破碎行業(yè)的發(fā)展現狀與趨勢

1、引言

 

物料的破碎是許多行業(yè)（如冶金、礦山、建材、化工、陶瓷筑路等）產(chǎn)品生產(chǎn)中不可缺少的工藝過(guò)程。由于物料的物理性質(zhì)和結構差異很大，為適應各種物料的要求，破碎機的品種也是五花八門(mén)的。就金屬礦選礦而言，破碎是選礦廠(chǎng)的首道工序，為了分離有用礦物，不但分為粗碎、中碎、細碎，而且還要磨礦。因為磨礦是選礦廠(chǎng)的耗能大戶(hù)(約占全廠(chǎng)耗電的50%)，為了節能和提高生產(chǎn)效率，所以提出了“多碎少磨”的技術(shù)原則。這使破碎機向細碎、粉碎和高效節能方向發(fā)展。另外隨著(zhù)工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，破碎機也向自動(dòng)化方向邁進(jìn)（如國外產(chǎn)品已實(shí)現機電液一體化、連續檢測，并自動(dòng)調節給料速率、排礦口尺寸及破碎力等）。隨著(zhù)開(kāi)采規模的擴大，破碎機也在向大型化發(fā)展，如粗碎旋回破碎機的處理能力已達6000t/h。至于新原理和新方式的破碎（如電、熱破碎）尚在研究試驗中，暫時(shí)還不能用于生產(chǎn)。對粗碎而言，目前還沒(méi)有研制出更新的設備以取代傳統的顎式破碎機和旋回式破碎機，主要是利用現代技術(shù)，予以改進(jìn)、完善和提高耐磨性，達到節能、高效、長(cháng)壽的目的。細碎方面新機型更多些。、總的來(lái)看，值得提出的有：顎式破碎機、圓錐破碎機、沖擊式破碎機和輥壓機。

 

2、顎式破碎機

 

傳統的顎式破碎機由于具有結構簡(jiǎn)單、工作可靠、制造容易、維修方便、價(jià)格低廉、適用性強等優(yōu)點(diǎn)，所以在工業(yè)上得到廣泛應用。其缺點(diǎn)是非連續性破碎、效率較低，破碎比較小，給礦不均勻引起顎板磨損不均勻等。針對其缺點(diǎn)，各國都在以下幾方面加以改進(jìn)：優(yōu)化結構與運動(dòng)軌跡；改進(jìn)破碎腔型，以增大破碎比，提高破碎效率，減少磨損，降低能耗，現已普遍應用高深破碎腔和較小嚙角；改進(jìn)了動(dòng)顎懸掛方式和襯板的支承方式，改善了破碎機性能；顎板采用了新的耐磨材料，降低了磨損消耗；提高了自動(dòng)化水平（可自動(dòng)調節、過(guò)載保護、自動(dòng)潤滑等）。同時(shí)也出現了一些新的機型，如雙腔雙動(dòng)顎式破碎機，其破碎比可達20～50，排料口調節方便，產(chǎn)量大；雙腔回轉破碎機，兼有顎式破碎機與圓錐破碎機的性能，其產(chǎn)量較同規格的顎式破碎機高50%。還有篩分顎式破碎機，把篩分和破碎結合為一體，不僅可簡(jiǎn)化工藝流程，且能及時(shí)將已達粒度要求的物料從破碎腔中排出，減輕了破碎機的堵塞和過(guò)粉碎，提高了生產(chǎn)能力，降低了能耗。在大型化方面國內外都已生產(chǎn)1500mm×2l00mm規格的顎式破碎機。

 

3、圓錐破碎機

 

傳統的圓錐破碎機（含旋回式）都優(yōu)化了破碎腔，提高了產(chǎn)量，并可配備自動(dòng)調節排礦口的裝置或控制器。有代表性的是美國諾德伯格公司的新一代高能高效HP系列圓錐破碎機，采用了層壓破碎原理粉碎物料，實(shí)現了選擇性破碎。與傳統式的比較，它的擺動(dòng)幅度大，轉速高，因此產(chǎn)量大，能耗低，以銅套取代傳統的滾珠軸承，故障率低，壽命長(cháng)；機器重量?。ǚ从沉嗽O計與制造工藝綜合水平的先進(jìn)性），具有保護和自動(dòng)調整機構，可實(shí)現計算機自動(dòng)控制。此外，還值得提出的是水沖式圓錐破碎機和慣性圓錐破碎機。

 

水沖式圓錐破碎機的主要特點(diǎn)是：物料進(jìn)入破碎機破碎時(shí)加水沖洗，以加大物料從破碎腔排出速度，減少經(jīng)破碎形成的細顆粒在破碎腔中構成料層“襯墊作用”。該機產(chǎn)量高，產(chǎn)品粒度細，可開(kāi)路破碎，不需粉碎倉，直接進(jìn)入球磨機。這是諾得伯格公司的專(zhuān)利，其破碎機與球磨機配成的碎磨系統，不但產(chǎn)量高，而且投資少、耗能少、成本低（實(shí)踐表明，破碎機產(chǎn)量可提高50%，能耗降低25%，產(chǎn)品粒度可達6～8mm，大大提高了球磨機產(chǎn)量）。

 

慣性圓錐破碎機與一般圓錐破碎機在結構上的不同點(diǎn)是：機體坐落在隔振裝置上，動(dòng)錐軸插入帶有激振器的軸套中，電機的旋轉運動(dòng)通過(guò)傳動(dòng)機構給固定在軸套中的激振器，激振器旋轉時(shí)產(chǎn)生慣性力（同時(shí)具有高頻振動(dòng)性質(zhì)），使動(dòng)錐繞球面支承的球心作旋擺運動(dòng)。當破碎腔內無(wú)物料時(shí)，動(dòng)錐將沿定錐內表面滾動(dòng)；當破碎腔內有物料時(shí)，動(dòng)錐沿料層滾動(dòng)而進(jìn)行破碎。內錐這種不同形式的位移，是由于在這種機器中沒(méi)有內錐圓周振動(dòng)振幅的運動(dòng)學(xué)限制，在工作狀態(tài)下．由于破碎物料沿破碎腔的阻力不均勻性，內錐可以改變其振幅，當機器中落入不可破碎的物體時(shí)不會(huì )發(fā)生傳動(dòng)系統的損壞，這是該機器的一大特點(diǎn)。與一般圓錐破碎機相比，第二個(gè)特點(diǎn)是破碎力與被加工的物料性質(zhì)無(wú)關(guān)，破碎力的值是不變的（一般偏心圓錐破碎機破碎力的大小取決于物料的變形程度）。慣性圓錐破碎機通過(guò)向物料層施加嚴格定量的由慣性力造成的壓力，可以將物料層適當壓實(shí)，使物料承受全方位的擠壓，物料顆粒之間的相互作用，從而實(shí)現“料層粉碎”。同時(shí)在由慣性力引起的強烈脈動(dòng)沖擊作用下，物料在破碎腔中承受變方位的擠壓、剪切、彎曲和扭轉應力。破碎后的物料具有最低的過(guò)粉碎，從而實(shí)現了物料的“選擇性破碎”。由于上述的工作原理和結構特點(diǎn)，慣性圓錐破碎機與傳統圓錐破碎機相比，有以下一些優(yōu)點(diǎn)：(1)具有良好的“料層選擇性破碎”作用，使單位破碎比功耗約低40%;(2)破碎比大，產(chǎn)品粒度可調（能方便地調節所需破碎比4—30），防止過(guò)粉碎，簡(jiǎn)化了工藝流程；(3)產(chǎn)品粒度幾乎與襯板磨損無(wú)關(guān)；(4)具有良好的過(guò)鐵性能，無(wú)需過(guò)載保護裝置；(5)應用范圍廣，可破碎任何硬度下的脆性物料（包括金屬廢料在內）。

 

4、沖擊式破碎機

 

沖擊式破碎機品種很多，近來(lái)發(fā)展迅速的有反擊式破碎機和立式?jīng)_擊破碎機。

 

4.1立式?jīng)_擊破碎機

 

由于它具有結構簡(jiǎn)單、重量輕、造價(jià)低廉、運轉平穩、高效節能等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于建材、煤炭、食品、化工等部門(mén)。其缺點(diǎn)是轉子襯板磨損過(guò)快，維修較困難。20世紀90年代以來(lái)，由于各種技術(shù)進(jìn)步，得到了快速發(fā)展，是變化的一種破碎機。首先在轉子方面，有的廠(chǎng)家仍在轉子上貼滿(mǎn)耐磨襯板，有的則推出一種敞開(kāi)式并配上大塊反擊板，與立軸反擊式破碎機有些類(lèi)似，既簡(jiǎn)潔又耐磨。其次用一圈密排反擊板取代原來(lái)的承料槽，提高了破碎效果。因該型破碎機的關(guān)鍵是高轉速軸承（因無(wú)高速旋轉，就沒(méi)有足夠的慣性力），除提高制造質(zhì)量外，還設計成可整體拆卸的主軸，以便于更換。還采用了稀油潤滑，以提高軸承的許用轉速和使用壽命。為便于維修，新產(chǎn)品都帶有液壓開(kāi)蓋機構，以便快速更換內部的轉子或襯板、反擊板、主軸等?，F已擴大到各類(lèi)礦山使用（主要用于細碎或超細碎），據某礦山統計，比圓錐破碎機單位電耗低17.4%，重量輕71.3%。

 

4.2反擊式破碎機

 

該機型的優(yōu)缺點(diǎn)與立式?jīng)_擊破碎機近似。新型的反擊式破碎機已不同于傳統的反擊式破碎機，只能破碎中軟物料，它能破碎抗壓強度300MPa以上的硬物料。其最主要的發(fā)展是在腔型設計上。第一級反擊架采用整體錳鋼件，以增加其質(zhì)量，加大大塊物料的破碎效果。第二級反擊架盡可能靠后，而且下端排放口接近轉子水平線(xiàn)。反擊式破碎機的制造關(guān)鍵是板錘，國際上普遍采用含Cr26的高鉻鑄鐵材料。為了延長(cháng)使用壽命，要求鑄鐵芯部硬度與表面硬度一致。因此，熱處理要求較高，既要內外達到規定硬度，又不能太硬，以免打擊時(shí)碎裂。近來(lái)該機型在移動(dòng)式破碎站上有取代顎式破碎機的趨勢（在同樣破碎比和處理量條件下，它比顎式破碎機重量輕，且可方便地置于移動(dòng)式車(chē)架上）。

 

5、輥壓機

 

輥壓機是20世紀80年代中期發(fā)展起來(lái)的高效節能設備。形式上很像傳統的對輥破碎機，但實(shí)質(zhì)上有兩點(diǎn)不同：一是輥壓機實(shí)施的是準靜壓破碎，它與沖擊粉碎方式相比，節省能量約30%;二是它對物料實(shí)施的是料層粉碎，是物料與物料之間的相互粉碎，粉碎效率高，物料間的擠壓應力可通過(guò)輥子壓力來(lái)調節。輥間壓力一般可達150～300MPa，破碎產(chǎn)品可達2mm，實(shí)現了“多碎少磨”。該機型開(kāi)始用于水泥工業(yè)，其增產(chǎn)節能帶來(lái)的經(jīng)濟效益引起了國際水泥界的極大興趣與關(guān)注。隨著(zhù)技術(shù)的不斷進(jìn)步，國外為了擴大輥壓機的應用范圍（用于堅硬物料）和提高其可靠性，都在不斷地改進(jìn)自己的產(chǎn)品，主要表現在以下三個(gè)方面：一是提高輥面的耐磨性，如德國洪堡公司將壓輥表面堆焊耐磨層改為柱釘式輥面，柱釘的硬度達到刀具的硬度，使其具有更高的抗耐磨能力（這是該公司的專(zhuān)利），克魯普公司則采取金屬耐磨塊組合鑲嵌式壓輥，來(lái)提高其耐磨性；二是壓輥軸承的改進(jìn)，由于該機軸承要承受巨大的靜載荷和沖擊載荷，原來(lái)用的雙列向心球面滾子軸承壽命很短，改為多排滾柱軸承（洪堡公司是四排）后，可承受巨大的徑向力，軸向力則由雙作用止推軸承承受，軸承座本身具有調心功能；三是控制系統的改進(jìn)，使其達到自動(dòng)化（包括控制與監測），德國洪堡公司開(kāi)發(fā)的ROLVIS控制系統，可實(shí)現該機的自動(dòng)化，并可調節生產(chǎn)過(guò)程。改進(jìn)后的輥壓機已開(kāi)始用于金屬礦山，如智利LosColorados鐵礦選廠(chǎng)使用德國KHD洪堡·威達克公司的RPBR16-170/180型輥壓機作細碎用，給料量為1680t/h，給料粒度為65mm×65mm×65mm，至今已運轉2年，其生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟數據表明，輥壓機技術(shù)比常規的細碎技術(shù)具有很大的優(yōu)越性：與圓錐破碎機相比，處理量提高27.2%，單位能耗降低21%，生產(chǎn)費用降低8%，產(chǎn)品粒度大約在3mm至325目之間。其網(wǎng)格柱釘式板襯使用壽命約12000h(每l000h磨損0.6mm)。這證明了該機型用于鐵礦選廠(chǎng)也是成功的。我國東北大學(xué)與沈陽(yáng)礦山機械廠(chǎng)協(xié)作開(kāi)發(fā)的輥壓機的樣機(生產(chǎn)能力為l00t/h)在唐山棒磨山鐵礦試驗，也取得了較好的效果。

 

6、結束語(yǔ)

 

上述各式破碎機我國均有產(chǎn)品或樣機，只是在質(zhì)量與性能方面還有很大差距。如我國PE750×1000型顎式破碎機與美國HR公司的800×1100型顎式破碎機（規格略大于我國的）相比，機重分別為28000kg和18000kg。HR公司的產(chǎn)品重量輕得多，它反映了其設計與制造工藝綜合水平比我國高得多。從前機架軸承和動(dòng)顎軸承的尺寸（外圓×內孔×厚度）也可看出差距。我國PE750X1000型顎式破碎機的機架與動(dòng)顎軸承尺寸均為620mm×380mm×194mm，而美國HR公司800×1100型顎式破碎機的機架與動(dòng)顎軸承尺寸分別為460mm×260mm×180mm和460mm×280mm×146mm。國外生產(chǎn)的軸承比我國的小得多，而且壽命還長(cháng)。此外在耐磨材料、熱處理工藝及自動(dòng)化程度上與國外也都存在不小差距。圓錐破碎機的發(fā)展應著(zhù)眼于采用選擇性破碎方式和高能化圓錐破碎機，并努力實(shí)現計算機自動(dòng)控制。

 

要縮小差距并迎頭趕上和超過(guò)國外先進(jìn)技術(shù)，就必須增加技術(shù)投入。引進(jìn)國外先進(jìn)的破碎技術(shù)和裝備，無(wú)疑對我國破碎機的質(zhì)量和技術(shù)都有著(zhù)重大的意義，但引進(jìn)的關(guān)鍵在于消化、吸收，并將其國產(chǎn)化。有條件做自行研究開(kāi)發(fā)的單位，要重視提高產(chǎn)品質(zhì)量，包括配套產(chǎn)品的質(zhì)量，以使我國的產(chǎn)品在國際市場(chǎng)上占有一席之地。