慣性圓錐破碎機及其在礦山的應用

唐 威，羅中興

(1.北京礦冶研究總院，北京 100160；2.中國恩菲工程技術有限公司，北京 100038)

慣性圓錐破碎機及其在礦山的應用

唐 威1，羅中興2

(1.北京礦冶研究總院，北京 100160；2.中國恩菲工程技術有限公司，北京 100038)

慣性圓錐破碎機是一種具有獨特原理和結構的新型超細節能破碎設備，具有良好的“料層粉碎”作用，開路破碎產品粒度為毫米級，可滿足“多碎少磨”新工藝的要求，極大降低破磨流程的能耗和鋼耗。本文簡述了慣性圓錐破碎機的結構特點和工作原理，介紹了該機在冶金礦山企業的應用情況。

慣性圓錐破碎機； 料層粉碎； 多碎少磨； 優化破碎流程

1 前言

在礦山、冶金、建材、耐火材料、磨料磨具、玻璃、陶瓷、化工等行業，物料的粉碎是不可或缺的工序之一。粉碎一般包括破碎與磨碎，從破碎與磨碎工段的鋼耗和能耗比較、破碎機和磨機基建投資的差別和降低入磨粒度的磨礦生產成本變化等方面進行的分析比較可知，“多碎少磨”是粉碎工程領域提高效益、節能降耗和提高市場競爭能力的根本途徑，而實現這一目標的最切實可行的方法就是采用性能優越的破碎設備和選擇簡潔高效的破碎工藝流程，盡可能降低磨機的入磨粒度，從而提高磨機處理能力和碎磨系統總體效率，同時降低碎磨產品的單位能耗和鋼耗。

俄羅斯 “米哈諾布爾”科技股份有限公司根據先進的破碎理論研制的慣性圓錐破碎機，設計思路獨特、機械結構合理，其優良的性能代表了當前世界圓錐破碎機的最高水平，能實現“料層粉碎”，滿足“多碎少磨”工藝流程的要求。

2 慣性圓錐破碎機的結構特點

慣性圓錐破碎機的結構如圖1所示。

慣性圓錐破碎機與偏心圓錐破碎機最根本的區別在于產生破碎力的原理有本質的不同。偏心圓錐破碎機由齒輪通過軸套帶動動錐旋轉，動錐的運動軌跡可以認為是固定的，破碎力由被破碎物料的硬度及破碎腔內物料的充填率來決定。因為動錐的運動軌跡是固定的，排礦口有多大，最大產品粒度就多大。

1—定錐；2—動錐；3—機殼；4—激振器；5—減震器；6—底架圖1 慣性圓錐破碎機結構原理圖

慣性圓錐破碎機工作時，激振器旋轉產生的慣性力推動動錐做旋擺運動，動錐的運動軌跡不是固定的。破碎腔內無物料時，動錐在激振器的慣性力作用下可以碰到定錐。破碎機工作時，動錐在激振器的慣性力作用下將盡量地沖擊、擠壓破碎物料，而且慣性圓錐破碎機動錐的旋擺頻率遠大于偏心圓錐破碎機動錐的擺動頻率，物料從進入破碎腔到被排出過程中被破碎達上百次，遠大于物料在偏心圓錐破碎機破碎腔中被破碎的次數。另外，與偏心圓錐破碎機相比，慣性圓錐破碎機的動錐運動軌跡可變，動錐沿物料層每滾動一周都伴隨有100多次的振動，由附加的這種強烈脈動沖擊加強了破碎效果。所以即使在大排礦口的情況下，也能將物料破碎得很細，開路破碎的產品粒度為毫米級。

慣性圓錐破碎機工作時破碎腔是擠滿給料，在由激振器旋轉產生的慣性力作用下，物料層被充分地壓實，承受全方位的剪切、擠壓、扭轉和彎曲應力，物料顆粒之間相互作用，從而實現“料層粉碎”。

與單顆粒破碎相比，“料層粉碎”有三大好處：①因為破碎腔是擠滿給料，破碎腔內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，單位破碎比功耗僅為普通設備的一半左右；②物料的破碎不僅發生在物料顆粒和襯板之間，同時物料顆粒之間相互破碎，因此破碎得更細；③因為物料的破碎發生在物料顆粒之間，從而減少了襯板的磨損，延長了襯板的使用壽命，破碎產品機械鐵污染小。另外，慣性圓錐破碎機還具有安裝容易，維護簡便，過鐵時不會損壞設備，不怕硬，甚至硬質合金刀頭都可破碎等優點。

3 慣性圓錐破碎機的應用情況

北京礦冶研究總院和俄羅斯“米哈諾布爾”科技股份有限公司合資成立的北京凱特破碎機有限公司生產的慣性圓錐破碎機GYP系列主要有4種規格，技術參數見表1。

表1 慣性圓錐破碎機技術參數

慣性圓錐破碎機已廣泛用于國內的物料粉碎領域。下面介紹慣性圓錐破碎機在選廠的一些應用實例。

3.1 鈾礦山選廠

衢州某鈾礦品位為0.2%左右，礦石很硬，而且有一定韌性，較難破碎。因為采用堆浸工藝，要求破碎的鈾礦石產品粒度為-4mm，一般破碎機很難破碎到該粒度，曾經使用過雙腔反擊式破碎機和對輥破碎機進行細碎，效果都不理想。

該鈾礦對破碎系統進行了改造，采用慣性圓錐破碎機取代原細碎設備，選用了4臺GYP- 600慣性圓錐破碎機，用3臺備1臺，破碎工藝流程如圖2所示。

圖2 某鈾礦破碎工藝流程圖

在激振力為97%時，GYP- 600慣性圓錐破碎機破碎鈾礦石取樣篩分結果見表2，單臺設備處理量為15t/h。

表2 GYP- 600慣性圓錐破碎機破碎鈾礦石取樣篩分結果

改造后的破碎系統成品產率高，大大降低了單位功耗，使用效果良好，經濟效益顯著。

3.2 金礦選廠

棲霞某金礦為石英脈狀金礦石，破碎產品送入粉礦倉，再供給磨機，因此要求破碎產品粒度越細越好。以前的破碎工藝流程為“兩段閉路破碎”，破碎產品粒度為-15mm，破碎工段生產能力為25t/h左右，破碎系統不能滿足磨礦要求，嚴重制約選廠的生產能力，破碎時間長，耗電量大。

改造方案中磨礦系統不變，破碎系統選用GYP- 900慣性圓錐破碎機取代以前的破碎設備，破碎工藝流程實現了“兩段開路破碎”，破碎產品粒度降低為-8mm，生產能力提高到50t/h左右，工藝流程極其簡單，如圖3所示。

圖3 某金礦石破碎工藝流程圖

GYP- 900慣性圓錐破碎機排礦間隙為38mm時破碎產品粒度篩分結果見表3。

表3 GYP- 900慣性圓錐破碎機破碎金礦石取樣篩分結果

新的開路破碎工藝流程產品粒度-8mm占90%以上為，球磨機的入磨粒度大大降低，球磨機產量從190t/d提高到260t/d，球磨機的鋼耗和能耗不變，產量提高36.8%，生產成本大大降低，極大地提高了經濟效益。

3.3 砂石料選廠

丹東某砂石料選廠破碎花崗巖制作砂石料，破碎產品中-5mm為砂子，+5mm為碎石，要求產品粒型為立方體狀，因為立方體形狀的顆粒能提高混凝土的流動性，空隙率小，水泥或瀝青耗量減少10%以上，降低原料成本，同時提高混凝土制品的抗壓強度和抗位移的性能。普通的破碎機破碎產品中片狀顆粒含量比較多，往往不能滿足砂石料的粒型要求，還需要經過專門的整形設備加工后才能成為合格產品。

該砂石料選廠采用了1臺GYP- 900慣性圓錐破碎機，破碎工藝流程簡潔高效，如圖4所示。

GYP- 900慣性破碎機破碎花崗巖取樣篩分結果見表4，產量為35～40t/h。

兩段開路破碎，原礦從-300mm破碎至-10mm，破碎產品全部為成品。慣性圓錐破碎機具有良好的“料層粉碎”作用，能實現物料的“選擇性破碎”。工作時破碎腔內充滿物料，物料在破碎腔中承受全方位的擠壓、剪切、彎曲和扭轉作用。片狀物料因為強度小被首先破碎，破碎產品中90%以上為立方體狀顆粒，從而保證了產品的高品質，粒型比經過專門的整形設備加工后的產品還要好。

圖4 砂石料破碎工藝流程圖

表4 GYP- 900慣性圓錐破碎機破碎花崗巖取樣篩分結果

3.4 鐵礦山選廠

金昌某鐵礦山磁性鐵品位為5%～6%，全鐵品位為14%左右，原破碎系統為閉路破碎工藝流程，如圖5所示。

圖5 鐵礦石原破碎工藝流程圖

-20mm破碎產品進行干式磁選拋尾，能拋掉30%左右的廢石，廢石中磁性鐵品位為1.3%左右。粗精礦中磁性鐵品位提高到7%左右，全鐵品位為17%左右，球磨機產量為50t/h。

新破碎系統采用了一臺GYP- 1200慣性圓錐破碎機取代原流程中的1300液壓圓錐破碎機，為簡潔高效的閉路破碎工藝流程，如圖6所示。

GYP- 1200慣性圓錐破碎機破碎鐵礦石取樣篩分結果見表5，產量為80～90t/h。

產品粒度90%為-10mm，干式磁選可以拋掉

圖6 鐵礦石新破碎工藝流程圖

表5 GYP- 1200慣性圓錐破碎機破碎鐵礦石取樣篩分結果

50%以上的廢石，廢石中磁性鐵品位降低到0.9%，粗精礦中磁性鐵品位提高到25%左右，球磨機產量增加20%為60t/h，生產成本極大降低，經濟效益顯著增加。

4 結語

根據先進破碎理論研制的慣性圓錐破碎機設計思路獨特，機械結構合理，“料層粉碎”效果良好，開路破碎產品粒度為毫米級。選礦廠采用慣性圓錐破碎機能很好地優化破碎流程，滿足“多碎少磨”新工藝的要求，極大降低破磨流程的能耗和鋼耗，有效實現節能降耗的目標，降低企業生產成本。

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.

inertia cone crusher; material layer comminuting; more crushing and less grinding; optimize crushing process

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B

唐 威(1970-)，男，研究員，從事選礦機械專業方面的研究工作。

國家國際科技合作專項資助(2015DFR70660)