Kegelbrekers Uitgelegd

Verkleinen

‘Comminutie’ is de term die wordt gebruikt om het proces te definiëren dat materialen (vooral gedolven erts) verkleint. Het is de handeling van het reduceren van een materiaal tot kleine fragmenten of deeltjes. Het proces wordt doorgaans bereikt in mijnbouw door middel van fasen van verkleinen en malen.

In het verleden waren mijnbouwactiviteiten zwaar en arbeidsintensief. Het breken van erts gebeurde met een mijnwerkerspik, boorbit, of voorhamer. Tot het midden van de 19e eeuw waren sorteren en verkleinen voornamelijk afhankelijk van handarbeid; water aangedreven triphamers werden veel later populair, tijdens de Industriële Revolutie. Gedurende deze vroege periode konden slechts relatief kleine hoeveelheden gesteente en aggregaat worden geproduceerd. Deze kleine hoeveelheden werden vervolgens geladen in zakken of wagens voor transport.

Spade en Pikhouwel

Tijdens de Industriële Revolutie werden explosieven voor het eerst ingezet voor commercieel mijnbouwgebruik. Mijnbouw met explosieven werd aangeduid als blazen. Tegen het midden van de 19e eeuw was blazen een wijdverspreide mijnbouwtechniek voor bulk mijnbouw en zou het kort daarna gevolgd worden door stoomschoppen. Deze nieuwe mijnbouwtechnieken revolutioneerden de mijnbouwindustrie, waardoor de productie van steeds grotere hoeveelheden vrijgekomen materialen mogelijk werd.

De mijnbouwindustrie heeft in de afgelopen eeuw groei doorgemaakt door de snelle toename van de vraag naar mineralen; deze groei heeft een aanzienlijke opschaling van productietonnages vereist. De toename van de vraag heeft geleid tot de ontwikkeling van nieuwe en efficiëntere brekers (machines gebruikt voor verkleining). Naarmate de breektonnages toenamen, namen ook de eisen voor het transporteren van hun input en output toe. Om hieraan te voldoen, werden items zoals vlakbedtransportbanden en vrachtwagens geïntroduceerd.

Vlakbedtransportbanden

Geniet je van dit artikel? Zorg er dan voor dat je onze Engineering Video Cursussen bekijkt! Elke cursus heeft een quiz, handboek, en je ontvangt een certificaat wanneer je de cursus voltooit. Geniet ervan!

Geschiedenis van de Kegelbreker

De kegelbreker werd voor het eerst ontwikkeld in de Verenigde Staten in de jaren 1920 door Symons Brothers uit Milwaukee. Symons Brothers worden gecrediteerd als de eerste ontwerpers en uitvinders van de veer kegelbreker. Het grootste voordeel van de Symons Brothers kegelbreker was zijn duurzaamheid en eenvoud (de hele machine had slechts negen bewegende delen). Na verdere jaren van onderzoek en ontwikkeling (R&D) werd de veer kegelbreker een van de meest efficiënte -en bijgevolg een van de meest gebruikte- breekmachines.

Kegelbreker Doorsnede

Het ontwerp van de veer kegelbreker kan onverwerkbare materialen bijv. vreemd metaal, door de breekholte laten passeren door gebruik te maken van veren. De eerste hydraulische kegelbreker werd ontwikkeld in 1948 en dit maakte het mogelijk om de breekholte hydraulisch te openen, in plaats van met veren (mechanische activering). Zowel de veer als de hydraulische kegelbreker ontwerpen worden nog steeds gebruikt.

Kegelbrekers zijn in staat om alle soorten middelharde tot harde mineralen en stenen te breken. Het biedt ook veel voordelen ten opzichte van andere brekerontwerpen, zoals laag energieverbruik, betrouwbaarheid, hoge efficiëntie (vergeleken met andere brekers), en een hoge reductieverhouding (voer/invoermaat vergeleken met product/uitvoermaat).

Ondanks dat ze in veel industrieën aanwezig zijn, worden ze het meest gebruikt in de bouw en mijnbouw industrieën. Kegelbrekers worden over het algemeen gebruikt voor secundaire, tertiaire en downstream breekdiensten, met kaakbrekers en gyratory brekers gebruikt voor primaire breek operaties.

Kaak, Kegel en Gyratory Brekers

In sommige gevallen kan het Run of Mine (ROM) erts van de mijn worden gevoed naar een kegelbreker via transportbanden en schermen, maar vaker zal het voer afkomstig zijn van upstream primaire breker(s) en zullen kegelbrekers worden gebruikt voor downstream breekfasen.

Doel van Brekers

Een breker is een machine ontworpen om de grootte van grote rotsen te verkleinen tot kleinere rotsen, grind, zand, of steengruis; dit is essentieel voor efficiënt transport van het product via transportbanden enz. Verkleinen is de eerste van vele fasen die leiden tot de scheiding van de mineraal/mineralen van het afval (gangue) materiaal. Afvalmateriaal kan worden weggegooid of gerecycled, waardoor het mineraalrijke product verder kan worden verwerkt in de hoofdinstallatie.

Verschillende soorten brekers en mineraalscheiders kunnen worden ingezet afhankelijk van de doorvoer, hardheid, en eigenschappen van het te verwerken mineraal. In alle gevallen wordt de verkleiningsfase in wezen bereikt door een mechanisch versterkte kracht (via mechanisch voordeel) over te brengen op een materiaal, om de bindingen te verbreken die het materiaal bij elkaar houden.

Verkleinen wordt bereikt door het voer tussen twee vaste oppervlakken door te voeren, en vervolgens voldoende kracht toe te passen om de oppervlakken samen te brengen zodat de moleculen van het te verkleinen materiaal gescheiden worden van (breuk), of, uitlijning veranderen in relatie tot (vervormen), elkaar.

Breekmachines worden vaak geclassificeerd naar de mate waarin ze het startmateriaal fragmenteren, met primaire en secundaire brekers die grof materiaal verwerken, en tertiaire en quaternaire brekers die deeltjes tot fijnere gradaties reduceren. Elke breker is ontworpen om met een bepaalde maximale grootte van ruw materiaal te werken, en levert vaak zijn output aan een zeefmachine (zeef), die het product sorteert en leidt voor verdere verwerking. In veel gevallen worden de initiële verkleiningsfasen gevolgd door verdere maalstappen (als de materialen verder moeten worden verkleind).

Soorten Brekers

Er zijn drie gebruikelijke brekers die worden gebruikt in mijnbouw- en verwerkingsinstallaties:

• Gyratory Brekers
• Kaakbrekers
• Kegelbrekers

Meestal wordt de initiële verkleiningsfase voltooid met behulp van ofwel gyratory brekers of kaak brekers. Het is vaak het geval dat er slechts één breker is geïnstalleerd, en deze wordt aangeduid als de primaire breker.

Kegelbrekers worden vaker gebruikt voor 2e, 3e & 4e fase verkleiningsstappen (hoewel niet altijd).

Kegelbreker Componenten (Breker Onderdelen)

De belangrijkste componenten van een kegelbreker omvatten de hoofdas, mantel, concaaf, kegel, excentrische bus, aandrijving, kroonwiel, frame, en vreemd ontgrendelingsmechanisme (mechanisch of hydraulisch geactiveerd).

Kegelbreker Componenten

Bovenste Behuizing & Spinnekap Montage

Het voer wordt door transportbanden naar een voedertrechter boven de verticaal gemonteerde kegelbreker gevoerd. Het voer komt de breker binnen via een opening in de bovenste behuizing. Afhankelijk van het ontwerp van de kegelbreker kan een verdeelplaat worden gebruikt om het voer gelijkmatig te verdelen wanneer het de breker binnenkomt. Een spinnekap (indien gemonteerd) herbergt het bovenlager van de hoofdas; de as wordt gesmeerd met vet of olie afhankelijk van het ontwerp.

Spinnekap Montage

Hoofdas

De hoofdas wordt normaal gesproken vervaardigd uit hoogwaardig gesmeed staal (geglazuurd voor spanningsontlasting). Het bovenste deel van de as wordt ondersteund door een zelfinstellend lager in de spinnekap (indien gemonteerd). Het zelfinstellende lager is ontworpen om de beweging op te vangen die wordt gegenereerd door de oscillerende as; deze oscillerende beweging wordt veroorzaakt door de lagere excentrische aandrijving. De journal van het spinlager is gekrompen op de bovenkant van de hoofdas.

Staplager

De onderkant van de hoofdas wordt ondersteund door een drie-delige staplager opstelling die oscilleert met de hoofdas. Het staplager ondersteunt het gewicht van de as.

Mantel & Concaaf

De mantel is geïnstalleerd over de kop/kegel, die op de hoofdas is gemonteerd. De mantel vormt een deel van de vervangbare slijtdelen en oscilleert met de bewegende as (bewegend slijtoppervlak). Mantels worden meestal vervaardigd uit mangaanstaal legering.

Een concaaf ring (kom voering) is gehuisvest binnen de bovenste behuizing; het vormt het stationaire slijtoppervlak.

Kegelbreker Onderdelen

Excentrische Aandrijving & Bus

Excentrische beweging wordt bereikt door de lagere excentrische bus en aandrijvingsopstelling onderaan de hoofdas. Deze opstelling is vergelijkbaar in ontwerp en principe met die gebruikt door gyratory brekers. De excentrische bus is vervaardigd uit hoog koolstofstaal voorzien van een bronzen binnenste slijthuls. Het is mogelijk om de excentrische slag aan te passen door verschillende maten hulzen te installeren. De ‘slag’ definieert het bewegingsbereik van de as en bijgevolg de afstand tussen de mantel en komvoering op een bepaald punt, dit is met name relevant bij het verstikkingspunt (de plaats waar de diameter van de mantel het grootst is en waar de mantel fysiek het dichtst bij de stationaire slijtoppervlakken komt).

Pignonwiel & Tussenas Montage

Een legering staal pignonwiel is gemonteerd op een pignon aandrijfas. De pignon aandrijfas wordt ondersteund door pignon aslagers gevoed vanuit een gemeenschappelijk smeersysteem. Een externe motorpoelie-opstelling levert bewegingskracht aan de pignon as, die op zijn beurt de hoofdas roteert via deze pignon en kroonwiel opstelling.

Onderste Behuizing

Een geglazuurd gietstaal onderste behuizing herbergt de aandrijvingsopstelling en excentrische aandrijfcomponenten. Afgevoerd materiaal van de breker passeert door de onderste behuizing.

Hoe Kegelbrekers Werken

Voer vanuit een voedertrechter wordt in een grote opening aan de bovenkant van de kegelbreker gevoerd. Het voer valt vervolgens door de zwaartekracht en wordt verkleind tussen de mantel en concaaf; verkleining vindt plaats in de breekholte. Naarmate het voer naar het aandrijfeinde van de kegelbreker beweegt, neemt de grootte af (door de verkleiningsactie), en steeds kleinere stukken bewegen naar het aandrijfeinde van de breker. Na het passeren van de breker wordt het product -nu in een veel kleinere maat- afgevoerd door een opening in de onderste behuizing.

Gyratory Breker Operatie

Verkleinings actie wordt geproduceerd door de oscillatie of slag (openen & sluiten) tussen de bewegende mantelvoering, gemonteerd op de kegel, en de stationaire concaaf voeringen gemonteerd binnen de bovenste behuizing van de breker. De mantel en concaaf vormen de werkoppervlakken van de breker, aangezien dit is waar de verkleiningsactie plaatsvindt.

De breedte van de afvoeropening bepaalt de grootte van de productoutput van een breker. De grootte van de productoutput van een breker kan worden gevarieerd door de bovenste behuizing op te tillen of te laten zakken. Deze aanpassing varieert de grootte van de productoutput van een kegelbreker omdat de opening tussen de mantel en concaaf dienovereenkomstig wordt vergroot of verkleind. Het optillen van de concaaf (komvoering) vergroot dus de productoutput, terwijl het laten zakken van de concaaf de productoutput verkleint.

Omdat de beweging van de mantel excentrisch is, is de opening tussen de mantel en concaaf aan de ene kant anders dan de opening aan de tegenoverliggende kant, op elk gegeven moment. Wanneer de opening tussen de mantel en concaaf het grootst is, is de tegenoverliggende opening het kleinst. De breedste opening tussen de mantel en concaaf wordt aangeduid als de open zijde instelling (OSS), terwijl de smalste opening wordt aangeduid als de gesloten zijde instelling (CSS). Beide instellingen zijn belangrijk omdat ze de grootste mogelijke productoutputgrootte beschrijven (OSS) en de kleinste mogelijke productoutputgrootte (CSS). De OSS kan worden gegeven als:

CSS + Slag = OSS

CSS en OSS Aangegeven

Excentrische beweging wordt bereikt door de lagere excentrische bus en aandrijvingsopstelling onderaan de hoofdas. De invoer pignon aandrijftussenas wordt ondersteund door pignon lagers en aangedreven door een elektromotor. Een externe versnellingsbak of riemaandrijving verlaagt de motorsnelheid bij de breker; typische brekersnelheden variëren van enkele honderden omwentelingen per minuut tot ongeveer 1000 omwentelingen per minuut. In sommige gevallen kan een koppelsysteem ook worden gebruikt om schokken op te vangen. De pignon op de tussenas grijpt in met de excentrische tandwielaandrijving, of kroonwiel.

Kroonwiel

Het binnenoppervlak van de excentrische bus is machinaal bewerkt buiten het midden van de centrale as van de breker. Terwijl de excentrische bus roteert, oscilleert de onderste as in een elliptische baan rond de centrale lijn van de breker. Deze actie zorgt ervoor dat de opening tussen de mantel en concaaf voeringen opent en sluit bij elke rotatie van de as. Aan het bovenste uiteinde van de mantel is deze beweging zeer klein, maar naarmate het voer lager valt, neemt de slag toe en neemt de verkleiningskracht ook dienovereenkomstig toe.

Kegelbreker Mantel Reispad

Verkleind voer valt naar de onderste behuizing en wordt afgevoerd naar het producttransportsysteem voor verdere verwerking. De onderste behuizing herbergt ook een geforceerd smeersysteem en hydraulisch systeem, wat cruciaal is voor de aandrijvingsopstelling en vreemd ontgrendelingscilinders (indien gemonteerd).

Verdere verwerking kan extra verkleiningsfasen omvatten (secundair, tertiair, quaternair enz.), malen, en andere winstgevendheid stappen om aan te passen aan het te verwerken product.