1 物料破碎的工藝現(xiàn)狀

1.1 概述

物料破碎是礦物加工及土石質(zhì)原料加工工業(yè)中的關(guān)鍵工藝過(guò)程。從礦山、采石場(chǎng)開采出來(lái)的礦石、石料的塊度都很大．依開采工藝及開采設(shè)備不同，露天礦開采出來(lái)的原礦最大塊度一般為200—1500mm；地下礦進(jìn)入破碎機(jī)的原礦最大塊度一般為200—800mm，采石場(chǎng)開采出來(lái)的石料最大塊度—般為200一600mm。這種塊度的礦石或石料不能直接在工業(yè)中應(yīng)用，必須經(jīng)過(guò)破碎使最終粒度達(dá)到產(chǎn)品用途的要求。通常破碎作業(yè)的總破碎比在6—8或100一130之間，目前所有破碎機(jī)都不能達(dá)到這樣大的破碎比。因?yàn)?臺(tái)破碎機(jī)只能在一定破碎比下才能有效地工作和獲得合理的結(jié)構(gòu)及優(yōu)良的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。1臺(tái)破碎設(shè)備的合理的破碎比范圍一殷在3—8之間，因此必須將幾臺(tái)破碎設(shè)備串聯(lián)起來(lái)進(jìn)行分段破碎，才能把物料破碎到所需要的粒度。

1.2 物料破碎的典型流程

礦物加工。破碎原礦的目的是使礦石中的有用礦物分離，為下一道磨礦工藝提供合格原料，現(xiàn)不少選廠入磨粒度還維持在小于25-30mm。根據(jù)“多破少磨”節(jié)能的原則，入磨粒度越小越好。通過(guò)工藝和設(shè)備的改造，一些選廠的入磨粒度己達(dá)到小于12一18mm，甚至有的選廠入磨粒度己達(dá)到小于7—11mm的先進(jìn)指標(biāo)。顯然，從礦山采掘出的礦石不可能達(dá)到這么小的粒度，通常要通過(guò)二段、三段甚至四段破碎篩分工藝使破碎產(chǎn)品的粒度降到經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的最低限度以滿足磨礦工序?qū)α６鹊囊�求。根�?jù)給礦塊度的大小，入磨粒度的要求及生產(chǎn)能力的不同可選擇不同的設(shè)備組合及工藝流程。目前國(guó)內(nèi)外采用的設(shè)備及工藝流程為：對(duì)大型破碎車間，多采用三段或四段破碎——粗碎用旋間破碎機(jī)或大型顎式破碎機(jī)，中碎采用標(biāo)準(zhǔn)圓錐破碎機(jī)或領(lǐng)式破碎機(jī)，細(xì)碎采用短錐圓錐破碎機(jī)或族盤破碎機(jī)與振動(dòng)篩閉路獲得最終破碎產(chǎn)品；對(duì)中小型破碎車間，多采用二段破碎——粗碎多采用顎式破碎機(jī)，中細(xì)碎采用圓錐破碎機(jī)、短頭圓錐破碎機(jī)或旋盤破碎機(jī)與振動(dòng)篩獲得最終產(chǎn)品。圖1列舉了三段破碎的典型流程。

土石質(zhì)原料加工。破碎石料的目的是為工業(yè)制備各種不同粒度要求的碎石。按不同使用目的，根據(jù)產(chǎn)量及最終粒度組成要求，由料斗、給料機(jī)、破碎機(jī)、篩分機(jī)和轉(zhuǎn)運(yùn)、堆集物料用的各種皮帶運(yùn)輸機(jī)組成不同的破碎工藝流程。圖2、圖3列舉了生產(chǎn)能力為30一55t/h和200一250t／h采石場(chǎng)的破碎篩分的典型工藝流程。

2 傳統(tǒng)破碎工藝流程

傳統(tǒng)破碎工藝流程有以下缺點(diǎn)：

工藝流程長(zhǎng)。從上述傳統(tǒng)的破碎工藝流程及設(shè)備的配置可以看出，對(duì)于大型破碎車間必須采用三段或四段破碎，對(duì)于中小型破碎車間，也須采用兩段破碎才能獲得員終產(chǎn)品。

設(shè)備臺(tái)數(shù)多。由于工藝流程長(zhǎng)，破碎段數(shù)增加，需配備的破碎機(jī)、篩分機(jī)及轉(zhuǎn)載的皮帶運(yùn)輸機(jī)臺(tái)效必然增加，設(shè)備臺(tái)數(shù)和作業(yè)段數(shù)多，所需設(shè)置的輔助操作崗位必然多。

設(shè)備配置需要的高差大。造成土建和施工方面工程量的增加，并給總圖和丁藝配置造成困難。

能耗高。難以貫徹“以破代磨，多碎少磨”的節(jié)能原則。

成本高。投資及運(yùn)轉(zhuǎn)成本高。

長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外專家一直圍繞上述問(wèn)題在破碎理論、簡(jiǎn)化工藝流程、提高粉碎效率、節(jié)能降耗以及滿足工業(yè)上某些物料產(chǎn)品的粒度要求等方面雖然作了大量工作，研制出各種類型的破碎機(jī)和篩分機(jī)，對(duì)破碎工藝的改造并實(shí)現(xiàn)多碎少磨具有重要意義，但一直難以在增加破碎比、簡(jiǎn)化工藝流程、節(jié)能降耗等方面有重大突破。

3 篩破結(jié)合的新思路

從根本上說(shuō)，破碎作業(yè)是為礦物加工工業(yè)及土擊質(zhì)原料加工工業(yè)提供具有—定粒度、粒度組成、枝形及表面物性的加工原料供后續(xù)作業(yè)，這就要求物料在破碎過(guò)程中既要被充分有效地破碎。在很多場(chǎng)合又要盡可能不被過(guò)粉碎。

傳統(tǒng)的破碎篩分工藝須分別在破碎機(jī)械和篩分機(jī)械中完成；我們提出將破碎、篩分這兩個(gè)物理過(guò)程有效結(jié)合，由振動(dòng)篩分給料機(jī)十篩分破碎機(jī)組成篩破機(jī)組，構(gòu)成篩破結(jié)合的破碎工藝流程的新思路。凡是符合排料粒度木需要破碎的物料，盡可能不進(jìn)破碎機(jī)；進(jìn)入破碎機(jī)的物料在破碎過(guò)程中，一旦破到排料粒度的要求，要盡可能及時(shí)將這些物料從破碎腔中排出。

3.1 振動(dòng)篩分給料機(jī)的作用

(1)預(yù)篩分。從礦山和采石場(chǎng)采出的礦物和石料都由不同粒級(jí)的物料組成，其中有相當(dāng)一部分不須破碎即可達(dá)到破碎后要求的粒度。通過(guò)預(yù)篩分將這些符合要求粒度的物料不經(jīng)破碎，直接進(jìn)入排料系統(tǒng)，須破碎的物料才進(jìn)入篩分破碎機(jī)進(jìn)行破碎，然后再進(jìn)入排料系統(tǒng)，從而達(dá)到合理利用能量，提高機(jī)組處理能力，減輕破碎機(jī)的破碎負(fù)荷，降低鋼耗、能耗、減少頃板磨損的目的。

(2)振動(dòng)給料。均勻連續(xù)給料，保證篩分破脾機(jī)滿腔正常作業(yè)。

3.2 篩分破碎機(jī)

筆者設(shè)計(jì)出一種集破碎和篩分為一體的新型設(shè)備，即在1臺(tái)設(shè)備中同時(shí)具有破碎、篩分兩種功能，首先保證物料被有效破碎，同時(shí)根據(jù)使用的要求避免物料過(guò)粉碎；將在破碎過(guò)程中巳達(dá)粒度要求的產(chǎn)品及時(shí)從破碎腔中排出。以達(dá)到增加產(chǎn)量、降低功耗，在能量合理利用的前提下大大增加破碎比從而減化工藝流程的目的。

圖4為中、小選廠采用篩分破碎機(jī)一段破碎的工藝流程簡(jiǎn)圖；圖5為采用兩臺(tái)篩分破碎機(jī)將最大750mm的石料破碎成4種粒度的兩段破碎的工藝流程簡(jiǎn)圖。

4 PEWS2560篩分破碎機(jī)

要實(shí)現(xiàn)篩破結(jié)合，關(guān)侵耍研制出具有破碎篩分兩種功能的篩分破碎機(jī)。新設(shè)備還應(yīng)具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用可招、維修操作方便、成本低廉、性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)這種創(chuàng)新構(gòu)思，在我們開發(fā)的外動(dòng)顎勻擺顎式破碎機(jī)的基礎(chǔ)上研制出了PEWS2560篩分破碎機(jī)。

4.1 工作原理及結(jié)構(gòu)特征

電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)伯心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)邊板將動(dòng)力傳遞給動(dòng)顎，使其相對(duì)可調(diào)廁作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，周期地改變由動(dòng)顎和可調(diào)顎組成的破碎腔的形狀和體積，使進(jìn)入破碎腔的物科貿(mào)期地受到擠壓、剪切、劈裂作用，將物料破碎，使設(shè)備具有破碎功能，同時(shí)動(dòng)顎體及動(dòng)顎襯板均設(shè)計(jì)成獨(dú)特的篩狀，在其周期性運(yùn)動(dòng)時(shí)將已破碎的合格粒度物科及時(shí)經(jīng)篩孔從破碎腔排出，使設(shè)備同時(shí)具有篩分功能。

圖6為篩分破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)原理圖。

4.2 設(shè)備特點(diǎn)

(1)具有普通顎式破碎機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、制造維修容易、適應(yīng)性強(qiáng)、成本低等突出優(yōu)點(diǎn)。

(2)又兼有外動(dòng)頃均擺額式破碎機(jī)運(yùn)動(dòng)特性好，動(dòng)顎具有理想的運(yùn)動(dòng)軌跡，使襯板磨損小、偏心距小、能實(shí)現(xiàn)大破碎比；外形低矮、喂料高度及整機(jī)重心低等突出優(yōu)點(diǎn)。

(3)在1臺(tái)設(shè)備中同時(shí)實(shí)現(xiàn)了破碎與篩分的兩種功能，及時(shí)將破碎已達(dá)粒度的物料從破碎腔中排出，解決了顎式破碎機(jī)堵塞、過(guò)粉碎的問(wèn)題。

(4)偏心軸轉(zhuǎn)速大大提高，處理能力和破碎噸礦石的功耗指標(biāo)得到改善。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)篩分破碎機(jī)可以在1臺(tái)設(shè)備中同時(shí)實(shí)現(xiàn)破碎和篩分兩種功能，能將已達(dá)粒度要求的物料及時(shí)從破碎腔中排出；

(2)破碎產(chǎn)物的質(zhì)量得到改善，產(chǎn)品粒級(jí)及各新級(jí)的比例容易調(diào)整形較好；

(3)只有良好的運(yùn)動(dòng)特性和性能參數(shù)，節(jié)能效果顯著；

(4)簡(jiǎn)化工藝流程，可帶來(lái)破碎工藝的變革。