1、前言
    我國(guó)有色金屬礦山礦石年產(chǎn)量超過(guò)1億t，但大部分有色金屬礦的品位低，嵌布粒度細(xì)，礦物不易解離，要磨至- 0.074mm才能有效進(jìn)行選別。目前大多數(shù)有色金屬礦山選廠，功耗和鋼耗構(gòu)成了整個(gè)生產(chǎn)成本的主要部分，占選廠成本的60%以上。特別是磨礦，其單位能耗遠(yuǎn)比破碎高得多，占整個(gè)礦物粉碎作業(yè)的89%~93%，占整個(gè)選廠的40%~70%。粉碎過(guò)程中電耗、鋼耗和原材料消耗極大。目前國(guó)內(nèi)有色金屬選廠粉碎階段處理每噸原礦的電耗平均約為16kW h，占選礦廠總電耗的40%左右，鋼耗平均約1.5kg/t，以此計(jì)算，有色金屬選廠每年粉碎電耗就達(dá)16億kW h，鋼耗15萬(wàn)t，因此，在有色金屬礦山實(shí)行節(jié)能降耗，可產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
    近幾年來(lái)，外國(guó)礦山選廠新建的先進(jìn)破碎系統(tǒng)，物料經(jīng)過(guò)兩段破碎，產(chǎn)品粒度可以達(dá)到12~25mm，采用三段或四段破碎，產(chǎn)品粒度可達(dá)到6mm以下。
    國(guó)內(nèi)不少有色金屬礦山選廠經(jīng)過(guò)三段或四段破碎，入磨粒度還維持在25~30mm，達(dá)到15~18mm就比較先進(jìn)。目前國(guó)內(nèi)有色金屬礦山破碎工藝流程存在的問(wèn)題是：破碎產(chǎn)品粒度大，難以貫徹“多碎少磨”的節(jié)能原則，能耗，鋼耗高；破碎工藝流程冗長(zhǎng)，破碎段數(shù)多，需配備的破碎機(jī)、篩分機(jī)及轉(zhuǎn)載的皮帶運(yùn)輸機(jī)臺(tái)數(shù)必然增加；設(shè)備臺(tái)數(shù)和作業(yè)段數(shù)多，所需設(shè)置的輔助操作崗位也必然多；設(shè)備配置需要的高差大，造成土建和施工方面工程量的增加，并給總圖和工藝配置造成困難；投資成本、運(yùn)轉(zhuǎn)成本高。
    破碎和磨礦的作用原理表明：強(qiáng)化破碎，盡量降低入磨
粒度，是提高碎磨效率、降低選礦成本的重要途徑。磨機(jī)的效率只有1%，破碎機(jī)的效率達(dá)10%。而且與磨機(jī)相比，破碎機(jī)能耗低、運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)簡(jiǎn)單，因此使用超細(xì)碎破碎設(shè)備，用破碎機(jī)部分取代磨機(jī)，實(shí)現(xiàn)“多碎少磨”是當(dāng)前粉碎工程領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。
    “多碎少磨”是粉碎工程領(lǐng)域普遍公認(rèn)的節(jié)能降耗的重要途徑，“料層粉碎”是粉碎機(jī)理的一大突破。慣性圓錐破碎機(jī)便是基于“料層粉碎”機(jī)理，實(shí)現(xiàn)“多碎少磨”節(jié)能降耗的代表設(shè)備之一。
    俄羅斯圣彼得堡“米哈諾布爾”科技股份有限公司經(jīng)過(guò)40多年努力研究，終于研制成功新型節(jié)能超細(xì)破碎設(shè)備——慣性圓錐破碎機(jī)。慣性圓錐破碎機(jī)以其先進(jìn)的破碎理論、獨(dú)特的設(shè)計(jì)思路、合理的機(jī)械結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的性能代表了當(dāng)前世界圓錐破碎機(jī)的最高水平，能夠很好地滿足“多碎少磨”新工藝的要求。
2、慣性圓錐破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
    慣性圓錐破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。機(jī)體通過(guò)隔振元件座落在底架上，工作機(jī)構(gòu)由定錐和動(dòng)錐組成，錐體上均附有耐磨襯板，襯板之間的空間形成破碎腔。動(dòng)錐軸插入軸套中，電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳給固定在軸套上的激振器，激振器旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生慣性力，迫使動(dòng)錐繞球面支承的球心做旋擺運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)垂直平面內(nèi)，動(dòng)錐靠近定錐時(shí)，物料受到?jīng)_擊和擠壓被破碎，動(dòng)錐離開定錐時(shí)，破碎產(chǎn)品因自重由排礦口排出。動(dòng)錐與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之間無(wú)剛性聯(lián)接。
    破碎腔內(nèi)無(wú)物料時(shí)，動(dòng)錐在激振器的慣性力作用下沖擊定錐內(nèi)表面，有沿定錐內(nèi)表面滾動(dòng)的趨勢(shì)，定錐給動(dòng)錐的反作用力迫使動(dòng)錐彈離定錐內(nèi)表面，這時(shí)動(dòng)錐的運(yùn)動(dòng)是沿定錐內(nèi)表面振動(dòng)式滾動(dòng)，定錐與動(dòng)錐的每一次接觸都是點(diǎn)接觸，定錐對(duì)動(dòng)錐的摩擦力小于軸套對(duì)動(dòng)錐的摩擦力，因此動(dòng)錐的旋轉(zhuǎn)方向與軸套的旋轉(zhuǎn)方向相同。
    破碎腔內(nèi)有物料時(shí)，動(dòng)錐沿物料層滾動(dòng)，每滾動(dòng)一周都伴隨著強(qiáng)烈的振動(dòng)，由于是擠滿給料，物料層與動(dòng)錐的接觸是面接觸，物料層對(duì)動(dòng)錐的摩擦力大于軸套對(duì)動(dòng)錐的摩擦力，因此動(dòng)錐的旋轉(zhuǎn)方向與軸套的旋轉(zhuǎn)方向相反。
    與傳統(tǒng)的破碎設(shè)備相比，慣性圓錐破碎機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
    (1)具有良好的“料層選擇性破碎”作用。由于是擠滿給料，被破碎物料在破碎腔中承受全方位的擠壓、剪切和強(qiáng)烈的脈動(dòng)沖擊作用，料層內(nèi)顆粒相互作用，造成顆粒間的強(qiáng)制自粉碎。料層阻止破碎腔的襯板直接接觸，防止襯板互相研磨，避免研磨下來(lái)的金屬污染被破碎的物料，從而使研磨體耗量大大降低，僅為棒磨機(jī)的1/19。單位破碎比功耗僅為普通設(shè)備的一半左右。
    (2)破碎比大，產(chǎn)品粒度可調(diào)。該機(jī)的破碎力與被破碎物料硬度及充填率無(wú)關(guān)，主要取決于偏心靜力矩及轉(zhuǎn)速。調(diào)節(jié)偏心靜力矩、轉(zhuǎn)速和排料口尺寸，可很方便地調(diào)節(jié)所需的破碎比(4~ 30)，根據(jù)需要可有效地防止過(guò)粉碎，提高某粒級(jí)段的產(chǎn)率或相反增加細(xì)粉的產(chǎn)量。
    (3)技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)定，產(chǎn)品粒度幾乎與襯板磨損無(wú)關(guān)。
    (4)操作安裝方便。由于整機(jī)采用二次隔振，基礎(chǔ)振動(dòng)小，工作噪音小，安裝時(shí)不需龐大基礎(chǔ)和地腳螺栓。
    (5)良好的過(guò)鐵性能。由于動(dòng)錐與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之間無(wú)剛性聯(lián)接，如果物料中混入不可破碎的物體，動(dòng)錐暫時(shí)停止運(yùn)動(dòng)，激振器將繞動(dòng)錐軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，不會(huì)破壞傳動(dòng)系統(tǒng)和主機(jī)。
    (6)簡(jiǎn)化碎磨流程，減少輔助設(shè)備臺(tái)數(shù)。該機(jī)充滿給料，無(wú)需專門的給料機(jī)，可滿負(fù)荷啟動(dòng)和停車，操作、監(jiān)測(cè)和控制十分方便；由于產(chǎn)品粒度細(xì)，無(wú)需振動(dòng)篩構(gòu)成閉路，大大節(jié)省設(shè)備和基建投資。
    (7)應(yīng)用范圍廣。調(diào)節(jié)破碎機(jī)工作參數(shù)，可破碎任何硬度的脆性物料。
3、慣性圓錐破碎機(jī)在有色金屬礦山的應(yīng)用情況
    北京礦冶研究總院和俄羅斯圣彼得堡“米哈諾布爾”科技股份有限公司合資成立了北京凱特破碎機(jī)有限公司，短短幾年，己生產(chǎn)出數(shù)10臺(tái)不同規(guī)格的慣性圓錐破碎機(jī)，并己廣泛用于金屬礦及非金屬礦、電子、陶瓷、涂料、冶金、耐火材料、化工、磨料磨具、建材、醫(yī)藥、食品等行業(yè)的物料破碎領(lǐng)域，均取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。下面為慣性圓錐破碎機(jī)在有色金屬礦山的部分應(yīng)用實(shí)例。
    寧夏某有色金屬冶煉廠破碎氮化物附產(chǎn)品，要求產(chǎn)品粒度在0.147mm至0.0043mm之間，使用GYP - 100慣性圓錐破碎機(jī)，一次破碎合格產(chǎn)品占70%。
    表2為GYP - 300慣性圓錐破碎機(jī)破碎礦鎢鉬礦石(硬度f(wàn)= 11~13，給料粒度為O~25mm)時(shí)，不同偏心靜力矩和排料間隙時(shí)破碎機(jī)的性能指標(biāo)。
    從表2可知，產(chǎn)品粒度90%在2mm以下，必要時(shí)產(chǎn)品粒度可控制在90%為1mm以下，破碎比高達(dá)25，調(diào)節(jié)排料間隙，可很方便地調(diào)節(jié)所需的破碎比。
    湖南郴州某有色金屬礦山選廠在破磨系統(tǒng)改造中使用了1臺(tái)GYP-600慣性圓錐破碎機(jī)，該機(jī)產(chǎn)品粒度-5mm占95%，與原破磨系統(tǒng)相比，新系統(tǒng)能耗下降20%，入磨粒度下降40%，產(chǎn)量提高28%。
    云南某公司采選分廠原粉碎工藝流程為400mm×600mm顎式破碎機(jī)一篩分一150mm×750mm顎式破碎機(jī)一棒磨機(jī)，入磨粒度為30~40mm，現(xiàn)擬采用1臺(tái)GYP-900慣性圓錐破碎機(jī)代替150mm×750mm顎式破碎機(jī)，入磨粒度90%在7mm以下，預(yù)計(jì)棒磨機(jī)產(chǎn)量增加40%以上，新粉碎工藝流程能耗下降20%以上。
    北京礦冶研究總院和安徽銅陵有色金屬公司聯(lián)合攻關(guān)，對(duì)下屬某銅礦選廠細(xì)碎系統(tǒng)進(jìn)行改造，采用PD90120低矮大破碎比顎式破碎機(jī)加GYP - 1200慣性圓錐破碎機(jī)，實(shí)現(xiàn)兩段破碎工藝，破碎生產(chǎn)線的能力為1200~ 1500t/d;破碎物料的粒度由- 750mm破碎至- 8mm，預(yù)計(jì)系統(tǒng)破碎比達(dá)90以上，與原破磨流程（入磨粒度為20mm）相比，系統(tǒng)能耗降低20%以上，磨機(jī)處理能力提高25%以上。
4、結(jié)語(yǔ)
    與傳統(tǒng)破碎設(shè)備相比，慣性圓錐破碎機(jī)具有破碎比大，產(chǎn)品粒度細(xì)而均勻，單位電耗低，能破碎任何硬度的脆性物料的優(yōu)點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)物料的選擇性破碎，滿足“多碎少磨”新工藝的要求，是一種理想的節(jié)能超細(xì)破碎設(shè)備，采用慣性圓錐破碎機(jī)改造有色金屬礦山選廠可實(shí)現(xiàn)開路破碎，降低球磨機(jī)的入磨粒度，增產(chǎn)節(jié)能。同時(shí)由于破碎磨礦流程的簡(jiǎn)化可節(jié)省設(shè)備及基建投資。球磨機(jī)入磨粒度的降低，不僅可提高其處理能力，而且可利用小直徑的球，可使鋼球耗量減少一半，磨機(jī)襯板使用壽命延長(zhǎng)0.7—1倍，碎磨流程單位破碎比功耗下降35%~ 50%。同時(shí)由于破碎磨礦流程的簡(jiǎn)化可取消棒磨機(jī)，具有十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。推廣應(yīng)用后，對(duì)有色金屬礦山的技術(shù)升級(jí)，對(duì)增強(qiáng)企業(yè)實(shí)力、盡快縮短與國(guó)外企業(yè)在生產(chǎn)成本、技術(shù)裝備水平等方面的差距，提高我國(guó)有色金屬礦山在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力，均有重大的現(xiàn)實(shí)意義。