破碎设备的类型及研究进展

目前，我国90%以上的能源、80%以上的工业原料和70%以上的农业生产资料都来自于矿产资源。在矿物原料加工与利用过程中，破碎与磨矿占整个选矿厂功耗的60%以上。因为磨机的效率只有1%，破碎机的效率达到10%。因此，将碎磨功耗前移，达到碎磨过程中“多碎少磨”的技术目标，是选矿厂增产增收、节能降耗的关键。通过优化破碎工艺流程、采用先进的破碎筛分设备以提高破碎效率，达到降低破碎产品粒度和破碎功耗，对选矿厂降低功耗、增加经济效益至关重要。

近年来，新型碎磨设备不断问世，目的是获得更大的破碎比，获得更细粒级的破碎产品，以降低入磨物料粒度，节能降耗，同时进行结构创新，采用新技术、新材料对传统设备进行改进，以提高其可靠性、耐久性，改善性能，提高效率。

①颚式破碎机

    1858年埃里·布雷克(El.Blake)取得专利权，制造双肘板颚式破碎机。由于该破碎机具有构造简单、工作可靠、制造容易、维修方便等优点而得到广泛应用。
    日本神户制钢有限公司基于层压破碎原理，研制开发项式破碎机层压腔形，从而大大提高了破碎机生产率，改善了破碎产品质量。
    美卓集团C系列颚式破碎机的分体组装式机架设计和根据不同部位受力情况进行选材，为C系列颚式破碎机功率输入或破碎力输人变得更大创造了条件；同时双铁模块排矿口调整机构设计和电机与破碎机一体化安装，为C系列颚式破碎机功率输人或破碎力输入变得更大提供了运行操作保证。这就使得C系列颚式破碎机具有质量轻、处理能力大、结实耐用及操作维修简单的特征。
    北京矿冶研究总院林运亮等人与上海多灵沃森机械设备有限公司合作开发了PED低矮可拆式颚式破碎机，该机是一种适于井下特殊条持下作业的新型颚式破碎机。

多灵沃森机械设备有限公司的戎吉华高级工程师集多年实践经验，设计了目前国内最大的1200mm x1500mm复摆颚式破碎机。

沈阳黄金学院与辽宁红透山机械厂联合研制的SAEP-25型双动颚式破碎机，其破碎比可达12，与同规格旧型颚式破碎机对比，生产能力提高60%~100%，电枆降低30%～50%。以往颚式破碎机的优化设计，绝大多数是以动颚运动特征作为目标函数，以得到最优的颚运动轨迹。

近年来，有人提出对颚式破碎机的转速进行优化，以得到最大的生产率。通过机构优化、转速优化、破碎腔优化的设计，浙江双金机械集团有限公司设计出新型750mm ×1060mm颚式破碎机，大大提高了生产效率。

另一种双腔颚式破碎机具有两个破碎腔，可在双工作行程下运行，不存在空行程的能量消耗，因而大大提高了处理矿量，单位功耗大幅度降低。

振动颚式破碎机是俄罗斯Mexano6p研制的，该机利用不平衡振动器产生的离心惯性力和高频振动实现破碎。振动破碎从理论来讲也是一种高效的破碎方式，此破碎方式可以达到多碎少磨、高效节能的目的，具有很多优点，破碎比可提高2～3倍，可以在给满矿情况下启动及停车，通过调节设备的工作参数，可以得到不同粒度的产品，尤其适用于坚硬难破碎脆性物料，具有很好的发展前途。

颚式破碎机多设有针对性的过载保护措施，发展至今，常用的主要有肘板折断法、飞轮限矩保护、液压保护等几种方法。动颚板的磨损主要是由于物料与颚板的挤压而形成的，而且由磨损带来的经济损失也很大，因此加强抗磨材料的研发，同时注意设备的正确使用和维护，是减少矿山机械磨损、延长其使用寿命的有效措施。通过调整高锰钢的成分，在常规水韧处理后，再合金化的高锰钢ZGMnLOGr2比ZGMn13高50%左右，若ZGMn 1oGr2再采用沉淀强化处理后，其耐磨性比常规水韧处理时可提高50%左右。

②旋回破碎机

旋回破碎机也称粉碎圆锥破碎机，破碎腔深度大，工作连续，因而生产能力大，单位电耗低。近年来，随着矿山规模的不断扩大，大型化设备成为矿山设备未来发展趋势，旋回破碎机随着需求的变化也向这一方向发展。在具有国际先进水平的租碎旋回破碎机中，芬兰Metso Minerals公司开发了新的Superi-or60-110E粗碎旋回破碎机，该机重新设计了星形架，采用整体下部机体和新的物料驻留边衬，摆频从原514r/min增加到600r/min，在保持生产能力不变的情况下质量减少20%，并减少了安装和运输成本；山特维特公司推出了世界上装机功率最大的液压旋回破碎机，功率达到1100kw，处理能力达到了6160~10940t/h，进料口尺寸为1650mm ×4410m，排矿口尺寸为200～305mm，机器总重达到了748t；国内中信重工正在研发PXZ1500、PXZ1700大型旋回破碎机；杭州山虎机械有限公司制造的给料口1600mm重型液压旋回破碎机，为目前国内最大型旋回破碎机，该机显著特点是采用双电动机驱动。

③高压辊磨机

20世纪80年代Schöenen教授基于层压粉碎理论研制发明了高压辊磨机。高压辊磨机作为一种超细碎设备，具有单位能耗钢耗低、产品粒度分布均匀、设备作业率高等特点。当矿石硬度大，破碎、磨矿性能不好时，比较适合采用高压辊磨工艺，高压辊磨的节能优势体现得非常明显。使用高压辊机的最大破碎比可以达到10以上，是常规破碎机的2.0～2.5倍，处理能力是常规破碎机的1.5～2.3倍。至今，有3000多台高压辊磨机成功应用于建材、矿山、冶金等行业。山东能源临沂矿业集团莱芜煤机公司开发的2PGCL-1500 × 3000型大型双齿辊破碎机于2012年4月26日负载试车成功，人料粒度达1500mm，最大处理能力达6000t/h。河北钢铁集团司家营二期工程采用了德国KHD公司的RP170-180山东黄金集团山岛金矿采用了德国KHD公司的RP140-110、金堆城钼业公司采用了德国Koppern公司的150-100高压辊磨机。国内大中型矿山纷纷设计上马高压辊磨机，国内相关设备制造公司也纷纷加大了高压辊磨机的研发与生产力度。

④圆锥破碎机

圆锥破碎机目前仍然是金属矿山中细碎作业的主要设备。为了降低最终破碎产品粒度，提高破碎效率和降低能耗，大底锥角、大摆程、高摆频、优化的破碎腔型和内部结构是中细碎圆锥破碎机的发展方向。目前世界最大规格的圆锥破碎机是芬兰Metso Minerals公司制造的MP1250圆锥破碎机，安装功率为932.5kw。其次是丹麦FL SmidthExcell公司的Raptor XL1100圆锥破碎机，其最大安装功率为895kw，最大给料粒度为620mm，在闭合边排料口为35mm的情况下生产能力可达2000t/h^[19]。Sandvik圆锥破碎机动锥坡度陡，平行带短，采用小偏向运行，处理能力大，但产粉率低。Nordberg圆锥破碎机动锥坡度缓，平行带长，采用大偏向、高频率运行，处理能力偏小，产粉率高。

惯性圆锥破碎机是一种具有独特原理和结构的新型节能超细破碎设备，能实现物料的选择性破碎，满足“多碎少磨”工艺的要求。该机不仅破碎比大，产品粒度细而均匀，而且单位电耗低，能破碎任何硬度的脆性物料。北京凯特破碎机有限公司生产的惯性圆锥破碎机以其先进的破碎理论、独特的设计思路、合理的机械结构和优良的性能，代表了当前世界圆锥破碎机的最高水平。

⑤分级破碎机

       分级破碎机在工作过程中，物料(一般是原煤)由带式输送机均匀地运到并滑落在破碎机齿辊上方，符合规定粒度的物料从齿辊间以及梳齿板间直接落下，然后被下面的带式输送机转走，而超出规定粒度的物料经过两齿辊进行破碎。分级破碎设备在工作原理上具有处理能力大的技优势，可以降低破碎过程的能耗。鉴于分级破碎技术的节能优势，国内多家单位对分级破碎技术展开了研究，设计了多款分级破碎设备，但是由于目前国内缺乏分级破碎技术的理论支持，无法很好地满足分级破碎设备处理能力提高、能耗降低的技术需求，因此制约了分级破碎设备的系列化及大型化发展。