圓錐破碎機在鈾礦冶中的應用

王向榮，張曉崢

（1．中核第四研究設計工程有限公司，河北 石家莊 050021；2．河北省建筑材料工業設計研究院，河北 石家莊 050051）

圓錐破碎機可以處理各種硬度的礦石，具有處理量大、破碎比大、故障率低、容易維護等優點［1－4］，在鈾礦冶生產中被廣泛應用。圓錐破碎機類型很多，性能各不相同。鈾礦石礦性差異較大，礦石含泥量、含水量不同，且不同的水冶工藝要求的破碎產品粒度也不相同，因此，如何正確合理選擇圓錐破碎機是鈾礦冶破碎工藝流程設計中經常面臨的問題。

1 破碎機的分類

按照破碎力大小或過載保護方式，圓錐破碎機可分為液壓型圓錐破碎機和彈簧型圓錐破碎機，液壓型又分為周邊多缸液壓型和底部單缸液壓型2種；根據破碎原理，圓錐破碎機可分為層壓原理圓錐破碎機和沖擊粉碎圓錐破碎機；根據傳動軸轉速，圓錐破碎機又分為低速（500r／min以下）、中速（500～750r／min）和高速（750 r／min以上）3種［1］。還可以按主軸結構、密封方式對圓錐破碎機進行分類［2］。

鈾礦冶生產中常用的及國內常見的各種圓錐破碎機見表1。

表1 國內常見圓錐破碎機

2 鈾礦冶中常用的幾種典型圓錐破碎機

2．1 彈簧圓錐破碎機

目前，國內礦山應用最多的彈簧圓錐破碎機有PYT型彈簧圓錐破碎機和PYS改進型西蒙斯圓錐破碎機2種。PYT型彈簧圓錐破碎機是我國在仿前蘇聯設備基礎上，自行設計制造的，有 PYT－600、PYT－900、PYT－1200、PYT－1750、PYT－2200 5種規格、14種腔型［3］。由于技術成熟，PYT型彈簧圓錐破碎機目前使用最多，但它的彈簧過鐵保護功能可靠性較低，破碎機堵塞時無自動清腔功能，因而故障停車時間較長，檢修勞動強度很高。

PYS改進型西蒙斯圓錐破碎機是在西蒙斯圓錐破碎機基礎上增加液壓清腔系統，并且加大了破碎臂和沖程，不但減少了停機時間，處理能力也是同規格普通彈簧圓錐破碎機的1．4～1．8倍。PYS改進型西蒙斯圓錐破碎機 有 PYS－600、PYS－900、PYS－1200、PYS－1300、PYS－1600、PYS－2100 5種規格、50余種腔型，具有腔型多、停機時間短、處理能力高且價格明顯低于進口高能圓錐破碎機等優勢，為近年國內選用最多的彈簧圓錐破碎機［4］。

2．2 高能圓錐破碎機

近年來，圓錐破碎機的研制中應用層壓破碎原理，形成了集腔型、動錐擺頻與沖程完美結合的新型、高效、節能的現代圓錐破碎機，即高能圓錐破碎機，其中，以美卓礦機生產的HP系列圓錐破碎機為代表。傳統破碎理念認為，小粒度產品對應的必是小排礦口，這樣即造成破碎產量大幅度下降且易堵塞。HP系列圓錐破碎機的設計是必須增大排礦口、增大動錐沖程及轉速。因為動錐沖程越大，物料壓縮比越大，排料口也隨之增大，這樣既增大產量又增大產品細粒級含量。要獲得高壓縮比，必須有合理的腔型及相匹配的結構和運動參數，腔內還必須有足夠的礦石量。采用高擺頻和大沖程，使動錐撤回到終點又返回時遇到下落物料能將其沖散，然后再進行層間破碎，這在HP型圓錐破碎機上得以實現［5］。

與彈簧圓錐破碎機相比，HP型圓錐破碎機的優點有：液壓鎖緊方式使排礦口的調節更方便、過鐵保護更可靠；破碎產品粒度均勻，破碎產品中粒徑小于排礦口粒級含量達85%～90%；比同規格的普通彈簧圓錐破碎機產量高40%以上；單位礦石能耗相對較低；但其價格相對昂貴。

2．3 慣性圓錐破碎機

慣性圓錐破碎機是俄羅斯米哈諾布科技股份有限公司近年研制的新型節能超細碎設備［6］，其工作機構由定錐和動錐組成。動錐軸插入軸套中，電機旋轉運動通過傳動機構傳給固定在軸套上的激振器，激振器旋轉時產生慣性力，迫使動錐繞球面瓦球心做旋擺運動。破碎腔內，物料通過擠壓被破碎。動錐與傳動機構之間無剛性聯接。

慣性圓錐破碎機的優點有：產品粒度細，有良好的“料層選擇性破碎”作用，開路破碎產品90%粒度分別小于5、8、10mm；單位破碎比功耗僅為普通設備的一半左右；整機基礎振動小，安裝時不需地腳螺栓，安裝方便；動錐與傳動機構之間無剛性聯接，物料中混入不可破碎的物體時，動錐暫時停止轉動，激振器將繞動錐軸繼續轉動，不會破壞傳動系統和主機，具有良好的過鐵保護功能。

3 鈾礦冶中圓錐破碎機的選擇與應用

3．1 圓錐破碎機的選擇

圓錐破碎機適用于鈾礦冶系統的絕大部分硬度、規模、浸出粒度要求及洗礦后的礦石，作為中碎和細碎設備，應用十分廣泛；但圓錐破碎機的類型很多，而待處理物料在硬度、處理量、破碎功指數、最終產品粒度（級）等指標又各不相同：因此，應針對不同物料選擇不同特點的圓錐破碎機以達到破碎工藝可靠、長期運行穩定的目的［7］。如高硬度、難破碎物料，宜選擇多缸液壓圓錐破碎機，因為這種破碎機的破碎力大，代表機型為HP型圓錐破碎機；堆浸礦石粒度小于5mm、年處理量10萬t以內的中等可碎性物料，宜選擇GYP600型慣性圓錐破碎機，因為這種破碎機的產品粒度細，且開路破碎產品粒度合格率在90%以上；磨蝕度高且含水量大的物料，宜選擇中速圓錐破碎機，這樣可使易損件壽命延長，如H型單缸液壓圓錐破碎機［1］；要求的破碎產品粒度較細時，宜選擇高速圓錐破碎機，這樣可減少產品中的過大顆粒含量，并降低振動篩的負荷。

另外，還應考慮水冶廠的自動化程度。如，常規水冶要求破碎產品的最大粒度為10mm，圓錐破碎機作為細碎設備可以有多種選擇：自動化程度要求高時，選擇HP型多缸液壓圓錐破碎機或H型單缸液壓圓錐破碎機；自動化程度相對要求不高時，則選擇改進型西蒙斯圓錐破碎機或普通彈簧型圓錐破碎機。以年處理礦石60萬t計，同規格的細碎設備有HP300SH－M圓錐破碎機、PYSD1608西蒙斯圓錐破碎機和PYT－D1710圓錐破碎機，3者的單臺價格依次降低。應根據項目的實際情況選擇合適的圓錐破碎機。

3．2 圓錐破碎機在鈾礦冶中的應用

近年來，普通彈簧圓錐破碎機、改進型西蒙斯圓錐破碎機、慣性圓錐破碎機及HP型多缸液壓圓錐破碎機在新建及改建鈾礦冶工程中都有應用［8］，具體情況見表2。

表2 圓錐破碎機在鈾礦冶中的應用現狀

4 圓錐破碎機相關配置

4．1 閉路系統中細碎圓錐破碎機的配置要點

鈾礦冶常用的三段一閉路破碎流程中，第3段細碎圓錐破碎機在系統中的運行狀態及在破碎系統自身的配置中，主要受閉路內緩沖礦倉和檢查篩分影響較大。如果圓錐破碎機要求擠滿給料，則必須為圓錐破碎機配置緩沖礦倉和給料設備［9］。如果系統的給礦量或原礦性質（含水率、含泥量）波動較大，則緩沖礦倉必須足夠大，以防止第3段圓錐破碎機在超負荷下運行導致產品粒度不達標，或者引起破碎機堵塞。

4．2 主動設計理念

在設計破碎工藝流程時，必然有一組最佳運行參數，設備在這一組參數下運行可獲得理想的破碎產品。但原礦性質是有可能發生變化的，其硬度、含泥量、含水量等都不相同，因此，必須使設備有足夠的調整裕量。主動設計理念就是在設備選擇與工藝設計時，充分考慮物料可能的變化范圍，使破碎系統能夠積極主動響應這種變化，從而保證生產的連續穩定。

主動設計考慮的主要因素如下：中碎圓錐破碎機前設預先篩分，并可以調整篩網規格來調整中碎機的負荷［10］；設置緩沖料倉與可調速給料機，滿足特定的圓錐破碎機對給料的要求和不因物料變化而影響設備的穩定運行；避免設備在最小排礦口下使用，為破碎產品粒度調節留有一定裕量；避免設備在90%負載以上條件下使用，防止因給料量增大而導致設備過載停車。

5 結語

1）選擇圓錐破碎機時，首先應滿足生產規模和破碎產品的粒度（級）要求；另外，應考慮原礦的含泥量、含水量、破碎廠房占地面積、水冶廠自動化程度等方面的要求；當有多套方案滿足要求時，需考慮經濟指標。

2）圓錐破碎機合理的工藝配置要滿足其特定的給料、排料要求，更要實現主動設計，為穩定生產留有裕量。

高能圓錐破碎機處理量大，破碎比大，腔型更合理，在新建鈾礦山已能部分替代傳統彈簧圓錐破碎機的中碎和細碎，將三段一閉路破碎流程簡化為兩段一閉路流程，這種優勢在受空間限制的改造項目中更為明顯。

［1］李本仁，蘇醒．圓錐破碎機的特點及選擇探討［J］．礦山機械，2012，40（1）：60－63．

［2］鄭鳴皋，朱雨東．圓錐破碎機的新發展［J］．裝備機械，2011（2）：72－78．

［3］郎寶賢．圓錐破碎機現狀和發展方向［J］．礦山機械，2001，29（1）：21－22．

［4］郎世平．國內圓錐破碎機的現狀與發展創新［J］．礦山機械，2011，39（6）：86－90．

［5］郎寶賢，郎世平．液壓圓錐破碎機的現狀與發展趨勢［J］．礦山機械，2009，37（23）：80－83．

［6］唐威．慣性圓錐破碎機原理及在金屬礦山的應用［J］．中國礦業，2010，19（10）：112－116．

［7］余潯，邵全渝．影響碎磨工藝選擇的主要因素和流程方案的種類［J］．現代礦業，2010（9）：17－19．

［8］唐威，孫錫波，王健．慣性圓錐破碎機在鈾堆浸礦山的應用研究［J］．鈾礦冶，2010，29（1）：49－55．

［9］王書剛，牛素范．破碎機的選型和配置分析［J］．科技創新與應用，2012（3）：31－32．

［10］段新紅，湯興光，周宏波．預先篩分在選廠碎礦過程中的作用［J］．現代礦業，2010（3）：60－62．