破碎和磨礦的作用原理表明，強化破碎，盡量降低入磨粒度，是提高碎磨效率、降低選礦成本的重要途徑。世界上約12%的電能用于粉碎物料，其中大約15%用于破碎，85%以上消耗于磨碎。由于破碎機與磨機相比金屬消耗量和電耗較少，運轉(zhuǎn)維護簡單，而且磨機的效率約為破碎機效率10%。因此經(jīng)過多年的實踐和總結(jié)，粉碎領(lǐng)域正大力提倡“多碎少磨”的工藝流程，即降低破碎產(chǎn)品最終粒度，增加細粒級在破碎產(chǎn)品中的含量，從而提高磨機的處理能力，達到降低電耗和金屬消耗量、減少成本、增加經(jīng)濟效益的目的。
1、入磨粒度與破磨成本的關(guān)系
物料破碎是礦物及土石質(zhì)原料加工必不可少的工藝過程，這個過程是用外力（人力、機械力、電力、化學(xué)能、原子能等）施加于被破碎物料上，克服物料分子間的內(nèi)聚力，使大塊物料分裂成若干小塊的過程。破碎的目的是：達到合格產(chǎn)品粒度，為下道工序提供原料；使物料中有用成分解離，為選別的除雜提純創(chuàng)造條件；增加原料的比表面積。
如何確定最佳入磨粒度，粉碎領(lǐng)域經(jīng)過幾十年的研討，提出以下幾種方法： (1)羅蘭方法：最佳人磨粒度與功指數(shù)的平方根成反比。硬而難磨的礦石最佳入磨粒度應(yīng)小些，軟而易磨的礦石最佳入磨粒度可大些。人磨粒度大于最佳值，磨機效率會降低。 (2)奧列夫斯基方法：在適宜磨礦條件下，入磨粒度降低，磨機生產(chǎn)能力提高。 (3)邦德方法：按照邦德功耗理論分別計算破碎和磨礦的能耗，得出在入磨粒度為-13mm時，破磨總能耗最低。(4)沙伐哈特金方法：選廠的生產(chǎn)率越高，則由入磨粒度的降低而產(chǎn)生的經(jīng)濟效益越大。
圖1表示破磨成本與入磨粒度關(guān)系，在一定工況條件下，存在一個最佳人磨粒度，此時破磨成本最低。入磨粒度大于最佳人磨粒度時，降低入磨粒度，破碎作業(yè)增加的成本小于磨礦作業(yè)降低的成本，破磨總成本降低；如果把入磨粒度降得比最佳人磨粒度更小，則破碎作業(yè)增加的成本大于磨礦作業(yè)降低的成本，破磨總成本增加。以前由于破碎設(shè)備的局限，一般選廠入磨粒度為-25mm．隨著新理論和新技術(shù)的應(yīng)用，新型破碎設(shè)備不斷出現(xiàn)，最佳人磨粒度越來越小，破磨總成本不斷降低。根據(jù)目前國際先進破碎設(shè)備可以達到的水平，在不同工況下最佳人磨粒度為6～10mm。
合理配置破磨作業(yè)工藝流程，改進現(xiàn)有破碎機的結(jié)構(gòu)及進行參數(shù)優(yōu)化，提高設(shè)備性能，簡化和改革破碎工藝流程，降低入磨粒度，已經(jīng)成為各國實現(xiàn)“多碎少磨”目標(biāo)的研究課題。而實現(xiàn)這一目標(biāo)的最有效、最經(jīng)濟的方法就是設(shè)計研制大破碎比、高效、低耗的新型破碎設(shè)備。
2、慣性圓錐破碎機
慣性圓錐破碎機是俄羅斯研制的破碎領(lǐng)域具有革命性突破的新型節(jié)能細碎設(shè)備，以其先進的破碎理論、獨特的設(shè)計思路、合理的機械結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的性能代表了當(dāng)前世界圓錐破碎機的最高水平，能夠有效降低入磨粒度，很好地滿足“多碎少磨”新工藝的要求。
慣性圓錐破碎機的結(jié)構(gòu)如圖2所示。慣性圓錐破碎機機體通過隔振元件座落在底架上，工作機構(gòu)由定錐和動錐組成，錐體上均附有耐磨襯板，襯板之間的空間形成破碎腔。動錐軸插入軸套中，電動機的旋轉(zhuǎn)運動通過傳動機構(gòu)傳給固定在軸套上的激振器，激振器旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生慣性力，迫使動錐繞球面瓦的球心做旋擺運動。在一個垂直平面內(nèi)，動錐靠近定錐時，物料受到?jīng)_擊和擠壓被破碎，動錐離開定錐時，破碎產(chǎn)品因自重由排礦口排出。動錐與傳動機構(gòu)之間無剛性聯(lián)接。
慣性圓錐破碎機是利用料層粉碎原理、能實現(xiàn)“選擇性破碎”的新型高效細碎設(shè)備，已應(yīng)用于多行業(yè)的物料破碎。慣性圓錐破碎機主要特點如下：
(1)具有良好的“料層選擇性破碎”作用。由于是擠滿給料，被破碎物料在破碎腔中承受全方位的擠壓、剪切和強烈的脈動沖擊作用，料層內(nèi)顆粒相互作用，造成顆粒間的強制自粉碎。料層阻止破碎腔的襯板直接接觸，防止襯板互相研磨，避免研磨下來的金屬污染被破碎的物料，從而使研磨體耗量大大降低，僅為棒磨機的1/19。單位破碎比功耗僅為普通設(shè)備的50%左右。
(2)可破碎硬度非常大的脆性物料。如金剛石、碳化硅、剛玉、燒結(jié)高鋁礬土、磁性材料、錳鐵、冶金爐渣、高冰鎳等。
(3)破碎比大，產(chǎn)品粒度可調(diào)。調(diào)節(jié)偏心靜力矩、激振器轉(zhuǎn)速和排料間隙等參數(shù)，可以方便地調(diào)節(jié)所需的破碎比。根據(jù)需要有效地防止過粉碎，提高某粒級的產(chǎn)率或相反增加細粉的產(chǎn)量。
(4)技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)定，襯板磨損對產(chǎn)品粒度影響不大。
(5)良好的“過鐵保護”性能。由于動錐與傳動機構(gòu)之間無剛性聯(lián)接，如果物料中混入不可破碎的物體，不會破壞傳動系統(tǒng)和主機。
(6)操作安裝方便。由于整機采用二次隔振，振動小，安裝時不需要龐大基礎(chǔ)和地腳螺栓；該機充滿給料，滿負載啟動和停車，操作、檢測和控制十分方便。
(7)簡化破磨流程，實現(xiàn)“多碎少磨”，減少輔助設(shè)備臺數(shù)。由于破碎比大，產(chǎn)品粒度細，可實現(xiàn)開路破碎，減少破碎段數(shù)，降低入磨粒度，無需很多輔助設(shè)備，大大節(jié)省設(shè)備和基建投資。
(8)應(yīng)用范圍廣�？蓮V泛應(yīng)用于礦山、冶金、建材、磨料、加工等領(lǐng)域。俄羅斯、哈薩克斯坦、中國、日本等均有應(yīng)用，得到了用戶及業(yè)內(nèi)人士的認可，創(chuàng)造了顯著的社會經(jīng)濟效益。
北京凱特破碎機有限公司現(xiàn)生產(chǎn)的慣性圓錐破碎機技術(shù)參數(shù)如表1。
3、GYP-1200慣性圓錐涮己碎機生產(chǎn)應(yīng)用
3.1 GYP-1200慣性圓錐破碎機在鞍山鐵礦的應(yīng)用
3.1.1礦石性質(zhì)
鞍鋼集團某選廠所處理的鐵礦石，是東鞍山鐵礦供給的鞍山系沉積變質(zhì)巖，即所謂“鞍山式含鐵石英巖”，礦石質(zhì)地致密，浸染粒度較細，一般為0.04～0.2mm，最細為0.004mm，需磨至-74um占85%~90%才能基本達到單體分離。礦石硬度f=17—18，密度為3.4g/cm．主要鐵礦物為赤鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦、鏡鐵礦等，脈石礦物主要為石英，其次為角閃石、綠泥石等。
3.1.2原破碎生產(chǎn)工藝流程考察
該選廠原采用四段閉路破碎生產(chǎn)工藝流程見圖3．破碎流程最終產(chǎn)品粒度見表2。原破碎生產(chǎn)工藝流程存在的主要問題是： (1)破碎流程最終產(chǎn)品粒度大，-12mm含量在80qo以下，加權(quán)平均粒度為8.7mm，難以實現(xiàn)多碎少磨的目標(biāo)，能耗高，工藝流程長，破碎段數(shù)多。 (2)礦石難破碎，尤其是-30mm的礦石特別難破碎。
3.1.3新破碎生產(chǎn)工藝流程方案設(shè)計
新的破碎生產(chǎn)工藝流程采用兩段破碎，如圖4所示。粒度為-350mm的原礦給入PE400x600顎式破碎機，破碎產(chǎn)品經(jīng)過振動篩，+12mm的物料進入GYP-1200慣性圓錐破碎機，-12mm的物料進人粉礦倉。因為CYP-1200慣性圓錐破碎機產(chǎn)品粒度小，實行開路破碎，產(chǎn)品直接進入粉礦倉。
3.1.4生產(chǎn)應(yīng)用
從2005年11月6日起正式開車，至2006年2月15日．GYP-1200慣性圓錐破碎機運行情況良好，達到了生產(chǎn)要求。在生產(chǎn)應(yīng)用中多次取樣測試，GYP-1200慣性圓錐破碎機主機轉(zhuǎn)速為590r/min時，電流250～290A，產(chǎn)量為67.1～79.2tjh，在給料粒度為-1+10mm時產(chǎn)品篩分粒度見表3。GYP - 1200慣性圓錐破碎機的破碎產(chǎn)品中，-10mm含量在80%以上，加權(quán)平均粒度在4.9mm以下。
3.2 GYP-1200慣性圓錐破碎機在東川銅礦的應(yīng)用
3 .2.1礦石性質(zhì)
東川銅礦某選廠處理礦石屬層狀銅礦，包括變質(zhì)巖和砂頁巖，礦物主要成分為輝銅礦、斑銅礦、黃銅礦，銅品位約為1.0%。硫化礦物以黃銅礦、斑銅礦為主，脈石以白云石為主；氧化礦物以孔雀石、硅孔雀石為主，脈石以白云石為主。
3.2.2原破碎生產(chǎn)工藝流程考察
東川銅礦某選礦廠最早1960年5月正式投產(chǎn)，階段磨礦集中選別，分級精選，磨礦細度86%為-74ym。該選廠原采用三段閉路破碎生產(chǎn)工藝流程見圖5，破碎流程最終產(chǎn)品粒度為見表4。原破碎生產(chǎn)工藝流程存在的主要問題是： (1)破碎流程最終產(chǎn)品粒度大，能耗高，難以實現(xiàn)“多碎少磨”的目標(biāo)。 (2)工藝流程較長，維護成本高。
3.2.3新破碎生產(chǎn)工藝流程方案設(shè)計
新的破碎生產(chǎn)工藝流程采用兩段破碎，如圖6所示。粒度為-350mm的原礦給入PD600x900外動顎顎式破碎機，破碎產(chǎn)品經(jīng)過振動篩，+12mm的物料進入CYP-1200慣性圓錐破碎機，-12mm的物料進入粉礦倉。因為GYP-1200慣性圓錐破碎機產(chǎn)品粒度集中，加權(quán)粒度小，實行開路破碎，產(chǎn)品直接進入粉礦倉。
3.2.4生產(chǎn)應(yīng)用
從2007年7月起正式開車至2008年9月，兩臺CYP -1200慣性圓錐破碎機運行情況良好，達到了生產(chǎn)要求。在生產(chǎn)應(yīng)用中多次取樣測試，GYP-1200慣性圓錐破碎機主機轉(zhuǎn)速為590r/min時，電流240~300A．產(chǎn)量為70.2—82.5t/h，在給料粒度為-1+10mm時產(chǎn)品篩分粒度分布見表4。
GYP - 1200慣性圓錐破碎機的破碎產(chǎn)品中，-10mm含量在85%以上，加權(quán)平均粒度在4.5mm以下，極大地降低了礦石人磨粒度，減少磨礦時間，經(jīng)濟效益顯著。
4、結(jié)語
1)采用GYP-1200慣性圓錐破碎機后，破碎流程由原來的三段閉路或四段閉路破碎簡化為兩段開路破碎，工藝流程簡化，土建和施工量小，節(jié)省了投資成本和運轉(zhuǎn)費用。
2) GYP-1200慣性圓錐破碎機破碎產(chǎn)品加權(quán)平均粒度在4.9mm以下，比原破碎生產(chǎn)工藝流程最終產(chǎn)品下降40%以上，入磨粒度極大降低。
3) GYP-1200慣性圓錐破碎機在鞍山及東川的成功應(yīng)用表明，該機能有效降低入磨粒度，實現(xiàn)“多碎少磨”，極大地降低了電耗鋼耗，經(jīng)濟效益顯著。
4)由于CYP-1200慣性圓錐破碎機的采用，破碎磨礦流程得到簡化，節(jié)省了設(shè)備及基建投資，具有十分顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。采用慣性圓錐破碎機改造金屬礦山選廠可實現(xiàn)開路破碎，降低球磨機的入磨粒度，增產(chǎn)節(jié)能降耗；同時，由于慣性圓錐破碎機具有“選擇性破碎”作用，用于冶金爐渣的破碎效果也非常理想，GYP-1200慣性圓錐破碎機用于銅渣破碎生產(chǎn)線正在建設(shè)中。
