Самые эффективные дробильные установки для твёрдых пород и рудников: сравнение щековой и роторной дробилки

В карьере или на руднике не существует «самой эффективной дробилки» вообще — есть подходящая и неподходящая. Та же роторная дробилка, которая в известняке даёт дешёвый кубовидный щебень, на базальте может износить била за несколько смен. В этой статье мы сравниваем щековые и роторные дробилки для твёрдых абразивных пород (базальт, гранит, кварцит, железная и хромовая руда) и для мягких и средних пород (известняк, доломит) по изнашиваемым деталям, приёмному отверстию, производительности и форме зерна — на основе модельных таблиц General Makina. Общие критерии выбора типа мы уже разбирали в статье «Роторная или щековая? Критерии выбора типа дробилки»; здесь речь о правильном сочетании машины и материала.

«Самую эффективную» дробилку определяет материал, а не каталог

Эффективность измеряется затратами на износ на тонну, числом стадий дробления до целевой фракции и тем, соответствует ли продукт техническим требованиям. Все три величины зависят от абразивности породы. Порог, используемый на страницах продукции General Makina, даёт практическую границу: материал с содержанием кремнезёма выше 10 % или индексом абразивности Бонда (Ai) выше 0,15 считается абразивным. Приведённые там ориентировочные значения показывают разрыв наглядно: известняк — около Ai 0,001–0,03, базальт — около 0,20, гранит — около 0,55. Гранит во много раз абразивнее известняка, и один и тот же принцип дробления не может вести себя в них одинаково.

Поэтому первый шаг — отдать пробу с участка на анализ содержания кремнезёма и, по возможности, индекса абразивности. Если качество меняется по забою, установку рассчитывают на худший участок: его тоже придётся дробить.

Изнашиваемые детали: щёки и била изнашиваются по-разному

В щековой дробилке порода сжимается между неподвижной щекой и подвижной щекой, которую качает эксцентриковый вал. В серии GNRK щёковые плиты изготовлены из аустенитной марганцовистой стали (Mn13/Mn18). Эта сталь наклёпывается на поверхности под ударом и давлением: при дроблении твёрдой породы поверхность становится твёрже, а основа остаётся вязкой. Именно поэтому щековая дробилка сохраняет ресурс металла на твёрдом камне.

В роторной дробилке била быстро вращающегося ротора ударяют по камню и отбрасывают его на передние и задние отражательные плиты. Износ сосредоточен на кромках, каждый удар снимает металл с била. Согласно странице GNR PDK, для чистого абразивного питания применяются била из высокохромистого белого чугуна (около 700–800 HB); при переработке бетона из-за риска попадания металла предпочитают более вязкие марганцовистые или мартенситные била; при очень высоком содержании кремнезёма возможны композитные била с керамическими вставками. На той же странице прямо сказано, что гранит, базальт, кварцит и речной гравий выше порога способны сработать била за считанные часы и что для этих пород предпочтительна схема «щековая + конусная».

Практический вывод: в известняке правильный сплав бил определяет стоимость тонны на роторной дробилке. На базальте выбор сплава проблему не решает — нужно менять сам принцип дробления.

Сравнение по модельным таблицам: GNRK, GPS, GNR PDK и GNR DMK

В таблице приведены только диапазоны, опубликованные на страницах продукции четырёх серий. Значения относятся к самой малой и самой крупной модели серии; данные промежуточных моделей — на соответствующей странице.

Первый вывод из таблицы: производительность сама по себе не может решать. Диапазон GNR PDK03 500–900 т/ч превышает 500–600 т/ч у GNRK 140, но эта разница имеет смысл только при подходящем материале из последнего столбца. В гранитном карьере высокая производительность PDK03 растворяется в часах простоя на замену бил. Второй момент: у щековой серии размер питания — это размер зева (ширина × глубина), у роторных — максимальный принимаемый кусок. Прежде чем сравнивать напрямую, одно нужно пересчитать в другое.

Приёмное отверстие и производительность: выбор от самого крупного куска

По данным страницы GNRK, максимальный кусок, который принимает щековая дробилка, составляет примерно 0,8–0,9 ширины зева. Негабарит образует своды, питатель останавливается, и паспортная производительность остаётся на бумаге.

Условный пример: допустим, самые крупные куски, которые экскаватор подаёт в бункер в гранитном карьере, имеют размер 750 мм. Ширина зева GNRK 90 — 900 мм; с коэффициентом 0,8–0,9 допустимый кусок составляет 720–810 мм. Кусок 750 мм укладывается в этот диапазон, но близко к нижней границе — в дни неудачного взрыва стоит ожидать зависаний. Зев 1100 мм у GNRK 110 по тому же расчёту даёт 880–990 мм и оставляет запас. Решение зависит не только от требуемой производительности, но и от стабильности буровзрывных работ.

На крупных объектах с твёрдой породой и рудой GNRK 130 (1300×1000 мм, 160 кВт, 400–500 т/ч) и GNRK 140 (1400×1100 мм, 200 кВт, 500–600 т/ч) принимают крупную горную массу в одну стадию. В известняке проблема крупных кусков решается на роторной стороне: GNR PDK03 принимает питание до 1300 мм и, согласно странице продукции, на известняке даёт степень дробления до 20:1 в одну стадию. Типичная степень дробления щековой дробилки — 4:1–9:1. Отсюда способность первичной роторной дробилки сокращать число стадий на известняке.

Форма зерна: на какой стадии достигается кубовидность?

Требования к заполнителям для бетона и асфальта ограничивают лещадные и игловатые зёрна. Роторная дробилка раскалывает камень по естественным плоскостям раскола и потому даёт кубовидный продукт; на странице GNR DMK подчёркивается качество формы зерна вторичной роторной дробилки, но отмечено, что она может давать чуть более лещадное зерно, чем центробежная дробилка с вертикальным валом, и что дополнительная стадия VSI повышает кубовидность.

На твёрдой породе кубовидность достигается конусной дробилкой, а не роторной. В конусной дробилке General материал многократно раздавливается между эксцентрично качающимся конусом и броней чаши, пока не пройдёт установленную щель. Такое многостороннее сжатие даёт кубовидный продукт при низкой стоимости изнашиваемых деталей на абразивном камне; гидравлическая регулировка разгрузочной щели (CSS) задаёт крупность продукта, гидроцилиндры защищают от внезапных заклиниваний. На странице продукции указан порядок величин для вторичной стадии — питание 50–250 мм и продукт 0–60 мм; производительность и мощность по моделям даются под проект.

Эталонная схема для твёрдой породы: щековая первичная + конусная вторичная

Практическое воплощение этого подхода — мобильная дробильно-сортировочная установка General 944: щековая дробилка GPJ 90 на первичной стадии и конусная GM430 на вторичной работают на одном колёсном шасси. Установка принимает питание 800 мм и выдаёт 120-180 т/ч; трёхдечный горизонтальный грохот 1600×5000 мм делит продукт на фракции 0-5, 5-12 и 12-19 мм, питание — от генератора 550 кВА. Страница продукции позиционирует её для базальта, гранита, железной руды, хрома и кварца и подчёркивает, что конусная вторичная стадия — главное отличие от General 950, где тот же первичный агрегат работает с роторной вторичной дробилкой (DMK01). Для породы средней крепости с кремнезёмом вблизи порога можно рассматривать схему с роторной вторичной стадией, как у 950; на камне явно выше порога конусная вторичная дробилка удерживает расход металла под контролем.

Эталонная схема для мягкой и средней породы: полностью роторная цепочка

В известняке и доломите роторная дробилка даёт и степень дробления, и форму зерна. При высокой целевой производительности первичная роторная дробилка GNR PDK комбинируется с вторичной GNR DMK; DMK01 даёт 120–180 т/ч при 160 кВт, DMK05 — 250–500 т/ч при 500 кВт, типичная степень дробления вторичной роторной дробилки — около 10:1. На линиях средней мощности, где нужно меньше стадий, серия GPS выполняет первичное и вторичное дробление в одном корпусе; например, GPS-1415 при питании 1000 мм даёт 150–400 т/ч. Один корпус — это один комплект изнашиваемых деталей и один двигатель; такой подход окупается только на неабразивном камне.

Контрольный список подбора по материалу

1. Анализ пробы: превышает ли кремнезём 10 % или Ai — 0,15? Если да, исходная схема — щековая первичная и конусная вторичная.
2. Максимальный кусок: вписывается ли измеренный кусок в 0,8–0,9 ширины зева щековой дробилки и меньше ли он максимального размера питания на странице роторной дробилки?
3. Глина и влажность: влажное, липкое глинистое питание забивает камеру щековой дробилки; предусмотрите предварительный грохот или промывку.
4. Риск попадания металла: на объектах переработки или руды с посторонним металлом уточните сплав бил (вязкая марганцовистая или мартенситная сталь) и защиту конусной дробилки от перегрузки.
5. Технические требования: если для бетона или асфальта нужна кубовидность, последней стадией должна быть конусная (твёрдая порода) или роторная/VSI дробилка (мягкая порода).
6. Цепочка производительности: первичная, вторичная стадии и грохот рассчитываются на один тоннаж; самая узкая стадия определяет производительность всей линии.
7. Бюджет на износ: сравнивайте стоимость изнашиваемых деталей на тонну продукции, а не на машину.

Как этот список применяется на практике, показывает наша статья «Выбор установки для дробления и грохочения базальта».

Часто задаваемые вопросы

Можно ли применять первичную роторную дробилку на базальте или граните?

Механически она их раздробит, но наши страницы продукции такое применение не рекомендуют. Ai базальта около 0,20, гранита — около 0,55; оба выше порога 0,15, и расход бил поднимает стоимость тонны выше, чем у схемы «щековая + конусная».

Ошибочен ли выбор щековой первичной дробилки для известняка?

Нет. Щековая дробилка серии GNRK без проблем дробит и известняк, а с предварительным грохочением — надёжный старт при глинистом, загрязнённом питании. Плата за это — для кубовидного продукта нужна вторичная роторная дробилка; на чистом известняке первичная роторная справится с той же задачей за меньшее число стадий.

Какая схема рекомендуется для дробления руды?

Для абразивных руд — железной, хромовой, кварца — стандартная отправная точка: щековая первичная и конусная дробилка на вторичной стадии. Модель конусной дробилки подбирается под проект по размеру питания, целевому продукту и тоннажу, поэтому запрос коммерческого предложения следует сопровождать данными пробы и целевыми фракциями.

Что определяет цену в коммерческом предложении?

Основные факторы — модель дробилки и число стадий, количество дек грохота, мобильное или стационарное исполнение, генератор или подключение к сети, а также сплав изнашиваемых деталей. Цена, названная до анализа материала, — это цена неверной схемы.

Вывод: правильное сочетание — самая эффективная установка

На твёрдой абразивной породе и руде щековая первичная дробилка с конусной вторичной удерживает расход металла под контролем и даёт кубовидный продукт. На известняке и доломите первичная роторная дробилка или однокорпусное решение вроде GPS обеспечивают высокую степень дробления и хорошую форму зерна за меньшее число стадий. General Makina производит дробильные установки с 1976 года; мы подберём схему по вашему анализу пробы, размеру максимального куска и целевым фракциям, а на всё оборудование действует гарантия 1 год. Отправьте данные о материале и запросите коммерческое предложение.