1、引 言
在冶金、化工、建材等工業(yè)生產(chǎn)中，有許多場合都需對物料進(jìn)行碎、磨作業(yè)，使物料由大變小、由粗變細(xì)，以滿足生產(chǎn)要求。碎、磨作業(yè)耗能高、耗材高、效率低，長期以來一直是破碎領(lǐng)域的一大難題。據(jù)統(tǒng)計，在水泥生產(chǎn)企業(yè)，每生產(chǎn)1t水泥所需的電量約35 kWh，其中用于原料破碎與球磨的電耗分別占15%和85%左右。目前應(yīng)用的
球磨機(jī)，其效率只有1%-3%．而一般情況下
破碎機(jī)的效率可達(dá)10%以上，與磨機(jī)相比，破碎機(jī)不但能耗低，而且金屬消耗量小，運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)簡單，因此用破碎機(jī)部分取代磨機(jī)的作業(yè)內(nèi)容，即多碎少磨”已成為粉磨領(lǐng)域所公認(rèn)的節(jié)能降耗途徑。
要達(dá)到多碎少磨的目的，需要在破碎階段利用細(xì)碎機(jī)盡可能降低物料的粒度，使其達(dá)到細(xì)碎狀態(tài)。細(xì)碎機(jī)在水泥生產(chǎn)、選礦、化工等領(lǐng)域早有應(yīng)用，但目前此類設(shè)備在使用性能、維護(hù)、能耗等方面仍有若干不盡人意之處，故有很多廠家和科研院所對此極為關(guān)注，特別是目前環(huán)保、節(jié)能、降耗等方面的要求越來越高，因而細(xì)碎設(shè)備的研究開發(fā)日益受到重視。
本文就破碎機(jī)的生產(chǎn)、研發(fā)及應(yīng)用現(xiàn)狀等進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，為今后本領(lǐng)域的研究提供借鑒。
2、破碎機(jī)類型
現(xiàn)國內(nèi)外生產(chǎn)使用的破碎機(jī)有多種，從其結(jié)構(gòu)特征及破碎機(jī)理來看主要有以下幾大類：
(1)顎式破碎機(jī)
顎式破碎機(jī)由動靜兩顎板形成破碎腔，工作時物料在動顎板的擠壓、剪切作用下破碎。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、管理維修方便、工作安全可靠。缺點是出料粒度大且不均，難以完成細(xì)碎功能，雖在破碎領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，但基本是應(yīng)用于物料的初級破碎。有人在原始顎式破碎機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)改造，形成細(xì)顎破，但由于不可改變的結(jié)構(gòu)原因，其性能無根本改變。
(2)錘式破碎機(jī)
錘式破碎機(jī)是破碎領(lǐng)域應(yīng)用較廣泛的一類機(jī)型，尤其是水泥廠等建材廠家，多用此類設(shè)備作為最后的破碎手段。其布置形勢有立式、臥式，都是利用高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的錘頭等擊打物料，使物料在沖擊力的作用下破碎，出料粒度通過篦篩控制。這類設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、適應(yīng)性好、破碎比大、投資費(fèi)用小。但鋼耗嚴(yán)重，粉塵大，噪音高。尤其是國產(chǎn)錘頭和襯板等易耗材料耐磨性極差，維護(hù)費(fèi)用和故障率較高，并由此導(dǎo)致整條線生產(chǎn)能力下降。
(3)反擊式破碎機(jī)
這是在破碎領(lǐng)域出現(xiàn)較晚，但發(fā)展較快，應(yīng)用較廣泛的一類機(jī)型。其結(jié)構(gòu)特征是機(jī)內(nèi)布置有反擊板，物料在板錘等作用下高速打到反擊板上并彈回，與空中物料碰撞形成二次破碎。該類設(shè)備破碎比大、效率高、能耗低、產(chǎn)品粒度均勻，目前己在建材、煤炭、化工及工程等工業(yè)部門廣泛用于各種物料的中、細(xì)碎作業(yè)。但使用中需要嚴(yán)格控制最大進(jìn)料塊度。另外，反擊板的調(diào)節(jié)要求高，板錘、反擊板等部件磨損較為嚴(yán)重，噪音高，揚(yáng)塵大。
(4)輥式破碎機(jī)
輥式破碎機(jī)的基本結(jié)構(gòu)為平行布置兩轉(zhuǎn)速相同、轉(zhuǎn)向相反的擠壓輥，物料通過兩滾間隙時被擠壓粉碎。由于擠壓力很大，因此成品的平均粒徑比其它破碎機(jī)均小。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、機(jī)體矮、便于安裝、調(diào)整破碎比方便。缺點是入磨粒度要求高，要達(dá)到細(xì)碎目的，需布置多對輥進(jìn)行多級破碎，且能耗高。使用過程中，輥子磨損不均勻，故出料粒度不均勻，故障多，維護(hù)不便。目前在選礦、水泥、建材、化工等領(lǐng)域有應(yīng)用。
(5)普通圓錐破碎機(jī)
這是一種主要應(yīng)用于細(xì)碎作業(yè)的設(shè)備，在選礦、化工等領(lǐng)域應(yīng)用較廣。圓錐破碎機(jī)由定錐和偏心動錐構(gòu)成，內(nèi)附耐磨襯板。動錐采用不同結(jié)構(gòu)使運(yùn)動過程中產(chǎn)生不平衡擺動，對兩錐間的物料進(jìn)行擠壓、研磨等作用，達(dá)到細(xì)碎目的。圓錐破碎機(jī)可使物料達(dá)到很高的細(xì)碎程度，但生產(chǎn)率較低，技術(shù)要求高，維護(hù)費(fèi)用高。
(6)慣性圓錐破碎機(jī)
這也是一類主要應(yīng)用于細(xì)碎作業(yè)的設(shè)備，在結(jié)構(gòu)上與偏心圓錐破碎機(jī)相似，但工作原理有很大區(qū)別。慣性圓錐破碎機(jī)也由定錐和動錐組成，動錐由激振器帶動旋轉(zhuǎn)，激振器旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生慣性力，使動錐繞球面支承的球心做旋擺運(yùn)動，動錐與傳動機(jī)構(gòu)之間無剛性聯(lián)接。當(dāng)破碎腔內(nèi)無物料時，動錐將沿定錐內(nèi)表面滾動。當(dāng)破碎腔內(nèi)有物料時，動錐將沿物料層滾動，在滾動的同時隨物料層厚度的變化伴隨有強(qiáng)烈脈動沖擊，從而對物料進(jìn)行破碎。該類備具有良好的料層選擇性破碎作用，且破碎比大，產(chǎn)品粒度可調(diào)，技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)定。但該類設(shè)備與其它類型破碎機(jī)比較，生產(chǎn)率仍然偏低，且給料粒度要求高。
(7)石打石破碎機(jī)
這類破碎機(jī)出現(xiàn)較晚，但發(fā)展較快，適用于選礦、建材、化工等生產(chǎn)領(lǐng)域。物料在破碎機(jī)的頂部被分為兩部分：一部分供給轉(zhuǎn)子，由轉(zhuǎn)子提供高速運(yùn)動的能量：另一部分排放至破碎腔，在轉(zhuǎn)子周圍形成瀑落，在此兩部分物料重新交匯，通過物料間的相互撞擊、摩擦、研磨作用而破碎。該類破碎機(jī)由瀑落的物料作為自襯層，保護(hù)了易損零部件，且檢修方便、維護(hù)費(fèi)用低，但一次性投資大。
上述各類破碎機(jī)應(yīng)用于細(xì)碎的以錘破、反擊破、圓錐破、石打石破碎為主，其中以圓錐破為主要的細(xì)碎設(shè)備。
3、國內(nèi)外高效破碎機(jī)的生產(chǎn)及技術(shù)狀態(tài)
國外工業(yè)起步早，技術(shù)較先進(jìn)。早在20世紀(jì)60年代，國外建材行業(yè)入磨物料平均粒徑從25-30 mm減小到3-5 mm.在礦山由20-25 mm減小到8-10 mm．它是在一破二破基礎(chǔ)上，再增加一級細(xì)破實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變的。20世紀(jì)80年伐，入磨粒度進(jìn)一步降到2-3 mm．而這一轉(zhuǎn)變主要是通過細(xì)碎機(jī)性能的提高實現(xiàn)的。
為了推行“多碎少磨”這一行之有效的先進(jìn)工藝，國外各種細(xì)碎機(jī)相繼問世。在圓錐破碎機(jī)的生產(chǎn)領(lǐng)域，美國諾德伯格(Nordberg)公司的產(chǎn)品性能己得到破碎領(lǐng)域的認(rèn)可。在反擊式破碎機(jī)的生產(chǎn)領(lǐng)域，瑞典斯維達(dá)拉( Svedala)公司生產(chǎn)的臥軸和立軸反擊式破碎機(jī)享有盛譽(yù)。而德國洪堡(KHD)公司生產(chǎn)的高壓輥磨機(jī)在世界上處于領(lǐng)先地位，它采用高壓粒子間粉碎技術(shù)，在材料層上加至少50 MPa的壓力達(dá)到減小物料粒度的目的。大多數(shù)設(shè)備用于水泥原材料的細(xì)碎，一般情況下，粒度<5 mm的占總量的50%以上，為下道工序球磨節(jié)能降耗、提高球磨機(jī)的臺時處理能力等創(chuàng)造了條件。
20世紀(jì)80年代以后，國內(nèi)細(xì)破有了一定發(fā)展，但大都以20世紀(jì)60-70年代國外產(chǎn)品為藍(lán)本加以改進(jìn)而成，1990年代后有許多廠家引進(jìn)和利用國外技術(shù)使該類設(shè)備又有不少改進(jìn)和創(chuàng)新，但產(chǎn)品種類、生產(chǎn)能力、性能等都與國外有一定差距。如北京凱特公司，利用美國西蒙斯(SYMONS)技術(shù)研究生產(chǎn)的慣性圓錐破碎機(jī)，技術(shù)比較先進(jìn)，但國內(nèi)使用的最大為75 t/h.，洛陽大華礦山機(jī)械廠生產(chǎn)的破碎設(shè)備主要用于中小企業(yè)，現(xiàn)生產(chǎn)的PFL系列立式復(fù)合破碎機(jī)，產(chǎn)量最大的FTL-1500H型，生產(chǎn)能力90-100 t/h(粒度<3mm的占90%)，而產(chǎn)品粒度最大的PL-1200H型生產(chǎn)能力達(dá)145-250 t/h．(粒度<10 mm占60%-90%)．其工作原理為反擊破碎，但由于其拋料頭合金材料不過關(guān)，影響了產(chǎn)品的使用。進(jìn)口的拋料頭合金材料使用130h以上，國內(nèi)的拋料頭合金材料使用幾個小時，最多使用十幾個小時，雖價格低，但維護(hù)工作量大，并影響整個生產(chǎn)線的能力。
4、高效破碎機(jī)研究發(fā)展趨勢
(1)自動化
自動化的設(shè)計使破碎機(jī)通過微機(jī)處理聯(lián)成一體，以實現(xiàn)破碎、控制、顯示系統(tǒng)的最優(yōu)運(yùn)作。通過自動控制，操作者可以方便地調(diào)節(jié)排料口的大小、發(fā)現(xiàn)機(jī)器故障等，從而保證破碎機(jī)優(yōu)良的工作性能，降低操作及維護(hù)費(fèi)用。如美國的諾德伯格(Nordberg)公司在HP系列圓錐破碎機(jī)上已有很好的探索。
(2)大型化
設(shè)備的大型化也是減少基建投資及運(yùn)行費(fèi)用的有效途徑，其大型化發(fā)展決定了破碎設(shè)備的大型化發(fā)展方向。如德國洪堡(KHD)公司的高壓輥磨機(jī)，處理能力超過1000 t/h．排料粒度<5mm的占50%以上。如此大型化高效的設(shè)備為下道球磨工序的節(jié)能、降耗、提高球磨機(jī)的臺時處理能力等創(chuàng)造了條件，為企業(yè)增加了效益。
(3)理論研究逐步深入
最近幾年，隨著計算機(jī)等技術(shù)的發(fā)展，破碎機(jī)在設(shè)計方法、結(jié)構(gòu)、破碎理論等方面已有很大發(fā)展。目前已有許多研究單位采用CAD/CAE技術(shù)在破碎設(shè)備設(shè)計過程中對其進(jìn)行運(yùn)動分析、動力分析，從而對設(shè)備的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行優(yōu)化。而在破碎理論方面，除了繼承傳統(tǒng)的面積假說、體積假說和裂縫假說之外，更多的是對破碎能耗。71、破碎機(jī)理（如層壓破碎機(jī)理、撞擊和辟裂破碎機(jī)理）等進(jìn)行了較深入的研究。
5、結(jié) 語
隨著理論研究的深入，設(shè)計、制造技術(shù)的發(fā)展，破碎機(jī)從結(jié)構(gòu)形式上有了較大發(fā)展，在性能上有了很大提高。鑒于目前“多碎少磨”已成為破碎、粉磨領(lǐng)域的指導(dǎo)原則，發(fā)展自動化程度高、效率高、破碎比大、環(huán)保節(jié)能型細(xì)碎機(jī)已是必然趨勢，且已是相關(guān)科研院所的開發(fā)研究重點，也必將成為相關(guān)廠礦企業(yè)發(fā)展生產(chǎn)、選購設(shè)備的指導(dǎo)原則之一。
相關(guān)礦山機(jī)械設(shè)備：
1、
圓錐破碎機(jī)
2、
雷蒙磨粉機(jī)
3、
顎式破碎機(jī)
