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1、傳統(tǒng)破碎系統(tǒng)的工藝現(xiàn)狀
    礦物原料加工與利用中，破碎和磨礦是兩個最關(guān)鍵，同時也是能耗最高的工序，構(gòu)成了整個選廠生產(chǎn)成本的主要部分，其功耗和鋼耗占選廠生產(chǎn)的60%以上。特別是磨礦工序，單位能耗又遠比破碎工序能耗高得多，功耗占整個礦物粉碎作業(yè)的89%～93%，占整個選廠的30%～60%。因此，強化破碎，盡量減少磨礦的給礦粒度，是提高碎磨效率，降低選礦成本的重要途徑。
    從礦山、采石場開采出來的礦石、石料必須經(jīng)過破碎才能使產(chǎn)品的粒度降到經(jīng)濟合理和技術(shù)可行的最低限度，以滿足下一工序?qū)α６鹊囊�求。通常破碎作業(yè)的總破碎比在6～8至100—130之間，目前的破碎機只能在一定破碎比（合理的破碎比范圍一般在3～8之間）下才能有效工作并獲得優(yōu)良的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)；要想獲得高的破碎比，就必須將幾臺破碎設(shè)備串聯(lián)起來進行分段破碎。目前通常的設(shè)備組合及工藝流程是，對大型破碎車間，多采用三段或四段破碎；對中小型破碎車間，多采用二段或一段開路破碎。
    傳統(tǒng)破碎工藝流程存在的問題是：破碎產(chǎn)品粒度大，難以貫徹以破代磨，多碎少磨的節(jié)能原則，能耗高；工藝流程長，須采用兩段或多段破碎才能獲得理想的產(chǎn)品粒度；由于工藝流程長，破碎段數(shù)多，需配備的破碎機、篩分機及轉(zhuǎn)載的皮帶運輸機臺數(shù)必然增加；設(shè)備臺數(shù)和作業(yè)段數(shù)多，所需設(shè)置的輔助操作崗位多；設(shè)備配置需要的高差大，造成土建和施工工程量的增加，并給總圖和工藝配置造成困難；投資成本和運轉(zhuǎn)成本高。
    20世紀80～90年代的破碎工藝進展特點是實現(xiàn)多碎少磨，選擇合理的破碎工藝流程，最大限度降低磨礦作業(yè)的給料粒度，以提高磨機處理能力和碎磨效率，同時降低磨碎產(chǎn)品的單位能耗、鋼耗。在現(xiàn)有的設(shè)備條件下，合理配置破磨作業(yè)工藝流程，不斷改進現(xiàn)有破碎機的結(jié)構(gòu)及優(yōu)化參數(shù)，提高設(shè)備性能，研制新型破碎設(shè)備，促使破碎工藝變革，簡化工藝流程，已成為各國實現(xiàn)多碎少磨目標(biāo)的研究課題。其中研制大破碎比、高效、低耗的新型破碎設(shè)備具有特別重要的意義。
2、新型大破碎比破碎機研究思路路
    顎式破碎機結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，制造維修容易，適應(yīng)性強，成本低廉，一直是粉碎工程范疇內(nèi)應(yīng)用最廣、品種規(guī)格及其使用數(shù)量最多的一種破碎設(shè)備。目前傳統(tǒng)顎式破碎機的破碎比范圍在3～5之間；深腔顎式破碎機的出現(xiàn)雖增加了顎式破碎機的破碎比，取得了一定的成效，但由于破碎機的設(shè)計都沿用同一機構(gòu)原理，致使設(shè)計出來的顎式破碎機動顎都不能獲得理想的運動軌跡，襯板磨損嚴重，特別是排料口處襯板磨損更加嚴重。即使在新機上能獲得大破碎比，但很快由于排料口處襯板的磨損而不能保持排料口的尺寸。因此傳統(tǒng)的顎式破碎機一直難以在增加破碎比、提高偏心軸轉(zhuǎn)速、增加生產(chǎn)能力方面有重大突破。
    外動顎勻擺顎式破碎機改變了沿用100多年的傳統(tǒng)復(fù)擺顎式破碎機以四連桿機構(gòu)中的連桿作為動顎的傳統(tǒng)設(shè)計，將連桿做為破碎機的邊板，動顎僅是連桿上一點的延伸，通過邊板將動力傳遞給外側(cè)的動顎。動顎與連桿的分離，使連桿的運動特性不再約束動顎的運動特性。只要改變機構(gòu)參數(shù)，就可以很靈活地調(diào)整動顎運動軌跡，從而獲得理想的動顎運動特性：破碎方向行程大，磨損方向行程小，行程比小，破碎行程從進料口向排料口逐漸減小，理想的動顎運動軌跡使襯板磨損大大降低，同時排料口處小的破碎行程保證了排料口的尺寸，從而保證了小的排料粒度，一代新型外動顎勻擺顎式破碎機的理論研究使顎式破碎機獲得大破碎比成為可能。
3、外動額大破碎比顎式破碎機的研制
3.1結(jié)構(gòu)特點
    名為PEWD外動額大破碎比顎式破碎機的結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。該機具有普通顎破結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、制造維修容易、適應(yīng)性強、成本低等突出優(yōu)點。它是外動顎勻擺顎式破碎機的一個系列產(chǎn)品。因此，兼有外動顎勻擺顎式破碎機運動特性好，動顎具有理想的運動軌跡、襯板磨損小、偏心距小、偏心軸轉(zhuǎn)速高、處理能力大、外形低矮，喂料高度及整機重心低等突出優(yōu)點。排料口的尺寸比普通顎破小，破碎腔比普通顎式破碎機長，能實現(xiàn)大破碎比。
3.2主要性能參數(shù)
    PEWD外動顎大破碎比顎式破碎機的主要性能參數(shù)列于表1。
3.3性能優(yōu)點
3.3.1具有理想的動顎運動軌跡表2、表3和圖2～圖4，比較了PEWD2575外動顎勻擺顎式破碎機和傳統(tǒng)的PE250×400型、PEX150×750型顎式破碎機的動顎運動軌跡。
    表2和圖2—圖4的數(shù)據(jù)表明，外動顎大破碎比顎式破碎機比傳統(tǒng)顎式破碎機具有明顯的優(yōu)點，前者的動顎運動軌跡分布規(guī)律是，破碎方向行程大，磨損方向行程及行程比小，破碎行程從進料向排料口逐漸減小，已獲得了理想的動顎運動特性。由于外動顎破碎機具有理想的動顎運動軌跡，襯板磨損顯著降低，襯板壽命可提高3～4倍。
3.3.2破碎比大新型外動顎顎式破碎機設(shè)計新穎，可通過結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變調(diào)整動顎運動軌跡而獲得大的破碎比。PEWD4075的試驗表明，入料粒度組成按行業(yè)標(biāo)準JB/T1388 - 92的規(guī)定，根據(jù)生產(chǎn)能力和產(chǎn)品粒度- 25，-  18，-15 mm的不同要求，可獲得13.6，18.9，22.7的大破碎比，粒度從- 340 mm -段破碎到- 25，-18，-15 mm；PEWD2560和PEWD2575的生產(chǎn)試驗表明，根據(jù)生產(chǎn)能力和產(chǎn)品粒度- 15，- 12，-10 mm的不同要求，可獲得14，17.5，21的大破碎比，一段破碎粒度從- 210mm達到- 15、-12、-10 mm，傳統(tǒng)破碎工藝一般破碎比為3～5，最大為6，破碎產(chǎn)品粒度最小為- 20～40  mm，新型顎式破碎機的破碎比是傳統(tǒng)顎式破碎機的2—3.5倍。
    圖5、圖6為PEWD外動顎大破碎比顎式破碎機產(chǎn)品粒度分布曲線。
4、新老破碎系統(tǒng)技術(shù)性能對比
    新型破碎機破碎比大，大大簡化了破碎工藝流程。表3～表5為中小型礦山選礦廠新老破碎工藝的技術(shù)性能對比。
4.1 30—75 t/d的小選廠
    原破碎流程：為減少投資多采用PE 250×400顎式破碎機一段開路破碎，但產(chǎn)品粒度為30 mm；或采用1臺PE2540顎破和1臺PEX 100×600細碎顎破組成兩段閉路回路。
    新破碎流程：可采用1臺PEWD2560外動顎大破碎比顎式破碎機一段破碎取代傳統(tǒng)破碎工藝流程。新老破碎流程技術(shù)性能對比見表3。
    表3表明，在同是一段破碎時，其產(chǎn)品粒度遠遠小于傳統(tǒng)顎式破碎機，從而可減小球磨機的容量，降低磨礦工序的能耗、鋼耗；新工藝一段破碎可取代傳統(tǒng)兩段破碎，新型外動顎破碎機的技術(shù)性能遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)顎式破碎機。
4.2  75～100 t/d的中小選廠
    原破碎流程：多采用PE 250×400顎破和PEX 150×750細碎顎破組成兩段破碎系統(tǒng)。
    新破碎流程：可采用1臺PEWD2575外動顎大破碎比顎式破碎機一段破碎，取代傳統(tǒng)破碎工藝流程。新、老破碎流程技術(shù)性能對比見表4。
4.3 100～200 t/d的中小選廠
    原破碎流程：多采用PE 400×600顎破和PEX 250×750細碎顎破組成兩段破碎系統(tǒng)。
    新破碎流程：可采用1臺PEWD4575外動顎大破碎比顎式破碎機一段破碎，取代傳統(tǒng)破碎工藝流程。新、老破碎流程技術(shù)性能對比見表5。
    表中數(shù)據(jù)表明，新型破碎機破碎比大，可用一段破碎取代兩段破碎，單臺裝機功率低20%～30%，系統(tǒng)節(jié)能1倍以上；人磨粒度降低，還可降低下一道工序磨礦的鋼耗和能耗；新破碎系統(tǒng)簡化了破碎工藝流程，從而降低了土建工程、廠房建筑、設(shè)備購置及安裝調(diào)試的費用，減少基建投資30%～50%。
5、應(yīng)用前景
    PEWD外動顎大破碎比顎式破碎機已被銅陵有色金屬公司鳳凰山銅礦，河北永昌金礦，四川某金礦，內(nèi)蒙古白音罕山鉛鋅礦，河北臨城石英礦，山西平瑞高嶺土有限公司，山西平陸鋁釩土選礦廠，遼寧五龍金礦采石場，四川城口硫酸錳廠等采用，用一段破碎取代傳統(tǒng)兩段破碎工藝流程，均獲得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
    如銅陵鳳凰山銅礦采用1臺PEWD4075外動顎大破碎比顎破，破碎外購銅礦石，礦石硬度f=20。1999年3月17日至3月31日對該機進行了現(xiàn)場工業(yè)試驗，隨即投入生產(chǎn)至今。結(jié)果表明，破碎機入料粒度為- 340 mm，破碎后的礦石粒度為- 25 mm，經(jīng)1臺皮帶輸送機直接人球磨。破碎機的處理能力達到200t/d，在滿足處理能力的條件下破碎比達到13，從而將傳統(tǒng)的兩段破碎工藝簡化為一段，大大減少了設(shè)備配置，節(jié)約了場地占用和基建投資，降低了破碎成本和能耗，實現(xiàn)了多碎少磨。
    山西平瑞高嶺土公司系硬質(zhì)高嶺土精加工項目。初步設(shè)計階段采用的破碎流程為常規(guī)兩段開路破碎流程，施工圖設(shè)計時，改用PEWD2575外動顎大破碎比顎式破碎機，以一段開路破碎流程代替原有的二段開路破碎流程。使廠房建筑面積、設(shè)備購置費用、安裝費用及長期運行費用均有減少，具體數(shù)據(jù)見表6。
    經(jīng)過生產(chǎn)連續(xù)運行，證明該破碎機完全滿足生產(chǎn)需要，充分體現(xiàn)了該破碎機新型結(jié)構(gòu)和大破碎比等優(yōu)點。
    山西平陸縣鋁釩土煅燒廠破碎作業(yè)原設(shè)計為兩段開路破碎，采用PEWD2575外動顎大破碎比顎破后，破碎作業(yè)僅需一段開路破碎即滿足磨礦的入磨粒度的要求。設(shè)計廠房只需一個破碎廠房和一個皮帶廊，投資僅為原設(shè)計的77%，實踐表明效果良好。
    內(nèi)蒙古白音罕山鉛鋅礦為極硬礦石，很難破碎，傳統(tǒng)破碎機襯板磨損極為嚴重。后采用PEWD2575外動顎勻擺顎式破碎機，1999年6月10日投入生產(chǎn)，與同型號傳統(tǒng)顎式破碎機相比，破碎效率高，破碎產(chǎn)品粒度好，特別是襯板磨損低，傳統(tǒng)顎破一幅襯板僅能用5～7 d，采用PEWD2575新型顎破后，襯板磨損大大降低，襯板壽命達到20多天。
    根據(jù)我國有色、黑色、建材、非金屬等各類礦山實際生產(chǎn)特點及今后生產(chǎn)發(fā)展需要，研制成功的PEWD外動顎大破碎比顎式破碎機是一新型高效、節(jié)能、大破碎比的更新?lián)Q代產(chǎn)品。該機結(jié)構(gòu)簡單、維修制造容易、操作調(diào)整方便、功耗省、鋼耗低、襯板壽命高，適用于各類礦石的中小型礦山的粗中細碎作業(yè)。該機大破碎比的特點帶來了選礦廠、采石場、破碎車間破碎工藝的變革，簡化了破碎工藝流程，減少基建投資。
    新研制的外動顎大破碎比顎式破碎機一經(jīng)問世，就以其新穎的機構(gòu)設(shè)計，優(yōu)良的技術(shù)性能，顯著的經(jīng)濟效益而備受關(guān)注，為我國選礦廠、采石場優(yōu)化破碎工藝流程提供了更新?lián)Q代的關(guān)鍵設(shè)備，展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景。