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    礦產(chǎn)資源是人類賴以生存和社會發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用是推動國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。礦業(yè)作為基礎(chǔ)工業(yè)，為其它各工業(yè)部門提供原料和能源，在社會經(jīng)濟(jì)體系中占有舉足輕重的地位。礦物加工是礦業(yè)的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，它不但要為其他領(lǐng)域提供原材料，而且還要為自身的可持續(xù)發(fā)展提供機(jī)遇。破碎是礦物加工中不可缺少的一種工藝過程，破碎的任務(wù)是提供具有一定粒度、粒度組成和充分解離而又不過粉碎的加工原料，以便下一步的加工、處理和使用。破碎過程能量耗費(fèi)巨大，材料消耗也高。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國黑色、有色、貴金屬、化工、建材等行業(yè)，每年破碎礦石和各種物料約為I8億t，用電量為250一300億kW-h，占全國總用電量的8%~10%．鋼耗約為250萬t。在金屬選礦廠中，破磨作業(yè)的能耗占選礦總能耗的40%~70%．僅襯板每年消耗的高錳鋼約達(dá)6萬t。破碎、磨礦的節(jié)能降耗成了選礦廠降低成本、增加經(jīng)濟(jì)效益的重要手段之一。
1、顎式破碎機(jī)
    傳統(tǒng)的顎式破碎機(jī)由于具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、制造容易、維修方便、價(jià)格低廉、適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，所以在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。其缺點(diǎn)是非連續(xù)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(jié)構(gòu)與運(yùn)動軌跡；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(xiàn)已普遍應(yīng)用高深破碎腔和較小嚙角；改進(jìn)了動顎懸掛方式和襯板的支承方式，改善了破碎機(jī)性能；顎板采用了新的耐磨材料，降低了磨損消耗；提高了自動化水平（可自動調(diào)節(jié)、過載保護(hù)、自動潤滑等）。北京礦冶研究總院開發(fā)的Pss型雙腔雙動顎破碎機(jī)，具有獨(dú)特的單雙耳軸承座鑲嵌式動顎結(jié)構(gòu)，充分利用破碎機(jī)空行程的蓄能作用，可提高生產(chǎn)能力。負(fù)支承、零懸掛、高深曲線破碎腔、破碎比大、產(chǎn)品粒度細(xì)而均勻、襯板使用壽命長、排礦口調(diào)整方便。相繼又推出的PEWS型篩分破碎機(jī)，破碎腔傾斜布置，在動顎上沿排礦口方向設(shè)有長條形篩孔。動顎通過邊板在偏心軸帶動下作往復(fù)運(yùn)動，正行程破碎物料，負(fù)行程進(jìn)行篩分。這樣在破碎過程中能及時(shí)將已達(dá)到粒度要求的物料從破碎腔中排出，減輕了堵塞和過粉碎，破碎比大、產(chǎn)品粒度均勻、節(jié)能效果好。1995年9月張家口建筑水泥廠采用PSS21580型破碎機(jī)作預(yù)粉碎，產(chǎn)品粒度小于10mm，使磨機(jī)生產(chǎn)能力提高30%，單位電耗降低20%以上，
    北京礦冶研究總院開發(fā)的PEWA90120新型外動顎低矮顎式破碎機(jī)，將四連桿機(jī)構(gòu)中連桿作為破碎機(jī)邊板，而動顎僅是連桿一點(diǎn)的延伸，通過邊板將動力傳給外側(cè)的動顎。動顎和連桿的脫開，使連桿不再約束動顎的運(yùn)動特性，只要改變機(jī)構(gòu)參數(shù)，就可調(diào)整動顎的運(yùn)動軌跡，從而使動顎獲得良好的運(yùn)動特性。使動顎水平方向行程大，垂直方向行程小，破碎效率高，襯板磨損少，壽命較傳統(tǒng)提高3倍，處理能力提高20%．能耗降低15%一30%。外形低矮，喂料高度低，降低破碎作業(yè)，適于安裝在井下破碎機(jī)硐室。該機(jī)于2001年在安慶銅礦投入正常運(yùn)行。生產(chǎn)實(shí)踐表明，該設(shè)備性能良好、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、設(shè)備開動率97%。
2、圓錐破碎機(jī)
    美國Rexnord公司Nordberg工藝設(shè)備分公司研制了HP系列液壓圓錐破碎機(jī)，它在西蒙斯破碎機(jī)基礎(chǔ)上，并吸收了德國HumboldtWedag公司獨(dú)特的圓錐破碎機(jī)偏心部件的優(yōu)點(diǎn)。該機(jī)裝有布料器和自動控制給料量，使物料沿破碎腔周邊均勻分布。動錐體與主軸制成一體，并為空心軸套，使偏心部件在不增加外型尺寸條件下提高強(qiáng)度，又為采用迷宮式密封創(chuàng)造了條件。通過液壓調(diào)整機(jī)構(gòu)，自動控制定錐升降調(diào)整排礦口尺寸，以控制產(chǎn)品粒度。裝有液壓保險(xiǎn)及過鐵釋放為清理系統(tǒng)，以保證破碎機(jī)安全作業(yè)。鞍鋼調(diào)軍臺選礦廠在中細(xì)破碎作業(yè)中使用了標(biāo)準(zhǔn)型中碎機(jī)2臺、短頭型細(xì)碎機(jī)4臺，從1997年9月到1998年6月末，破碎機(jī)累計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)l 560 h．處理原礦79萬t，細(xì)碎產(chǎn)品粒度-12 mm占92%，大幅度降低磨礦能耗。山東招遠(yuǎn)黃金機(jī)械總廠和北京冶金設(shè)備研究所合作開發(fā)了+600 mm節(jié)能圓錐破碎機(jī)已在山東一些小型黃金礦山選廠應(yīng)用，節(jié)能效果顯著。
    還值得提出的是慣性圓錐破碎機(jī)。慣性圓錐破碎機(jī)與一般圓錐破碎機(jī)在結(jié)構(gòu)上的不同點(diǎn)是：機(jī)體坐落在隔振裝置上，動錐軸插入帶有激振器的軸套中，電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動通過傳動機(jī)構(gòu)給固定在軸套中的激振器，激振器旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生慣性力（同時(shí)具有高頻振動性質(zhì)），使動錐繞球面支承的球心作旋擺運(yùn)動。當(dāng)破碎腔內(nèi)無物料時(shí)，動錐將沿定錐內(nèi)表面滾動；當(dāng)破碎腔內(nèi)有物料時(shí)，動錐沿料層滾動而進(jìn)行破碎。內(nèi)錐這種不同形式的位移，是由于在這種機(jī)器中沒有內(nèi)錐圓周振動振幅的運(yùn)動學(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(nèi)錐可以改變其振幅，當(dāng)機(jī)器中落入不可破碎的物體時(shí)不會發(fā)生傳動系統(tǒng)的損壞，這是該機(jī)器的一大特點(diǎn)，與一般圓錐破碎機(jī)相比，第二個(gè)特點(diǎn)是破碎力與被加工的物料性質(zhì)無關(guān)，破碎力的值是不變的（一般偏心圓錐破碎機(jī)破碎力的大小取決于物料的變形程度）。慣性圓錐破碎機(jī)通過向物料層施加嚴(yán)格定量的由慣性力造成的壓力，可以將物料層適當(dāng)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(xiàn)“料層粉碎”。同時(shí)在由慣性力引起的強(qiáng)烈脈動沖擊作用下，物料在破碎腔中承受變方位的擠壓、剪切、彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。破碎后的物料具有最低的過粉碎，從而實(shí)現(xiàn)了物料的“選擇性破碎”。由于上述的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，慣性圓錐破碎機(jī)與傳統(tǒng)圓錐破碎機(jī)相比，有以下一些優(yōu)點(diǎn)：
    (l)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(diào)(能方便地調(diào)節(jié)所需破碎比4—30)，防止過粉碎，簡化了工藝流程；
    (3)產(chǎn)品粒度幾乎與襯板磨損無關(guān)；
    (4)具有良好的過鐵性能，無需過載保護(hù)裝置；
    (5)應(yīng)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(nèi)）。
3、沖擊式破碎機(jī)
    沖擊式破碎機(jī)由電機(jī)經(jīng)皮帶驅(qū)動立軸旋轉(zhuǎn)，立軸通過上、下軸承固定在機(jī)體上，其上裝有單級或多級（常用為2級）轉(zhuǎn)子，從而與機(jī)體反擊區(qū)形成破碎腔。當(dāng)塊狀物料進(jìn)入破碎腔后被高速旋轉(zhuǎn)的葉輪（葉輪邊緣速度高達(dá)75~100 m/s）的沖擊、撞擊、碰撞、磨削、擠壓及研磨等多重作用，被破碎成小顆粒及粉料，被破碎的物料靠重力作用沿機(jī)體內(nèi)呈旋轉(zhuǎn)形下落排出。由于物料在極短時(shí)間內(nèi)獲得巨大的動量沖擊反擊區(qū)或“石打石( Rock on Rock)”的相互撞擊，使其沿自然裂隙、層理和節(jié)理面等薄弱環(huán)節(jié)粉碎，故破碎效率高，節(jié)省能耗，破碎比大(一般為10一15，最高為40)，產(chǎn)品粒度細(xì)，且均勻，過粉碎現(xiàn)象少，結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，維修方便等優(yōu)越性，引起世界上破碎機(jī)制造商的普遍關(guān)注。20世紀(jì)90年代以來，沖擊式破碎機(jī)是發(fā)展最快的破碎機(jī)械，其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)寬，已從早期水泥和制砂行業(yè)擴(kuò)展到金屬礦和非金屬礦的礦石超細(xì)碎作業(yè)。
    瑞典Svedala公司收購新西蘭TIDCO公司后推出Barmac型自襯式立軸沖擊破碎機(jī)，按“石打石”的設(shè)計(jì)思想，石料間相互沖擊破碎，并利用石料在破碎腔內(nèi)形成自襯式襯板，它屬于亞剛性一亞彈性碰撞石料動能有很大部分被石料層吸收，因此，要加大沖擊速度才能有效破碎。然而高速旋轉(zhuǎn)的主軸，不僅受制造質(zhì)量的限制，而且受到軸承的限制。由于轉(zhuǎn)子不僅隨徑向力，還要承受一定軸向力。然而能隨一定軸向力的軸承，將受到較低的極限轉(zhuǎn)速的制約，否則軸承使用壽命將會降低。為此，要采用整體拆卸的主軸，以便于軸承的更換。同時(shí)要增加稀油潤滑裝置，進(jìn)行稀油潤滑以提高軸承許用轉(zhuǎn)速和使用壽命。相繼又開發(fā)了運(yùn)轉(zhuǎn)速度較低的立軸沖擊式破碎機(jī)。該公司的立軸沖擊式破碎機(jī)在烏克蘭共和國波爾塔瓦采選公司鐵礦石第四段碎礦作業(yè)使用表明：可以去掉第一段磨礦作業(yè)，使能耗降低18%一20%。此外，在巴西、美國的鐵礦選廠應(yīng)用，取得良好效果。
4、反擊式破碎機(jī)
    該機(jī)型的優(yōu)缺點(diǎn)與立式?jīng)_擊破碎機(jī)近似。新型的反擊式破碎機(jī)已不同于傳統(tǒng)的反擊式破碎機(jī)，只能破碎中軟物料，它能破碎抗壓強(qiáng)度300 MPa以上的硬物料。其最主要的發(fā)展是在腔型設(shè)計(jì)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(zhuǎn)子水平線。反擊式破碎機(jī)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(nèi)外達(dá)到規(guī)定硬度，又不能太硬，以免打擊時(shí)碎裂。近來該機(jī)型在移動式破碎站上有取代顎式破碎機(jī)的趨勢（在同樣破碎比和處理量條件下，它比顎式破碎機(jī)重量輕，且可方便地置于移動式車架上）。由于沖擊式破碎機(jī)是采用沖擊原理破碎物料，其打擊件，如：錘頭、板錘、反擊板等，在使用中磨損甚快。這種缺陷，在相當(dāng)長時(shí)期內(nèi)，限制沖擊式破碎機(jī)的適用范圍，只能用于中硬物料的破碎。PFQ系列渦旋強(qiáng)力反擊式破碎機(jī)在引進(jìn)吸收了國外先進(jìn)機(jī)型基礎(chǔ)上，開發(fā)研制的適用于硬物料破碎的反擊式破碎機(jī)。該設(shè)備易于檢修，主軸與轉(zhuǎn)子采用追討物件聯(lián)接，拆裝、更換方便，具有過載保護(hù)柞用，核心部件用特殊材料熱處理工藝加工而成，耐磨，不易折斷，板錘可翻轉(zhuǎn)使用，材料利用率50%—60%，板錘還能自動定心，安裝、更換方便迅速。該機(jī)型在建筑水電行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。
5、錘式破碎機(jī)
    錘式破碎機(jī)在水泥廠原燃料加工中應(yīng)用廣泛，這不僅是由于其結(jié)構(gòu)多樣，適于破碎多種物料，還因?yàn)樗�具有破碎比大，出料比較均勻、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、重量較輕、操作維護(hù)簡便等優(yōu)點(diǎn)。錘式破碎機(jī)是靠錘頭的沖擊能破碎物料的，設(shè)計(jì)良好的錘頭在打擊物料時(shí)，鉸接點(diǎn)上不應(yīng)產(chǎn)生反作用力。在沖擊力作用下的物料沿裂隙、解理、層里等薄弱面破裂，比擠壓、剪切、研磨破碎更有效，耗能少，破碎比大，產(chǎn)品多成立方體。
    由我國湖北長陽礦山機(jī)械廠生產(chǎn)的PCH系列環(huán)錘式破碎機(jī)具有能耗低、保證出料粒度、破碎篩分基于一體簡化工藝流程、噪音小、粉塵少，減少環(huán)境污染、有自身保護(hù)不受損壞的能力。該機(jī)是一種帶有環(huán)錘的沖擊轉(zhuǎn)子式破碎機(jī)。環(huán)錘吊掛在錘銷上，它不僅隨轉(zhuǎn)子公轉(zhuǎn)，而且還能沿錘銷自轉(zhuǎn)。物料進(jìn)入破碎機(jī)后，首先受到隨轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)的環(huán)錘沖擊作用而破碎、被破碎的物料同時(shí)從環(huán)錘處獲得動能，高速度地沖向破碎板，受到第二次破碎，然后落到篩板上，受到環(huán)錘的剪切，擠壓、研磨及物料之間的相互作用，進(jìn)一步破碎，并通過篩孔排出。不黏泥、破碎的雜物則進(jìn)入金屬收集器，定期清除，出料粒度的調(diào)節(jié)是通過更換不同規(guī)格的篩板來實(shí)現(xiàn)的，轉(zhuǎn)子與篩板之間的間隙可根據(jù)需要通過調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)。環(huán)錘式破碎機(jī)被廣泛應(yīng)用于煤炭、電力、化工、輕紡等行業(yè)。
6、輥式破碎機(jī)
    高壓輥磨技術(shù)的理論基礎(chǔ)為層壓粉碎理論，層壓粉碎是指大量顆粒受到高度的空間約束而集聚在一起，在強(qiáng)大外力作用下互相接觸、擠壓所形成的群體粉碎。克服了傳統(tǒng)破碎重點(diǎn)關(guān)注物料粒度上限的下降，即外力對大塊顆粒的針對性破碎，而忽略或未主動利用全粒級的破碎和大、小塊協(xié)同破碎。在破碎機(jī)的生產(chǎn)實(shí)踐中，層壓破碎的概念是巖石顆粒的破碎不僅發(fā)生在顆粒與襯板之間，同時(shí)也大量發(fā)生在顆粒與顆粒之間。其特征是在破碎腔的有效破碎段形成高密度的多個(gè)顆粒層，形成層壓破碎和次生破碎作用。這時(shí)即便是在排礦口間隙比較大的情況下也能產(chǎn)生大量細(xì)粒產(chǎn)品。層壓破碎不僅可以得到更多的細(xì)顆粒產(chǎn)品，而且在層壓過程中，扁平、細(xì)長的針片狀顆粒易被折斷，故產(chǎn)品的顆粒形狀更好。此外，按照損傷破碎機(jī)理，在層壓破碎過程中，由于強(qiáng)大的擠壓作用，那些沒有被完全破碎的顆粒內(nèi)部將生成許多微小裂紋，這對后續(xù)磨礦作業(yè)是十分有利的，因?yàn)閹в斜姸辔⑿×鸭y的顆粒很容易被磨細(xì)。因此，高壓輥磨機(jī)工作時(shí)，即使兩輥間間距明顯大于給礦最大粒度，但輥壓過程中各粒級都得到了粉碎，產(chǎn)生大量的細(xì)粒、微細(xì)粒及顆粒內(nèi)微裂紋，物料很容易被磨細(xì)。
    MMD輪齒破碎機(jī)不同于顎式破碎機(jī)平板與平板的擠壓而是輪齒與輪齒的接觸，其全新結(jié)構(gòu)體現(xiàn)在：MMD型輪齒破碎機(jī)的工作原理基于使剪切力直接作用于巖石物料上，使力沿著物料的薄弱易碎部位產(chǎn)生巨大破碎力使其破碎。為實(shí)現(xiàn)此目的，輪齒的齒形和尺寸都應(yīng)符合剪力作用原則而設(shè)計(jì)為特殊齒形的大齒。物料在兩個(gè)齒之間以及與側(cè)壁梳形板之間排出，所以產(chǎn)品在破碎后受此間隙控制粒度均勻，不會產(chǎn)生過大粒度。在給料中或破碎過程中達(dá)到“合格”粒度的物料在機(jī)器中會很快被排出，不會“過粉碎”。這樣機(jī)器就具有很好的篩分作用和粒度控制作用。故MMD型破碎機(jī)又可稱為“破碎篩分機(jī)”。機(jī)器具有一個(gè)突出低矮的機(jī)架，整個(gè)破碎機(jī)結(jié)構(gòu)非常緊湊而簡單。給排料、操作維修、更換易損零部件非常方便。MMD型破碎機(jī)能夠?qū)⑺�有�?fù)荷和壓力集中于機(jī)內(nèi)，因此不需要笨重的底盤。從而節(jié)約了空間，降低了制造成本。
    MMD型破碎機(jī)在煤炭行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。煤炭系統(tǒng)原煤的破碎要求與金屬礦山不同，原煤開采后（特別是大型露天礦）粒度很大，生產(chǎn)量大，破碎的目的主要是為了裝運(yùn)方便，促使運(yùn)輸效率提高，降低運(yùn)輸費(fèi)用。MMD型破碎機(jī)恰好具有高處理能力，大的給料口和不過粉碎，產(chǎn)品粒度均整。正因?yàn)槿绱耍�在全世界煤炭工業(yè)引起了高度注視。中國自1991年至1993年安裝了MMD2500、MMD2707型和MMD21250型共16臺破碎機(jī)分別用于安太堡煤礦、大同煤礦和準(zhǔn)格爾煤礦，得到用戶好評。澳大利亞Robe River Associate鐵礦，于1995年安裝了1臺MMD21500型大型破碎機(jī)破碎鐵礦石，給料最大粒度1500 mm，產(chǎn)品粒度- 250 mm，開路破碎，處理能力5 500 t/h。
    東北大學(xué)研制的∮600 mm x200 mm試驗(yàn)用高壓輥磨機(jī)，功率2 x37 kW，輥間壓力1000 kN。輥面堆焊一層耐沖擊金屬層，然后用自行研制的一種耐磨藥芯焊絲再堆焊耐磨層，又研制出組合鑲嵌式壓輥，即在軸承上鑲嵌一圈耐磨塊，將有效地解決現(xiàn)場堆焊難的問題。曾對酒鋼選廠黑鷹山鐵礦石、棒磨山鐵礦石、南芬鐵礦石和花崗巖進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明：平均破碎比在50以上，用該機(jī)和球磨機(jī)系統(tǒng)粉磨南芬鐵礦石，單位原礦電耗節(jié)省3.44 kWh，使整個(gè)系統(tǒng)電耗降低20%一30qo，生產(chǎn)能力增加30qo一40%，節(jié)省基建投資20%．30%。
7、復(fù)合破碎機(jī)
    所謂的復(fù)合式破碎機(jī)就是兩種不同類型的破碎機(jī)或破碎腔的重新組合體。由于任一破碎機(jī)都有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，復(fù)合式破碎機(jī)就是綜合它們的優(yōu)點(diǎn)，克服它們各自的缺點(diǎn)的一種新的破碎設(shè)備。
    PCFL-1000型立式復(fù)合破碎機(jī)是將傳統(tǒng)的臥式改為立式，并將單一錘式轉(zhuǎn)子改進(jìn)為反擊式轉(zhuǎn)子和錘頭轉(zhuǎn)子復(fù)合在同一立軸上不但增強(qiáng)了對破碎物料的適應(yīng)能力，同時(shí)還大大提高了破碎效率，是當(dāng)今具有先進(jìn)技術(shù)水平的產(chǎn)品。該機(jī)具有安裝、調(diào)試、維修方便，重量輕、占地少，電耗和噪音低，粉塵飛揚(yáng)少，破碎比大等特點(diǎn)。適用于破碎中等硬度的物料，在建材、礦山、冶金、化工、發(fā)電、交通及煤炭等行業(yè)有廣泛的應(yīng)用前景。
8、結(jié)語
    破碎是國民經(jīng)濟(jì)中許多基礎(chǔ)行業(yè)的重要工序，必須受到應(yīng)有的重視。在設(shè)備的改進(jìn)和新設(shè)備的研制中，必須引進(jìn)新技術(shù)和新型的耐磨材料，使用的破碎方式，提高破碎機(jī)機(jī)體的耐磨能力，研究新的破碎機(jī)理尋找節(jié)能途徑。隨著技術(shù)的發(fā)展，“采選一體化”和“設(shè)備大型化、自動化”必將是發(fā)展高效節(jié)能的礦業(yè)趨勢。