圓錐破碎機(jī)在鈾礦冶中的應(yīng)用

王向榮，張曉崢

（1．中核第四研究設(shè)計(jì)工程有限公司，河北 石家莊 050021；2．河北省建筑材料工業(yè)設(shè)計(jì)研究院，河北 石家莊 050051）

圓錐破碎機(jī)可以處理各種硬度的礦石，具有處理量大、破碎比大、故障率低、容易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)［1－4］，在鈾礦冶生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。圓錐破碎機(jī)類型很多，性能各不相同。鈾礦石礦性差異較大，礦石含泥量、含水量不同，且不同的水冶工藝要求的破碎產(chǎn)品粒度也不相同，因此，如何正確合理選擇圓錐破碎機(jī)是鈾礦冶破碎工藝流程設(shè)計(jì)中經(jīng)常面臨的問題。

1 破碎機(jī)的分類

按照破碎力大小或過載保護(hù)方式，圓錐破碎機(jī)可分為液壓型圓錐破碎機(jī)和彈簧型圓錐破碎機(jī)，液壓型又分為周邊多缸液壓型和底部單缸液壓型2種；根據(jù)破碎原理，圓錐破碎機(jī)可分為層壓原理圓錐破碎機(jī)和沖擊粉碎圓錐破碎機(jī)；根據(jù)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速，圓錐破碎機(jī)又分為低速（500r／min以下）、中速（500～750r／min）和高速（750 r／min以上）3種［1］。還可以按主軸結(jié)構(gòu)、密封方式對圓錐破碎機(jī)進(jìn)行分類［2］。

鈾礦冶生產(chǎn)中常用的及國內(nèi)常見的各種圓錐破碎機(jī)見表1。

表1 國內(nèi)常見圓錐破碎機(jī)

2 鈾礦冶中常用的幾種典型圓錐破碎機(jī)

2．1 彈簧圓錐破碎機(jī)

目前，國內(nèi)礦山應(yīng)用最多的彈簧圓錐破碎機(jī)有PYT型彈簧圓錐破碎機(jī)和PYS改進(jìn)型西蒙斯圓錐破碎機(jī)2種。PYT型彈簧圓錐破碎機(jī)是我國在仿前蘇聯(lián)設(shè)備基礎(chǔ)上，自行設(shè)計(jì)制造的，有 PYT－600、PYT－900、PYT－1200、PYT－1750、PYT－2200 5種規(guī)格、14種腔型［3］。由于技術(shù)成熟，PYT型彈簧圓錐破碎機(jī)目前使用最多，但它的彈簧過鐵保護(hù)功能可靠性較低，破碎機(jī)堵塞時(shí)無自動(dòng)清腔功能，因而故障停車時(shí)間較長，檢修勞動(dòng)強(qiáng)度很高。

PYS改進(jìn)型西蒙斯圓錐破碎機(jī)是在西蒙斯圓錐破碎機(jī)基礎(chǔ)上增加液壓清腔系統(tǒng)，并且加大了破碎臂和沖程，不但減少了停機(jī)時(shí)間，處理能力也是同規(guī)格普通彈簧圓錐破碎機(jī)的1．4～1．8倍。PYS改進(jìn)型西蒙斯圓錐破碎機(jī) 有 PYS－600、PYS－900、PYS－1200、PYS－1300、PYS－1600、PYS－2100 5種規(guī)格、50余種腔型，具有腔型多、停機(jī)時(shí)間短、處理能力高且價(jià)格明顯低于進(jìn)口高能圓錐破碎機(jī)等優(yōu)勢，為近年國內(nèi)選用最多的彈簧圓錐破碎機(jī)［4］。

2．2 高能圓錐破碎機(jī)

近年來，圓錐破碎機(jī)的研制中應(yīng)用層壓破碎原理，形成了集腔型、動(dòng)錐擺頻與沖程完美結(jié)合的新型、高效、節(jié)能的現(xiàn)代圓錐破碎機(jī)，即高能圓錐破碎機(jī)，其中，以美卓礦機(jī)生產(chǎn)的HP系列圓錐破碎機(jī)為代表。傳統(tǒng)破碎理念認(rèn)為，小粒度產(chǎn)品對應(yīng)的必是小排礦口，這樣即造成破碎產(chǎn)量大幅度下降且易堵塞。HP系列圓錐破碎機(jī)的設(shè)計(jì)是必須增大排礦口、增大動(dòng)錐沖程及轉(zhuǎn)速。因?yàn)閯?dòng)錐沖程越大，物料壓縮比越大，排料口也隨之增大，這樣既增大產(chǎn)量又增大產(chǎn)品細(xì)粒級含量。要獲得高壓縮比，必須有合理的腔型及相匹配的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)，腔內(nèi)還必須有足夠的礦石量。采用高擺頻和大沖程，使動(dòng)錐撤回到終點(diǎn)又返回時(shí)遇到下落物料能將其沖散，然后再進(jìn)行層間破碎，這在HP型圓錐破碎機(jī)上得以實(shí)現(xiàn)［5］。

與彈簧圓錐破碎機(jī)相比，HP型圓錐破碎機(jī)的優(yōu)點(diǎn)有：液壓鎖緊方式使排礦口的調(diào)節(jié)更方便、過鐵保護(hù)更可靠；破碎產(chǎn)品粒度均勻，破碎產(chǎn)品中粒徑小于排礦口粒級含量達(dá)85%～90%；比同規(guī)格的普通彈簧圓錐破碎機(jī)產(chǎn)量高40%以上；單位礦石能耗相對較低；但其價(jià)格相對昂貴。

2．3 慣性圓錐破碎機(jī)

慣性圓錐破碎機(jī)是俄羅斯米哈諾布科技股份有限公司近年研制的新型節(jié)能超細(xì)碎設(shè)備［6］，其工作機(jī)構(gòu)由定錐和動(dòng)錐組成。動(dòng)錐軸插入軸套中，電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過傳動(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)錐繞球面瓦球心做旋擺運(yùn)動(dòng)。破碎腔內(nèi)，物料通過擠壓被破碎。動(dòng)錐與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之間無剛性聯(lián)接。

慣性圓錐破碎機(jī)的優(yōu)點(diǎn)有：產(chǎn)品粒度細(xì)，有良好的“料層選擇性破碎”作用，開路破碎產(chǎn)品90%粒度分別小于5、8、10mm；單位破碎比功耗僅為普通設(shè)備的一半左右；整機(jī)基礎(chǔ)振動(dòng)小，安裝時(shí)不需地腳螺栓，安裝方便；動(dòng)錐與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之間無剛性聯(lián)接，物料中混入不可破碎的物體時(shí)，動(dòng)錐暫時(shí)停止轉(zhuǎn)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)，具有良好的過鐵保護(hù)功能。

3 鈾礦冶中圓錐破碎機(jī)的選擇與應(yīng)用

3．1 圓錐破碎機(jī)的選擇

圓錐破碎機(jī)適用于鈾礦冶系統(tǒng)的絕大部分硬度、規(guī)模、浸出粒度要求及洗礦后的礦石，作為中碎和細(xì)碎設(shè)備，應(yīng)用十分廣泛；但圓錐破碎機(jī)的類型很多，而待處理物料在硬度、處理量、破碎功指數(shù)、最終產(chǎn)品粒度（級）等指標(biāo)又各不相同：因此，應(yīng)針對不同物料選擇不同特點(diǎn)的圓錐破碎機(jī)以達(dá)到破碎工藝可靠、長期運(yùn)行穩(wěn)定的目的［7］。如高硬度、難破碎物料，宜選擇多缸液壓圓錐破碎機(jī)，因?yàn)檫@種破碎機(jī)的破碎力大，代表機(jī)型為HP型圓錐破碎機(jī)；堆浸礦石粒度小于5mm、年處理量10萬t以內(nèi)的中等可碎性物料，宜選擇GYP600型慣性圓錐破碎機(jī)，因?yàn)檫@種破碎機(jī)的產(chǎn)品粒度細(xì)，且開路破碎產(chǎn)品粒度合格率在90%以上；磨蝕度高且含水量大的物料，宜選擇中速圓錐破碎機(jī)，這樣可使易損件壽命延長，如H型單缸液壓圓錐破碎機(jī)［1］；要求的破碎產(chǎn)品粒度較細(xì)時(shí)，宜選擇高速圓錐破碎機(jī)，這樣可減少產(chǎn)品中的過大顆粒含量，并降低振動(dòng)篩的負(fù)荷。

另外，還應(yīng)考慮水冶廠的自動(dòng)化程度。如，常規(guī)水冶要求破碎產(chǎn)品的最大粒度為10mm，圓錐破碎機(jī)作為細(xì)碎設(shè)備可以有多種選擇：自動(dòng)化程度要求高時(shí)，選擇HP型多缸液壓圓錐破碎機(jī)或H型單缸液壓圓錐破碎機(jī)；自動(dòng)化程度相對要求不高時(shí)，則選擇改進(jìn)型西蒙斯圓錐破碎機(jī)或普通彈簧型圓錐破碎機(jī)。以年處理礦石60萬t計(jì)，同規(guī)格的細(xì)碎設(shè)備有HP300SH－M圓錐破碎機(jī)、PYSD1608西蒙斯圓錐破碎機(jī)和PYT－D1710圓錐破碎機(jī)，3者的單臺價(jià)格依次降低。應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況選擇合適的圓錐破碎機(jī)。

3．2 圓錐破碎機(jī)在鈾礦冶中的應(yīng)用

近年來，普通彈簧圓錐破碎機(jī)、改進(jìn)型西蒙斯圓錐破碎機(jī)、慣性圓錐破碎機(jī)及HP型多缸液壓圓錐破碎機(jī)在新建及改建鈾礦冶工程中都有應(yīng)用［8］，具體情況見表2。

表2 圓錐破碎機(jī)在鈾礦冶中的應(yīng)用現(xiàn)狀

4 圓錐破碎機(jī)相關(guān)配置

4．1 閉路系統(tǒng)中細(xì)碎圓錐破碎機(jī)的配置要點(diǎn)

鈾礦冶常用的三段一閉路破碎流程中，第3段細(xì)碎圓錐破碎機(jī)在系統(tǒng)中的運(yùn)行狀態(tài)及在破碎系統(tǒng)自身的配置中，主要受閉路內(nèi)緩沖礦倉和檢查篩分影響較大。如果圓錐破碎機(jī)要求擠滿給料，則必須為圓錐破碎機(jī)配置緩沖礦倉和給料設(shè)備［9］。如果系統(tǒng)的給礦量或原礦性質(zhì)（含水率、含泥量）波動(dòng)較大，則緩沖礦倉必須足夠大，以防止第3段圓錐破碎機(jī)在超負(fù)荷下運(yùn)行導(dǎo)致產(chǎn)品粒度不達(dá)標(biāo)，或者引起破碎機(jī)堵塞。

4．2 主動(dòng)設(shè)計(jì)理念

在設(shè)計(jì)破碎工藝流程時(shí)，必然有一組最佳運(yùn)行參數(shù)，設(shè)備在這一組參數(shù)下運(yùn)行可獲得理想的破碎產(chǎn)品。但原礦性質(zhì)是有可能發(fā)生變化的，其硬度、含泥量、含水量等都不相同，因此，必須使設(shè)備有足夠的調(diào)整裕量。主動(dòng)設(shè)計(jì)理念就是在設(shè)備選擇與工藝設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮物料可能的變化范圍，使破碎系統(tǒng)能夠積極主動(dòng)響應(yīng)這種變化，從而保證生產(chǎn)的連續(xù)穩(wěn)定。

主動(dòng)設(shè)計(jì)考慮的主要因素如下：中碎圓錐破碎機(jī)前設(shè)預(yù)先篩分，并可以調(diào)整篩網(wǎng)規(guī)格來調(diào)整中碎機(jī)的負(fù)荷［10］；設(shè)置緩沖料倉與可調(diào)速給料機(jī)，滿足特定的圓錐破碎機(jī)對給料的要求和不因物料變化而影響設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行；避免設(shè)備在最小排礦口下使用，為破碎產(chǎn)品粒度調(diào)節(jié)留有一定裕量；避免設(shè)備在90%負(fù)載以上條件下使用，防止因給料量增大而導(dǎo)致設(shè)備過載停車。

5 結(jié)語

1）選擇圓錐破碎機(jī)時(shí)，首先應(yīng)滿足生產(chǎn)規(guī)模和破碎產(chǎn)品的粒度（級）要求；另外，應(yīng)考慮原礦的含泥量、含水量、破碎廠房占地面積、水冶廠自動(dòng)化程度等方面的要求；當(dāng)有多套方案滿足要求時(shí)，需考慮經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

2）圓錐破碎機(jī)合理的工藝配置要滿足其特定的給料、排料要求，更要實(shí)現(xiàn)主動(dòng)設(shè)計(jì)，為穩(wěn)定生產(chǎn)留有裕量。

高能圓錐破碎機(jī)處理量大，破碎比大，腔型更合理，在新建鈾礦山已能部分替代傳統(tǒng)彈簧圓錐破碎機(jī)的中碎和細(xì)碎，將三段一閉路破碎流程簡化為兩段一閉路流程，這種優(yōu)勢在受空間限制的改造項(xiàng)目中更為明顯。

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