郝全明 楊永軍

(1.內(nèi)蒙古科技大學(xué),內(nèi)蒙古包頭 014080;2.包鋼鋼聯(lián)股份有限公司巴潤(rùn)礦業(yè)分公司,內(nèi)蒙古包頭 014080)

選廠破碎流程方案及破碎設(shè)備選擇探討

郝全明1楊永軍2

(1.內(nèi)蒙古科技大學(xué),內(nèi)蒙古包頭 014080;2.包鋼鋼聯(lián)股份有限公司巴潤(rùn)礦業(yè)分公司,內(nèi)蒙古包頭 014080)

隨著物料破碎理論的深入研究和新設(shè)備的研制與應(yīng)用，出現(xiàn)了大破碎比與超細(xì)碎設(shè)備。在破碎工藝流程的確定與破碎設(shè)備的選擇方面逐步打開(kāi)了人們的新思維，國(guó)內(nèi)許多選礦廠已取得了成功的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)對(duì)目前破碎新設(shè)備及新流程的探討，旨在為選廠流程改進(jìn)有所裨益。

選礦廠設(shè)計(jì) 破碎流程 破碎設(shè)備

1 前言

在選廠生產(chǎn)中，破碎是礦石準(zhǔn)備的必要工作，在常規(guī)的破碎磨礦流程中，破碎為磨礦能耗的12%～25%，選礦廠的規(guī)模愈大，縮小磨礦給礦粒度的經(jīng)濟(jì)效益也愈顯著.據(jù)研究表明，對(duì)于規(guī)模為1000萬(wàn)t的選礦廠，當(dāng)碎礦的最終產(chǎn)品粒度由一20mm降低至一12mm時(shí)，雖然破碎的生產(chǎn)能力降低了1／3，但球磨機(jī)的處理能力可以提高16%［1］?？梢?jiàn)，在碎磨系統(tǒng)中，盡量降低碎礦產(chǎn)品粒度，充分發(fā)揮破碎的作用來(lái)提高磨礦的處理能力，“多碎少磨”是選礦廠節(jié)能降耗、降低成本、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益行之有效的措施之一。故選礦廠設(shè)計(jì)中，破碎流程的確定和設(shè)備的選擇是否合理，直接影響了選礦廠的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。

圖1

圖2

2 選廠破碎發(fā)展現(xiàn)狀

選廠常用的破碎流程分為兩段破碎流程和三段破碎流程。兩段破碎流程分為兩段開(kāi)路和兩段一閉路兩種形式。兩段開(kāi)路破碎流程所得的破碎產(chǎn)物粒度粗，只在簡(jiǎn)易小型選廠使用，第一段可不設(shè)預(yù)先篩分。當(dāng)原礦粒度不大，且第二段采用破碎比較大的破碎機(jī)時(shí)，采用兩段一閉路破碎流程。

三段破碎流程的基本型式有：三段開(kāi)路和三段一閉路兩種。三段一閉路破碎流程，作為磨礦的準(zhǔn)備作業(yè)，獲得了較廣泛的應(yīng)用。不論是井下開(kāi)采還是露天開(kāi)采的礦石，只要是原礦含泥量不高，都能有效地適應(yīng)。因此，規(guī)模不同的選礦廠都可以采用。

三段開(kāi)路破碎流程與三段一閉路流程相比，所得破碎產(chǎn)物粒度較粗，但它可以簡(jiǎn)化破碎車(chē)間的設(shè)備配置，節(jié)省基建投資。因此，當(dāng)磨礦的給礦粒度要求不嚴(yán)和磨礦段的粗磨采用棒磨時(shí)，以及處理含水分較高的泥質(zhì)礦石和受地形限制等情況下，可以采用這種流程［2］。

目前選礦廠最常采用的破碎設(shè)備，粗碎一般為旋回破碎機(jī)或顎式破碎機(jī)，中碎一般為標(biāo)準(zhǔn)型圓錐破碎機(jī)和中型圓錐破碎機(jī)，細(xì)碎一般為短頭型圓錐破碎機(jī)和雙輥破碎機(jī)，也有采用反擊式或錘式破碎機(jī)。后三種破碎機(jī)只適用于破碎中硬偏軟或易碎性礦石，而且缺點(diǎn)較為明顯，雙輥破碎機(jī)輥筒襯板易磨損，需要經(jīng)常維修，生產(chǎn)能力低；反擊式破碎機(jī)錘頭和反擊板易磨損，需常更換。

3 選廠破碎流程設(shè)計(jì)的難題

目前選礦廠破碎設(shè)備生產(chǎn)實(shí)踐中存在的主要問(wèn)題：一是粗、中、細(xì)碎破碎設(shè)備處理量不配套；二是采礦供礦粒度較大，與粗碎設(shè)備允許的最大給礦粒度不相適應(yīng)。一般采礦原礦粒度較大，在設(shè)計(jì)中，很難廉顧處理量，總破碎比及前段與后段設(shè)備選型之 問(wèn)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)，增大了設(shè)計(jì)難度［3］。在選礦廠設(shè)計(jì)中，很難協(xié)調(diào)各段之間處理量、破碎比的關(guān)系。往往會(huì)出現(xiàn)這樣的狀況：破碎比分配好了，但選擇的設(shè)備處理量不相匹配，唯一解決的辦法就是增加設(shè)備配置，但這樣一來(lái)不但增加了設(shè)備投資于基建投資，還增加了選礦運(yùn)營(yíng)成本。而大破碎比與超細(xì)碎設(shè)備的研制與應(yīng)用較好的解決了這一問(wèn)題。

4 新型破碎設(shè)備簡(jiǎn)介

4.1 超級(jí)耐磨外動(dòng)顎顎式破碎機(jī)

超級(jí)耐磨外動(dòng)顎顎式破碎機(jī)是由北礦院研制的新一代高效、節(jié)能、低磨損破碎設(shè)備。該產(chǎn)品從根本上改變了100多年來(lái)傳統(tǒng)復(fù)擺顎式破碎機(jī)以四連桿機(jī)構(gòu)中的連桿作為動(dòng)顎的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過(guò)邊板將偏心軸的運(yùn)動(dòng)傳送到外側(cè)的動(dòng)顎上。新的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)使設(shè)備運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)性能得到改善，從而提高了設(shè)備性能。該設(shè)備目前已形成PA低矮和PD大破碎比兩個(gè)系列。

PA低矮系列超級(jí)耐磨外動(dòng)顎顎式破碎機(jī)是一種廣泛使用的中碎、粗碎設(shè)備，尤其適用于井下、移動(dòng)式破碎機(jī)組等空間受限制的場(chǎng)合，其特點(diǎn)如下：外形低矮，喂料高度比傳統(tǒng)機(jī)型低25%～30%，節(jié)省了安裝空間，減少了硐室等的施工量；襯板壽命長(zhǎng)，動(dòng)顎運(yùn)動(dòng)軌跡理想，磨損方向的分量很小，襯板磨損顯著降低，壽命至少提高3～5倍以上，與同規(guī)格的傳統(tǒng)復(fù)擺顎式破碎機(jī)相比，用較小的偏心距可獲得較大的破碎行程，主軸轉(zhuǎn)速高，設(shè)備節(jié)能，單機(jī)節(jié)能15%～30%，系統(tǒng)節(jié)能一倍以上；排礦口調(diào)整范圍大，破碎比變化范圍大，可滿(mǎn)足不同用戶(hù)的需要。

PD大破碎比系列超極耐磨外動(dòng)動(dòng)顎顎式破碎機(jī)是一種廣泛使用的粗、中、細(xì)碎設(shè)備，尤其適用于破碎堅(jiān)硬物料和要求大破碎比等場(chǎng)合，特點(diǎn)如下：破碎比大，最大可達(dá)15，在某些場(chǎng)合可用兩端破碎代替?zhèn)鹘y(tǒng)的三段破碎或一段破碎代替?zhèn)鹘y(tǒng)的兩段破碎，其他特點(diǎn)與PA型顎式破碎機(jī)相同。

4.2 雙動(dòng)顎式破碎機(jī)

沈陽(yáng)黃金學(xué)院研制出了雙動(dòng)顎式破碎機(jī)，它采用了雙動(dòng)顎、負(fù)傾角、深破碎腔、變嚙角、低懸掛、高轉(zhuǎn)速、綜合性可調(diào)整的過(guò)載保護(hù)及各種新型襯板等先進(jìn)技術(shù)措施，經(jīng)過(guò)不斷的開(kāi)發(fā)與完善，現(xiàn)已形成系列產(chǎn)品，有SEP250×400，SX 300×500，SXA300×400，SXI 50×500。SX400×700。其中遼寧、山東、甘肅等地的金礦首先采用了S X A 300×400雙動(dòng)顎式破碎機(jī)［4］，生產(chǎn)實(shí)踐證明，該機(jī)比相似單動(dòng)顎式破碎機(jī)節(jié)能25%，動(dòng)顎襯板壽命提高2-3倍，破碎比可達(dá)10一25，與單動(dòng)顎式破碎機(jī)相比能力增加60%-130%。并可用一段破碎代替兩段閉路破碎，使破碎工藝流程簡(jiǎn)化。

4.3 輥式篩分破碎機(jī)

蒂森克虜伯采礦物料搬運(yùn)技術(shù)公司是礦物加工行業(yè)中處于世界領(lǐng)先地位的單機(jī)和成套設(shè)備供應(yīng)商。該公司生產(chǎn)的輥式篩分破碎機(jī)的生產(chǎn)能力從50t/小時(shí)直到5000t/小時(shí)，被破碎物料的最大進(jìn)料尺寸約為1700mm。輥式篩分破碎機(jī)可以破碎中等硬度的巖石以及黏性和軟性物料，例如褐煤、礦物、粘土、泥灰?guī)r、石灰石和類(lèi)似的原材料。

輥式篩分破碎機(jī)的破碎比可以達(dá)到4：1甚至6：1，經(jīng)輥式篩分破碎機(jī)破碎后的產(chǎn)品尺寸明確，超標(biāo)率低，適合于初級(jí)或二級(jí)破碎，最終的產(chǎn)品尺寸可小于50mm。該型破碎機(jī)耗電率、磨損率和成品的細(xì)粒含量等指標(biāo)與其他破碎機(jī)比相對(duì)要低，能夠處理較大的入料尺寸，產(chǎn)生較少的灰塵，運(yùn)行成本低，效率高。

4.4 PSH型雙腔回轉(zhuǎn)破碎機(jī)

北京市海鷹礦山工程設(shè)備公司生產(chǎn)的PSH型雙腔回轉(zhuǎn)破碎機(jī)的特點(diǎn)是：中間的破碎輪是偏心回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，對(duì)兩側(cè)的兩個(gè)破碎腔中的物料可借助于偏心回轉(zhuǎn)輥的懸擺運(yùn)動(dòng)而分段，依次在壓縮、磨剝、劈裂的綜合作用下使之破碎。破碎工作在兩個(gè)腔內(nèi)交替進(jìn)行，產(chǎn)品從兩條排料口不斷排出。兩個(gè)高效破碎腔是用新的動(dòng)態(tài)嚙角概念設(shè)計(jì)的，腔底有大傾角非阻塞式排料口，因而破碎效率高，提高了整機(jī)生產(chǎn)能力。該型號(hào)設(shè)備先進(jìn)，破碎比為12-50，可實(shí)現(xiàn)多碎少磨的目標(biāo)；生產(chǎn)效率是同等能力圓錐破碎機(jī)的2-3倍；能耗較傳統(tǒng)機(jī)型降低50%以上，同時(shí)提高破碎效率10%-20%，同時(shí)結(jié)實(shí)耐用，操作維護(hù)方便。

4.5 PP型旋盤(pán)式破碎機(jī)

該機(jī)由沈陽(yáng)重型機(jī)器廠仿照美國(guó)Rexord機(jī)的特點(diǎn)，在PYD600，PYD900彈簧圓錐破碎機(jī)的：基礎(chǔ)上改制而成的，φ600，φ900超細(xì)碎旋盤(pán)破碎機(jī)，由沈陽(yáng)重型機(jī)器廠、招遠(yuǎn)黃金機(jī)器總廠制造，主要是破碎機(jī)壁與軋掐之間形成了平行的破碎帶，實(shí)現(xiàn)了粒間破碎，從而大大降低了排礦粒度，提高了破碎比［5］。由于進(jìn)料部設(shè)立了單獨(dú)傳動(dòng)的旋轉(zhuǎn)給料斗，保證均勻給料，防止了瞬間荷載沖擊，降低了電耗。該設(shè)備在以蠶莊為代表的中小型選礦廠中得到了較為廣泛的應(yīng)用，能耗約降低25%。

5 破碎流程優(yōu)化實(shí)踐

由于新設(shè)備的研制與應(yīng)用，在破碎工藝流程的確定與破碎設(shè)備的選擇方面逐步改變了人們傳統(tǒng)的思維模式，一些新的設(shè)計(jì)及老舊流程的改造便成了現(xiàn)實(shí)，這些改造往往投資少、見(jiàn)效快，為企業(yè)帶來(lái)了社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

5.1 內(nèi)蒙古包頭某小選廠破碎技術(shù)改造實(shí)踐

第一選礦廠原處理能力為100t／d。該廠對(duì)原傳統(tǒng)的破碎工藝流程進(jìn)行了改造，應(yīng)用新型細(xì)碎型顎式破碎機(jī)和超細(xì)碎旋盤(pán)破碎機(jī)，采用兩段開(kāi)路，預(yù)先破碎篩分流程，詳見(jiàn)圖1。一段選用PEX250×750顎式破碎機(jī)，排礦口為12-14mm時(shí)，二段選用φ600超細(xì)旋盤(pán)破碎機(jī)，其中流程中選用SZZ：900×1800自定中心振動(dòng)篩作預(yù)先篩分，以防止f600超細(xì)旋盤(pán)破碎機(jī)排礦口堵塞。生產(chǎn)實(shí)踐證明，這種破碎工藝，產(chǎn)品粒度小，設(shè)備負(fù)荷均勻，處理能力可達(dá)150-200t／d。

第二選礦廠原處理能力為100t／d，為了進(jìn)一步降低破碎產(chǎn)品粒度，該廠對(duì)破碎流程進(jìn)行了改造，詳見(jiàn)圖2。一段選用普通PEF400×600顎式破碎機(jī)，產(chǎn)品粒度為一68mm，粗碎產(chǎn)品給入預(yù)先檢查篩分，流程中選用2YA1200×3600雙層振動(dòng)篩作為預(yù)先檢查篩分，第一層篩孔直徑為38mm，第二層為1mm，產(chǎn)生粗、中、細(xì)三個(gè)產(chǎn)品，粗粒給人KUE—KEN(12×24)顎式深腔型破碎機(jī)，將過(guò)大顆粒破碎后與中粒產(chǎn)品合并進(jìn)入中φ900超細(xì)碎旋盤(pán)破碎機(jī)，破碎后返回振動(dòng)篩構(gòu)成閉路。生產(chǎn)實(shí)踐證明，這種破碎流程產(chǎn)品粒度細(xì)，并且可減少過(guò)粉碎，節(jié)約能耗，處理能力大，可達(dá)400t／d。

5.2 其它較典型的破碎流程

一段開(kāi)路破碎流程一般選用雙動(dòng)顎式破碎機(jī)，該機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)是破碎比大，破碎比可達(dá)10～25，因此，可用一段破碎代替兩段～閉路破碎。使破碎工藝流程簡(jiǎn)化，大大節(jié)省了基建投資，牟平石墨礦和遼寧清源縣金礦等選礦廠都采用了這一破碎工藝。

6 結(jié)語(yǔ)

破碎工藝流程的確定與破碎設(shè)備的選擇要充分處理好以下三方面的關(guān)系：一是應(yīng)解決好各段破碎設(shè)備之間處理量、破碎比的協(xié)調(diào)問(wèn)題，最大限度地滿(mǎn)足工藝要求；二是要盡量簡(jiǎn)化工藝流程結(jié)構(gòu)，節(jié)省基建投資；三是要體現(xiàn)“多碎少磨”的原則，為磨礦創(chuàng)造良好的外部條件，減少能耗，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。大破碎比和超細(xì)碎型破碎設(shè)備的研制與應(yīng)用，以及國(guó)外先進(jìn)設(shè)備的引進(jìn)使破碎工藝流程結(jié)構(gòu)日趨合理，呈多樣化發(fā)展。在選廠流程改造實(shí)踐中取得了顯著的效果。

[1]選礦設(shè)計(jì)手冊(cè).1988年7月.冶金工業(yè)出版社,66～72.

[2]李啟衡.碎礦與磨礦.1979年8月.冶金工業(yè)出版社,209～212.

[3]小型有色金屬選礦廠設(shè)計(jì)參考資料.1975年8月.冶金工業(yè)出版社,22～23.

[4]最新中國(guó)選礦設(shè)備手冊(cè).2006年5月.冶金工業(yè)出版社,239～243.

[5]破碎設(shè)備.2006年8月.冶金工業(yè)出版社,139～142.

郝全明(1957—)，男，教授，碩士生導(dǎo)師。

楊永軍(1984—)，男，助理工程師。