惯性圆锥破碎机在金属矿山的研究应用.pdf

2 0 0 6 年第 4 期 有色金属 选矿部分 2 5 惯性圆锥破碎机在金属矿山的研究应用 周惠文 - ， 罗秀建 z ， 唐威 1 ． 鞍钢集团鞍 山矿业公 司研究所 ， 辽宁 鞍 山 1 1 4 0 0 2 ； 2 ． 北京矿 冶研 究总院， 北京 1 0 0 0 4 4 摘 要 惯性圆锥破碎机是一种具有独特原理和结构的新型节能超细破碎设备， 能实现物料的选择性破碎， 满足 “ 多碎少磨” 新工艺的要求。 该机不仅破碎比大， 产品粒度细而均匀， 而且单位电耗低， 能破碎任何硬度的脆性物料， 十分 适合 于金属矿 山的破碎磨矿流程 。本文简述 了惯性圆锥破碎机 的结构 特点 和工作原理 ， 介绍 了该机在金属 矿山的应用 情况 。 关键词 惯性圆锥破碎机； 多碎少磨； 金属矿山 中图分类号 T D 9 5 1 ． 1 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 0 6 0 4 0 0 2 5 0 3 物料破碎是矿物加工的关键工艺过程 ，但粉碎 是一个能量效率很低的过程，能量消耗意味着成本 的提高和效率的降低，能量资源的开发利用往往还 伴随着不同程度的生态改变与环境污染。据资料表 明， 2 0 世纪 9 o 年代以来 ， 全世界每年经粉碎的物料 量达 1 0 0 亿 t 以上， 脆性物料年产量大约 1 5 亿 t ， 其 中铁矿石约 2 ． 4 亿 t ， 有色金属矿石 l 亿 t 多， 非金属 矿物 2 ． 3 亿 t ， 化工矿物 0 ． 3 亿 t ， 水泥约 4 亿 t ， 建材 用石灰石4 ．7 亿 t 。矿物原料加工与利用中， 破碎和 磨矿是两个最关键、 但也是能耗最高的工序， 它的消 耗构成了整个选厂生产成本的主要部分，仅以有色 金属选矿厂为例 ，粉碎阶段处理每 吨原矿的电耗平 均约为 1 6 ． 0 k W h ，占选矿厂总电耗的 6 0 ％左右 ， 钢 耗平均约为 1 ．5 k ， 以此计算仅有色金属选矿厂每 年粉碎电耗就达 l 6 亿 k W h ， 钢耗 l 5 万 t ， 因此， 在 金属矿山实行节能降耗，可产生巨大的社会效益和 经济效益 。 我国金属矿产资源有如下特点 1 贫矿多， 杂 质含量高。 铁矿石平均品位只有 3 2 ％， 比世界铁矿石 平均品位低 l l ％； 锰矿石平均品位仅为 2 1 ．4 ％， 不及 世界锰矿石工业标准 4 8 ％的一半 ；铜矿石平均 品位 为 0 ． 8 7 ％，品位大于 l ％的储量仅 占总储量的 3 5 ％。 2 多金属共生、 伴生矿多， 选冶难度大。 3 大部分 金属矿的嵌布粒度细， 矿物不易解离， 要磨至一 7 4 m 才能有效进行选别 。 ． 破碎和磨矿的作用原理表明 强化破碎 ， 尽量降 低入磨粒度， 是提高碎磨效率、 降低选矿成本的重要 途径。 世界上约 1 2 ％的电能用于粉碎物料， 其中大约 1 5 ％ 用于破碎， 8 5 ％以上消耗于磨碎。由于破碎机与 收稿 日期 2 0 0 6 - 0 4 2 0 作者简介 周惠文 1 9 6 6 - ， 男， 辽宁鞍山人， 高级工程师。 磨机相 比金属消耗量和电耗较小 ， 便宜 ， 运转维护简 单 ，而且磨机的效率只有 l ％，破碎机的效率达 1 0 ％， 因此 ， 经过五 十多年的实践和总结 ， 粉碎领域 正大力提倡“ 多碎少磨” 的工艺流程，即降低破碎产 品最终粒度 ， 增加细粒级在破碎产品 中的含量 ， 从而 提高磨机的处理能力， 达到降低电耗和金属消耗量、 减少成本 、 增加经济效益的 目的。 北京凯特破碎机有限公司生产的惯性圆锥破碎机 以其先进的破碎理论、 独特的设计思路、 合理的机械结 构和优良的性能代表了当前世界圆锥破碎机的最高水 平， 能够很好地满足“ 多碎少磨” 新工艺的要求。 l 惯性 圆锥破碎机的结构特点 惯性 圆锥破碎机的结构如图 l 所示 。 3 2 l 图 l 惯性圆锥破碎机结构原理图 Fi g l S t r u c t ur e o f t he i n e r t i a c o n e c ru s h e r l 一 底架； 2 _ 皮带传动装置； 3 一 隔振元件； 4 一 激振器； 5 一 外壳； 6 一 球面 瓦； 7 衬板； 8 一 定锥； 9 一 动锥； l o I 动锥支座； 1 1 - 轴套 维普资讯 2 6 有色 金属 选矿部分 2 0 0 6 年第4期 惯性 圆锥破碎机机体通过隔振元件坐落在底架 上 ， 工作机构 由定锥和动锥组成 ， 锥体上均 附有耐磨 衬板 ， 衬板之 间的空间形成破碎腔 。 动锥轴插入轴套 中，电动机的旋转运动通过传动机构传给固定在轴 套上的激振器 ， 激振器旋转时产生惯性力 ， 迫使动锥 绕球面瓦的球心做旋摆运动。 在一个垂直平面 内， 动 锥靠近定锥时， 物料受到冲击和挤压被破碎 ， 动锥离 开定锥时， 破碎产品因自 重由排矿口排出。 动锥与传 动机构之间无刚性联接。 破碎腔内无物料时 ，动锥在激振器的惯性力作 用下冲击定锥内表面， 有沿定锥内表面滚动的趋势， 定锥给动锥的反作用力迫使动锥弹离定锥 内表面 ， 这时动锥的运动是沿定锥 内表面振动式滚动 ，定锥 与动锥的每一次接触都是点接触，定锥对动锥的摩 擦力小于轴套对动锥的摩擦力 ，因此动锥 的旋转方 向与轴套的旋转方向相同。 破碎腔内有物料时， 动锥沿物料层滚动， 每滚动 一 周都伴随着强烈的振动， 由于是挤满给料， 物料层 与动锥的接触是面接触 ，物料层对动锥 的摩擦力大 于轴套对动锥的摩擦力 ，因此动锥的旋转方 向与轴 套的旋转方 向相反。 与传统的破碎设备相 比，惯性 圆锥破碎机具有 以下优点 1 具有 良好 的“ 料层选择性破碎” 作用。 由于是 挤满给料 ，被破碎物料在破碎腔 中承受全方位的挤 压、 剪切和强烈的脉动冲击作用， 料层内颗粒相互作 用， 造成颗粒间的强制自粉碎。 料层阻止破碎腔的衬 板直接接触 ， 防止衬板互相研磨 ， 避免研磨下来的金 属污染被破碎 的物料 ， 从而使研磨体耗量大大降低 ， 仅为棒磨机的 1 ／ 1 9 。单位破碎比功耗仅为普通设备 的 5 0 ％左右。 2 破碎比大， 产品粒度可调。该机的破碎力与 被破碎物料硬度及充填率无关 ，主要取决于偏心静 力矩及转速。调节偏心静力矩 、 转速和排料 口尺寸 ， 可很方便地调节所需的破碎比 4 ～ 3 O 、 ， 根据需要可 有效地防止过粉碎，提高某粒级的产率或相反增加 细粉的产量。 ． 3 技术指标稳定， 产品粒度几 乎与衬板磨损无关。 4 操作安装方便。由于整机采用二次隔振 ， 基 础振动小 ， 工作噪音小 ， 安装时不需庞大基础和地脚 螺栓。 ． 5 良好的过铁性能。 由于动锥与传动机构之间 无刚性联接， 如果物料中混入不可破碎的物体， 动锥 暂时停止运动， 激振器将绕动锥轴继续转动， 绝对不 会破坏传动系统和主机。 6 简化碎磨流程 ， 减少辅助设备台数该机充 满给料 ， 无需专 门的给 料机 ． 可满 负荷 启动和停 车， 操作 、 监测和控制十分方便 ； 由于产品粒度细 ， 无需 振动筛构成闭路 ， 大大节省设备和基建投资。 7 应用范围广。调节破碎机 r 作参数 ， 可破碎 任何硬度下的脆性物料。 2 惯} 生 圆锥破碎机在 金禹矿山的应用情况 惯性圆锥破碎机 已广泛用于金属及非金属矿 、 电子 、 陶瓷 、 涂料 、 冶金 、 耐火材料 、 化T 、 磨料磨具 、 建材 、 医药 、 食品等行业 的物料破 碎领域 ， 均取得了 显著的经济效益和社会效益。下面为惯性圆锥破碎 机在金属矿山的部分应用实例。 G Y P 一 3 0 0惯性 圆锥破碎机破碎钨钼矿石 硬度 f l l ～ l 3 ， 给料粒度为 O ～ 2 5 l n l n 时 ， 产品粒 度 9 0 ％ 在 2 m m以下 ，必要时产品粒度可控制在 9 0 ％为 1 m m以下 ， 破碎 比高达 2 5 ， 调节排料 间隙 ， 可很 方便 地调节所需的破碎 比。 湖南郴州某有色金属矿 山选 厂在破磨系统改造 中使用 了一 台 G Y P 一 6 0 0惯性圆锥破碎机 ， 该机产品 粒度一 5 ram占 9 5 ％， 与原破磨系统相 比， 新系统能耗 下降 2 0 ％， 人磨粒度下降 4 0 ％， 产量提高 2 8 ％。 浙江衢州某铀矿采用堆浸法生产铀精矿，要求 池浸时矿石颗粒为一 5 m m，使用 了一台 G Y P 一 6 0 0惯 性圆锥破碎机 ， 在入料粒度 为一 5 0 mm时 ， 实现开路 破碎 ， 产品粒度都在 5 mm以下。 江西抚州某铀矿采用渗浸法生产铀精矿 ，渗浸 法对矿石粒度要求很高 ， 因为该矿物黏性大， 粒度太 细时结块严重 ， 而粒度太粗浸出时间又长 ， 适当粒度 为一 5 0 ． 1 5 m m，使用 G Y P 一 6 0 0 惯性圆锥破碎机 ， 矿 石颗粒在人料粒度为一 5 0 ram时 ， 取 了i次样 ， 其产 品粒度筛析结果见表 1 。 表 1 G Y P 一 6 0 0惯性圆锥破碎机产品粒度筛析结果 T a b 1 T e s t r e s u l t s o f GYP _ 6 o 0 i n e r t i a c o n e r u s h e r c ra s h o r e 河北宣化某钢铁公 司采用 G Y P 一 6 0 0惯性 圆锥 破碎机破碎钢渣 ，钢渣 中的小钢块被轧扁从破碎腔 排出，即使物料中混入了前面磁选工序没有选出的 大钢块或其它不可破碎的物体 ，由于动锥与传动机 维普资讯 2 0 0 6 年第 4 期 周惠文等 惯性圆锥破碎机在金属矿山的研究应用 2 7 构之间无刚性联接 ， 动锥被卡住不动 ， 激振器将绕动 锥轴继续转动， 绝对不会破坏传动机构和主机， 有效 地解 决 钢渣破碎过程 中的“ 卡钢” 问题 ； 由于钢渣 中“ 钢” 和“ 渣” 的颗粒 强度不 同， 在选择性破碎 时钢 渣 中的“ 渣” 被破碎 ， 而“ 钢” 由于具有压延性 ， 在破碎 力的作用下被轧扁 ， 随同破碎的“ 渣” 一 同排出， 彻底 地解离了钢渣中的“ 钢” 和“ 渣” ； 通过磁选 回收钢粒 ， 一 8 ra m的废渣重新回高炉做溶剂 ， 使钢渣变废为宝。 天津某矿业公 司用 G Y P 一 6 0 0惯性 圆锥破碎机加 工 高铝钒土烧结矿 ， 成品率 产品 中一 5 m m的颗粒 占 8 0 ％， 一 8 m m颗粒则达到 1 0 0 ％；原来用 6台对辊破 碎机构成 的闭路作业破碎筛分系统产量每小时不足 6 t ，而一台 G Y P 一 6 0 0惯性 圆锥破碎机产量可达 1 4 t 左右，单位功耗只有原来的 4 0 ％，节能效果十分明 显 。 四川某铁矿铁矿石品位比较高， 只要破碎到 6 ～ 1 0 m m以下就可以作为成品出售， 该矿采用了一台 G YP 一 9 0 0惯性圆锥破碎机 ，产品粒度 9 0 ％在 7 mm 以下 ， 产量为 4 0 t 左右， 大大简化了破碎工艺流程。 云 南 某 公 司 采 选 分 厂 原 粉 碎 工 艺 流 程 为 4 0 0 mm x 6 0 0 l l l n l 颚式破碎机- 筛分- - 1 5 0 mmx 7 5 0 mm 颚式破碎机- 棒磨机， 人磨粒度为 3 0 ～ 4 0 m m， 现拟 采用一台 G Y P 一 9 0 0惯性圆锥破碎机代替 1 5 0 m m x 7 5 0 m m颚式破碎机， 人磨粒度 9 0 ％在 7 m m以下。 预 计棒磨机产量增加 4 0 ％以上，新粉碎工艺流程能耗 下降 2 O ％以上。 辽宁鞍山某矿选厂采用 G Y P 一 1 2 0 0惯性 圆锥破 碎机破碎硬度f 1 7 ～ 1 8的致密铁矿石，在给料粒度 为- 1 0 0 1 2 m m时 ，破碎产品粒度一 9 m m含量 占 8 0 ％ 以上 ， 产量为 7 9 ． 2 t ／ h ， 两段破碎工艺流程十分简单 ， 节省了投资成本和运转费用 。 安徽铜陵某有色金属公司下属某铜矿选厂细碎 系统进行改造， 拟采用 P D 9 0 1 2 0低矮大破碎 比颚式 破碎机加 G Y P 一 1 2 0 0惯性圆锥破碎机 ，实现两段破 碎工艺 ， 破碎生产线的能力为 1 2 0 0 ～ 1 5 0 0 t ／ d ； 破碎物 料 的粒度 由一 7 5 0 m m破碎至一 8 mm， 预计 系统破碎 比 达9 O以上，与原破磨流程 人磨粒度为2 0 m m 相比， 系统能耗降低 2 O ％以上， 磨机处理能力提高 2 5 ％以 上 。 3 结语 与传统破碎设备相比，惯性 圆锥破碎机具有破 碎比大、 产品粒度细而均匀、 单位电耗低 、 能破碎任 何硬度的脆性物料的优点 ，能实现物料的选择性破 碎， 满足“ 多碎少磨” 新工艺的要求， 是一种理想的节 能超细破碎设备 ，采用惯性圆锥破碎机改造金属矿 山选厂可实现开路破碎， 降低球磨机的人磨粒度， 增 产节能。同时由于破碎磨矿流程的简化可节省设备 及基建投资。 球磨机人磨粒度的降低 ， 不仅可提高其 处理能力 ， 而且可利用小直径的球 ， 使钢球耗量减少 一 半 ， 使磨机衬板使用寿命延长 0 ．7 - 1 倍 ， 碎磨流程 单位破碎比功耗下降 3 5 ％～ 5 0 ％。 同时由于破碎磨矿 流程的简化可取消棒磨机，具有十分显著的经济效 益和社会效益。推广应用后 ，对金属矿 山的技术升 级 ， 对增强企业实力 、 尽快缩短与国外企业在生产成 本、 技术装备水平等方面的差距， 提高我国金属矿山 在国际上的竞争力 ， 均有重大的现实意义 。 参考文献 [ 1 ] B ． H ． P e B r l P mn e B ． 张国柱， 赵鸿才译． 粉碎任何强度物料的 振动惯性选择性粉碎的工艺和设备[ J ] ．国外金属矿选 矿 ， 1 9 9 2 ， 8 1 1 0 ． [ 2 ] 唐威 ， 刘子河， 王永福， 等． G Y P 一 6 O O惯性圆锥破碎机 在有色金属矿山的工业应用[ J ] ． 有色金属 选矿部分 ， 1 9 9 8 ， 1 2 6 2 8 ． ， [ 3 ] 罗秀建． 惯性圆锥破碎机及其应用[ J ] ． 有色金属 选矿部 分 ， 1 9 9 9 ， 3 2 0 2 4 ． APPLI CATI ON OF D RTI A CoNE CRUSHEI I N M ETAL M I NE z 日0【 厂 i we n I LUO Xi u j i a n s ,T ANG W 2 1 ．An s h a n Mi n i n g Re s e a r c h I n s t i t u t e o f C ， Ansh a n L i a o n i n g J J 4 D D 2 ， C h i n a ,2 ．Be ij i n g Ge n e r a l Re s e a r c h I nst i t u te of j In n { a n d Me t all u r g y , Be ij i n g l O 0 0 4 4 , C h i n a ABS TRACT ‘ I n e r t i a ． cone cru ， s ． h e r ．． i s ． a h ． i g h e ff i ． c i e n c y ，s u p e r - 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