国际粉碎工程领域的新进展2.pdf

自 叔生 匕 国际粉碎工程领域的新进展 续二 吴建明 北京矿冶研究总院，北京 1 00叫4 [ 摘要] 评述了国际粉碎工程领域尤其是设备方面的最新进展、 主要发展动向和特点， 内容涉及粉碎理论研究、 破 碎、 粉磨、 筛分、 分级、 耐磨材料、 超细磨、 超细分级、 特殊粉碎方法及设备等。介绍和评述了目前国际上最先进、 最 著名和最大规格的粉碎工程设备的最新发展， 包括瑞典s an dv ik集团的液压圆锥破碎机和芬兰M et so集团的S y m on s 体系圆锥破碎机、 我国与俄罗斯合作制造的惯性圆锥破碎机、 德国KruppPo lys in 。 公司和K H D 公司的辊压机、 芬兰 M et s 。 集团的N o rdber g B arlna 。 B 系列立式冲 击破碎机、 瑞典M og en s en公司的振动筛、 世界最大规格的自 磨机、 球磨机 和搅拌球磨机、 美国K re b s 公司的水力旋流器和美国D e 币ck公司的高频振动细筛。评述了我国粉碎工程的发展现 状以及与先进国家的差距， 介绍了新近出现的、 有发展前途的粉碎方法和设备。 〔 关键词〕 粉碎工程; 粉碎理论; 破碎; 粉磨; 筛分; 分级; 超细磨; 超细分级; 粉碎设备; 粉碎工艺; 多碎少磨; 耐磨材料 【 中图分类号」 T l刃1【 文献标识码」 A[ 文章编号1 1 003 一 8 8 8 4 2 007 03一 0010一 04 R e c e n t D e v e l o P me n t o f C o mmi nut i o nEll g l n e e nn gl llthe wo r l d C o u n d . 2 WUJ i a n 一 m i n g B e ij i n g G e n e ral R e s e a rc hI n s t i t u t e ofM i n i n g a n d M e t al l u 嘟 ， B e ij i n g l X X 〕 44， C h i n a A b s trac t The p a p e r gi v e s a c o m m e n t o n t h e re c e n t d e v e l o p m e n t ， n】 al llt ren da n dfeatu reso f i n t e rnati o n al c o m- 1 1 l l nUt 1 0n e n gi n e e ri n g wit he m P h a s i s o n. The p a p e r c o n c e rns w i t hc o m 而n u t i o nt h e o 叮s t u d y ， c rus h - i n g ， m i l l ，s c ree n i n g ， a n t l 一 w e a rm a t e r i al， e q u 1 P me n t s s u P e r fi n eg r a d i n g ， s P e c i a l COlll n】 1 n u t i o nmet h o da n de q u i P m e n t . p 叩e r al s ore c o m m e n d sa n dg i v e sc o m men t so nt h ere c e n t d e v e l o P men toft h emos tadv a n c e d ， fa m o u s b i g g e s t S y mon s c o m 面n u t i o ne q u i p men t ， s u c ha sh y d ra u l i cc o n ec ru s h e r m a d eb yS and v i cS w e d e n ， c o n ec ru s h e rso n s e ri e sma d e rol l e rc rus h e rs made b y M e t s o 脚u p F i n l a n d ， t h e i n e rt i a c o n e c ru s h e r m a d e b y S i n o a n d R u s s i a i n c o 一 o p e ra t i o n ， b y K H D脚u p a n d K ru p p Pol y s i u s G e rma n y ， v e rt i c ali m p a c t c ru s h e rso f N o 记 b e 铭b a rma c B s e ri e smade b al l 而1 1 ， and b y M e t s o g ro u pF i n l a n d ， v i b ra t i o ns c re e nm ade b y M o 铭 e n s e ns w e d e n ， b i g g e s t a u t o 罗n o u s m i l l ， 娜t a t i o n b al l 而l l i n t h e wod d ， h y d ra u l i c s y c l o n e m a d e b y K re b s U S Aa n dh i ghfreq u e n c y fi n e v i - b m t i o ns c re e nm a d e b yD e 币c kU S A. TheP a P e rgiV e sc o mme n t so n t h e d e v e l o p m e n t o f c o m m i n u t i o n e n gi n e e r - I ll g l n C h i n aa n dt h ed e fe ren c eb e t w e e nC h i n aanda b roa d ， re c o m m e n d s s o m ec o mm i n u t i n gm e t h o da n de q u i p - w h i c h Wo r ds a ren e wa n dh av e P ot e n t i alm a rk e t . c o m 而n u t i o ne n gi n e e ri n g ; c o num n u t i o nt h e o 叮; c ru s h i n g ; grin d i n g ，S C 此e n i n g;c l a ss i fi c at i o n ; s u p e r fi n egrad i n g c ru s h e dp ro d u c t ;s u P e rfi n ec l a s s i fi c a t i o n ;c o m m i n u t i n ge q u i P m e n t ; s i z e ;a b ras i o n 一 res i s t a n t m at e ri a l C 01 l l n 】 l llllt l n gt e c h n o l o 群;】 1 1 1 11 1 1 1 1 1 2 1 11 9 早期采用成品滚动轴承， 存在使用的滚动轴承 数量多、 安装分散、 结构复杂庞大、 迷宫密封装置复 杂昂贵等缺点。后专门制造了用于中、 小规格圆锥 [ 收稿日 期1 2 X 拓一 1 2 一 2 8 [ 作者简介] 吴建明 1 9 51一 ， 男， 北京市人， 教授级高级工程 师， 大学本科， 主要从事粉碎工程的研究与开发工作. 破碎机的小规格集中滚动支承 见图6 ， 用同一套 轴承同时承受轴向力和径向力， 简化了结构， 减小了 体积。大规格设备破碎力强大， 需要由两套轴承分 别承受轴向力和径向力， 为此又出现了INA集中滚 动支承 见图7。在 I NA 集中滚动支承中， 轴向和 径向轴承置于同一空腔中， 用同一副内圈和外圈， 从 1 0有色设苗2 oo73 燎主 匕 而简化了结构， 减小了体积〔 3 4 〕 。 图 ‘ 采用集中滚动支承的团锥破碎机 F i g . 6 C o n e c rus 恤r s u P P 。 心dw i t hrol le r bea r i n gs 碎机陈旧落后， 需要改造， 腔型改造是一种经济有效 的手段， 只需采用新腔型衬板就可以达到降低产品 粒度、 节电或增产的目的。 198 6 一1 9 8 8 年北京矿冶研究总院对铜山口铜矿 PYD一 2200短头圆锥破碎机腔型进行了改造。使闭 路破碎产品粒度从原来的18m m减小到 巧m m ; 单 产电耗从0 . 7 2 3 1 k w h 八降至0 . 6 1 7 6 k 矶/ t ; 由于人 磨粒度减小， 后续磨矿能力可提高7 . 46。这是国 内首次进行的破碎机腔型改造。 19 9 4 年北京矿冶研究总院对金堆城钥业公司 百花岭选矿厂 PYB一2200 标准圆锥破碎机腔型和 PYD 一 2200短头圆锥破碎机腔型进行了改造。新腔 型特点是增加了上部容积， 创造料层粉碎条件和加 长下部平行区， 确保单颗粒破碎次数 见图8 。结 果使最终破碎产品粒度达到一 巧m m左右， Pso达到 1 2 . s m m ， 其中标准圆锥破碎机腔型是国内首次进行 改 造 [36 。 图7 采用刃 、 A集中滚动支承的圆锥破碎机 Fig . 7 C o ne c r ush e r s u P po吹d初th i n t e g rate d1 N Ar 0 l l e r be州n g s 美国c ed a ra p i ds公司制造的El一 J ay圆锥破碎 机是另一种结构的滚动轴承圆锥破碎机， 使用一楔 形滚动圆盘代替球面瓦和偏心轴， 具有节电、 机身 矮、 质量小、 易维修、 润滑系统简单、 润滑油量少、 平 衡性能好、 机身振动小等优点。有标准型和短头型 两种设计， 系yIJ规格均为9 1 4 、 1 1 4 3 、 1 3 7 2 、 1 5 2 4和 1 6 7 6 m m ， 并有多种腔型[ 3 5 」 。 青海赛什塘铜矿选用了英国Peg es on公司滚动 轴承支承的A ut o m axl000 圆锥破碎机。该圆锥破碎 机还采用了周边多缸液压锁紧结构， 具有生产能力 高、 破碎比大、 产品粒度细等优点， 可将矿石从 1 60 m m破碎到 12m m ， 从而用一台设备达到其它设备两 段的效果。 2 . 2.5 圆锥破碎机腔型改造 中国现有大量的老矿山企业， 一些老式圆锥破 有色设菌2 007 3 原腔型新腔型原腔型新腔型 a PYB 一 2 2 o 0 标准圆锥破碎机腔型b PYD 一 2 2 00短头圆锥破碎机腔型 图8 金堆城相业公司百花岭选矿厂破碎机腔型 F ig. S C a v i t y s t r u c t u r e o f c r ush e r i nB 确皿n n g coo c e n t r a - tor ， J in d 川 c hen gMol y b d e n um G rouP C O . L td. 1 9 9 6 一1 9 9 8年北京矿冶研究总院对焦家金矿 PEF600 x g oo 复摆颗式破碎机、 PYB 一1 2 00 标准圆锥 破碎机和 PYD一1 7 50 短头圆锥破碎机进行了腔型 改造， 使最终破碎产品粒度达到一 14. 3 m m左右， Ps 。 达到 ro. s m m左右。这是国内首次在金矿山应用这 一技术， 也是国内首次在矿山选厂破碎流程中粗碎、 中 碎和细碎三个阶段同时进行破碎机腔型改造〔 3 7 〕 。 俄罗斯叶卡捷琳堡乌拉尔机械研究院和圣彼得 堡Me x a H 苗 p 选矿研究设计院研制出一种新型短头 圆锥破碎机腔型 见图9。其特点是 整个腔型从 上到下分为两个区域， 上部大空间形成料层粉碎条 件。下部为平行区， 其间衬板表面按多环状排满空 穴， 其形状可以是截棱锥、 截圆锥或截六角形。空穴 总面积是衬板平行区面积的25一 40， 深度是平 行区衬板厚度的 50 一70。空穴的作用是镶嵌 物料减少金属磨损和减少衬板材料的用量。应用结 果表明， 细粒产品产量提高了5 一10以上， 衬板 娘生 挂 制造所用金属及其费用减少了20[38] 。置， 安装于飞轮与偏心轴之间; 4肘板系统采用油 1 . 动锥衬板2 . 定锥衬板3 . 空穴4 . 平行区表面 a 一衬板厚度;h一空穴深度. 图， 新型短头回锥破碎机腔型 F l g . 9 C a v i t ys t r u c t u r e ofthe newsho rth e ad c o ne c r 姗h e r 2 . 3 额式破碎机 颗式破碎机近年来的发展有以下特点 1 国外大型复摆颗式破碎机有较大发展， 更 多地取代了简摆额式破碎机。原芬兰N o 记 be rg公司 已不再制造简摆额式破碎机， 原瑞典 S ved al a 公司亦 仅在有专门定货时才制造简摆颗式破碎机[2l」 。前 些年对复摆颗式破碎机可能完全取代简摆颗式破碎 机的预测， 现已成为现实; 2 国内对中小型颗式破碎机进行了大量研 究， 出现了负支撑、 零悬挂、 负悬挂、 回转式、 双腔和 双动并利用计算机对结构进行优化设计， 领式破碎 机的结构日趋完善。研究的目标是获得更细的产品 和达到更高的破碎比; 3 国内为适应中、 小规模生产中降低产品粒 度的要求， 研制了规格齐全的细碎型领式破碎机。 4 更多地采用计算机对破碎腔型进行优化设 计， 增加破碎腔深度， 改进衬板表面形状， 尽可能利 用料层粉碎原理; 5 国外先进设备采用了液压调整排矿口、 液 压保险和清扫破碎腔装置， 采用了计算机自动控制 和远控技术; 6 更多地采用焊接机架， 国外在大型颗式破 碎机制造中采用了电渣焊工艺。有的动颗亦采用焊 接结构。 2 . 3 . I B i g B i t e 简摆领式破碎机 Bi g Bite 简摆额式破碎机由原美国K ue 一 Ken 公 司于2 0 世纪80 年代末开发， 是具有代表性的简摆 颗式破碎机 见图 10 。其保持的传统 K ue一 K en型简 摆额式破碎机特点有 1动额高悬挂; 2采用一个 小规格飞轮 兼皮带轮 ; 3采用机械过载保护装 浴润滑。新的改进有 1动颗从外部悬挂在铰接轴 上， 敞开了给料口， 便于给料; 2采用独特的液压破 碎腔清扫装置和远控装置， 可远控清扫破碎腔; 3 采用新的直线腔型， 摩擦小， 易于排出难处理的片状 物料。该设备于 1 9 87年申请专利， 1 9 8 8 年起投放市 场， 共有 巧 种规格， 其中最大规格为 1 6 76 m mx 2 1 34， 19 91年用于密苏里州的一个采石场， 当时是美 国2 5 年来最大规格的额式破碎机〔 ’ 9 〕 。 访.|34 a 排料口 图10 Bl g B lv e 简摆顺式破碎机结构图 F 电. 1 0 S t ruc t 眼 ofB i gB i vej a wc rus her 2 . 3 . 2 国内几种新型领式破碎机 2 . 3 . 2 . 1 细碎型复摆颗式破碎机 20世纪80年代以来， 多碎少磨原则获得公认， 矿山选矿厂普遍要求采用产品粒度尽可能细的破碎 设备。在这一形势下， 为适应中、 小规模生产降低破 碎产品粒度的要求， 国内出现了一批细碎型复摆额 式破碎机， 主要特点是摆频高、 偏心距小、 行程小、 给 料口长而窄， 还有的设计为深破碎腔型和采用优化 设计的曲面腔型。 2 . 3 . 2 . 2 负支撑复摆颗式破碎机 北京矿冶研究总院的负支撑复摆颗式破碎机分 为普通型和双腔双动颗型两个类型， 均为负支撑、 复 摆结构， 并采用高摆频和计算机优化设计的曲面腔 型， 具有破碎力大、 产品粒度细、 结构紧凑、 生产能力 高等特点。双腔双动颗型产品利用颗式破碎机的空 行程， 在偏心轴的两侧对称地设置了两个破碎腔， 各 有一套动颗和定额， 通过巧妙的设计， 使一个偏心轴 同时驱动两个动额。 2 0 世纪90年代中后期推出第二代产品， 新的 改进包括 采用专利轴承座结构， 用两个轴向剪力销 承受破碎力， 不但可承受任意方向的破碎力， 承载能 力还大幅度提高， 解决了原螺栓拉断或径向剪力销 变形问题; 进一步优化动颗运动; 加大破碎腔深度， 有色设奋2 oo73 娘戈 匕 减小啮角， 获得更高的处理能力和更小的产品粒度;破碎比系列。PA 低矮系列适用于井下工作， 给料高 进一步改进破碎腔形。图n为第二代G x P E 2 5 40 负度比同规格普通破碎机低 25一 30。P D大破碎 支撑复摆额式破碎机结构， 图 12为第二代 PSS 1 5 80比系列破碎比最大可达 巧， 在某些场合可以减少破 双腔双动颗负支撑复摆额式破碎机结构。碎段数。该产品的最大规格为 g oo m mx1 2 00 m m ， 型号为P A 9 0 1 20， 功率为l rok w， 用于铜陵有色金属 公司安庆铜矿井下铜室中， 2001 年 10月投产， 与原 来使用的P E 砷oox lZ oo颗式破碎机并列工作对比， P E 四ooxlZ oo 领式破碎机在排料粒度为 一 2 40 m m 的情况下生产能力为5 50 t/ h ， 衬板寿命为 2 个月。 而PAg o lZO颗式破碎机在排料粒度为 一1 90 m m的 情况下生产能力为6 70t/ h ， 衬板寿命为6 个月[ 40。 现正在研制 1 2 0 0 m mx 1 5 0 0 m m更大规格的设备。 1 . 销2 . 机架3 . 偏心轴4 . 动额5 . 拉紧装置6 . 飞轮 7 . 动额衬板8 . 定额衬板9 . 肘板10. 调整装置 图n第二代G X P F 2 5 40负支撑复摆顺式破碎机结构图 F i g . 1 1 S t r u c t u r e o f seC0 u d罗ner a U o nG X P Ej aw c r ush e r 初th ne邵U v es u P port 1 . 肘板2 . 动领3 . 弹簧拉紧装置4 . 定颗5 . 悬挂轴6 . 机 架7 . 边板8 ， 偏心轴9 . 飞板ro. 调整机构1 1 . 后肘板 图13外动硕顺式破碎机结构图 Rg . 1 3 S t ruc t u r e o f j a wc r ush e r w ith mo 对 n g J a wo nt h eo u ts i ds 1 . 机架2 . 动额3 . 定额衬板4 . 动额衬板5 . 侧衬板 6 . 给料斗7 . 偏心轴8 . 肘板9弹簧10. 调整垫 图12 第二代P SS15 80双腔双动顺负支摊 复摆领式破碎机结构图 F l g . 1 2 S t r u c t u r e ofseco 血 g e ner a t i o nP S S 1 5 80j a wc rus h e r叻tht w l ”c a v i t i esa n dj a w s a n dne朗U v es u P P 0 rt 2 . 3 . 2 . 3 外动颗颗式破碎机 普通负支撑复摆颗式破碎机有一个难以解决的 问题， 即动颗上部和下部的运动轨迹不协调， 妨碍了 物料的向下运动。北京矿冶研究总院华诺维科技发 展有限责任公司研制的外动颗颗式破碎机是一种特 殊结构的负支撑复摆额式破碎机， 将动颗置于定额 和偏心轴之间， 彻底解决了这一问题。外动颗颗式 破碎机还使破碎腔倾斜， 从而使设备高度大大减小 见图 13 。通过精心设计， 该设备的运动学和动力 学性能得到极大改善， 衬板磨损大大减少， 寿命大幅 度提高。其系列产品有两个 以 低矮系列和P D大 2 . 3 . 2 . 4 回转式破碎机 回转式破碎机的运动部件为一个偏心回转的辊 子， 辊子浮动于偏心轴上， 可以正转、 反转或不转。 辊面堆焊耐磨材料或镶耐磨衬板。可以在辊子的一 侧设置圆弧形固定衬板， 与辊子构成半月牙形破碎 腔; 或在辊子的两侧设置固定衬板， 形成双破碎腔结 构。该设备具有生产能力大、 破碎比大、 产品粒度细 等优点。其辊子可以看作动颗的变形， 故该设备看 作额式破碎机的变形 见图1 4。 一 解 ’父 剔 单腔双腔 图 1 4 回转式破碎机 F i g . 1 4 R o ta灯 c r ush e r 未完待续 育色设奋2 007 【 3