1、概述
    我國(guó)金屬礦產(chǎn)資源有如下特點(diǎn)：①貧礦多，雜質(zhì)含量高。鐵礦石平均品位只有30%，比世界鐵礦石平均品位低12個(gè)百分點(diǎn)；錳礦石平均品位約為22%，符合國(guó)際商品級(jí)的富礦石（錳礦石品位≥48%）幾乎沒(méi)有；銅礦石平均品位為0.8%，品位大于1%的儲(chǔ)量?jī)H占總儲(chǔ)量的35%。②多金屬共生、伴生礦多，選冶難度大。③大部分金屬礦的嵌布粒度細(xì)，礦物不易解離，要磨至-200目才能有效進(jìn)行選別。
    目前，大多數(shù)金屬礦山選廠粉碎過(guò)程中，電耗、鋼耗和原材料消耗極大，功耗和鋼耗構(gòu)成了整個(gè)生產(chǎn)成本的主要部分，占選廠成本的60%以上。特別是磨礦，其單位能耗遠(yuǎn)比破碎高得多，占整個(gè)礦物粉碎作業(yè)的89%～93%，占整個(gè)選廠的40%～70%。因此，在金屬礦山實(shí)行節(jié)能降耗，可產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
    破碎和磨礦的作用原理表明：強(qiáng)化破碎，盡量減少入磨粒度，是提高碎磨效率、降低選礦成本的重要途徑。磨機(jī)的效率只有1%，破碎機(jī)的效率達(dá)10%。而且與磨機(jī)相比，破碎機(jī)能耗低、運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)簡(jiǎn)單。因此，使用超細(xì)碎破碎設(shè)備，用破碎機(jī)部分取代磨機(jī)，實(shí)現(xiàn)“多碎少磨”，是當(dāng)前粉碎工程領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。
    “多碎少磨”是粉碎工程領(lǐng)域普遍公認(rèn)的節(jié)能降耗的重要途徑，“料層粉碎”是粉碎機(jī)理的一大突破。慣性圓錐破碎機(jī)便是基于“料層粉碎”機(jī)理，實(shí)現(xiàn)“多碎少磨”節(jié)能降耗的代表設(shè)備之一。
2、慣性圓錐破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理
慣性圓錐破碎機(jī)機(jī)體通過(guò)隔振元件座落在底架上，工作機(jī)構(gòu)由定錐和動(dòng)錐組成，錐體上均附有耐磨襯板，襯板之間的空間形成破碎腔。動(dòng)錐軸插入軸套中，電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳給固定在軸套上的激振器，激振器旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生慣性力，迫使動(dòng)錐繞球面瓦的球心做旋擺運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)垂直平面內(nèi)，動(dòng)錐靠近定錐時(shí)，物料受到?jīng)_擊和擠壓被破碎；動(dòng)錐離開(kāi)定錐時(shí)，破碎產(chǎn)品因自重由排料口排出。動(dòng)錐與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之間無(wú)剛性聯(lián)接。
    在慣性圓錐破碎機(jī)中，動(dòng)錐和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)間無(wú)剛性聯(lián)接，動(dòng)錐的振幅不受傳動(dòng)系統(tǒng)的限制，是可以變化的，它的大小取決于物料層抗壓阻力與破碎力的平衡。破碎機(jī)剛啟動(dòng)時(shí)，動(dòng)錐擺動(dòng)頻率小，破碎力較小，動(dòng)錐的振幅較小，因此啟動(dòng)力矩也較小，帶負(fù)荷啟動(dòng)不會(huì)損壞破碎機(jī)。所以，慣性圓錐破碎機(jī)無(wú)需專門的給料機(jī)，可滿負(fù)荷啟動(dòng)和停車，操作、監(jiān)測(cè)和控制十分方便。同樣道理，在慣性圓錐破碎機(jī)中，擠滿給料只是增大了物料層的抗壓阻力，動(dòng)錐的振幅減小，不會(huì)造成破碎機(jī)“悶車”，不需安裝給料機(jī)。在破碎力的作用下，動(dòng)錐將盡可能靠近定錐，從而將物料破碎得更細(xì)，其產(chǎn)品最大粒度只有排料間隙的1/3～1／4左右。
    由于動(dòng)錐與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之間無(wú)剛性聯(lián)接，如果物料中混入不可破碎的物體，動(dòng)錐暫時(shí)停止運(yùn)動(dòng)，激振器將繞動(dòng)錐軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，絕對(duì)不會(huì)破壞傳動(dòng)系統(tǒng)和主機(jī)。
    由于慣性圓錐破碎機(jī)是擠滿給料，通過(guò)向物料層施加嚴(yán)格定量的由慣性力造成的壓力，可以使物料層適當(dāng)?shù)貕簩?shí)，使物料承受全方位的擠壓，物料顆粒之間相互作用，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交變的擠壓、剪切、彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。物料顆粒之間不斷改變方位，由于物料顆粒越小，晶格缺陷越少，強(qiáng)度越大，因此強(qiáng)度大的小顆�？善扑橄噜彽膹�(qiáng)度小的大顆粒；在等強(qiáng)度顆粒中，那些品格缺陷與剪切力方向重合的顆粒被破碎。這樣物料主要沿品格間的區(qū)域破碎而不破碎晶體本身，產(chǎn)品粒型好，強(qiáng)度高，破碎后的物料具有最低過(guò)粉碎，從而實(shí)現(xiàn)了物料的“選擇性破碎”，可輕松破碎抗壓強(qiáng)度高達(dá)5uPa的物料。
    因?yàn)槭橇蠈臃鬯�，物料不單是被�?dòng)錐沖擊破碎，物料之間也相互破碎，不但破碎效率大大提高，而且襯板磨損降低，使用壽命延長(zhǎng)。
    動(dòng)錐的旋擺頻率很高，在破碎過(guò)程中，物料在慣性圓錐破碎機(jī)破碎腔中被破碎達(dá)幾十次，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)烈脈沖振動(dòng)加強(qiáng)了破碎作用。因此，慣性圓錐破碎機(jī)的破碎比很大，產(chǎn)品粒度細(xì)，而且可在很大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。通過(guò)調(diào)節(jié)偏心靜力矩、激振器轉(zhuǎn)速和排料間隙，可很方便地調(diào)節(jié)所需的破碎比(4～30)，根據(jù)需要可有效地防止過(guò)粉碎，提高某粒級(jí)段的產(chǎn)率或相反增加細(xì)粉的產(chǎn)量。
    無(wú)需振動(dòng)篩構(gòu)成閉路，可簡(jiǎn)化碎磨流程，大大降低入磨粒度，單位破碎比功耗僅為普通設(shè)備的一半左右，減少輔助設(shè)備臺(tái)數(shù)，大大節(jié)省設(shè)備和基建投資。
    慣性圓錐破碎機(jī)采用二次隔振，基礎(chǔ)振動(dòng)小，工作噪音小，安裝時(shí)不需龐大基礎(chǔ)和地腳螺栓，可作為移動(dòng)式選廠的組成部分，操作安裝方便。
3、慣性圓錐破碎機(jī)生產(chǎn)應(yīng)用情況
    慣性圓錐破碎機(jī)目前已形成動(dòng)錐底部直徑100—1200mm六種規(guī)格的產(chǎn)品，技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。
    慣性圓錐破碎機(jī)已廣泛用于礦山、冶金、建材、耐火材料、磨料磨具、玻璃、陶瓷、化工等行業(yè)的物料破碎領(lǐng)域。
3.1 GYP -600慣性圓錐破碎機(jī)
    撫州某鈾礦×××tla滲濾浸出生產(chǎn)線，由核工業(yè)衡陽(yáng)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，整個(gè)礦石破碎工藝流程布置緊湊，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而高效。生產(chǎn)線采用2臺(tái)GYP-600慣性圓錐破碎機(jī)作為細(xì)碎設(shè)備，破碎后的產(chǎn)品，5—0.15 mm進(jìn)入滲濾浸出，-0. 15mm進(jìn)入常規(guī)攪拌浸出。其破碎分級(jí)工藝流程如圖2。需說(shuō)明的是，該礦常規(guī)攪拌浸出生產(chǎn)線中，球磨機(jī)的人磨粒度為-25 mm，從常規(guī)攪拌浸出生產(chǎn)線中分出一部分礦石作為滲濾浸出生產(chǎn)線的給料。因此，該生產(chǎn)線中GYP-600慣性圓錐破碎機(jī)進(jìn)料粒度不是- 50mm,而是- 25mm。
    因?yàn)檫M(jìn)料礦石中含有不少水分和細(xì)泥，而慣性圓錐破碎機(jī)對(duì)進(jìn)料的含水量有一定要求，不能超過(guò)3%。因此，在USLl.2×3振動(dòng)篩上方加了三排水管，在水管上鉆了許多小孔，以沖洗篩面上的物料，盡可能的把物料中的細(xì)泥沖洗下來(lái)，提高篩分效率，以免太多的細(xì)泥進(jìn)入破碎機(jī)中堵塞破碎腔。
    慣性圓錐破碎機(jī)破碎產(chǎn)品取樣篩分結(jié)果見(jiàn)表2。
    從表2可知，GYP-600慣性圓錐破碎機(jī)產(chǎn)品中，+5mm的產(chǎn)率為13%以上，-0.  15 mm的產(chǎn)率占3%左右。前3次取樣，單機(jī)產(chǎn)量在9 t／h左右，而第4次取樣單機(jī)產(chǎn)量達(dá)到15t／h．前后對(duì)比產(chǎn)量相差較大。這是因?yàn)榈?次取樣時(shí)，排礦口尺寸與前3次相差較大，而排礦口尺寸直接影響破碎機(jī)的產(chǎn)量。第4次取樣時(shí)，排礦口尺寸為30mm，已經(jīng)達(dá)到GYP-600慣性圓錐破碎機(jī)排礦口的極限尺寸。一般情況下，不允許破碎機(jī)在極限排礦口尺寸下工作。
    目前，該礦滲濾浸出生產(chǎn)線中2臺(tái)GYP-600慣性圓錐破碎機(jī)同時(shí)工作，ld大約破碎400 t鈾礦石。按1個(gè)月工作25d計(jì)，月破碎量為10000t左右。
    湖南郴州某有色金屬礦山選廠，在破磨系統(tǒng)改造中，應(yīng)用GYP-600慣性圓錐破碎機(jī)，開(kāi)路破碎產(chǎn)品粒度- 5mm占90%，整個(gè)破磨系統(tǒng)比原系統(tǒng)能耗下降20%，產(chǎn)量提高28%，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
3.2GYP -900慣性圓錐破碎機(jī)
    鞍山某礦業(yè)發(fā)展有限公司原采用三段一閉路破碎生產(chǎn)工藝流程，使用GYP-900慣性圓錐破碎機(jī)后，破碎生產(chǎn)工藝流程改為兩段開(kāi)路破碎，如圖3所示。
    在生產(chǎn)應(yīng)用中取樣6次，不同排料間隙下破碎產(chǎn)品取樣測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。
    新生產(chǎn)工藝流程與原生產(chǎn)工藝流程相比，磨機(jī)產(chǎn)量提高42%，單位磨碎能耗下降28. 5%，單位磨碎鋼耗降低27%。
    河北秦皇島某鈾礦為含鈾碎屑巖和高硅酸鹽鈾礦石，品位為0. is%，硬度低，破碎時(shí)容易產(chǎn)生過(guò)粉碎。該鈾礦采用堆浸工藝，過(guò)粉碎太多影響礦堆滲透性。在實(shí)際生產(chǎn)中，該鈾礦選用了1臺(tái)GYP-900慣性圓錐破碎機(jī)。該礦的破碎工藝流程非常簡(jiǎn)單，如圖4所示。
    GYP-900慣性圓錐破碎機(jī)工業(yè)應(yīng)用期間，在排礦口尺寸為25 mm、激振力為91. 5%時(shí)，取樣篩分結(jié)果見(jiàn)表4，產(chǎn)量為25—30 t／h。
    破碎產(chǎn)品中，-0.12 mm的過(guò)粉碎顆粒產(chǎn)率為2.9%，所占比例很小，十分適合于后續(xù)的轉(zhuǎn)鼓造粒工序，淋浸效果良好。
3.3 GYP -1200慣性圓錐破碎機(jī)
    昆明某銅礦破碎生產(chǎn)工藝流程采用兩段破碎，如圖5所示。粒度為-350 mm的原礦給入PD600×900外動(dòng)顎顎式破碎機(jī)，破碎產(chǎn)品經(jīng)過(guò)振動(dòng)篩，+12mm的物料進(jìn)入GYP-1200慣性圓錐破碎機(jī)，-12mm的物料進(jìn)入粉礦倉(cāng)。因?yàn)镚YP-1200慣性圓錐破碎機(jī)產(chǎn)品粒度集中，加權(quán)平均粒度小，實(shí)行開(kāi)路破碎，產(chǎn)品直接進(jìn)入粉礦倉(cāng)，GYP-1200慣性圓錐破碎機(jī)破碎產(chǎn)品取樣篩分結(jié)果，見(jiàn)表5。
    GYP-1200慣性圓錐破碎機(jī)的破碎產(chǎn)品中，-10mm含量在85%以上，加權(quán)平均粒度在
4. 5mm以下，極大的降低了礦石人磨粒度，減少磨礦時(shí)間，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
    鞍鋼集團(tuán)某破碎車間所處理的鐵礦石質(zhì)地致密，硬度f(wàn) -17～18，破碎生產(chǎn)工藝流程采用兩段開(kāi)路破碎，如圖6所示。第一段用EP400×600顎式破碎機(jī)，第二段用GYP-1200慣性圓錐破碎機(jī)。粒度為- 350mm的原礦給入EP400×600顎式破碎機(jī)，破碎產(chǎn)品經(jīng)過(guò)振動(dòng)篩，+12mm的物料進(jìn)入GYP-1200慣性圓錐破碎機(jī)，-12mm的物料進(jìn)入粉礦倉(cāng)。因?yàn)镚YP-1200慣性圓錐破碎機(jī)產(chǎn)品粒度細(xì)，實(shí)行開(kāi)路破碎，產(chǎn)品直接進(jìn)入粉礦倉(cāng)。
    在生產(chǎn)應(yīng)用中多次取樣測(cè)試，GYP-1200慣性圓錐破碎機(jī)產(chǎn)量為62.3～79. 2t/h，在給料粒度為-100～+12 mm時(shí)，產(chǎn)品篩分粒度見(jiàn)表6。
    GYP-1200慣性圓錐破碎機(jī)的破碎產(chǎn)品中，-9mm含量在80%以上，加權(quán)平均粒度在4.9 mm以下。
4、結(jié)語(yǔ)
    綜上所述，與傳統(tǒng)破碎設(shè)備相比，慣性圓錐破碎機(jī)作為物料加工的細(xì)碎設(shè)備，能實(shí)現(xiàn)物料的選擇性破碎，滿足“多碎少磨”新工藝的要求，具有破碎比大、單位電耗低、能破碎任何硬度的脆性物料的優(yōu)點(diǎn)，極大地簡(jiǎn)化了破碎生產(chǎn)工藝流程，降低球磨機(jī)的人磨粒度，增加球磨機(jī)產(chǎn)量，節(jié)省破磨系統(tǒng)能耗和鋼耗；同時(shí)，由于破碎磨礦流程的簡(jiǎn)化，可節(jié)省設(shè)備及基建投資，減少操作崗位和運(yùn)行費(fèi)用，具有十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，十分適用于金屬礦山的物料破碎。推廣應(yīng)用后，對(duì)金屬礦山的技術(shù)升級(jí)，對(duì)增強(qiáng)企業(yè)實(shí)力、盡快縮短與國(guó)外企業(yè)在生產(chǎn)成本、技術(shù)裝備水平等方面的差距，提高我國(guó)金屬礦山在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力，均有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

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