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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(jī)相聯(lián)系的很常見(jiàn)的兩個(gè)特性。因?yàn)檫@點(diǎn)，在礦石處理流程的應(yīng)用中，很少考慮到它們，并且忽略了很多它們的優(yōu)點(diǎn)。本文描述了一個(gè)已被發(fā)展起來(lái)的新穎的對(duì)輥破碎機(jī)，旨在提出這些論點(diǎn)。作為 NCRC,這種新式破碎機(jī)結(jié)合了兩個(gè)輥筒，它們由一個(gè)交替布置的平面和一個(gè)凸的或者凹的表面組成。這種獨(dú)特的輥筒外形提高了嚙合角，使 NCRC 可以達(dá)到比傳統(tǒng)輥式破碎機(jī)更高的破碎比。用一個(gè)模型樣機(jī)做的試驗(yàn)表明：即使對(duì)于非常硬的礦石，破碎比任可以超過(guò) 10。另外，既然在 NCRC 的破碎處理中結(jié)合了輥式和顎式破碎機(jī)的作用，那就有一種可能：那種新的輪廓會(huì)帶來(lái)輥?zhàn)幽p率的降低。關(guān)鍵字：介紹傳統(tǒng)的輥筒破碎機(jī)因?yàn)榫哂袔讉€(gè)缺陷而導(dǎo)致了其在礦石處理應(yīng)用中的不受歡迎。尤其是當(dāng)與其它的一些破碎機(jī)比起來(lái)，諸如圓錐破碎機(jī)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(méi)有吸引力。然而，從礦石處理這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，輥筒破碎機(jī)有一些非?？扇〉奶攸c(diǎn)：輥筒破碎機(jī)的相對(duì)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?zhàn)拥氖褂檬惯@些機(jī)器容許不可破碎的物料（諸如夾雜金屬等） 。另外，輥筒破碎機(jī)是這樣工作的：將物料牽引至輥?zhàn)又g的擠壓區(qū)而不是象圓錐和顎式破碎機(jī)那樣依靠重力。這產(chǎn)生了一個(gè)連續(xù)的破碎周期，避免了高通過(guò)率，同時(shí)也使破碎機(jī)可處理潮濕的和膠粘的物料。NCRC 是一種新穎的破碎機(jī)，發(fā)明于澳大利亞西部大學(xué)，為得是提出一些與傳統(tǒng)輥筒破碎機(jī)相聯(lián)系的一些問(wèn)題。新的破碎機(jī)結(jié)合了兩個(gè)輥?zhàn)?，由間隔布置的平面和凸的或者凹的表面組成。這種獨(dú)特的輥?zhàn)虞喞岣吡藝Ш辖牵?NCRC可達(dá)到比傳統(tǒng)輥筒破碎機(jī)更高的破碎比。用一個(gè)模型樣機(jī)的初步試驗(yàn)已表明：即使非常硬的物料，超過(guò) 10 的破碎比也可以實(shí)現(xiàn)。這些初期的發(fā)現(xiàn)是通過(guò)單一顆粒進(jìn)給而獲得的，在破碎中沒(méi)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(yàn)延伸了現(xiàn)存的結(jié)果。同時(shí)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(jī)性能的重要因素之一。小的嚙合角是有利的，因?yàn)樗鼈冊(cè)龃罅宋飰K被輥筒抓住的可能性。對(duì)于一個(gè)給定的入料粒度和輥隙，傳統(tǒng)的輥筒破碎機(jī)的嚙合角受限于輥筒的尺寸。NCRC 試圖通過(guò)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(zhuǎn)中變化點(diǎn)的嚙合角。至于嚙合角，在選擇輥面時(shí)，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(gè)輥?zhàn)佑砷g隔布置的平面和凸面組成，而另一個(gè)是由間隔布置的平面和凹面組成。NCRC 輥筒的形狀導(dǎo)致了幾個(gè)獨(dú)特的特點(diǎn)。其中最重要的就是在輥筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，對(duì)于一個(gè)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(shí)而嚙合角比相同尺寸的圓柱輥筒低很多，時(shí)而高很多。輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng)中嚙合角的實(shí)際變化量超過(guò) 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(jī)所產(chǎn)生的嚙合角。這些嚙合角是對(duì)一個(gè)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(jì)算出來(lái)的。這個(gè)例子可以用來(lái)描述使用非圓柱輥筒的潛在優(yōu)點(diǎn)。為了抓住物塊，通常嚙合角不超過(guò) 25 度。因此，圓柱輥筒破碎機(jī)將一直夾不住這個(gè)物塊，因?yàn)槠鋵?shí)際嚙合角一直穩(wěn)定在 52度。然而，在輥筒轉(zhuǎn)過(guò) 60 度時(shí)，NCRC 的嚙合角降至 25 度以下。這意味著輥筒每轉(zhuǎn)過(guò)一轉(zhuǎn)，非圓柱輥筒破碎機(jī)可能有 6 次夾住物塊。試驗(yàn)過(guò)程N(yùn)CRC 的實(shí)驗(yàn)室模型由兩個(gè)輥筒部件組成，每一個(gè)由發(fā)動(dòng)機(jī)、齒輪箱和有形輥筒組成。兩個(gè)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(shí)保證其水平運(yùn)動(dòng)。一個(gè)輥筒部件水平固定，而另一個(gè)通過(guò)壓縮彈簧限制，壓縮彈簧使輥筒抵抗一個(gè)變化的水平載荷。可動(dòng)輥筒上的預(yù)載荷可被調(diào)整直至最大值 20 千牛。驅(qū)動(dòng)輥筒的兩個(gè)電動(dòng)機(jī)通過(guò)一個(gè)變化的速度控制器實(shí)現(xiàn)電同步，速度控制器使輥速連續(xù)變化直至 14 轉(zhuǎn)每秒（大概 0.14 米每秒的線速度） 。輥筒有一個(gè) 188 毫米的中心距，100 毫米寬。兩個(gè)驅(qū)動(dòng)軸都裝有應(yīng)變規(guī)，用以測(cè)量輥筒扭矩。附加的傳感器用以測(cè)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(yùn)行是觀察破碎區(qū)域，同時(shí)也使破碎流程得以用數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行紀(jì)錄。試驗(yàn)進(jìn)行于幾種巖石，包括花崗巖、閃長(zhǎng)巖、礦石、采石場(chǎng)棄石和混凝土?；◢弾r和混凝土各取自商業(yè)性的采石場(chǎng)，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(chǎng)進(jìn)料，取于諾曼底煤礦的 GGO，采石場(chǎng)棄石取于 KAGMM 煤礦。采石場(chǎng)棄石含有直徑直至 18 毫米的金屬顆粒，它們來(lái)自于經(jīng)反復(fù)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(guān)標(biāo)準(zhǔn)制備。不受限制的單軸壓力測(cè)試進(jìn)行于礦山樣本（直徑 25 毫米、高 25 毫米） ，取于大量的礦石。結(jié)果表明：對(duì)于制備混凝土的強(qiáng)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(guò)一個(gè) 37.5 毫米的過(guò)濾器去處任何粒度過(guò)大的物塊。低于粒度要求的礦石被取樣，并且過(guò)濾以決定入料粒度分布。在 NCRC 中每一個(gè)試驗(yàn)大約破碎 2500 克樣品。這種樣品粒度基于統(tǒng)計(jì)測(cè)試進(jìn)行選擇，那些統(tǒng)計(jì)測(cè)試表明： 為了估計(jì)百分之八十的通過(guò)率在正負(fù) 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(dòng)產(chǎn)品使其 10 次掉于過(guò)濾器下，使用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的干的或濕的過(guò)濾方法以決定產(chǎn)品粒度分布。對(duì)于每一次試驗(yàn)，子樣品中的兩個(gè)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(jìn)行大量的破碎試驗(yàn)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(gè)或多個(gè)物料進(jìn)給。因?yàn)榍懊娴脑囼?yàn)以得出輥速對(duì)產(chǎn)品粒度分布影響很小，所以將輥速設(shè)定在最大值且前面兩個(gè)試驗(yàn)之間不變。應(yīng)該指出的是：輥隙設(shè)置引用提及的最小輥隙。因?yàn)檩佂驳姆菆A柱體形，實(shí)際輥隙在設(shè)置的最小值以上的 1.7 毫米范圍內(nèi)變化（例：一個(gè) 1 毫米的輥隙設(shè)置值其意味著輥隙為 1-2.7 毫米） 。結(jié)果入料所有破碎設(shè)備的性能都依賴破碎物料的種類。在這方面，NCRC 沒(méi)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(qiáng)。圖 4 所示是在NCRC 中在相似條件下破碎幾種不同物料時(shí)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(qiáng)的獲得也相當(dāng)一致。結(jié)果反映：利用 NCRC 可獲得對(duì)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(yàn)僅使用單入料物塊，很少或沒(méi)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(guò)率不適合于實(shí)際應(yīng)用。因此，決定連續(xù)進(jìn)給對(duì)最終產(chǎn)品粒度分布的影響是有必要的。在這些測(cè)試中，連續(xù)供應(yīng)以保持足夠的物料以達(dá)到輥?lái)敗D 5 顯示，連續(xù)進(jìn)給 NCRC 對(duì)諾曼底礦石產(chǎn)物粒度分布的影響。這些結(jié)果好像表明了使用連續(xù)（多物塊）進(jìn)給在 p80 碎強(qiáng)上的一個(gè)輕微的增加，然而變化太小以致其沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。相似地，對(duì)于連續(xù)進(jìn)給試驗(yàn)，產(chǎn)物粒度分布表明了一個(gè)較好結(jié)果，但實(shí)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(gè)輥隙進(jìn)行了相似的試驗(yàn)。又一次，在單個(gè)和多個(gè)物塊測(cè)試間無(wú)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(cè)試好像表明連續(xù)進(jìn)給對(duì) NCRC 的性能影響極小。然而，意識(shí)到在這些試驗(yàn)中用的進(jìn)給物料在很小的范圍內(nèi)波動(dòng)是重要的，如圖 6（諾曼底試驗(yàn)的進(jìn)給物塊甚至更一致）所示進(jìn)給物塊粒度分布。進(jìn)給物塊粒度的一致性導(dǎo)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(jìn)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(shè)計(jì)的，在這些情況下，更多的過(guò)大物塊將從兩輥間通過(guò)。輥隙象傳統(tǒng)的輥筒破碎機(jī)一樣，NCRC 的輥隙設(shè)置對(duì)產(chǎn)品粒度分布和破碎機(jī)通過(guò)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(shí)的最終產(chǎn)物粒度分布。針對(duì)輥隙從這張圖中標(biāo)出 80 值產(chǎn)生一線性關(guān)系，如圖 p8 所示。如前解釋所述，NCRC 的實(shí)際輥隙將隨著一轉(zhuǎn)而變化。這一變化補(bǔ)償了具體的輥隙設(shè)置和取于破碎試驗(yàn)中的產(chǎn)物百分之八十通過(guò)率間的差別。圖 8 顯示了輥隙對(duì)破碎機(jī)通過(guò)率的影響并給出了用 NCRC 的試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷玫降钠扑槁?。輥?dòng)力NCRC 是利用煤塊間的相互作用實(shí)現(xiàn)破碎機(jī)而設(shè)計(jì)的，這種破碎主要是通過(guò)直接折斷輥間物塊。因此，輥動(dòng)力僅需足夠大以克服輥面間物塊的復(fù)合力。如果輥動(dòng)力不夠大，那么礦石塊將分開(kāi)輥筒，從而過(guò)粒度物塊將落下。增大輥動(dòng)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(dá)到限制輥動(dòng)力（決定于被破碎物料的粒度和種類） ，輥動(dòng)力的任何進(jìn)一步增加都不能提高輥筒破碎機(jī)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(dòng)力去控制產(chǎn)物粒度。如果輥動(dòng)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(dòng)力對(duì)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(duì)破碎腔內(nèi)產(chǎn)生的壓力有明顯影響。有更細(xì)的入料粒度分布的礦石更趨向于“卡死” NCRC，降低破碎機(jī)的效率。然而，只要所產(chǎn)生的壓力不超過(guò) NCRC，不考慮入料粒度維持在一個(gè)相對(duì)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(shè)備但不同的粒度分布的入料的兩個(gè)破碎機(jī)試驗(yàn)的結(jié)果。在這個(gè)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(shí)較細(xì)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(jié)果表明，使用有形輥筒的缺點(diǎn)減少，同時(shí)，入料粒度和輥筒尺寸的比例在減小。另一方面，為了達(dá)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(diǎn)。廢棄礦石一些磨礦流程使用往復(fù)或石子破碎機(jī)（例如圓錐破碎機(jī)）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(jiàn)于往復(fù)破碎機(jī)中。因此，對(duì)于一個(gè)石子破碎機(jī)，不可破碎的公差是一個(gè)有意義的特性。NCRC 看上去完美地適合于這一應(yīng)用，既然其中一個(gè)輥筒能產(chǎn)生屈服以讓不可破碎的物料通過(guò)。圖 11 所示的產(chǎn)物粒度分布取自于 NCRC 處理廢棄礦石。對(duì)兩個(gè)結(jié)果都使用相同的設(shè)備和入料粒度，然而，使用去處磨粒的礦石進(jìn)行其中一個(gè)試驗(yàn)。和預(yù)料的一樣，NCRC 可以處理含有未進(jìn)經(jīng) INCIDENT 的入料礦石。然而，既然一個(gè)輥筒為了讓磨粒通過(guò)而經(jīng)常移動(dòng)，大量的未經(jīng)破碎的過(guò)粒度物塊可以通過(guò)輥隙。結(jié)果，這種入料粒度的產(chǎn)物粒度分布顯示：對(duì)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(dá)到差不多 4：1 的破碎比。磨損雖然沒(méi)有對(duì) NCRC 做具體的測(cè)試以決定磨損率，但為了試著了解破碎機(jī)理用高速錄像機(jī)紀(jì)錄了很多破碎試驗(yàn)。通過(guò)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(jié)論：這種磨損對(duì) 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(guò)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(yīng)該直接受這邊磨損的影響，因?yàn)樗鼘?shí)際上是平的和凸的表面的過(guò)渡區(qū)域（在輥筒的對(duì)面） ，導(dǎo)致了減小的嚙合角。