圆锥破碎机在铀矿冶中的应用

王向荣，张晓峥

（1．中核第四研究设计工程有限公司，河北 石家庄 050021；2．河北省建筑材料工业设计研究院，河北 石家庄 050051）

圆锥破碎机可以处理各种硬度的矿石，具有处理量大、破碎比大、故障率低、容易维护等优点［1－4］，在铀矿冶生产中被广泛应用。圆锥破碎机类型很多，性能各不相同。铀矿石矿性差异较大，矿石含泥量、含水量不同，且不同的水冶工艺要求的破碎产品粒度也不相同，因此，如何正确合理选择圆锥破碎机是铀矿冶破碎工艺流程设计中经常面临的问题。

1 破碎机的分类

按照破碎力大小或过载保护方式，圆锥破碎机可分为液压型圆锥破碎机和弹簧型圆锥破碎机，液压型又分为周边多缸液压型和底部单缸液压型2种；根据破碎原理，圆锥破碎机可分为层压原理圆锥破碎机和冲击粉碎圆锥破碎机；根据传动轴转速，圆锥破碎机又分为低速（500r／min以下）、中速（500～750r／min）和高速（750 r／min以上）3种［1］。还可以按主轴结构、密封方式对圆锥破碎机进行分类［2］。

铀矿冶生产中常用的及国内常见的各种圆锥破碎机见表1。

表1 国内常见圆锥破碎机

2 铀矿冶中常用的几种典型圆锥破碎机

2．1 弹簧圆锥破碎机

目前，国内矿山应用最多的弹簧圆锥破碎机有PYT型弹簧圆锥破碎机和PYS改进型西蒙斯圆锥破碎机2种。PYT型弹簧圆锥破碎机是我国在仿前苏联设备基础上，自行设计制造的，有 PYT－600、PYT－900、PYT－1200、PYT－1750、PYT－2200 5种规格、14种腔型［3］。由于技术成熟，PYT型弹簧圆锥破碎机目前使用最多，但它的弹簧过铁保护功能可靠性较低，破碎机堵塞时无自动清腔功能，因而故障停车时间较长，检修劳动强度很高。

PYS改进型西蒙斯圆锥破碎机是在西蒙斯圆锥破碎机基础上增加液压清腔系统，并且加大了破碎臂和冲程，不但减少了停机时间，处理能力也是同规格普通弹簧圆锥破碎机的1．4～1．8倍。PYS改进型西蒙斯圆锥破碎机 有 PYS－600、PYS－900、PYS－1200、PYS－1300、PYS－1600、PYS－2100 5种规格、50余种腔型，具有腔型多、停机时间短、处理能力高且价格明显低于进口高能圆锥破碎机等优势，为近年国内选用最多的弹簧圆锥破碎机［4］。

2．2 高能圆锥破碎机

近年来，圆锥破碎机的研制中应用层压破碎原理，形成了集腔型、动锥摆频与冲程完美结合的新型、高效、节能的现代圆锥破碎机，即高能圆锥破碎机，其中，以美卓矿机生产的HP系列圆锥破碎机为代表。传统破碎理念认为，小粒度产品对应的必是小排矿口，这样即造成破碎产量大幅度下降且易堵塞。HP系列圆锥破碎机的设计是必须增大排矿口、增大动锥冲程及转速。因为动锥冲程越大，物料压缩比越大，排料口也随之增大，这样既增大产量又增大产品细粒级含量。要获得高压缩比，必须有合理的腔型及相匹配的结构和运动参数，腔内还必须有足够的矿石量。采用高摆频和大冲程，使动锥撤回到终点又返回时遇到下落物料能将其冲散，然后再进行层间破碎，这在HP型圆锥破碎机上得以实现［5］。

与弹簧圆锥破碎机相比，HP型圆锥破碎机的优点有：液压锁紧方式使排矿口的调节更方便、过铁保护更可靠；破碎产品粒度均匀，破碎产品中粒径小于排矿口粒级含量达85%～90%；比同规格的普通弹簧圆锥破碎机产量高40%以上；单位矿石能耗相对较低；但其价格相对昂贵。

2．3 惯性圆锥破碎机

惯性圆锥破碎机是俄罗斯米哈诺布科技股份有限公司近年研制的新型节能超细碎设备［6］，其工作机构由定锥和动锥组成。动锥轴插入轴套中，电机旋转运动通过传动机构传给固定在轴套上的激振器，激振器旋转时产生惯性力，迫使动锥绕球面瓦球心做旋摆运动。破碎腔内，物料通过挤压被破碎。动锥与传动机构之间无刚性联接。

惯性圆锥破碎机的优点有：产品粒度细，有良好的“料层选择性破碎”作用，开路破碎产品90%粒度分别小于5、8、10mm；单位破碎比功耗仅为普通设备的一半左右；整机基础振动小，安装时不需地脚螺栓，安装方便；动锥与传动机构之间无刚性联接，物料中混入不可破碎的物体时，动锥暂时停止转动，激振器将绕动锥轴继续转动，不会破坏传动系统和主机，具有良好的过铁保护功能。

3 铀矿冶中圆锥破碎机的选择与应用

3．1 圆锥破碎机的选择

圆锥破碎机适用于铀矿冶系统的绝大部分硬度、规模、浸出粒度要求及洗矿后的矿石，作为中碎和细碎设备，应用十分广泛；但圆锥破碎机的类型很多，而待处理物料在硬度、处理量、破碎功指数、最终产品粒度（级）等指标又各不相同：因此，应针对不同物料选择不同特点的圆锥破碎机以达到破碎工艺可靠、长期运行稳定的目的［7］。如高硬度、难破碎物料，宜选择多缸液压圆锥破碎机，因为这种破碎机的破碎力大，代表机型为HP型圆锥破碎机；堆浸矿石粒度小于5mm、年处理量10万t以内的中等可碎性物料，宜选择GYP600型惯性圆锥破碎机，因为这种破碎机的产品粒度细，且开路破碎产品粒度合格率在90%以上；磨蚀度高且含水量大的物料，宜选择中速圆锥破碎机，这样可使易损件寿命延长，如H型单缸液压圆锥破碎机［1］；要求的破碎产品粒度较细时，宜选择高速圆锥破碎机，这样可减少产品中的过大颗粒含量，并降低振动筛的负荷。

另外，还应考虑水冶厂的自动化程度。如，常规水冶要求破碎产品的最大粒度为10mm，圆锥破碎机作为细碎设备可以有多种选择：自动化程度要求高时，选择HP型多缸液压圆锥破碎机或H型单缸液压圆锥破碎机；自动化程度相对要求不高时，则选择改进型西蒙斯圆锥破碎机或普通弹簧型圆锥破碎机。以年处理矿石60万t计，同规格的细碎设备有HP300SH－M圆锥破碎机、PYSD1608西蒙斯圆锥破碎机和PYT－D1710圆锥破碎机，3者的单台价格依次降低。应根据项目的实际情况选择合适的圆锥破碎机。

3．2 圆锥破碎机在铀矿冶中的应用

近年来，普通弹簧圆锥破碎机、改进型西蒙斯圆锥破碎机、惯性圆锥破碎机及HP型多缸液压圆锥破碎机在新建及改建铀矿冶工程中都有应用［8］，具体情况见表2。

表2 圆锥破碎机在铀矿冶中的应用现状

4 圆锥破碎机相关配置

4．1 闭路系统中细碎圆锥破碎机的配置要点

铀矿冶常用的三段一闭路破碎流程中，第3段细碎圆锥破碎机在系统中的运行状态及在破碎系统自身的配置中，主要受闭路内缓冲矿仓和检查筛分影响较大。如果圆锥破碎机要求挤满给料，则必须为圆锥破碎机配置缓冲矿仓和给料设备［9］。如果系统的给矿量或原矿性质（含水率、含泥量）波动较大，则缓冲矿仓必须足够大，以防止第3段圆锥破碎机在超负荷下运行导致产品粒度不达标，或者引起破碎机堵塞。

4．2 主动设计理念

在设计破碎工艺流程时，必然有一组最佳运行参数，设备在这一组参数下运行可获得理想的破碎产品。但原矿性质是有可能发生变化的，其硬度、含泥量、含水量等都不相同，因此，必须使设备有足够的调整裕量。主动设计理念就是在设备选择与工艺设计时，充分考虑物料可能的变化范围，使破碎系统能够积极主动响应这种变化，从而保证生产的连续稳定。

主动设计考虑的主要因素如下：中碎圆锥破碎机前设预先筛分，并可以调整筛网规格来调整中碎机的负荷［10］；设置缓冲料仓与可调速给料机，满足特定的圆锥破碎机对给料的要求和不因物料变化而影响设备的稳定运行；避免设备在最小排矿口下使用，为破碎产品粒度调节留有一定裕量；避免设备在90%负载以上条件下使用，防止因给料量增大而导致设备过载停车。

5 结语

1）选择圆锥破碎机时，首先应满足生产规模和破碎产品的粒度（级）要求；另外，应考虑原矿的含泥量、含水量、破碎厂房占地面积、水冶厂自动化程度等方面的要求；当有多套方案满足要求时，需考虑经济指标。

2）圆锥破碎机合理的工艺配置要满足其特定的给料、排料要求，更要实现主动设计，为稳定生产留有裕量。

高能圆锥破碎机处理量大，破碎比大，腔型更合理，在新建铀矿山已能部分替代传统弹簧圆锥破碎机的中碎和细碎，将三段一闭路破碎流程简化为两段一闭路流程，这种优势在受空间限制的改造项目中更为明显。

［1］李本仁，苏醒．圆锥破碎机的特点及选择探讨［J］．矿山机械，2012，40（1）：60－63．

［2］郑鸣皋，朱雨东．圆锥破碎机的新发展［J］．装备机械，2011（2）：72－78．

［3］郎宝贤．圆锥破碎机现状和发展方向［J］．矿山机械，2001，29（1）：21－22．

［4］郎世平．国内圆锥破碎机的现状与发展创新［J］．矿山机械，2011，39（6）：86－90．

［5］郎宝贤，郎世平．液压圆锥破碎机的现状与发展趋势［J］．矿山机械，2009，37（23）：80－83．

［6］唐威．惯性圆锥破碎机原理及在金属矿山的应用［J］．中国矿业，2010，19（10）：112－116．

［7］余浔，邵全渝．影响碎磨工艺选择的主要因素和流程方案的种类［J］．现代矿业，2010（9）：17－19．

［8］唐威，孙锡波，王健．惯性圆锥破碎机在铀堆浸矿山的应用研究［J］．铀矿冶，2010，29（1）：49－55．

［9］王书刚，牛素范．破碎机的选型和配置分析［J］．科技创新与应用，2012（3）：31－32．

［10］段新红，汤兴光，周宏波．预先筛分在选厂碎矿过程中的作用［J］．现代矿业，2010（3）：60－62．