊難的問題。曾對酒鋼選廠黑鷹山鐵礦石、棒磨山鐵礦石、南芬鐵礦石和花崗巖進行試驗，結(jié)果表明：平均破碎比在50以上，用該機和球磨機系統(tǒng)粉磨南芬鐵礦石，單位原礦電耗節(jié)省3.44 kWh，使整個系統(tǒng)電耗降低20%一30qo，生產(chǎn)能力增加30qo一40%，節(jié)省基建投資20%．30%。
7、復(fù)合破碎機
    所謂的復(fù)合式破碎機就是兩種不同類型的破碎機或破碎腔的重新組合體。由于任一破碎機都有自己的優(yōu)點和缺點，復(fù)合式破碎機就是綜合它們的優(yōu)點，克服它們各自的缺點的一種新的破碎設(shè)備。
    PCFL-1000型立式復(fù)合破碎機是將傳統(tǒng)的臥式改為立式，并將單一錘式轉(zhuǎn)子改進為反擊式轉(zhuǎn)子和錘頭轉(zhuǎn)子復(fù)合在同一立軸上不但增強了對破碎物料的適應(yīng)能力，同時還大大提高了破碎效率，是當(dāng)今具有先進技術(shù)水平的產(chǎn)品。該機具有安裝、調(diào)試、維修方便，重量輕、占地少，電耗和噪音低，粉塵飛揚少，破碎比大等特點。適用于破碎中等硬度的物料，在建材、礦山、冶金、化工、發(fā)電、交通及煤炭等行業(yè)有廣泛的應(yīng)用前景。
8、結(jié)語
    破碎是國民經(jīng)濟中許多基礎(chǔ)行業(yè)的重要工序，必須受到應(yīng)有的重視。在設(shè)備的改進和新設(shè)備的研制中，必須引進新技術(shù)和新型的耐磨材料，使用的破碎方式，提高破碎機機體的耐磨能力，研究新的破碎機理尋找節(jié)能途徑。隨著技術(shù)的發(fā)展，“采選一體化”和“設(shè)備大型化、自動化”必將是發(fā)展高效節(jié)能的礦業(yè)趨勢。