第2章　非金屬礦共性加工技術(shù)

2.1　破碎與篩分

2.1.1　破碎

破碎是將原礦石破碎至滿足磨礦、選礦或應(yīng)用要求的粒度（一般是1～100mm）的粉碎技術(shù)。相應(yīng)的設(shè)備為破碎機(jī)。

除特殊情況外，破碎通常是分階段進(jìn)行的。這是因?yàn)樵诙鄶?shù)情況下現(xiàn)有的破碎設(shè)備不能一次就將大塊原礦破碎至要求的細(xì)度。具體選擇破碎段數(shù)要依原礦性質(zhì)、原礦塊度、產(chǎn)品粒度及設(shè)備類型而定。物料每經(jīng)過一次破碎機(jī)，稱為一個(gè)破碎段。對(duì)于每一個(gè)破碎作業(yè)，定義破碎前后（即給料與產(chǎn)物）的粒度之比為該段破碎作業(yè)的破碎比，它反映了經(jīng)過破碎機(jī)粉碎后，原礦或原料粒度減小的程度。各段破碎或粉碎作業(yè)的破碎比或粉碎比的乘積為該破碎或粉碎工藝流程的總破碎比。

根據(jù)破碎設(shè)備的形式和施力特點(diǎn)，常用的破碎設(shè)備可分為顎式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)、輥式破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)、立軸沖擊式破碎機(jī)等。這些設(shè)備的類型、性能特點(diǎn)和應(yīng)用列于表2-1。各類設(shè)備各有其特點(diǎn)，在實(shí)際中如何選擇使用，有賴于對(duì)各種設(shè)備的結(jié)構(gòu)、原理、工作特點(diǎn)和應(yīng)用特性的了解。圖2-1所示為非金屬礦工業(yè)常用的破碎設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。其結(jié)構(gòu)和工作原理簡(jiǎn)述如下：

（1）顎式破碎機(jī)　顎式破碎機(jī)通常由一個(gè)定顎和一個(gè)動(dòng)顎組成破碎腔，根據(jù)動(dòng)顎的運(yùn)動(dòng)軌跡和特點(diǎn)，顎式破碎機(jī)可分為簡(jiǎn)擺式（雙肘板或雙推力板機(jī)構(gòu)）和復(fù)擺式（單肘板單推力板機(jī)構(gòu)）兩種。如圖2-1（a）所示，復(fù)擺式顎式破碎機(jī)主要由機(jī)架、固定顎板、活動(dòng)顎板、偏心軸、肘板、調(diào)整座等組成。進(jìn)入破碎腔之間的物料在動(dòng)顎向定顎運(yùn)動(dòng)的擠壓作用下被破碎，破碎后的物料又在動(dòng)顎離開定顎后從破碎腔下部排出。動(dòng)顎每一個(gè)擺動(dòng)周期，物料受到一次擠壓作用并向下排送一段距離。物料從給入破碎腔開始，通常受到多次壓碎作用后排出機(jī)外。顎式破碎機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)為進(jìn)料口尺寸、最大進(jìn)料粒度、排料口調(diào)整范圍、偏心軸轉(zhuǎn)速、處理能力、電機(jī)功率、設(shè)備重量等。

（2）圓錐破碎機(jī)　圓錐破碎機(jī)按其使用的粒度范圍可分為粗碎、中碎和細(xì)碎三種。粗碎圓錐破碎機(jī)又稱旋回破碎機(jī)，是大型礦山破碎堅(jiān)硬物料的典型設(shè)備，但目前在非金屬礦山很少應(yīng)用；中碎和細(xì)碎圓錐破碎機(jī)又稱為菌形圓錐破碎機(jī)。

由于破碎錐的運(yùn)動(dòng)是旋回?cái)[動(dòng)，因而在圓錐破碎機(jī)中物料的破碎是連續(xù)進(jìn)行的。這一點(diǎn)與顎式破碎機(jī)不同。中、細(xì)碎圓錐破碎機(jī)根據(jù)排礦口調(diào)整置和保險(xiǎn)方式的不同，分為彈簧圓錐破碎機(jī)和液壓圓錐破碎機(jī)。其結(jié)構(gòu)示意和外形見圖2-1（b）。

根據(jù)中碎、細(xì)碎圓錐破碎機(jī)破碎腔的形式不同，又可分為標(biāo)準(zhǔn)型（中碎用）、中間型（中碎、細(xì)碎用）和短頭型（細(xì)碎用）三種，其中以標(biāo)準(zhǔn)型和短頭型應(yīng)用最為廣泛。它們的主要區(qū)別在于破碎腔剖面形狀和平行帶長(zhǎng)度的不同，標(biāo)準(zhǔn)型最短，短頭型最長(zhǎng)。平行帶越長(zhǎng)，破碎產(chǎn)品粒度越均勻。

圓錐破碎機(jī)的產(chǎn)品粒度一般在10mm左右，特殊要求也可達(dá)3～5mm以下，如慣性圓錐破碎機(jī)。圓錐破碎機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)為破碎錐直徑、最大給料尺寸、排料口寬度、處理能力、主軸擺動(dòng)次數(shù)、電機(jī)功率、設(shè)備重量和外形尺寸等。

（3）輥式破碎機(jī)　輥式破碎機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)單。根據(jù)輥?zhàn)拥臄?shù)目可分為單輥、雙輥、三輥和四輥四種。最常見的為雙輥，也稱對(duì)輥破碎機(jī)。圖2-1（c）是雙輥式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

雙輥式破碎機(jī)由兩個(gè)圓柱形輥筒作為主要的工作機(jī)構(gòu)。工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)通過三角皮帶（或齒輪減速裝置）和一對(duì)長(zhǎng)齒齒輪，帶動(dòng)兩個(gè)破碎輥?zhàn)飨嘞虻男D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由于物料和輥?zhàn)又g的摩擦作用，將給入輥?zhàn)由戏降奈锪暇砣雰奢佀纬傻钠扑榍粌?nèi)而被壓碎。破碎的產(chǎn)品在重力的作用下，從兩個(gè)輥?zhàn)又g的間隙處排出。輥式破碎機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)為輥?zhàn)又睆健⑤佔(zhàn)娱L(zhǎng)度、最大給料尺寸、出料粒度、生產(chǎn)能力、輥?zhàn)铀俣取㈦姍C(jī)功率、設(shè)備重量、外形尺寸等。

（4）沖擊式破碎機(jī)　沖擊式破碎機(jī)包括反擊式破碎機(jī)和錘式破碎機(jī)及立軸沖擊式破碎機(jī)。

①反擊式破碎機(jī)　 根據(jù)轉(zhuǎn)子數(shù)目的不同，可分為單轉(zhuǎn)子和雙轉(zhuǎn)子兩種。反擊式破碎機(jī)是利用高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子上的板錘對(duì)給入破碎腔內(nèi)的物料產(chǎn)生高速?zèng)_擊而被破碎，被沖擊破碎的物料沿切線方向被高速拋向破碎腔另一端的沖擊板并再次受到破碎。圖2-1（d）為反擊式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，電動(dòng)機(jī)通過三角皮帶帶動(dòng)轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動(dòng)，物料經(jīng)給料口、鏈幕送入破碎腔，受板錘高速?zèng)_擊，碎塊以高速拋向第一段沖擊板。在該處再次受到?jīng)_擊和破碎，然后反彈到轉(zhuǎn)子上，又受到板錘的沖擊并拋向第二段沖擊板。第二段沖擊板與轉(zhuǎn)子之間形成第二段破碎腔，并重復(fù)以上的破碎過程。物料最后從破碎機(jī)的下部排出機(jī)外。物料在破碎腔內(nèi)，除了物料與板錘及沖擊板發(fā)生沖擊破碎外，高速的物料顆粒之間也相互沖擊產(chǎn)生粉碎作用。反擊式破碎機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)為規(guī)格、進(jìn)料口尺寸、最大進(jìn)料尺寸、出料粒度、生產(chǎn)能力、電機(jī)功率、設(shè)備重量和外形尺寸等。

②錘式破碎機(jī)　錘式破碎機(jī)具有與沖擊式破碎機(jī)相似的結(jié)構(gòu)，根據(jù)轉(zhuǎn)子的數(shù)目也可分為單轉(zhuǎn)子和雙轉(zhuǎn)子兩種；根據(jù)轉(zhuǎn)子許可旋轉(zhuǎn)的方向，轉(zhuǎn)子只能以一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)工作的稱為不可逆式，轉(zhuǎn)子可以以正反兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)的稱為可逆式。另外，根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，還可分為反擊型錘式破碎機(jī)、立軸錘式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)和環(huán)錘式破碎機(jī)等。圖2-1（e）所示為立軸錘式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。電動(dòng)機(jī)通過主軸帶動(dòng)錘子高速旋轉(zhuǎn)。主軸及錘子整個(gè)部件稱為轉(zhuǎn)子，在轉(zhuǎn)子下部設(shè)有篩板，粉碎物料中小于篩孔尺寸的粒子通過篩孔排出，大于篩孔尺寸的物料留在篩板上繼續(xù)受到錘子的打擊和研磨作用，直至最后通過篩板排出。

錘式破碎機(jī)主要用于各種中硬且磨蝕性弱的物料的細(xì)碎，具有破碎比大、破碎效率高、過粉碎現(xiàn)象少、設(shè)備體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便等特點(diǎn)，是非金屬礦常用的中碎、細(xì)碎設(shè)備，主要技術(shù)參數(shù)為轉(zhuǎn)子直徑、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、進(jìn)料口尺寸、最大進(jìn)料尺寸、出料粒度、生產(chǎn)能力、電機(jī)功率、設(shè)備重量和外形尺寸等。

③立軸沖擊式破碎機(jī)　又稱立軸細(xì)破碎機(jī)，出料粒度在1～8mm之間，最細(xì)可以達(dá)到20目左右，而且分布均勻、粒形規(guī)則，具有出料粒度細(xì)小、破碎效率較高、受物料水分影響小、單位產(chǎn)品能耗低以及易損件少、耐用性強(qiáng)、維護(hù)保養(yǎng)方便等特點(diǎn)。

立軸沖擊式破碎機(jī)主要由電機(jī)、液壓缸、分料盤、機(jī)架、破碎腔、反擊塊、甩輪裝置、減振器、油站、主軸、平臺(tái)等組成，圖2-1（f）為其外形。工作時(shí)，物料直接進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的葉輪內(nèi)，在離心力的作用下，與另一部分以傘狀形式分流在葉輪四周的物料進(jìn)行撞擊，由此物料在葉輪和機(jī)殼中形成渦流式多次相互撞擊、摩擦而粉碎，形成閉路破碎周期循環(huán)。最后，物料通過篩分控制達(dá)到所需要的成品粒度。

立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)主要是礦石是通過礦石間的互相摩擦、磨蝕和沖擊來實(shí)現(xiàn)物料破碎的，因此，其磨損率較低，產(chǎn)品污染小，特別是在破碎磨蝕性較大的物料時(shí)。破碎產(chǎn)物的粒度比可通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的速度來控制。

這種破碎機(jī)可應(yīng)用于卵石、山石（石灰石、花崗巖、石英巖、玄武巖、輝綠巖、安山巖等）、礦石尾礦、石屑的人工制砂，建筑骨料、公路路面料、墊層料、瀝青混凝土和水泥混凝土骨料的生產(chǎn)以及冶金、化工、礦山、水泥、磨料等行業(yè)的物料細(xì)碎。