CN106902966B - 实现层状矿物按层解离的破碎方法及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于矿物破碎生产技术领域。一种实现层状矿物按层解离的破碎方法及其设备，其通过将层状矿物放置在水平台面上，并对层状矿物施加作用力F，作用力F的作用方向与水平台面的法线夹角为θ，则满足f×F×sinθ＞F×cosθ，从而使得所述层状矿物与水平台面之间不发生滑动摩擦；此时，层状矿物逐层传递沿层方向的剪切力，逐步增大对层状矿物施加的作用力F，当作用于层状矿物中层间的剪切力大于层状矿物中层间的结合力时，层状矿物发生错位移动，层状矿物的层状解理被破坏，实现层状矿物的按层剥离；其中，f为层状矿物与水平台面之间的摩擦系数。本发明能够使得层状矿物的大片状形态得到有效的分离和保护，从而达到增加矿物附加值，降低选矿成本的目的。

Description

实现层状矿物按层解离的破碎方法及其设备

技术领域

本发明属于矿物破碎生产技术领域，具体涉及一种实现层状矿物按层解离的破碎方法及其设备。

背景技术

现有技术中，常规破碎方法对层状矿物的施力方向没有选择性，造成层矿矿物破碎过程中大片层状结构破坏，即大的片状矿物被破碎为细小的片状，过粉碎导致矿物经济价值下降，选矿成本增加。

如附图1和图2所示，其分别为常规的颚式破碎机机构运动简图和矿物在该颚式破碎机的受力示意图，原动件曲柄带动连杆，驱动摇杆对矿物进行挤压破碎，矿物所受的力的方向取决于矿物落入颚式破碎机腔体中与动颚的接触点位置，对于层状矿物而言，其所受到的力的方向具有不确定性，即由平行于层状方向到垂直于层状方向的任意方向都有可能，矿物有可能沿层状解离，也可能层状结构被直接压碎，因此矿物的过粉碎会比较严重。其矿物在双侧相对挤压力的作用下产生变形碎裂，对于层状矿物而言，这种力的作用方式容易使矿物层状面产生挤压弯曲变形，最终使矿物层状面折断而破坏矿物的自然层状解理结构，产生过粉碎。

如附图3和图4所示，其分别为目前应用的一种剥片机结构简图和剪切破碎过程中矿物受力的示意图，其旋转的轴上带有剪切叶片，轴旋转过程中叶片对矿物形成剪切切割作用，但是由于矿物是自然堆放，产生的切割作用不是按层状解理面进行，因此其对矿物的破碎作用一般是切碎、砸碎，而不是按照层矿矿物层状解理面选择性地进行，难以达到理想的破碎效果。矿物在高速旋转的剥片机叶片产生的巨大剪切力作用下被直接剪断，对于层矿矿物，如果施力方向垂直于层矿矿物自然解理面，则矿物片状的形态直接被打碎，产生过粉碎。

因此，金属矿石一般硬度较大，在破碎过程中必须对矿石施加足够大的惯性冲击力，才能使其破碎；而云母等呈层状解理的非金属矿物，一般硬度较低，在巨大的惯性冲击力作用下，矿物的片状形态破坏极为严重，因此上述两种常规的破碎技术都会使层状矿物产生严重过粉碎。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种实现层状矿物按层解离的破碎方法及其设备，其能够使得层状矿物的大片状形态得到有效的分离和保护，从而达到增加矿物附加值，降低选矿成本的目的。

为达到上述目的，所采取的技术方案是：

一种实现层状矿物按层解离的破碎方法，将层状矿物放置在水平台面上，并对层状矿物施加作用力F，作用力F的作用方向与水平台面的法线夹角为θ，则满足f×F×sinθ＞F×cosθ，从而使得所述层状矿物与水平台面之间不发生滑动摩擦；此时，层状矿物逐层传递沿层方向的剪切力，逐步增大对层状矿物施加的作用力F，当作用于层状矿物中层间的剪切力大于层状矿物中层间的结合力时，层状矿物发生错位移动，层状矿物的层状解理被破坏，实现层状矿物的按层剥离；其中，f为层状矿物与水平台面之间的摩擦系数。

进一步的，当作用力F在逐步增大的过程中，所述层状矿物在作用力F的碾压作用下发生翻转，使得层状矿物的层状解理面逐渐趋于与水平台面平行。

一种层状矿物剥片机，包括支撑台板、枢接设置在支撑台板上的转轴、驱动转轴转动的剥片动力组件和设置在支撑台板上部的转轴上的剥片楔体组件，所述剥片楔体组件包括呈圆周布设在转轴上的多个楔块，相邻两楔块之间形成给料通道，所述楔块与支撑台板之间形成间隔为L的剥离区间，则L为允许剥离通过的矿物层的最大厚度值；沿转轴的旋转方向，在各楔块的前侧端设置有工作楔面，工作楔面与支撑台板之间的夹角为θ；当层状矿物流放至工作楔面与支撑台板之间时，工作楔面作用于层状矿物上的作用力F，则f×F×sinθ＞F×cosθ，其中，f为层状矿物与支撑台板之间的摩擦系数。

进一步的，所述层状矿物剥片机还包括有柱状壳体，所述柱状壳体内间隔固定设置有多个支撑台板，所述转轴上间隔布设有多组剥片楔体组件，多组剥片楔体组件与多个支撑台板一一对应设置，所述支撑台板与对应的剥片楔体组件之间形成一组剥片单元，相邻两剥片单元之间设置有落料机构；所述柱状壳体的顶部设置有进料口，柱状壳体底部设置有排矿口。

进一步的，所述落料机构为开设在位于两剥片单元之间的支撑台板上的落料孔，或所述落料机构为设置在柱状壳体外侧的多个落料通道，落料通道的上端与位于上部的剥片单元的剥离区间相对应，落料通道的下端与位于下部的剥片单元的给料通道相对应。

进一步的，所述排矿口为设置在位于最下侧的剥片单元中支撑台板上的排矿口，或所述排矿口为开设在与最下侧的剥片单元对应的柱状壳体上的排矿口。

进一步的，所述转轴上布设有三组剥片单元，在三组剥离单元中，剥离区间的间隔L自上之下逐渐缩小。

进一步的，单组剥片楔体组件包括三个呈圆周均布设置在转轴上的楔块，所述剥片动力组件包括驱动电机、分别设置在驱动电机和转轴上的主动皮带轮和从动皮带轮。

一种层状矿物剪切破碎机，包括左右对应设置的定颚板和动颚板、设置在定颚板和动颚板的前后两侧的破碎护板、以及驱动动颚板往复动作的破碎动力组件，所述动颚板上部与破碎护板之间设置有转动滑动销组件，所述转动滑动销组件包括固定设置在破碎护板上的滑动销、枢接设置在动颚板上的转动销、和开设在转动销中部的条形滑动槽，所述滑动销匹配滑动卡设在所述滑动槽内，所述滑动销为长条形且呈倾斜布置，滑动销与定颚板的夹角为θ；当层状矿物流放至定颚板与动颚板之间时，动颚板作用于层状矿物上的作用力为F，则f×F×sinθ＞F×cosθ，其中，f为层状矿物与定颚板之间的摩擦系数。

进一步的，所述破碎动力组件包括飞轮、曲轴和设置在曲轴上的主连杆，所述主连杆下端与动颚板下端之间枢接设置有前驱动连板，主连杆下端还设置有后驱动连板，后驱动连板与破碎机的基座枢接，所述前驱动连板和后驱动连板左右对应设置在主连杆下端的两侧。

进一步的，所述后驱动连板与基座之间设置有间隙调整组件，间隙调整组件包括设置在基座上的调整块、枢接设置在后驱动连板上的连接块和设置在调整块与基座之间的调整螺栓，所述调整块上设置有调节斜面，所述连接块匹配对接设置在调节斜面上，所述动颚板下端枢接设置有拉杆，拉杆穿过所述基座，且在拉杆的外端部与基座之间压设缓冲弹簧。

采用上述技术方案，所取得的有益效果是：

本发明的破碎方法，利用机械自锁的原理，对矿物施加倾斜的作用力，保障矿物自身固定的前提下，沿矿物自然层状解理面施加逐渐增强的剪切力，使得矿物层间产生剪切移动，层状矿物的大片状形态得到保护，从而达到增加矿物附加值，降低选矿成本的目的。

本发明的剥片机和破碎机整机结构设计合理，能够根据本申请的破碎方法，利用机械自锁原理，对层状矿物的解理面施加足够大的剪切力，使得层状矿物能够逐层进行剥离，按照设定的厚度进行有效的分离，避免了传统的剥片机的过粉碎的问题。

附图说明

图1为常规的颚式破碎机机构运动简图。

图2为图1中的颚式破碎机中矿物的受力结构示意图。

图3为常规的剥片机结构示意图。

图4为图3的剥片机中的剪切破碎过程中矿物受力的示意图。

图5为本发明实现层状矿物按层解离的破碎方法中矿物受力结构示意图之一。

图6为本发明实现层状矿物按层解离的破碎方法中矿物受力结构示意图之二。

图7为本发明实现层状矿物按层解离的破碎方法中矿物受力结构示意图之三。

图8为本发明层状矿物剥片机的结构示意图。

图9为转轴与剥片楔体组件的结构示意图。

图10为剥片楔体组件与支撑台板的结构示意图。

图11为图10的俯视结构示意图。

图12为楔块与支撑台板的结构示意图。

图13为层状矿物剪切破碎机的结构示意图。

图中序号：10为层状矿物、20为层状矿物剥片机、210为支撑台板、220为转轴、230为剥片楔体组件、231为楔块、232为给料通道、233为剥离区间、234为工作楔面、240为剥片动力组件、241为驱动电机、242为主动皮带轮、243为从动皮带轮、250为落料孔、260为柱状壳体、270为进料口、280为排矿口、30为层状矿物剪切破碎机、310为定颚板、320为动颚板、330为破碎护板、340为转动滑动销组件、341为滑动销、342为转动销、343为滑动槽、350为破碎动力组件、351为飞轮、352为曲轴、353为主连杆、354为前驱动连板、355为后驱动连板、360为间隙调整组件、361为调节块、362为连接块、363为调整螺栓、370为拉杆、380为基座、390为压缩弹簧。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

实施例一：本发明一种实现层状矿物按层解离的破碎方法，将层状矿物10放置在水平台面上，并对层状矿物10施加作用力F，作用力F的作用方向与水平台面的法线夹角为θ，则满足f×F×sinθ＞F×cosθ，从而使得所述层状矿物与水平台面之间不发生滑动摩擦；此时，层状矿物10逐层传递沿层方向的剪切力，逐步增大对层状矿物施加的作用力F，当作用于层状矿物中层间的剪切力大于层状矿物中层间的结合力时，层状矿物发生错位移动，层状矿物的层状解理被破坏，实现层状矿物的按层剥离；其中，f为层状矿物与水平台面之间的摩擦系数。

如图5-图7所示，层状矿物在受力初期处于随机状态，层状矿物与水平台面的位置关系可简单概括为图示三种型式，即层面与水平台面平行或者倾斜一定角度。施力效果表现为对层状矿物的碾压，而不是刚性的击打破碎，因此层状矿物经碾压经翻转后，层状解理面会逐渐与水平面平行，矿物与水平面的位置关系逐渐转变为附图5中第一种型式，即当作用力F在逐步增大的过程中，层状矿物在作用力F的碾压作用下发生翻转，使得层状矿物的层状解理面逐渐趋于与水平台面平行。

实施例二：本发明一种层状矿物剥片机，包括支撑台板210、枢接设置在支撑台板210上的转轴220、驱动转轴转动的剥片动力组件240和设置在支撑台板210上部的转轴上的剥片楔体组件230，所述剥片楔体组件230包括呈圆周布设在转轴220上的多个楔块231，相邻两楔块231之间形成给料通道232，所述楔块231与支撑台板210之间形成间隔为L的剥离区间233，则L为允许剥离通过的矿物层的最大厚度值；沿转轴220的旋转方向，在各楔块231的前侧端设置有工作楔面234，工作楔面234与支撑台板210之间的夹角为θ；当层状矿物10流放至工作楔面234与支撑台板210之间时，工作楔面234作用于层状矿物10上的作用力F，则f×F×sinθ＞F×cosθ，其中，f为层状矿物10与支撑台板210之间的摩擦系数，为了便于层状矿物剥离后卸料流出，沿转轴220的旋转方向，将工作楔面234的外端略向后倾斜设置，从而对剥离后的矿物有向外推送的作用力。

进一步为了使得整个设备更加完善，在实际的生产过程中，方便进出料，并且能够逐层实现分层剥离，则本申请中的层状矿物剥片机20还包括有柱状壳体260，柱状壳体260内间隔固定设置有多个支撑台板210，所述转轴220上间隔布设有多组剥片楔体组件230，多组剥片楔体组件230与多个支撑台板210一一对应设置，支撑台板210与对应的剥片楔体组件230之间形成一组剥片单元，相邻两剥片单元之间设置有落料机构；柱状壳体260的顶部设置有进料口270，柱状壳体260底部设置有排矿口280，其中转轴220上布设有三组剥片单元，在三组剥离单元中，剥离区间233的间隔L自上之下逐渐缩小，实现层状矿物的逐层剥离；单组剥片楔体组件包括三个呈圆周均布设置在转轴220上的楔块231，所述剥片动力组件包括驱动电机241、分别设置在驱动电机241和转轴220上的主动皮带轮242和从动皮带轮243。

在本实施例中，落料机构为开设在位于两剥片单元之间的支撑台板210上的落料孔250，同时其落料机构还可以为设置在柱状壳体外侧的多个落料通道，落料通道的上端与位于上部的剥片单元的剥离区间相对应，落料通道的下端与位于下部的剥片单元的给料通道相对应，排矿口280为设置在位于最下侧的剥片单元中支撑台板210上的排矿口280，或所述排矿口280为开设在与最下侧的剥片单元对应的柱状壳体210上的排矿口。

实施例三：本发明一种层状矿物剪切破碎机，包括左右对应设置的定颚板310和动颚板320、设置在定颚板310和动颚板320的前后两侧的破碎护板330、以及驱动动颚板往复动作的破碎动力组件350，所述动颚板320上部与破碎护板330之间设置有转动滑动销组件340，所述转动滑动销组件340包括固定设置在破碎护板330上的滑动销341、枢接设置在动颚板320上的转动销342、和开设在转动销342中部的条形滑动槽343，所述滑动销341匹配滑动卡设在所述滑动槽343内，滑动销341为长条形且呈倾斜布置，滑动销341与定颚板310的夹角为θ；当层状矿物10流放至定颚板310与动颚板320之间时，动颚板320作用于层状矿物10上的作用力为F，则f×F×sinθ＞F×cosθ，其中，f为层状矿物与定颚板之间的摩擦系数，在破碎过程中，矿物落入动颚板和定颚板之间，在曲轴的作用下，动颚板做往复运动，在破碎剥离过程中，动颚板向定颚板方向运动，并夹紧层状矿物，动颚板作用于层状矿物上的作用力不断增大，滑动销在滑动槽内发生滑动，从而提供定向的作用力，促使动颚板所施加的作用力的方向与层状矿物的解离层方向相一致，实现大片状的解离。

本实施例中破碎动力组件350包括飞轮351、曲轴352和设置在曲轴352上的主连杆353，所述主连杆353下端与动颚板320下端之间枢接设置有前驱动连板354，主连杆353下端还设置有后驱动连板355，后驱动连板355与层状矿物剪切破碎机30的基座380枢接，所述前驱动连板354和后驱动连板355左右对应设置在主连杆353下端的两侧。

进一步的，在后驱动连板355与基座380之间设置有间隙调整组件360，间隙调整组件360包括设置在基座上的调整块361、枢接设置在后驱动连板355上的连接块362和设置在调整块361与基座380之间的调整螺栓363，在调整块361上设置有调节斜面，连接块362匹配对接设置在调节斜面上，所述动颚板320下端枢接设置有拉杆370，拉杆370穿过所述基座380，且在拉杆370的外端部与基座380之间压设缓冲弹簧390。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (11)

1.一种实现层状矿物按层解离的破碎方法，其特征在于：将层状矿物放置在水平台面上，并对层状矿物施加作用力F，作用力F的作用方向与水平台面的法线夹角为θ，则满足f×F×sinθ＞F×cosθ，从而使得所述层状矿物与水平台面之间不发生滑动摩擦；此时，层状矿物逐层传递沿层方向的剪切力，逐步增大对层状矿物施加的作用力F，当作用于层状矿物中层间的剪切力大于层状矿物中层间的结合力时，层状矿物发生错位移动，层状矿物的层状解理被破坏，实现层状矿物的按层剥离；其中，f为层状矿物与水平台面之间的摩擦系数。

2.根据权利要求1所述的实现层状矿物按层解离的破碎方法，其特征在于：当作用力F在逐步增大的过程中，所述层状矿物在作用力F的碾压作用下发生翻转，使得层状矿物的层状解理面逐渐趋于与水平台面平行。

3.一种层状矿物剥片机，其特征在于：包括支撑台板、枢接设置在支撑台板上的转轴、驱动转轴转动的剥片动力组件和设置在支撑台板上部的转轴上的剥片楔体组件，所述剥片楔体组件包括呈圆周布设在转轴上的多个楔块，相邻两楔块之间形成给料通道，所述楔块与支撑台板之间形成间隔为L的剥离区间，则L为允许剥离通过的矿物层的最大厚度值；沿转轴的旋转方向，在各楔块的前侧端设置有工作楔面，工作楔面与支撑台板之间的夹角为θ；当层状矿物流放至工作楔面与支撑台板之间时，工作楔面作用于层状矿物上的作用力F，则f×F×sinθ＞F×cosθ，其中，f为层状矿物与支撑台板之间的摩擦系数。

4.根据权利要求3所述的层状矿物剥片机，其特征在于：所述层状矿物剥片机还包括有柱状壳体，所述柱状壳体内间隔固定设置有多个支撑台板，所述转轴上间隔布设有多组剥片楔体组件，多组剥片楔体组件与多个支撑台板一一对应设置，所述支撑台板与对应的剥片楔体组件之间形成一组剥片单元，相邻两剥片单元之间设置有落料机构；所述柱状壳体的顶部设置有进料口，柱状壳体底部设置有排矿口。

5.根据权利要求4所述的层状矿物剥片机，其特征在于：所述落料机构为开设在位于两剥片单元之间的支撑台板上的落料孔，或所述落料机构为设置在柱状壳体外侧的多个落料通道，落料通道的上端与位于上部的剥片单元的剥离区间相对应，落料通道的下端与位于下部的剥片单元的给料通道相对应。

6.根据权利要求4所述的层状矿物剥片机，其特征在于：所述排矿口为设置在位于最下侧的剥片单元中支撑台板上的排矿口，或所述排矿口为开设在与最下侧的剥片单元对应的柱状壳体上的排矿口。

7.根据权利要求4所述的层状矿物剥片机，其特征在于：所述转轴上布设有三组剥片单元，在三组剥离单元中，剥离区间的间隔L自上至下逐渐缩小。

8.根据权利要求4所述的层状矿物剥片机，其特征在于：单组剥片楔体组件包括三个呈圆周均布设置在转轴上的楔块，所述剥片动力组件包括驱动电机、分别设置在驱动电机和转轴上的主动皮带轮和从动皮带轮。

9.一种层状矿物剪切破碎机，包括左右对应设置的定颚板和动颚板、设置在定颚板和动颚板的前后两侧的破碎护板、以及驱动动颚板往复动作的破碎动力组件，其特征在于：所述动颚板上部与破碎护板之间设置有转动滑动销组件，所述转动滑动销组件包括固定设置在破碎护板上的滑动销、枢接设置在动颚板上的转动销、和开设在转动销中部的条形滑动槽，所述滑动销匹配滑动卡设在所述滑动槽内，所述滑动销为长条形且呈倾斜布置，滑动销与定颚板的夹角为θ；当层状矿物流放至定颚板与动颚板之间时，动颚板作用于层状矿物上的作用力为F，则f×F×sinθ＞F×cosθ，其中，f为层状矿物与定颚板之间的摩擦系数。

10.根据权利要求9所述的层状矿物剪切破碎机，其特征在于：所述破碎动力组件包括飞轮、曲轴和设置在曲轴上的主连杆，所述主连杆下端与动颚板下端之间枢接设置有前驱动连板，主连杆下端还设置有后驱动连板，后驱动连板与破碎机的基座枢接，所述前驱动连板和后驱动连板左右对应设置在主连杆下端的两侧。

11.根据权利要求10所述的层状矿物剪切破碎机，其特征在于：所述后驱动连板与基座之间设置有间隙调整组件，间隙调整组件包括设置在基座上的调整块、枢接设置在后驱动连板上的连接块和设置在调整块与基座之间的调整螺栓，所述调整块上设置有调节斜面，所述连接块匹配对接设置在调节斜面上，所述动颚板下端枢接设置有拉杆，拉杆穿过所述基座，且在拉杆的外端部与基座之间压设缓冲弹簧。