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    多年來，隨著國際上礦業經濟的持續增長，作為其重要生產要素的粉碎工程設備和技術不斷發展。這些發展的指導思想是大型化、結構優化、采用先進技術和新材料、多碎少磨原則和料層粉碎原理。發展目標是擴大生產規模、減小產品粒度和節能降耗。這些發展覆蓋了整個粉碎工程領域，但熱點是圓錐破碎機、輥壓機（高壓輥磨機）、自磨（半自磨）機、球磨機和再磨攪拌磨機等。
1、旋回破碎機
    對于大型礦山來說，旋回破碎機必不可少，作用也極其重要，但其技術進展卻鮮見報道。目前國際領先產品仍是芬蘭Metso Minerals公司的Supe-rior MK-Ⅱ液壓旋回破碎機，基本結構特點是底部單缸液壓支承主軸和調整排料口，通過改變偏心套和偏心襯套的圓周位置調整偏心距等。這些特點與瑞典Sandvik集團的CS和CH系列液壓圓錐破碎機相似，原因是它們原本是親兄弟，由于公司重組淪落到兩家。最新進展是芬蘭Metso Minerals公司開發了新的Superior 60-110E初碎旋回破碎機。該機重新設計了星形架，采用整體下部機體和新的物料駐留邊襯，擺頻從原514 r/min增加到600 r/min，在保持生產能力不變的情況下質量減少20%，并減少了安裝和運輸成本。該機還采用了新的專利支承環，可釋放動錐固定螺母的壓力，避免動錐固定螺母的損壞，只需更換一個更便宜的部件。
    目前世界最大規格的旋回破碎機仍是20世紀90年代德國ThyssenKrupp Fordertechnik公司制造的63^-114英寸(1 600-2 896 mm)旋回破碎機，用于印尼Iriana Jaya的Grasberg銅金礦。
    國內最大規格的旋回破碎機是北方重工沈陽重型機械集團有限責任公司制造的PX1400/170液壓旋回破碎機，首臺設備1985年10月用于本溪鋼鐵公司南芬選礦廠。此后該型設備仍時有應用，2009年建成投產的中國黃金集團烏努格吐山銅鉬礦就使用了該型設備。
    北方重工沈陽重型機械集團有限責任公司20世紀80年代引進了美國Fullur公司Traylor型旋回破碎機制造技術，20世紀90年代初德興銅礦大山選礦廠使用了兩臺54~74英寸該型設備，給料口尺寸為1 372 mm，排料口尺寸為150 mm。
    原美國Allis Chalmers公司的Superior第二段液壓旋回破碎機也是著名的國際領先設備，后為瑞典Sandvik集團所有，近年該集團將其納入CS液壓圓錐破碎機系列。
2、圓錐破碎機
    破碎過程的最后階段直接關系到多碎少磨的實現，其設備往往是圓錐破碎機。因此圓錐破碎機的開發和應用一直是粉碎工程領域的熱點。國際領先產品仍是瑞典Sandvik集團的CH系列液壓圓錐破碎機和芬蘭Metso Minerals公司的HP系列圓錐破碎機，這兩種產品在國內外都有大量應用，對我國有很大影響。北京凱特破碎機有限公司的慣性圓錐破碎機也是一種有發展前途的先進設備。隨著我國金屬礦業生產的發展，先進圓錐破碎機的應用不斷增加，主導產品是上述兩種國外設備。國內多個廠家正在積極進行這方面的開發工作。
2.1大型化
    1955年前蘇聯烏拉爾重型機械廠制造了Q3000mm、400 kW的標準圓錐破碎機。20世紀70年代美國Nordberg公司制造了03048mm Symons圓錐破碎機。此后圓錐破碎機大型化卻停止在這個級別，發展方向轉向了高能化。近年報道的世界最大型號的圓錐破碎機是：1）芬蘭Metso Min-erals公司MP1250圓錐破碎機，安裝功率932.5 kW；2）丹麥F.L.Smidth Excell公司的Raptor XL1100圓錐破碎機，安裝功率最大可達895 kW，最大給料粒度為620 mm，在閉合邊排料口為35 mm的情況下生產能力可達2000 t/h。這兩種設備都采用空心主軸結構。
2.2高能化
    高能化是國際先進圓錐破碎機近30年來發展的主要特點。高能化即高度的輸入功率，生產能力與體積／質量比，目的是在有限的體積內和質量下達到更高的輸入能量和生產能力。在這一思想指導下，現代國際先進圓錐破碎機規格只保持在∮2000mm數量級，而輸入能量或生產能力卻有了很大提高，產品粒度也不斷減小。現代圓錐破碎機能力的提高主要并不是依靠大型化，而是依靠高能化。高能化在設備破碎性能上的效果還有降低產品粒度和一定的節能特性。高能化的途徑主要有增加受力零部件尺寸、提高材料性能和改進受力結構。瑞典Sandvik集團的液壓圓錐破碎機和芬蘭MetsoMinerals公司的HP系列圓錐破碎機是高能化的代表，但它們的高能化各有特點。
2.2.1瑞典Sandvik集團液壓圓錐破碎機的高能化
    瑞典Sandvik集團液壓圓錐破碎機源于原美國Allis Chalmers公司于1948年開發的R系列液壓圓錐破碎機，基本特點有：1）底部單缸液壓支撐主軸、調整排料口和過載保護；2）設備上部設有上橫梁（星形架），主軸上端支承在其滑動支承內；3)主軸下部用偏心套產生旋擺運動；4）主軸呈簡支梁支承形式；5）動錐和定錐為陡錐形，徑向支承受力較大，物料通過阻力較小，產品粒度分布較粗，襯板磨損較輕微。
    20世紀70年代，該機開始高能化進程。其高能化的措施是：1）減小高度尺寸，縮短主軸上下兩支承間的距離，改善了主軸受力狀態；2）采用重型主軸，增加機體等受力部件尺寸，改善了整機受力狀態；3）采取高擺頻、小偏心距的機構運動方式，提高生產能力、降低產品粒度；4）采用高性能材料。高能化是該設備設計水平、加工水平和材料性能水平的綜合體現，是實現高擺頻、小偏心距、強化破碎過程的根本條件。
    液壓圓錐破碎機的高能化過程比較順利，其間破碎機的結構形式沒有大的變化。高能化的最初成果形成了第二代Hydrocone液壓圓錐破碎機和Su-perior第二代液壓旋回破碎機，進一步發展于20世紀80年代形成了瑞典Svedala工業公司的第三代H整干系列Hydrocone液壓圓錐破碎機和S系列第二代液壓旋回破碎機，隨后又經過多年的發展形成了目前瑞典Sandvik集團的cs和CH系列液壓圓錐破碎機。高能化前后液壓圓錐破碎機的結構見圖l。
    高能化大幅度提高了輸入功率／生產能力與體積，質量比，例如CH660液壓圓錐破碎機能力與早期的7英尺圓錐破碎機相同，而質量只有后者的1/3左右。CH880液壓圓錐破碎機可以安裝在早期的7英尺圓錐破碎機的基礎上，但處理能力和輸入功率是后者的大約兩倍。
    瑞典Sandvilc集團液壓圓錐破碎機在我國大、中型金屬礦山選礦廠得到了廣泛應用，如金川集團有限公司選礦廠、平果鋁業公司、江西銅業集團公司德興銅礦大山選礦廠、金堆城鉬業集團有限公司毛十畝地選礦廠、鞍鋼集團礦業公司齊大山、弓長嶺、大孤山和胡家廟選礦廠、寶鋼集團南京梅山礦業有限公司、太鋼尖山鐵礦、攀鋼集團公司選礦廠、馬鋼南山礦業有限責任公司凹山選礦廠等都使用了這一設備。
2.2.2芬蘭Metso Minerals公司圓錐破碎機的高能化
    芬蘭Metso Minerals公司的圓錐破碎機源于原美國Rexnord公司所屬Nordberg公司于20世紀40年代開發的Symons圓錐破碎機，基本特點有：1）動錐和主軸為一個整體裝配件；2）主軸懸臂梁支撐形式；3）動錐下部支承在球面瓦上；4）動錐和定錐為緩錐形，軸向支承受力較大，物料通過阻力較大，產品粒度分布較細，但襯板磨損較嚴重；5）主軸下部設置的偏心套產生旋擺運動；6）周邊彈簧鎖緊、過載保護和清掃破碎腔機構。
    芬蘭Metso Minerals公司的圓錐破碎機高能化進程開始較早，但經歷了曲折的過程。1976年，Nordberg公司進行了最初的高能化嘗試，在保持原7英尺Symons圓錐破碎機外形尺寸不變的情況下，增加主軸直徑，采用重型主機架和調節環，采用高性能材料，將安裝功率從原來的260 kW提高到375 kW，形成了7英尺超重型SXHD Symons圓錐破碎機。該產品首先用于巴布亞新幾內亞Bougainville銅有限公司，取得了優異的技術指標，產品粒度P從9 mm減小到6 mm，生產能力從183t/h提高到217t/h。但出現了主軸斷裂、錐形襯套碎裂等設備故障，影響了設備的運轉率，未能完全實現高能化目標。我國德興銅礦大山選礦廠一期工程也使用了多臺這種設備，重蹈了巴布亞新幾內亞Bougainville銅有限公司的覆轍。
    為了全面實現高能化目標，1981年Nordberg公司對傳統Symons圓錐破碎機結構進行了重大改進。1）采用空心主軸，與動錐為一體。空心軸增加了結構強度，提高了承載能力。2）動錐下方有一粗大的固定軸，為機架的一部分，是旋擺運動的依托。偏心套圍繞固定軸，同時置于空心主軸內旋轉。3）將固定錐外部周邊的彈簧改為液壓缸。4）去掉布料盤以方便給料。其破碎腔設計和偏心距都與原來的Symons圓錐破碎機相同。這些措施大大提高了結構強度。所形成的設備命名為Omnicone圓錐破碎機，其問世標志著Symons圓錐破碎機向空心主軸圓錐破碎機的根本轉變和高能化的全面實現。從Symons圓錐破碎機到空心主軸圓錐破碎機高能化前后的結構見圖2。需要指出的是，空心主軸結構并非新結構，德國KHD Humboldt Wedag公司的Calibrator液壓圓錐破碎機從問世起就一直采用這一結構。
2.3結構和性能優化
2.3.1  瑞典Sandvik集團液壓圓錐破碎機的優化
    液壓圓錐破碎機高能化的同時，還形成了以下新的結構和性能特點：1）可以簡單地通過轉動偏心套改變偏心距，從而滿足不同工作需要；2）有多種破碎腔形可供選用，僅通過更換不同襯板就可使同一臺設備用于不同給料和產品粒度要求，超細腔形利用了料層粉碎原理；3）襯板形狀設計為恒定襯板特性，即隨著襯板的磨損腔形基本保持不變；4）采用特殊合金襯板；5）小齒輪軸系為一整體部件；6）所有檢查和維護都可以從設備上部完成，使操作簡捷方便；7）采用先進的ASRi等自動控制系統。
    最新推出了CH890和CH895兩個規格的設備，前者用于第二段破碎，后者用于第三段和礫石破碎。二者分別針對各自的應用階段深入優化設計了上、下殼體和破碎腔。以特有的破碎腔幾何形狀獲得優越的破碎特性，以增強的殼體承受更高的負荷，用新型高強度材料制造主軸以承受惡劣工作條件，配以764kW的高安裝功率，可提供更高的破碎能力。重型結構設計可確保其在最惡劣的條件下經久耐用。與此同時，淘汰了CH880的規格。
2.3.2芬蘭Metso Minerals公司圓錐破碎機的優化
    芬蘭Metso Minerals公司的圓錐破碎機是派生產品最多的圓錐破碎機，前后擁有該機的各公司相繼對該機進行了不斷的優化改進。
    20世紀60年代中期，Nordberg公司在Symons圓錐破碎機基礎上開發了旋盤(Gyradisc)圓錐破碎機，該機得名于其獨立驅動的布料盤，但實質特點在于其獨特的阻塞型破碎腔形。其排料中-6 mm含量可達67%以上，閉路工作產品粒度最細可達-0.833 mm，可代替棒磨機，用于第四段超細破碎。
    1981年，Nordberg公司對傳統Symons圓錐破碎機結構進行了重大改進，產生了空心主軸結構的0mnicone圓錐破碎機，解決了高能化的問題。
    1985年，Nordberg公司為Bougainville銅有限公司開發了23900mnicone圓錐破碎機。該機在7英尺Symons圓錐破碎機的外形尺寸下將動錐名義直徑增大到∮2390mm，安裝功率提高到746 kW（1 000馬力），并增大了偏心距，使生產能力達到7英尺Symons圓錐破碎機的大約2倍。該機還采用迷宮密封、襯套軸承設計，可選用不同的轉速和偏心距組合達到最佳化。該機后更名為NordbergMP1000圓錐破碎機，并增加了MP800的規格，最近又迸一步開發了MP1250的規格，是芬蘭Metso Minerals公司目前制造、銷售的兩種高能化圓錐破碎機之一。江西銅業集團公司德興銅礦大山選礦廠已經訂購2臺Nordberg MP800圓錐破碎機，將用于細碎階段。
    1988年，Nordberg公司在Omnicone圓錐破碎機基礎上開發了WF注水圓錐破碎機。該機采用特殊的迷宮式密封、內部組件和潤滑系統，使礦漿不會侵入機構中，專門用于第三、四段濕式破碎，置于球磨機前，24 h連續開路工作，可省去棒磨和第一段球磨。工作時在給料處加入大量的水，使磨機內礦漿濃度達到30%~70%。
    芬蘭Metso Minerals公司結構優化的最后產品是Nord-berg HP系列圓錐破碎機，該機是在Onuii-cone圓錐破碎機的基礎上進一步優化而成的。新的改進有：1）采取高擺頻、大偏心距的機構運動方式，提高生產能力、降低排料粒度；2）有六種從粗到細的不同破碎腔形的襯板可供選用；3）使用液壓馬達旋轉定錐快速調整排料口或拆卸定錐，可在負荷狀態下調整排料口；4）采用先進的自動控制系統；5）所有主要部件都可以從破碎機頂部或側面進行維修；6）采用超聲波料位計。詼機比Symons圓錐破碎機零部件減少了30%，同規格處理能力提高了20%，破碎比可達2—10，可用于第二到第四段破碎。
    芬蘭Metso Minerals公司正在推出新一代HP系列圓錐破碎機，2006年推出了其第一個規格HP4，近年推出了第二個規格HP5。HP4和HP5的主要特點是：1）增大動錐行程和排料口，并與適當的高擺頻相結合，可產生更強的破碎力，達到較現有其他圓錐破碎機更高的破碎比，從而能夠以更少的破碎階段產生更細的產品，提高生產能力，降低單位能耗和循環負荷；2）采用變速驅動使能量利用最佳化；3）進一步改進破碎腔形，加強料層粉碎作用，使產品粒度更均勻，立方體形顆粒更多；4）增加旋轉限制裝置，防止在空載情況下運轉造成設備損壞；5）先進的動錐和固定錐襯板緊固裝置使襯板和錐體之間不需填充材料，方便了襯板更換過程，減少了更換時間；6）過鐵釋放系統的雙作用液壓缸使過鐵時不會像其他破碎機那樣停車或損壞；7）新設計的過鐵釋放系統設有固定的返回點，使過鐵通過后排料口立即恢復；8）液壓馬達可以使固定錐完全旋轉出調整環螺紋，從而大大方便更換襯板；9）所有零部件都可以從頂部或側面拆卸，動錐和固定錐可以互不干涉地分離，方便了維修。HP5還將襯板厚度增加了30%．以提高其磨損壽命。
    Nordberg HP系列圓錐破碎機在我國金屬礦選礦廠有廣泛應用，如鞍鋼集團礦業公司調軍臺選礦廠、鞍鋼集團礦業公司齊大山選礦廠、包頭鋼鐵集團公司選礦廠、武鋼礦業有限責任公司程潮鐵礦、西部礦業股份有限責任公司錫鐵山鉛鋅礦、中國黃金集團烏努格吐山銅鉬礦、江西銅業集團公司德興銅礦大山選礦廠、泗州選礦廠和永平銅礦、馬鋼南山礦業有限責任公司門山選礦廠等都使用了這一設備。
2.3.3慣性圓錐破碎機的優化
    慣性圓錐破碎機是前蘇聯MexaH06p選礦研究設計院于20世紀50年代發明的一種原理和結構都非常獨特的國際先進設備．20世紀90年代初開始，北京礦冶研究總院與俄羅斯MexaH06p技術有限公司合資成立了北京凱特破碎機有限公司制造這一設備。
    慣性圓錐破碎機的基本結構特點是：1）動錐與主軸為一體，動錐下部由球面瓦支承；2）主軸上裝有偏心配重物；3）主軸高轉速；4）沒有偏心零部件等強制破碎機構。其早期的結構特點還有：1)設備懸掛在機架的上部支承上；2）電動機安裝在設備正上方，通過萬向軸與動錐上部的主軸伸出端相連。
    現代慣性圓錐破碎機與早期的結構有了很大優化改進，設備支承在下部的彈性基礎上，驅動機構也移到設備下部。
    其主要性能特點有：1）破碎力由偏心配重物高速旋轉的慣性運動形成，即強大又具有強制性特點；2）高速旋轉還使動錐產生高頻振動，進一步強化破碎過程；3)改變偏心配重物質量、主軸轉速和偏心距可以調整破碎力；4）破碎腔內進入不可破碎物時，動錐可以自然退讓從而保護設備零、部件，不需要專門的過載保護機構；5）產品粒度與排料口大小無關，而取決于破碎力。
    由于以上特點，慣性圓錐破碎機能夠產生較高的破碎比和獲得較細的產品粒度，開路破碎既可達到生產要求，可用于其它破碎設備工作困難的場合，破碎極硬物料，如剛玉、硬質合金及鋼渣等。
    現代慣性圓錐破碎機除以上特點外，不同規格的設備結構還有所不同。∮1500mm及以下規格的設備由電動機和皮帶傳動裝置從下部帶動偏心配重物旋轉，而大規格的KH/I-1750和KH/I-2200慣性圓錐破碎機由電動機和減速機從下部帶動偏心配重物旋轉。圖3所示為早期和現代慣性圓錐破碎機的結構。
    近年來，北京凱特破碎機有限公司制造的慣性圓錐破碎機向更大規格發展。2005年，首臺CYP-1200慣性圓錐破碎機用于鞍鋼集團某礦業公司破碎車間，開路破碎普氏硬度達17~18的堅硬的鞍山式含鐵石英巖，產品粒度達到-IO mm 80%。2007年以來，GPY-1200慣性圓錐破碎機各一臺，分別用于昆明長豐源冶金有限公司和昆明市東川寶雁L¨礦業有限公司，開路破碎銅礦石，產品粒度達到-8.8 mm 80%．-10 mm 85qc以上。
    慣性圓錐破碎機技術發展之慢令人不解。從20世紀50年代問世起，至今已半個多世紀，僅在中、小規格產品范圍徘徊，∮1750mm以上的大規格產品仍不能成熟應用。
    法國Fives Lille集團FCB公司利用俄羅斯慣性圓錐破碎機的原理，開發了全新結構的Rhodax慣性圓錐破碎機。該機特點是內錐是從動錐，外錐是主動錐，不平衡偏心配重安裝在外錐卜。其優點是破碎力調整方便。