物料的破碎是許多行業( 如冶金、礦山、建材、化工、陶瓷 筑路等) 產品生產中不可缺少的工藝過程。由于物料的物理性質和結構差異很大, 為適應各種物料的要求, 破碎機的 品種也是五花八門的。就金屬礦選礦而言, 破碎是選礦廠的道工序, 為了分離有用礦物, 不但分為粗碎、中碎、細碎, 而且還要磨礦。因為磨礦是選礦廠的耗能大戶( 約占全廠耗電的 50%) , 為了節能和提高生產效率, 所以提出了“多碎少磨”的技術原則。這使破碎機向細碎、粉碎和高效節能方向發展。另外隨著工業自動化的發展, 破碎機也向自動化方向邁進( 如國外產品已實現機電液一體化、連續檢測, 并自動調節給料速率、排礦口尺寸及破碎力等) 。隨著開采規模的擴大, 破碎機也在向大型化發展, 如粗碎旋回破碎機的處理能力已達 6000t/ h。至于新原理和新方式的破碎( 如電、熱破碎) 尚在研究試驗中, 暫時還不能用于生產。對粗碎而言, 目前還沒有研制出更新的設備以取代傳統的顎式破碎機和旋回式破碎機, 主要是利用現代技術, 予以改進、完善和提高耐磨性, 達到節能、高效、長壽的目的。細碎方面新機型更多些。總的來看, 值得提出的有: 顎式破碎機、圓錐破碎機、沖擊式破碎機和輥壓機。
1、顎式破碎機
傳統的顎式破碎機由于具有結構簡單、工作可靠、制造容易、維修方便、價格低廉、適用性強等優點, 所以在工業上得到廣泛應用。其缺點是非連續性破碎、效率較低, 破碎比較小, 給礦不均勻引起顎板磨損不均勻等。針對其缺點, 各國都在以下幾方面加以改進: 優化結構與運動軌跡;
改進破碎腔型, 以增大破碎比, 提高破碎效率, 減少磨損, 降低能耗, 現已普遍應用高深破碎腔和較小嚙角; 改進了動顎懸掛方式和襯板的支承方式, 改善了破碎機性能; 顎板采用了新的耐磨材料, 降低了磨損消耗; 提高了自動化水平( 可自動調節、過載保護、自動潤滑等) 。同時也出現了一些新的機型, 如雙腔雙動顎式破碎機, 其破碎比可達 20～50, 排料口調節方便, 產量大; 雙腔回轉破碎機, 兼有顎式破碎機與圓錐破碎機的性能,其產量較同規格的顎式破碎機高 50%。還有篩分顎式破碎機, 把篩分和破碎結合為一體, 不僅可簡化工藝流程, 且能及時將已達粒度要求的物料從破碎腔中排出, 減輕了破碎機的堵塞和過粉碎, 提高了生產能力, 降低了能耗。在大型化方面國內外都已生產 1500mm×2100mm 規格的顎式破碎機。
2、圓錐破碎機
傳統的圓錐破碎機( 含旋回式) 都優化了破碎腔, 提高了產量, 并可配備自動調節排礦口的裝置或控制器。有代表性的是美國諾德伯格公司的新一代高能高效 HP 系列圓錐破碎機, 采用了層壓破碎原理粉碎物料, 實現了選擇性破碎。與傳統式的比較, 它的擺動幅度大, 轉速高, 因此產量大, 能耗低, 以銅套取代傳統的滾珠軸承, 故障率低, 壽命長; 機器重量小( 反映了設計與制造工藝綜合水平的先進性) , 具有保護和自動調整機構, 可實現計算機自動控制。此外, 還值得提出的是水沖式圓錐破碎機和慣性圓錐破碎機。水沖式圓錐破碎機的主要特點是: 物料進入破碎機破碎時加水沖洗, 以加大物料從破碎腔排出速度, 減少經破碎形成的細顆粒在破碎腔中構成料層“襯墊作用”。該機產量高, 產品粒度細, 可開路破碎, 不需粉碎倉, 直接進入球磨機。這是諾得伯格公司的專利, 其破碎機與球磨機配成的碎磨系統, 不但產量高, 而且投資少、耗能少、成本低( 實踐表明, 破碎機產量可提高 50% , 能耗降低25%, 產品粒度可達 6～8mm, 大大提高了球磨機產量) 。慣性圓錐破碎機與一般圓錐破碎機在結構上的不同點是: 機體坐落在隔振裝置上, 動錐軸插入帶有激振器的軸套中, 電機的旋轉運動通過傳動機構給固定在軸套中的激振器, 激振器旋轉時產生慣性力( 同時具有高頻振動性質) , 使動錐繞球面支承的球心作旋擺運動。當破碎腔內無物料時, 動錐將沿定錐內表面滾動; 當破碎腔內有物料時, 動錐沿料層滾動而進行破碎。內錐這種不同形式的位移, 是由于在這種機器中沒有內錐圓周振動振幅的運動學限制, 在工作狀態下, 由于破碎物料沿破碎腔的阻力不均勻性, 內錐可以改變其振幅, 當機器中落入不可破碎的物體時不會發生傳動系統的損壞, 這是該機器的一大特點。與一般圓錐破碎機相比, 第二個特點是破碎力與被加工的物料性質無關, 破碎力的值是不變的( 一般偏心圓錐破碎機破碎力的大小取決于物料的變形程度) 。慣性圓錐破碎機通過向物料層施加嚴格定量的由慣性力造成的壓力, 可以將物料層適當壓實, 使物料承受全方位的擠壓, 物料顆粒之間的相互作用, 從而實現“料層粉碎”。同時在由慣性力引起的強烈脈動沖擊
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