惯性圆锥破碎机概述.pdf

．S e r i e s N o ． 3 0 3 h p t e mb e r 2 0 0 1 金 属 矿 山 M ETAL M I 总 第 3 0 3期 2 0 0 1 年 第 9期 机 电 与 自 动 化 惯性圆 锥 破 碎 机概述 唐威 北京旷冶研 究总院 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， 町实现物料的选择性破碎， 满足多碎少磨新工艺的要求。文中简述了惯性圆锥破碎机的结构特点、 工作原理及工作参数对性能指标影响， 并 通过实侧证明了该机 在粉 碎工 程领域 中的良好应用前景 。 关键词惯性 圆锥破碎机超细破碎多碎 少磨 Ge ne r a I Re v i e w o f I ne r t i a Co ne Cr u s h e r Ta n g W e i t t e 4j i n gG 棚 口 1 n ￡ H 。 } M州 ga n d P ．4 e t o J ] u r ,ff y AI i s t r a c t I n e r t i a o e c r u s h e r i s n e w e n e r g y．s a v i n g s u p e r f i n e c r u s h i n g e q u i p me n t wi t h u n i q u e m e c h a n i s m a n d s t r u c t u r e h c a I | r e a l i z e t h e s e l e c t i v e c r u s h i n g o f n mt e r i a l s o a s t o me e t t h e r e q u i r e me n t s o f t h e n e w t e c h n o l o g y o f r n o r c n in g a M I g r i l a d i n g ． T he p a p e r b r i e fl y d c r i b e ．s i t s s t r u c t u r e c h a mc t e r i s t ic s ， w o r k i n g wi n e j p l e a n d t h e e f f e c t o f i t s o p e r a t i o n p a r a me t e r s o n t he D e r k Ⅱ n 1 a n c e s mi d d ms 【 r wi t h r e a I c a s e s i t s g o x t a p p li mt i o n p r mp e c t i n e c a x w n u n i t io n e n g i n e e r i n g f i e l d Ke y wo r d s I n e r t i a删 1 e c r u s h e r ． S u p e r 3 n e c l s b S ng ． Mo r e c r u s h J ng a n d g r i n d i n g 物料的粉碎是许多行业产品生产 中不可缺少的 一 种工艺过程 。世界上约 l 2 ％的电能用于粉碎物 料， 其中大约 l 5 ％用于破碎 ， 8 5 ％以上消耗于磨碎。 由于破碎机与磨机相 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 1 ％， 破碎 机的效率达 1 0 ％ 因此 ， 经过 5 O多年 的实践和总 结， 粉碎领域正大力提倡“ 多碎少磨” 的新工艺流程， 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。 俄罗斯圣 彼得堡米哈诺布尔科技股份有限公 司经过 4 O多年努力研究 ， 通过不断的改进 和完善， 在大量的理论和试验工作 的基础上， 终于开发研制 成功在破碎领域具有很大突破的新型节能细碎设备 惯性圆锥破碎机。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 的性能代表了当今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 。 1 设备简介 1 结构特点 。惯性圆锥破碎机 的结构如图 1 所示 。 ， 4 0， 图 1 惯性 圆锥破碎机结构原理示意 1 底架； 2 隔振元件； 3 一 皮带传动装置； 4 联轴节； 5 馓振器； 6 一球面支承； 7 一 外壳； 8 一 定锥； 9 一 调整环； 1 0 一动锥； 1 l 一 濑振器支座； 1 2 一 轴套； I 3 一电动机 惯性圆锥破碎机与传统的破碎设备相比， 具有 较高的功率容积比， 能合理的利用所供给的能量， 这也要求该机的主要零部件具有较高的强度。惯性 圆锥破碎机的外壳承受动锥的冲击和挤压 ， 并通过 唐威， 北京矿冶研究总院机械研究所， 高级工程师， 工学硕士 l [ H 】o 4 4北京市西 直门外文兴街 1 号 维普资讯 唐威 惯性圆锥破碎机概述 2 0 0 1年第 9期 隔振元件来减振 ， 而不是像偏 心圆锥破碎机那样通 过地脚螺栓传给地基。女 外壳很轻 ， 冲击和挤压 的作用很小， 物料的破碎就 可能实现 ， 因此惯性圆 锥破碎机 比同类型偏 心圆锥 破碎机要重。如一般 k 6 0 0 r n m偏心 圆锥破碎机为 5 t 左右 ， 而 GY P一6 0 0 型惯性 圆锥破碎机为 9 t ， 几乎重了 1倍 ， 以保证其 工作可靠性 。 2 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， 延 长了衬板的使用寿命。单位破碎比功耗仅为普通设备 的一半左右。②破碎比大， 产品粒度可调。调节偏心 静力矩、 激振器转速和排料间隙， 可很方便地凋节所需 的破碎比 4 ～ 3 0 。③操作安装方便。由于整机采用 二次f稿振， 基础振动小， 工作噪音小， 安装时不需庞大 基础和地脚螺栓。④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。⑤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。⑥应用范围广。调节破碎机工作参数 ， 可破碎任何硬度下的脆性物料。 2 惯性圆锥破碎机破碎力分析 偏心圆锥破碎机 的破碎力是由被破碎物料的硬 度及破碎腔内物料的充填率来决定。偏心 圆锥破碎 机的应用范围局 限于抗压 强度为 2 0 0 MP a以内的 物料 ， 更坚硬的物料则很难破碎 ， 或破碎它们需要很 高的能耗 ， 且需要几段破碎才能实现。 惯性 【圆锥破碎机与偏心圆锥破碎机在破碎力的 产生上有本质的不 同。惯性 圆锥破碎机工作 时， 动 锥和激振器旋转都 产生惯性力 。因为机器工作 时， 章动角 卢很小 ， 一般不会 大于 2 。 ， 动 锥的质心距机 体中心线很近。所以动锥产生的惯性力远小于激振 器产生的惯性力， 惯性 圆锥破碎机破碎力的大小 主 要是由激振器旋转时产生的惯性力来决定 。现在忽 略动锥所产生的惯性力 ， 来分析惯性 圆锥破碎机破 碎力的大小。在忽略摩擦力和重力等一些次要力的 情况下， 动锥的受力情况如图 2所示。 图 2 动锥受力情况 P定锥对动锥的作用力的合力． 即惯性圆锥破碎机的 破碎力 ； L． P作用点 到O点的距离 ； F激振器产生舳 惯性 力 C激振器质心 激振器质量 激振器角 速度 ； L质心 C到O点 的距离 ； 质心 C与 0 连线 与动锥轴线的夹角 激振器产生的惯性力 F m s i n fi ． 以 。点为矩心， 得 P m L2 2 2 fl ／ 2 L． ． 激振器由数块扇形重块组成， 重块之间相对旋 转以改变质心 C的位置， 从而改变 、 L的大小 也 可拿掉几块扇形重块 以改变质量 m； 调整排料 间隙 可以改变 口的大小 ； 也可根据需要进行调节； 调整 m、 L、 、 卢、 8可以针对任何工作条件产生所需的破 碎力。由于惯性圆锥破碎机是挤 满给料 ， 通过 向物 料层施加严格定量的由惯性力造成 的压力， 可 使 物料层适当地压实 ， 使物料承受全方位的挤压 ， 物料 颗粒之间相互作用， 从 而实现“ 料层粉碎” 。同时在 由惯性力引起的强烈脉动冲击作用下 ， 物料在破碎 腔中承受交变的挤压、 剪切、 弯曲和扭转应力。物料 颗粒之间不断改变方位 ， 由于物料颗粒越小 ， 晶格缺 陷越少 ， 强度越大， 因此强度大的小颗粒可破碎相邻 的强度小的大颗粒； 在等强度颗粒 中， 那些晶格缺陷 与剪切力方向重合的颗粒被破碎 。这样物料主要沿 晶格间的区域破碎而不破碎晶体本身， 破碎后的物 料具有最低过粉碎 ， 从而实现 了物料 的“ 选择性破 碎” ， 可轻松破碎抗压强度高达 3 6 0 MP a的物料。 3 惯性圆锥破碎机工作参数对性能指标的影响 惯性圆锥破碎机工作参数包括偏心静力矩 S ， 排料间隙 2 动锥和定锥底部径 向间隙之和 ， 激振 器转速 以及破碎腔的形状等 。通过试验来调节 破碎机的工作参数 ， 也可改变破碎机的性能指标 ， 如 产量 、 功耗和产品粒度组成等， 以满足不同性质物料 的不 同要求。 3 、 1 偏心静力矩和排料间隙对性能指标的影响 GY P一3 0 0型惯性 圆锥破碎机破碎柿竹园有色 41 维普资讯 总第 3 0 3期 金 属 矿 山 2 0 0 1年第 9期 从表 l可知 1 随着偏心静力矩的增大， 产量提高 ， 单位功 耗下降， 产品粒度减小 2 随着排料间隙的增大 ， 产量提高， 单位功耗 下降 ， 产品粒度增大。 3 第 1 0组试验的排料 间隙为 9 n i n l ， 功耗 为 2 ． 2 8 5 ． 0 9 l 1 ． 6 k w， 超过 了 G YP一3 0 0型惯性 圆锥破碎机的装机功率 l 1 k w， 这在 实际工作中是 不允许 的。 3 ． 2 激振器转速和腔内压力对性能指标的影响 GY P一3 0 0型惯性圆锥破碎机破碎镁砂时激振 器转速和破碎腔内压力与性能指标 的关系见图 3 。 由图 3可见 1 增大激振器转速 ， 产量降低 ， 产品加权平均 粒度减小 2 增加破 碎腔 内压力 ， 提高 了物料层 的密实 度， 增大了物料颗粒被破 碎的可能性。因此产量提 高， 产品加权平均粒度减小。 2 三 l o 蔷 。 皇 。 表 2 惯性圆锥破碎机技术参数 型号 G YP一6 0 GYP一1 【 H ]GY P一 2 0 0 GY P一3 o 0 GY P一4 5 0 G Y P一6 0 0 G YP一9 0 0 GY P一1 2 0 0 G YP 一1 7 5 0 GY P一2 2 o 0 洼 * 含水量不大于 3 ％的中硬矿 石 ， 如石灰石 的产量c 4 2 ， 维普资讯 唐威 惯性 圆锥破碎 机概 述 2 0 0 1年第 9期 l 呻 8 0 芝 册6 0 { L 4 0 孥 相对粒厦 ， d 一 图 4 各型号惯性 圆锥破碎机破碎产品粒度分布 d ma x一最大粒度 ； 出橙测粒度 俄罗斯开发研制成功惯性圆锥破碎机 以来 ， 其 专利已卖给德国、 日本 、 法 国、 意大利等国公司 ， 已经 有数百台惯性 圆锥破碎机在世界各地 的生产中应 用 北京矿冶研究总 院和俄罗斯圣 - 彼得堡米哈诺 布尔科技股份有限公司台资成 立的北京凯特破碎机 有限公司是俄罗斯在 中国唯一授权生产惯性圆锥破 碎机的企业 。作为“ 八五” 、 “ 九五” 国家重点科技攻 关项 目， 惯性圆锥破碎机 的研制 、 应用荣获 1 9 9 6年 部级科学技术进步二等奖 。 短短几年 ， 北京凯特破碎机有 限公司已生产出 数十台不 同规格的’ 曛性圆锥破碎机并已广泛用于金 属及非金属矿 、 冶金 、 材料 、 化工 、 磨料、 建材等行业 的物料破碎领域， 均取得了显著的经济效益和社会 效益。表 3列举了部分应用实例。 表 3 惯性 圆锥破碎 机的部分应 用实例 机型 应用领域 ， 产 ．、 壁 望 兰 里 兰 某厂用 G YP一3 0 0型惯性 圆锥破碎机加工镁 砂 ， 开路产 品全部为3 r n r n ， 衬板耐磨度 为辊式破 碎机的 9 ～ 1 4倍 ， 而单位功耗却下降了 3 0 ％。 某电化集团公 司生产电解二氧化锰 ， 要求 一4 O 目～ 1 0 0目的窄粒 级产品尽可能多 ， 一2 0 0目为 过粉碎 ， 用 GY P一3 0 0型惯性圆锥破 碎机加工的产 品 一4 0 目 ～ 1 0 0 目 占 5 0 ． 8 ％． 过 粉 碎 率 为 6． 5 ％ 用 G Y P 3 0 0型惯性圆锥破碎机加工一级棕刚 玉 ， 通过调整破碎力大小和破碎腔形状 ， 在给料粒度 2 5 n l i T l 时， 产品中一1 ． 4m1 2 1 ～ l 4 0目的粒级 占 6 0 ％， 过粉碎率 1 4 0目的产率 有效地控制在 9 ％ 以下， 且产品 中等积状颗粒 占 7 6 ． 5 ％， 从 而使成 品 率大大增加 ， 显著地降低了生产成本 用 G YP 3 0 0型惯性圆锥破碎机代替雷蒙磨和 塔式磨机加工碳化硅 ， 全部产品为1 ． 5 m1 2 1 ， 6 0 目占 5 0 ． 5 ％， 而且产品大多呈立方体状 GY P一 6 0 0型惯性 圆锥 破碎机加工刚玉， 当给 料粒度为 一6 0 m1 2 1 时， 破碎产品的加权平均粒度只 有 2 ． 81 T t n ] ， 破碎比达 l 0以上。 某矿产品加工厂用 GY P一6 0 0型惯性圆锥破碎 机加工高铝钒土烧结矿时 ， 成 品率 产 品中 一5 m 的颗粒 占8 O ％， 8m 1 2 1 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 1台 GYP一6 0 0型惯性圆锥破 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。 某钢铁公司采用 GY P 6 0 0型惯性圆锥破碎机 破碎钢渣 ， 钢渣 中的小钢块被轧扁从破碎腔排出， 即 使物料中混人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， 有效地解决了 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， 彻底的解离 了钢渣 中的“ 钢” 和 “ 渣” ； 通 过磁选 回收钢粒 ， 8 mm 的废渣重新 回高炉做溶剂 ， 使钢渣变废为宝 。 某有色金属矿应用 GYP 6 0 0型惯性圆锥破碎 机 ， 产品粒度5 m1 2 1 占 9 5 ％， 整个破磨系统 比原系 统能耗下降 l2 { 】 ％， 产量提高 2 8 ％。 某公司采用 G YP 一6 0 0型惯性圆锥破碎机和棒 下转第 4 8页 4 3 - 维普资讯 总第 3 0 3期 金 属 矿 山 2 0 0 1 年第 9期 浓度 。 1 岗位粉 尘浓度 。除尘 系统正 常运转后 ， 对 岗位粉尘浓度按规 范进行测定 ， 测定设 4个 ， 即 F 2 粉矿皮带尾部 3 个点， F 1 皮带下料口 1 个。测尘仪 器为 F 5粉尘监测仪 ， 测定时间 1 0 mi n ， 采样 流量 2 5 L ／ mi n ， 测定结果见表 l ， 岗位平均粉尘浓度 1 ． 4 9 i lll g／ m3 ，达到国家卫生标准。 表 1岗位 粉尘浓度监 测值 ／ r a g m 上接第 4 3页 磨机配套， 湿法破碎石英岩， 作为冶炼铜的熔剂， 0 ． 1 ～ 1 ． 0 r f ff n的成品砂产量为 1 5 t ／ h， 过粉碎 率低于 l 5％ 某公 司生 产 高纯 石 英 粉， 要求 纯 度 达 到 9 9 ． 9 9 ％， 采用 G YP 1 0 0型惯 性圆锥破碎机破碎 后 ， 产品中铁含量只有 6 O x1 0 。 俄罗斯用惯性圆锥破碎机和棒磨机做粉碎刚玉 的对比试验 ， 其结果见表 4 。 表4 惯性圆锥破碎机和棒磨机对比试验结果 从表 4可知 ， 用惯性 圆锥破碎机粉碎刚玉 的单 位功耗不到棒磨机的一半 ， 而研磨体的耗量只有棒 磨机的 1 ／ 1 9 。 哈萨克斯坦某 铜矿采用俄罗斯 生产 的 4 2 2 0 0 r f ff n 惯性圆锥破碎机代替普通 杞 2 0 0 r f ff n 短头偏心 圆锥破碎 机破碎硫化 铜矿石 ， 在 给料 粒度为 一1 2 0 m i ] 2 时， 产品粒度 一1 4 r f ff n占 9 5 ％， 其中 一6 r f ff n占 6 0 ％， 产量为 2 4 0 -- 2 8 0 t ／ h 。极大地降低 了人磨粒 度， 磨机产量提高 5 0 ％左右。 2 烟囱排放浓度。烟囱排放浓度测孔设在风 机出口烟囱上， 按规范采用等动力采样 ， 采样仪器为 静压平衡 自动取样仪 ， 测定结果见表 2 。平均 排放 浓度为 l 8 mg ／ m 3 ， 达到 国家排放标准 表 2 烟 囱排放 浓度 监测 值 ／ m g m。 型星 塑 排放浓度 3 4 1 3 1 2 1 3 1 3 1 3 3 除尘器除尘效率。除尘效率测定方法与烟 囱排放浓度测定方法相 同， 测定除尘器进出 口粉尘 浓度计算除尘效率为 9 8 ． 2 ％。 收稿 日期 2 0 0 1 一 O l 一 1 9 一 一一一⋯- 4 -． ～ 一 一-4 - 一- 4 -．- 4 - - 4 -． 5 结论 练上所述 ， 与传统破碎设备相比， 惯性 圆锥破碎 机作为物料加工 的细碎设 备具有破碎 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 ， 是一种理想 的节能超细破碎设备 在金 属及非金属矿、 冶金、 材料、 化工、 磨料、 建材等行业 的物料破碎加工领域具有极其广 阔的应用前景 ， 推 广使用可产生巨大的社会效益和经济效益。 参考文献 1 且 H l I删B rA 3 a p o r x c K n h d l 1 1 ． 1 K H HBB 著振 动粉碎不 同 物理性 质物料的设备及工艺张国柱 ． 叶振声 ． 译 ． 洛 阳 矿 山机 械编辑都 ． 1 9 9 3 2 B H u B Ⅱ e B B H， 等粉碎任何 强度 物料的振 动惯性选 择性粉碎 的工艺和设备 ． 张国柱． 赵鸿才， 译国外金属矿选矿 1 9 9 2 8 1～ 1 0 3 唐威惯性圆锥破碎机机理研究及石英减少过粉碎的试驻分 析[ 硕士论文] 北京 北京矿冶研究总院， 1 9 9 4 4 刘子河， 等 惯性圆锥破碎机工作参数及调试对其性能指标的影 响 有色金属 选矿部分 ， 1 9 9 7 1 1 4 ～ 1 7 5 唐威， 等 ． G Y P 6 0 0 型惯性圆锥破碎机在有色金属矿山的工 业应用 ． 有色金属 选矿部分 ， 1 9 9 8 1 2 6 ～ 2 8 6 夏晓鸥， 等惯性圆锥破碎机的湿 法应用 ． 矿冶 ， 1 9 9 9 2 3 6 ～ 3 8 7 唐威 惯性圆锥破碎机结构原理与应用研究矿山机械． 2 0 0 1 1 3 1 ～ 3 3 收稿 日期 2 0 0 1 - 0 4 ． 0 5 信 息苑 √棒磨山铁矿超级铁精矿 唐钢矿业公司棒磨山铁 矿采用 阶段磨矿 、 弱磁 选 、 反浮选工艺生产超级铁精矿， 经过改进的新工艺 获得含铁品位 7 1 ． 8 ％、 S i o 2含量 小于 0 ． 2 ％、 酸不 4 8 一～- 4 - ⋯． -4 -- 生产在国内处于领 先水平 溶物小 于 0 ． 4 2 ％、 水份 1 ％的超级铁精矿和含铁品 位 6 8 ％以上的普精 ， 各项技术指标在 国内处 于领先 水平。 桦山 维普资讯