（中国粉体技术网/班建伟）圆锥破碎机因位于矿石破碎生产线的最后阶段而处于重要地位，也是选矿厂的关键设备。近年来，由于市场的变化及需求，国内不论是破碎机用户还是制造厂商，都对圆锥破碎机产生了浓厚的兴趣，先是引进国外先进的圆锥破碎机，然后是消化吸收，进而是研发创新，成为当前破碎机行业重点关注的机型。
1 圆锥破碎机的发展现状
国内圆锥破碎机是在 1954 年仿前苏联的 φ2100和 φ1650 弹簧式圆锥破碎机的基础上，自行设计生产的 φ1200 弹簧圆锥破碎机；1958 年又设计制造了大型的 φ2200 弹簧圆锥破碎机；上世纪 70 年代又研发了底部单缸与多缸液压圆锥破碎机，也曾经研制过中心液压缸圆锥破碎机。之后经过多年反复研制与实践，相继克服了旧系列弹簧圆锥破碎机弹簧压力不足、零部件强度低以及结构上的某些缺陷，已批量生产的新系列弹簧圆锥破碎机有直径 600、900、1200、1750、2200 mm 五个规格，14 种腔型；底部单缸液压圆锥破碎机有直径 900、1200、1650、2200 mm 四个规格，12 种腔型；多缸液压圆锥破碎机有直径 1200、2200mm 二个规格，4 种腔型。当时国产圆锥破碎机已经达到了系列化、规格化和标准化的程度，可以说产品齐全，使用可靠，受到国内外 (东南亚国家) 的认可。
尽管如此，国产圆锥破碎机与国外先进的圆锥破碎机相比还是有一定的差距。为了赶上世界先进水平，沈阳重型机器厂又引进了美国诺得伯格 (Nordberg) 公司的西蒙斯 (Symons) 与旋盘式圆锥破碎机 (Gyradisccrushers) 技术。
鞍山钢铁集团调军台选矿厂于 1997 年引进美国诺得伯格公司生产的 HP700 多缸液压圆锥破碎机，2台中碎，4台细碎；武钢程潮铁矿于 2002 年初用 3 台HP500 多缸液压圆锥破碎机代替 3台φ2100 弹簧圆锥破碎机；包头钢铁公司选厂也采用了 HP800 多缸液压圆锥破碎机。其他如马钢选厂、武钢大冶铁矿选厂，以及众多的地方中小型选厂，有色金属矿选厂，如韶关凡口铅锌矿选厂，云铜大红山铜矿选厂都是采用HP 系列破碎机代替原弹簧圆锥破碎机，使用效果都比较满意，基本上能满足“多碎少磨”的工艺要求。
在砂石行业也引进了 HP 系列圆锥破碎机，如三峡工程中古树岭石料场采用 2 台 HP300 和 2台 Omnicone1560 圆锥破碎机；三峡下岸溪石料场采用 4 台HP500 圆锥破碎机；香港奥石矿厂采用 1台HP700和 2台HP500 圆锥破碎机；香港新机场工程采用 6 台HP 系列和 2台 Omnicone 圆锥破碎机；广州黄陂石矿厂采用 3 台 Omnicone 圆锥破碎机。此外，马钢孤山铁矿、北京三联砂石场和张家口采石厂等也采用了诺伯格公司生产的 G 型单缸液压圆锥破碎机。
2000 年前后，瑞典 Svedala 集团首先将 H1000系列 单缸液压圆锥破碎机推向市场，继而又将山特维克 (Sandvik) 公司 H1800 系列 (现改称 CH 系列) 单缸液压圆锥破碎机投向中国市场，一时又掀起了单缸液压圆锥破碎机的热潮。鞍钢集团弓长岭、大孤山、胡家庙、齐大山等铁矿，以及太钢尖山铁矿选矿厂，先后引进约几十台 H6800 和 H8800 单缸液压圆锥破碎机；江西铜业德兴铜矿也先后引进了数台 H8000 和H8800。
最新推出的 H7800 型单缸液压圆锥破碎机于2006 年首次在洛钼集团选厂使用后，先后也有几十台在多家大型矿业公司，如重钢太和铁矿、安徽开发矿业、唐钢司家营铁矿和广西华银铝业等获得成功应用。本钢南芬选厂也采用了 H6800 和 H7800 单缸液压圆锥破碎机代替原来的国产弹簧圆锥破碎机。
惯性圆锥破碎机是前苏联产品，其专利已转让给美国、日本和西欧等国。国内北京矿冶研究总院与圣彼得堡工程科学院合作成立中外合资北京凯特破碎机有限公司，生产世界一流的惯性圆锥破碎机。惯性圆锥破碎机原理独树一帜，仍处于应用、改进和发展中。
美国 Cedarapids 公司推出的 MVP 型液压圆锥破碎机，采用全滚动轴承结构；浙江湖州的湖州新开元碎石有限公司和哈尔滨某金矿都引进了全滚动轴承圆锥破碎机。
综上所述，凡是国外先进的圆锥破碎机国内都有引进，但对广大的中低端用户来说，弹簧圆锥破碎机仍是产销的主力军。如浙江双金的 SJ 系列、广州华扬的 S 系列、上海山宝的国产老弹簧机，其产销量远远大于液压圆锥破碎机。例如浙江双金机械集团有限公司研制的 SJ 系列改进型西蒙斯式圆锥破碎机，仅2010 年产销就近 500 台。
2010 年 11 月在上海举办的宝马展 (Bauma China2010) 也是国内破碎机主要生产厂家的一次大聚会，参展的破碎机制造企业有近百家，展出的产品从单缸液压到多缸液压，从 H1800 系列到 HP 系列，从老式的弹簧圆锥破碎机到改进型的西蒙斯圆锥破碎机，应有尽有。据统计，国内生产破碎机的厂家有数百家，仅上海地区就有几十家。由此可见国内破碎机制造业的兴旺程度以及圆锥破碎机市场的激烈竞争程度。
据笔者观察了解，国内绝大多数破碎机生产厂家都没能加大投入自主研发新产品的力度，在激烈的市场竞争中，各制造厂相互仿抄，使得国产圆锥破碎机总体上赶不上国外先进的圆锥破碎机。在这种情况下，国内有些破碎机厂商，特别是实力较强的民营企业，加大了研发投入，采用自主研发、厂校合作等方式，在对国外先进产品，如 H1800 系列及 HP 系列消化吸收的基础上，努力开创国产先进的液压圆锥破碎机。
武汉科技大学的郎宝贤教授与某厂合作研制动锥直径为 800、1000 和 1 400 mm 的单缸液压圆锥破碎机，其主要技术性能与国外先进圆锥破碎机相当，个别地方还有所改进，如 800 单缸液压圆锥破碎机启动和停车时，机器振动明显好于 GP100 单缸液压圆锥破碎机。国内不少厂家已相继生产了 HP300 和 HP500多缸液压圆锥破碎机，还有许多厂家生产了小规格的H1800 系列单缸液压圆锥破碎机。
2 现有圆锥破碎机机型与性能比较
国内外圆锥破碎机有许多类型，各型破碎机性能都不一样，同一种机型，不同的生产厂家，其产品性能也会有所不同。现就国内已有的圆锥破碎机各机型与性能进行比较，从中可以看出哪种破碎机的性能更优越，进而找出圆锥破碎机的发展方向。由于西蒙斯破碎机的性能远优于传统的弹簧式圆锥破碎机，所以近年来国内各破碎机制造厂纷纷开发这种破碎机，国产传统弹簧圆锥破碎机越来越少。近年来，新制订的弹簧圆锥破碎机国家标准 (报批稿) 与西蒙斯圆锥破碎机的参数基本相近，故传统弹簧圆锥破碎机迟早会被淘汰。表 1 给出了诺得伯格公司的西蒙斯、旋盘式、G型单缸液压圆锥破碎机和 HP 系列多缸液压圆锥破碎机的主要性能指标。
 由表 1 数据可知，生产能力最高和能耗最低的是HP 系列破碎机，产品粒度也是 HP 系列破碎机最好。旋盘式破碎机能耗高，而其产量又比西蒙斯破碎机稍低，然而小于 5 mm 粒级的产量大于西蒙斯破碎机，因此，该机虽然能耗高，但它可给下段磨机提供更多的细粒原料，使磨机达到“多碎少磨”的节能效果。
从这个观点来说，旋盘式破碎机优于西蒙斯破碎机，但不如 HP 系列破碎机。所以，诺得伯格公司自称 HP系列破碎机为新的第三代产品。G 型破碎机与西蒙斯破碎机相比还是优于弹簧破碎机。从上述 4 种破碎机的比较结果可知，旋盘式与 HP 系列破碎机采用层压破碎原理，可以实现选择性破碎，所以这两种机型性能优越；而 HP 系列破碎机不仅采用层压破碎，又是一种高能圆锥破碎机，所以它的性能更加优越。
Svedala 集团生产的 H1000 系列和山特维克公司生产的 H1800 系列单缸液压圆锥破碎机都是来自美国阿利斯一查尔默斯 (Allis-Chalmars) 公司 (简称AC 公司) 的 H 系列高能圆锥破碎机。山特维克公司称 H1800 系列是第三代产品，也是一种高能圆锥破碎机。惯性圆锥破碎机也是一种高能圆锥破碎机。现将上述 3 种高能圆锥破碎机的主要性能列于表 2。
 由表 2 数据可知，H-8000 超细型与 HP700 细型相比，后者粒度细，产量高，能耗低，但前者破碎比稍大些。H-8000 细型与 HP700 中型相比，后者产量高许多，能耗也比较低，但 HP700 质量并不轻，因为表 2 中的质量不包括破碎机液压系统部分。H-8000细型与 KИД - 2200 惯性破碎机相比，后者性能优于前者，但它的质量是前者的 2.1 倍，惯性破碎机破碎比很大，可以简化破碎工艺流程，这又是一个很大的优点。
KИД - 2200 与 HP700 中型破碎机相比，后者粒度 10 mm 以下产量 290 t/ h，比前者 12 mm 以下的产量 300 t/ h 少 10 t/ h，但粒度小 2 mm；后者能耗为1.724 kW·h/ t，前者为 2.00 kW·h/ t；从破碎机质量来看，前者为 140 t，但它的破碎比较大，这两种破碎机性能都比 H1000 系列破碎机优越。原因是虽然表 2中列举的破碎机都属高能破碎机，但 H1000 系列破碎机不是采用层压破碎原理，不能实现选择性破碎。此外，H1000 系列和 G 型破碎机同样具有前述单缸液压圆锥破碎机的优点，而且带有最先进的计算机自动控制系统。
山特维克 H1800 系列比 H1000 系列破碎机更优越，可以认为它是一种高能层压圆锥破碎机。通过前述比较可以认为，HP 系列和 H1800 系列破碎机是当今世界上最先进的两种破碎机，并受到国内外用户的好评。
3 圆锥破碎机的发展创新
3.1 在引进消化吸收方面应加大投入
从以上破碎机的分析比较可知，HP 系列多缸液压圆锥破碎机的性能优于 H1800 系列单缸液压圆锥破碎机，但从破碎机结构方面来看，圆锥破碎机比其他破碎机结构都复杂，而 HP 系列多缸机又是圆锥破碎机中最复杂的；H1800 系列单缸机是圆锥破碎机中结构最简单的一种，所以，从破碎机结构的复杂程度来看，H1800 系列单缸机又优于 HP 系列多缸机。这两种破碎机都是当今世界上性能比较优越的液压圆锥破碎机。
2000 年以前，某些厂家在引进 HP 系列多缸机的基础上，通过消化吸收研制了 HP300、HP500 多缸机，其性能基本与原机相近。引进的 HP 系列多缸机的运转实践证明了它的优越性，同时也发现了它的缺陷。
2000 年以后，引进 H1800 系列单缸机势头非常强劲，如鞍钢集团弓长岭、齐大山、东鞍山等矿就引进了多台 H8800 单缸机，使用效果也不错。某些制造厂在引进消化吸收的基础上又研制了单缸机，其中多数是成功的，也有失败的，失败的主要原因是对引进产品消化吸收不够，甚至对圆锥破碎机基本原理都没有掌握，有些试制虽基本成功，但也没有再作进一步的研究改进工作。国内也没有专门从事破碎机研究的部门，即便破碎机设计研究中心也只是承担一些一般的破碎机设计任务。据资料介绍，国内在破碎机开发研制方面做得很不够。有数据显示，日本和韩国在引进技术和用于对引进技术消化吸收的投资比例是 1∶5，而我国的比例是 1∶0.07[5]。所以，无论是国有企业还是民营企业，都应该在技术创新方面加大投入。
3.2 研发国产大型单缸液压圆锥破碎机
2009 年国务院四部委联合提出重大技术装备创新项目中，就有开发 2 000 mm 单缸液压圆锥破碎机的项目。这是因为目前国内大型单缸机的易损件全靠进口，每年花费大量的资金。因此，国内急需开发生产 H8800 这样的大型单缸液压圆锥破碎机。科学发展规律证明，创新从来都是“模仿”和“创造”，研制 2 000 mm 单缸液压圆锥破碎机首先应在研制 H8800 的基础上进行。因此，应首先对H8800 单缸机进行深入的消化吸收，然后使之国产化。这也只能算是一种技术进步，还谈不上创新，要创新应有自己的东西。希望 2 000 mm 单缸机项目早日付诸实现，以填补我国大型单缸液压圆锥破碎机制造领域的空白。
3.3 应用高新技术研发新型圆锥破碎机
随着新材料、新技术和新工艺的不断发展，特别是电子计算机，CAD 仿真、虚拟样机、优化设计 (如破碎腔的优化等) 等现代技术的应用，使得研发、改进现有圆锥破碎机取得了较大的进步。破碎机研究的总体方向是，破碎机理的研究与现有破碎机的研制，两者的目的是一致的，即降低能耗、钢耗，制造出高效节能的圆锥破碎机。破碎机的研究首先是破碎腔的研究，使它能够借用层压破碎原理，达到选择性破碎的目的。为此，新的破碎机设计的关键点是：大摆程、高摆频、大底锥角，并且三者必须达到最佳匹配；采用优化型层压破碎腔再输入高能量，也就是对破碎机内部结构和参数进行优化设计，基本上不加大外形尺寸。
其次，要创新必须改进现有破碎机的缺陷。HP系列多缸机由于结构复杂，加工安装工艺复杂，零部件磨损严重，特别是在运转过程中故障频繁；而H1800 系列单缸机由于结构简单，零部件加工工艺和安装工艺简单，易损件寿命较长，特别是运转过程中故障较少，这也是许多大型厂矿引进 H1800 系列单缸机的原因之一。
4 结语
研发新型圆锥破碎机的基本出发点是，借鉴 HP系列多缸机的优越性能，吸收 H1800 系列单缸机结构简单的优点，并把两者集中到一起，这样就能创新研发出一种新型圆锥破碎机。目前，已有国内学者设计出了一种既有多缸机的优越性能，又有单缸机结构简单特点的新型圆锥破碎机。希望有创新精神的制造厂商、科研院所和高等学校共同努力，争取研制出更多、更优越的具有我国自主知识产权的、国际领先的新型圆锥破碎机。
►欢迎进入【粉体论坛】
|
