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中文譯文摘要低的破碎比和高的磨損率是與傳統(tǒng)的破碎機相聯(lián)系的很常見的兩個特性。因為這點，在礦石處理流程的應用中，很少考慮到它們，并且忽略了很多它們的優(yōu)點。本文描述了一個已被發(fā)展起來的新穎的對輥破碎機，旨在提出這些論點。作為 NCRC,這種新式破碎機結合了兩個輥筒，它們由一個交替布置的平面和一個凸的或者凹的表面組成。這種獨特的輥筒外形提高了嚙合角，使 NCRC 可以達到比傳統(tǒng)輥式破碎機更高的破碎比。用一個模型樣機做的試驗表明：即使對于非常硬的礦石，破碎比任可以超過 10。另外，既然在 NCRC 的破碎處理中結合了輥式和顎式破碎機的作用，那就有一種可能：那種新的輪廓會帶來輥子磨損率的降低。關鍵字：介紹傳統(tǒng)的輥筒破碎機因為具有幾個缺陷而導致了其在礦石處理應用中的不受歡迎。尤其是當與其它的一些破碎機比起來，諸如圓錐破碎機等，它們的低破碎比（一般局限在 3 以內(nèi)）和高的磨損率使它們沒有吸引力。然而，從礦石處理這一點來說，輥筒破碎機有一些非常可取的特點：輥筒破碎機的相對穩(wěn)定的操作寬度可以很好控制產(chǎn)物粒度。彈簧承重的輥子的使用使這些機器容許不可破碎的物料（諸如夾雜金屬等） 。另外，輥筒破碎機是這樣工作的：將物料牽引至輥子之間的擠壓區(qū)而不是象圓錐和顎式破碎機那樣依靠重力。這產(chǎn)生了一個連續(xù)的破碎周期，避免了高通過率，同時也使破碎機可處理潮濕的和膠粘的物料。NCRC 是一種新穎的破碎機，發(fā)明于澳大利亞西部大學，為得是提出一些與傳統(tǒng)輥筒破碎機相聯(lián)系的一些問題。新的破碎機結合了兩個輥子，由間隔布置的平面和凸的或者凹的表面組成。這種獨特的輥子輪廓提高了嚙合角，使 NCRC可達到比傳統(tǒng)輥筒破碎機更高的破碎比。用一個模型樣機的初步試驗已表明：即使非常硬的物料，超過 10 的破碎比也可以實現(xiàn)。這些初期的發(fā)現(xiàn)是通過單一顆粒進給而獲得的，在破碎中沒有顯著的物塊間的相互作用。目前的工作在NCRC 中用多物塊試驗延伸了現(xiàn)存的結果。同時也顧及了各種其他因素：影響NCRC 特性和探索 NCRC 在選礦處理中使用效率。操作原理嚙合角是影響輥筒破碎機性能的重要因素之一。小的嚙合角是有利的，因為它們增大了物塊被輥筒抓住的可能性。對于一個給定的入料粒度和輥隙，傳統(tǒng)的輥筒破碎機的嚙合角受限于輥筒的尺寸。NCRC 試圖通過有特殊輪廓的輥筒克服這種限制，這種輪廓提高了輥筒在一轉中變化點的嚙合角。至于嚙合角，在選擇輥面時，很多其他的因素，包括變化的輥隙，破碎的方式都考慮了。最終 NCRC 輥筒形狀如圖 1 所示。其中一個輥子由間隔布置的平面和凸面組成，而另一個是由間隔布置的平面和凹面組成。NCRC 輥筒的形狀導致了幾個獨特的特點。其中最重要的就是在輥筒轉動時，對于一個給定物塊粒度和輥隙，NCRC 所產(chǎn)生的嚙合角將不再保持穩(wěn)定。時而嚙合角比相同尺寸的圓柱輥筒低很多，時而高很多。輥子轉動中嚙合角的實際變化量超過 60 度，如圖 2 所示，圖 2 也表示了相同情況下，可相比尺寸的圓柱輥筒破碎機所產(chǎn)生的嚙合角。這些嚙合角是對一個直徑為 25 毫米的圓形物塊放在輥徑大約 200 毫米、最小輥隙 1 毫米的輥筒間計算出來的。這個例子可以用來描述使用非圓柱輥筒的潛在優(yōu)點。為了抓住物塊，通常嚙合角不超過 25 度。因此，圓柱輥筒破碎機將一直夾不住這個物塊，因為其實際嚙合角一直穩(wěn)定在 52度。然而，在輥筒轉過 60 度時，NCRC 的嚙合角降至 25 度以下。這意味著輥筒每轉過一轉，非圓柱輥筒破碎機可能有 6 次夾住物塊。試驗過程NCRC 的實驗室模型由兩個輥筒部件組成，每一個由發(fā)動機、齒輪箱和有形輥筒組成。兩個部件都安置在線性軸承上，其有效支持任何垂直部件的力，同時保證其水平運動。一個輥筒部件水平固定，而另一個通過壓縮彈簧限制，壓縮彈簧使輥筒抵抗一個變化的水平載荷。可動輥筒上的預載荷可被調(diào)整直至最大值 20 千牛。驅(qū)動輥筒的兩個電動機通過一個變化的速度控制器實現(xiàn)電同步，速度控制器使輥速連續(xù)變化直至 14 轉每秒（大概 0.14 米每秒的線速度） 。輥筒有一個 188 毫米的中心距，100 毫米寬。兩個驅(qū)動軸都裝有應變規(guī)，用以測量輥筒扭矩。附加的傳感器用以測量固定輥筒的水平力和輥隙。NCRC 的邊上裝有透明玻璃以便于在運行是觀察破碎區(qū)域，同時也使破碎流程得以用數(shù)碼相機進行紀錄。試驗進行于幾種巖石，包括花崗巖、閃長巖、礦石、采石場棄石和混凝土。花崗巖和混凝土各取自商業(yè)性的采石場，前者先破碎、成形，而后者是爆炸的巖石。第一種礦石樣品是 SAG 采石場進料，取于諾曼底煤礦的 GGO，采石場棄石取于 KAGMM 煤礦。采石場棄石含有直徑直至 18 毫米的金屬顆粒，它們來自于經(jīng)反復磨削和破碎的介質(zhì)?；炷劣蓤A柱體樣品（直徑 25 毫米、高 25 毫米）組成，它們根據(jù)澳大利亞的有關標準制備。不受限制的單軸壓力測試進行于礦山樣本（直徑 25 毫米、高 25 毫米） ，取于大量的礦石。結果表明：對于制備混凝土的強范圍從 60 兆帕直至 GG 礦石樣品的 260 兆帕。起初，所有的樣品都通過一個 37.5 毫米的過濾器去處任何粒度過大的物塊。低于粒度要求的礦石被取樣，并且過濾以決定入料粒度分布。在 NCRC 中每一個試驗大約破碎 2500 克樣品。這種樣品粒度基于統(tǒng)計測試進行選擇，那些統(tǒng)計測試表明： 為了估計百分之八十的通過率在正負 0.1 毫米范圍內(nèi)的百分之九十五的可靠度至少需要破碎 2000 克樣品。選擇并振動產(chǎn)品使其 10 次掉于過濾器下，使用一個標準的干的或濕的過濾方法以決定產(chǎn)品粒度分布。對于每一次試驗，子樣品中的兩個被最先濾掉。如果產(chǎn)品粒度有任何顯著的不同，額外的子樣品將被濾掉。使用 NCRC 進行大量的破碎試驗以決定各種變化的參數(shù)的效果，參數(shù)包括：輥隙、輥上作用力、入料粒度和單個或多個物料進給。因為前面的試驗以得出輥速對產(chǎn)品粒度分布影響很小，所以將輥速設定在最大值且前面兩個試驗之間不變。應該指出的是：輥隙設置引用提及的最小輥隙。因為輥筒的非圓柱體形，實際輥隙在設置的最小值以上的 1.7 毫米范圍內(nèi)變化（例：一個 1 毫米的輥隙設置值其意味著輥隙為 1-2.7 毫米） 。結果入料所有破碎設備的性能都依賴破碎物料的種類。在這方面，NCRC 沒有什么不同。在 NCRC 中破碎較軟物料可產(chǎn)生低于較硬物料 p80 的碎強。圖 4 所示是在NCRC 中在相似條件下破碎幾種不同物料時得到的產(chǎn)物粒度分布。有趣的是，除了備制混凝土樣品外，從各種不同的物料中，p80 碎強的獲得也相當一致。結果反映：利用 NCRC 可獲得對產(chǎn)物粒度分布的控制程度。多入料物塊前面在 NCRC 上做的試驗僅使用單入料物塊，很少或沒有物塊間的相互作用。雖然很有效，但與這種破碎方式相聯(lián)系的低的通過率不適合于實際應用。因此，決定連續(xù)進給對最終產(chǎn)品粒度分布的影響是有必要的。在這些測試中，連續(xù)供應以保持足夠的物料以達到輥頂。圖 5 顯示，連續(xù)進給 NCRC 對諾曼底礦石產(chǎn)物粒度分布的影響。這些結果好像表明了使用連續(xù)（多物塊）進給在 p80 碎強上的一個輕微的增加，然而變化太小以致其沒有統(tǒng)計學意義。相似地，對于連續(xù)進給試驗，產(chǎn)物粒度分布表明了一個較好結果，但實際上區(qū)別是微不足道的。如圖 6 所示，用花崗巖樣品使用不同的兩個輥隙進行了相似的試驗。又一次，在單個和多個物塊測試間無變化。毫不夸張地，更大的輥隙、更小的破碎程度（物料間的相互作用） ，區(qū)別將更不明顯。所有的這些測試好像表明連續(xù)進給對 NCRC 的性能影響極小。然而，意識到在這些試驗中用的進給物料在很小的范圍內(nèi)波動是重要的，如圖 6（諾曼底試驗的進給物塊甚至更一致）所示進給物塊粒度分布。進給物塊粒度的一致性導致了大量的自由空間，允許破碎腔內(nèi)破碎礦石的增多，因此限制了物塊間的相互作用。有一寬廣物塊粒度分布（尤其是較小的粒度范圍）的帶礦石的 NCRC 的真的“卡死”進給可能在破碎區(qū)域產(chǎn)生大得多的壓力。既然 NCRC 不是作為“高壓力破碎輥”而設計的，在這些情況下，更多的過大物塊將從兩輥間通過。輥隙象傳統(tǒng)的輥筒破碎機一樣，NCRC 的輥隙設置對產(chǎn)品粒度分布和破碎機通過率有直接影響。圖 7 展示了以三種不同輥隙破碎 AG 礦石（廢棄礦石）時的最終產(chǎn)物粒度分布。針對輥隙從這張圖中標出 80 值產(chǎn)生一線性關系，如圖 p8 所示。如前解釋所述，NCRC 的實際輥隙將隨著一轉而變化。這一變化補償了具體的輥隙設置和取于破碎試驗中的產(chǎn)物百分之八十通過率間的差別。圖 8 顯示了輥隙對破碎機通過率的影響并給出了用 NCRC 的試驗模型得到的破碎率。輥動力NCRC 是利用煤塊間的相互作用實現(xiàn)破碎機而設計的，這種破碎主要是通過直接折斷輥間物塊。因此，輥動力僅需足夠大以克服輥面間物塊的復合力。如果輥動力不夠大，那么礦石塊將分開輥筒，從而過粒度物塊將落下。增大輥動力以減小輥筒分離傾向以更好控制產(chǎn)物粒度。然而，一旦達到限制輥動力（決定于被破碎物料的粒度和種類） ，輥動力的任何進一步增加都不能提高輥筒破碎機的性能。這由圖 9 可得證，顯示了 25-31 毫米的花崗巖入料，大約 16-18 千牛的輥動力去控制產(chǎn)物粒度。如果輥動力降至低于這一水平，雖然 p80 產(chǎn)物有一瞬間的增加，使用更大的輥動力對產(chǎn)物粒度僅有很小影響。入料粒度分布和前面提及的一樣，入料粒度分布對破碎腔內(nèi)產(chǎn)生的壓力有明顯影響。有更細的入料粒度分布的礦石更趨向于“卡死” NCRC，降低破碎機的效率。然而，只要所產(chǎn)生的壓力不超過 NCRC，不考慮入料粒度維持在一個相對穩(wěn)定的操作間隙。因此，產(chǎn)物粒度分布也將不依賴于入料粒度分布。如圖 10 所描述的，顯示了使用相同的設備但不同的粒度分布的入料的兩個破碎機試驗的結果。在這個例子中，NCRC 將較粗糙的礦石從 80 的 34 毫米破碎至 80 的 3.0 毫米（破碎比11：1） ，同時較細的礦石從 80 的 18 毫米破碎至 80 的 3.4 毫米（破碎比 5：1） 。這些結果表明，使用有形輥筒的缺點減少，同時，入料粒度和輥筒尺寸的比例在減小。另一方面，為了達到較高的破碎比，入料塊度必須足夠大以利用 NCRC產(chǎn)生高的嚙合角的優(yōu)點。廢棄礦石一些磨礦流程使用往復或石子破碎機（例如圓錐破碎機）去處理那些取自于選礦廠和發(fā)現(xiàn)難于破碎（廢棄礦石）的物料。廢棄礦石常含有壞的或破碎的磨粒，常見于往復破碎機中。因此，對于一個石子破碎機，不可破碎的公差是一個有意義的特性。NCRC 看上去完美地適合于這一應用，既然其中一個輥筒能產(chǎn)生屈服以讓不可破碎的物料通過。圖 11 所示的產(chǎn)物粒度分布取自于 NCRC 處理廢棄礦石。對兩個結果都使用相同的設備和入料粒度，然而，使用去處磨粒的礦石進行其中一個試驗。和預料的一樣，NCRC 可以處理含有未進經(jīng) INCIDENT 的入料礦石。然而，既然一個輥筒為了讓磨粒通過而經(jīng)常移動，大量的未經(jīng)破碎的過粒度物塊可以通過輥隙。結果，這種入料粒度的產(chǎn)物粒度分布顯示：對于更大的物塊粒度的變化和P80 值從 4 毫米增至 4.7 毫米。盡管如此， NCRC 仍可以達到差不多 4：1 的破碎比。磨損雖然沒有對 NCRC 做具體的測試以決定磨損率，但為了試著了解破碎機理用高速錄像機紀錄了很多破碎試驗。通過觀察輥筒間被破碎物塊，輥筒的部分區(qū)域好像受高磨損，并且得出一些主觀結論：這種磨損對 NCRC 的性能有影響，這些都是可能的。毫不夸張地，所顯示的高磨損的首要區(qū)域是平的和凹的過渡表面。令人驚訝的是，這種邊緣在產(chǎn)生提高的嚙合角方面不起重要作用。NCRC 的性能不應該直接受這邊磨損的影響，因為它實際上是平的和凸的表面的過渡區(qū)域（在輥筒的對面） ，導致了減小的嚙合角。