Novelty Steel fertigt Primärbrecher wie Backenbrecher, Kegelbrecher, Prallbrecher und Kreiselbrecher.
Die Auswahl des Primärbrechers ist entscheidend für den Erfolg von Bergbau-, Steinbruch- oder Industriemineralbetrieben, bei denen Gestein, Erz oder Mineralien zerkleinert werden.
Die Brechanlage kann mit nahezu jedem Typ von Primärgesteinsbrecher ausgestattet werden.
Index
4.1 Brecherauswahl basierend auf dem Materialtyp
4.2 Brecherauswahl bei tonhaltigem Material
4.3 Brecherauswahl für mobile Brechanlagen
1. Einführung
Zerkleinerung ist die zentrale Funktion bei der Aufbereitung aller Gesteine und Mineralien – unabhängig von deren Endverwendung. Die heutigen Zerkleinerungsverfahren haben sich stark weiterentwickelt seit den frühen 1800er-Jahren, als die Zerkleinerung von Hunderten Männern und Frauen mit Vorschlaghämmern durchgeführt wurde.
1960 wurde der Feeder-Breaker für den untertägigen Kohlebergbau entwickelt, um den Continuous Miner zu ergänzen. Anfang der 1980er-Jahre wurden Low-Speed-Sizer eingeführt. Dies war eine der wenigen grundlegenden Entwicklungen bei Primärbrechern im letzten Jahrhundert.
Konventionelle Walzenbrecher eignen sich zur Zerkleinerung von Materialien mit niedriger bis mittlerer Festigkeit und können eine Reduktion mit einem Verhältnis von über 10:1 erzielen. Walzenbrecher sind in der Regel auf hohe Umfangsgeschwindigkeiten ausgelegt, wobei ungleichmäßiger Verschleiß ein großes Problem darstellen kann. Das Hauptmerkmal des Low-Speed-Sizers ist, dass er das Verhältnis der Druckfestigkeit zur Scherfestigkeit der meisten Gesteine von etwa 10:1 ausnutzt. Der Low-Speed-Sizer zerkleinert das Gestein durch eine schneidende Bewegung in Zugbelastung statt durch Druck wie herkömmliche Brecher.
2. Zerkleinerungsverfahren
Es gibt vier Methoden zur Materialzerkleinerung:
- Druck
- Prall
- Reibung
- Scherung
Die meisten Brecher nutzen eine Kombination dieser Zerkleinerungsverfahren
2.1 Druckzerkleinerung
Druckzerkleinerung erfolgt zwischen zwei Flächen. Dieses Verfahren eignet sich besonders für die Zerkleinerung von extrem hartem und abrasivem Gestein mit Kreiselbrechern und Doppel-Kniehebel-Backenbrechern. Allerdings nutzen Backenbrecher neben Druck auch Reibung, was sie für abrasives Gestein weniger geeignet macht, da die Reibung die Brechflächen abnutzt.
Druck ist ideal:
- Wenn das Material hart und zäh ist
- Wenn das Material abrasiv ist
- Wenn das Material nicht klebrig ist
- Wenn ein gleichmäßiges Produkt mit minimalem Feinanteil gewünscht ist
- Wenn das Endprodukt relativ grob sein soll
- Wenn das Material kubisch zerbrechen soll
2.2. Prall
Prallzerkleinerung ist ein scharfer, schneller Aufprall eines bewegten Objekts auf ein anderes. Beide Objekte können sich bewegen, oder eines kann stationär sein – etwa ein Fels, der von Hammerschlägen getroffen wird.
Es gibt zwei Arten von Prall: Schwerkraftprall und dynamischer Prall.
Schwerkraftprall tritt auf, wenn ein Objekt stillsteht und ein anderes darauf trifft, z. B. Material, das auf eine harte Oberfläche wie eine Stahlplatte fällt. Das Fallenlassen von Material vor einem sich bewegenden Hammer ist ein Beispiel für dynamischen Prall. Wird Gestein durch dynamischen Prall zerkleinert, beschleunigen die Gesteinsteile durch die Aufprallkraft auf Brechleisten und/oder andere Hämmer.
Prallzerkleinerung ist ideal:
- Wenn ein kubisches Kornbild benötigt wird.
- Wenn das Endprodukt gut abgestuft und maßhaltig sein muss
- Wenn Erze entlang bestimmter Linien gebrochen werden müssen, um das Mineral vom Abfall zu trennen
- Wenn das Material zu hart und abrasiv ist, aber Backenbrecher ungeeignet sind
2.3 Reibung
Reibung ist die Zerkleinerung von Materialien durch Abrieb zwischen zwei harten Oberflächen. Hammermühlen sind ein Beispiel für Reibungszerkleinerung, bei der durch enge Spalte zwischen Hämmern und Siebleisten das Gestein abgeschliffen wird. Da Reibung relativ viel Energie verbraucht und zu höherem Verschleiß führt, eignet sie sich eher für wenig abrasive Materialien wie Kohle oder Kalkstein.
Reibungszerkleinerung ist ideal:
- Wenn das Material nicht abrasiv ist
- Wenn ein geschlossener Kreislauf zur Steuerung der Oberkorngröße nicht gewünscht ist
- Wenn ein Höchstmaß an Feinanteilen gewünscht ist
2.4 Scherung
Der Unterschied zwischen Scherung und Reibung besteht darin, dass Scherung das Abschneiden oder Spalten und nicht das Reiben beinhaltet. Scherung nutzt die Tatsache, dass das Verhältnis von Druckfestigkeit zu Zug- und Scherfestigkeit bei den meisten Gesteinen etwa 10:1 beträgt. Low-Speed-Sizer brechen das Gestein durch Schneiden in Zug- und Scherbelastung.
Scherzerkleinerung ist ideal:
- Wenn das Material einen relativ niedrigen Silikagehalt hat
- Wenn das Material weich bis mittelhart ist
- Wenn Primärzerkleinerung mit einem Reduktionsverhältnis von 6:1 erforderlich ist
- Wenn ein Minimum an Feinanteilen gewünscht ist
- Wenn ein relativ grobes Produkt gewünscht ist
3. Brechertypen
3.1 Kreiselbrecher
Ein Kreiselbrecher wird zur Primärzerkleinerung verschiedenster Materialien durch Quetschen, Spalten und Biegen eingesetzt. Ein konisch geformtes Element ist in einem weit nach oben geöffneten Gehäuse gelagert und bildet eine Brechkammer, die oben breit und unten eng ist. Das von oben eingeführte Gestein wird beim Durchlaufen der Brechkammer zerkleinert. Das mittlere Element führt eine Taumelbewegung um seinen Drehpunkt aus und bewegt sich dadurch vorwärts und rückwärts relativ zur Gehäusewand.
Typische Kapazitäten eines Kreiselbrechers liegen zwischen 350 und 10.000 MTPH. Der primäre Kreiselbrecher wird aufgrund seiner hohen Kapazität und seines vergleichsweise geringen Wartungsaufwands bevorzugt.
Die wichtigsten Vorteile von Kreiselbrechern sind:
- Für Direktbeschickung durch Lkw bis zu 300 Tonnen ausgelegt.
- Hohe Kapazitätsleistung.
- Geringster Wartungsaufwand pro Tonne verarbeitetes Material unter allen Brechertypen.
- Geeignet für Erze mit bis zu 600 MPa (90.000 PSI) Druckfestigkeit.
- Einfache Handhabung von Rückständen durch hydraulisches Entlastungssystem.
Der relativ hohe Anschaffungspreis ist ein wesentlicher Nachteil gegenüber anderen Brechern.
Foto 1: Kreiselbrecher
.
3.2 Backenbrecher
Das Hauptmerkmal eines Backenbrechers ist das Vorhandensein zweier Backen, die in einem spitzen Winkel zueinander stehen und sich wie Kiefer öffnen und schließen.Eine Backe ist feststehend, die andere ist schwenkbar gelagert und bewegt sich relativ zur festen Backe.
Foto 2: Backenbrecher
Backenbrecher werden anhand der Lagerung der beweglichen Backe klassifiziert.
Beim Blake-Backenbrecher ist die schwenkbare Backe oben gelagert – dadurch entsteht ein fester Einlass und ein variabler Auslass. Beim Dodge-Toggle-Backenbrecher ist die Lagerung unten – der Einlass variiert, der Auslass ist fix.
Backenbrecher werden nach der Einlauföffnung bewertet, die sich aus der Breite der Backe und dem Spalt (Gape) ergibt. Beispiel: Ein Backenbrecher mit 2130 × 1680 mm bedeutet 2130 mm Breite und 1680 mm Spaltweite.
Ein Gesteinsstück, das in die Brechkammer fällt, wird durch die beweglichen Backen bei 100–350 U/min erfasst, fällt, und wird wieder eingeklemmt – in wiederholtem Zyklus.
3.3 Kegelbrecher
Die Entwicklung von Kegelbrechern reicht bis in die 1920er-Jahre zurück.Kegelbrecher ähneln Kreiselbrechern, jedoch ist die Spindel nicht aufgehängt, sondern am unteren Ende der schwingenden Kegelwelle gelagert.
Das Verhältnis von Kopfgröße zu Tiefe ist größer als bei Kreiselbrechern, die Kegelwinkel sind flacher.
Der Kegelbrecher hat eine kleinere Brechkammer und zerkleinert das Gestein durch Zusammenpressen zwischen den rotierenden Spindeln. Die Spindeln sind vollständig mit einem Mantel geschützt und der Trichter ist mit einem Mangan-Auskleidungsring versehen. Wenn Gestein zwischen Mantel und Auskleidung gelangt, wird es zusammengepresst.
Foto 3: Kegelbrecher
Die gebrochenen Gesteinsstücke fallen zur nächsten Position, werden erneut gebrochen, bis sie klein genug sind, um durch die enge Öffnung am Boden des Kegels zu fallen.
3.4 Prallbrecher
Prallbrecher zerkleinern mineralische Materialien wie Beton, Asphalt und Naturstein, um ein wertvolles Endprodukt zu erzeugen. Ein schnell rotierender Rotor schleudert das Material gegen eine feste Prallwand. Der Aufprall zertrümmert das Material in kleinere Stücke. Das Ergebnis ist ein sehr homogenes und kubisches Produkt, das den Brecher verlässt.
Prallbrecher werden in weichen, nicht abrasiven Anwendungen eingesetzt oder wenn eine höhere Wartung wirtschaftlich gegen geringere Investitionskosten aufgewogen werden kann.
Die Hauptvorteile von Prallbrechern sind:
- Ein Prallbrecher kann eine große Reduktion verarbeiten – von einem Meter auf 75 mm.
- Hohes Reduktionsverhältnis im Verhältnis zur Investition.
- Prallbrecher erzeugen einen hohen Feinanteil.
- Verarbeitet bis zu 2500 Tonnen pro Stunde
Die Nachteile von Prallbrechern sind:
- Höherer Silikagehalt im Erz führt zu erhöhtem Verschleiß.
- Der Energieverbrauch ist höher, da mehr Feinkorn erzeugt wird.
- Nicht geeignet für Rückstandsmaterial.
- Benötigt eine Aufgabevorrichtung
4. Brecherauswahl
Bei der Auswahl des Brechertyps sind folgende Kriterien zu berücksichtigen:
- Erzeugt der Brecher die gewünschte Korngröße bei der geforderten Kapazität?
- Verträgt er die größte zu erwartende Aufgabegröße?
- Welche Leistung bietet er bei Spitzenbelastung?
- Besteht die Gefahr von Verstopfungen oder Brückenbildung?
- Ist der Brecher für die Auslegung der Brechanlage geeignet?
- Ist der Brecher für den Untertage- oder Tagebaueinsatz geeignet?
- Kann der Brecher unzerkleinerbares Material passieren lassen, ohne beschädigt zu werden?
- Wie viel Überwachung der Einheit ist erforderlich?
- Wie hoch ist der Energiebedarf des Brechers pro Tonne pro Stunde des Endprodukts?
- Wie widerstandsfähig ist der Brecher gegenüber abrasivem Verschleiß?
- Arbeitet der Brecher wirtschaftlich mit minimalem Wartungsaufwand?
- Bietet der Brecher eine zuverlässige und lange Lebensdauer?
- Sind die Kosten für den Austausch von Ersatzteilen akzeptabel?
- Ist ein einfacher Zugang zu den internen Komponenten des Brechers möglich?
- Wie vergleicht sich der Anschaffungspreis der Maschine mit den langfristigen Betriebskosten?
Bei der Entscheidung zwischen einem Backenbrecher und einem Kreiselbrecher ist der wichtigste Faktor die maximale Erzgröße, die der Brecher verarbeiten muss, sowie der gewünschte Durchsatz. Typischerweise werden Kreiselbrecher bevorzugt, wenn eine hohe Kapazität erforderlich ist, während Backenbrecher gewählt werden, wenn die Brechspaltgröße wichtiger ist als die Kapazität. Beispielsweise hat ein Kreiselbrecher mit einem bestimmten Spalt ungefähr die dreifache Kapazität eines Backenbrechers mit gleichem Spalt. Ein Kreiselbrecher ist daher zu bevorzugen, wenn hohe Kapazität entscheidend ist. Ist jedoch ein großer Spalt erforderlich, aber keine hohe Kapazität, kann ein Backenbrecher wirtschaftlicher sein, da er kleiner ist und ein Kreiselbrecher weitgehend ungenutzt bliebe.
Weitere Faktoren wie Investitions- und Wartungskosten spielen eine Rolle. Backenbrecher sind in der Regel etwas günstiger als Kreiselbrecher, jedoch können Installationskosten diesen Vorteil ausgleichen, da sie bei Kreiselbrechern niedriger ausfallen. Kreiselbrecher beanspruchen etwa zwei Drittel des Volumens und Gewichts eines Backenbrechers gleicher Kapazität. Die kreisrunde Brechkammer eines Kreiselbrechers ermöglicht ein kompakteres Design, bei dem ein größerer Anteil des Gesamtvolumens der Brechkammer zugutekommt. Die Fundamente von Backenbrechern müssen robuster ausgeführt sein, da sie wechselnden Arbeitsbelastungen ausgesetzt sind.
In manchen Fällen kann die Selbstbeschickungsfähigkeit eines Kreiselbrechers zu Kosteneinsparungen führen, da auf teure Zuführeinrichtungen wie schwere Kettenförderer verzichtet werden kann.
Hingegen lassen sich Backenbrecher einfacher in Sektionen transportieren und in abgelegene oder unterirdische Standorte bringen.
Auch das Material beeinflusst die Auswahl. Backenbrecher eignen sich besser für tonhaltige oder plastische Materialien aufgrund ihres größeren Hubwegs. Kreiselbrecher hingegen sind gut geeignet für harte, abrasive Materialien und erzeugen bei laminierten oder plattigen Aufgabematerialien ein kubischeres Produkt.
4.1 Brecherauswahl basierend auf dem Materialtyp
a) Kreiselbrecher und Doppelkniehebel-Backenbrecher: Für harte, abrasive (hoher Silikatanteil), nicht klebrige Materialien mit einer Druckfestigkeit bis 600 MPa (90.000 PSI). Beispiele: Taconit, Trappgestein, Granit, harter Kalkstein, Porphyr-Kupfer, goldhaltige Erze mit hohem Silikatanteil.
b) Einfach-Kniehebel-Backenbrecher und Low-Speed-Sizer: Für mittelhartes, nicht abrasives und klebriges Material mit Druckfestigkeit bis 200 MPa (27.500 PSI). Beispiele: mittelharter Kalkstein, Bauxit, Kimberlit, goldhaltige Erze mit niedrigem Silikatanteil.
c) Prallbrecher, Walzenbrecher, Feeder Breaker, Hammermühlen: Für weiche, brüchige, nicht abrasive Materialien mit Druckfestigkeit unter 115 MPa (16.500 PSI).
Beispiele: Kalkstein, Phosphatgestein, Gips.
4.2 Brecherauswahl bei tonhaltigem Material
Ton oder tonartige, klebrige Materialien stellen für nahezu jeden Primärbrecher ein Problem dar. Da Kreisel- und Backenbrecher durch Druck arbeiten, kann sich tonhaltiges Material im Brechraum verdichten und den Prozess blockieren. Auch ist der Materialfluss in diesen Brechern schwerkraftgesteuert, was bei Verstopfung problematisch ist.
Impact crushers and hammermills cannot be used for materials with clay as the chamber will be filled with clay and prevent impact crushing from taking place.
Feeder Breaker sind eine gute Alternative, da das Material über Flugleisten zum Brechrotor transportiert und dort zerkleinert wird. Jedoch kann Ton Wartungsprobleme bei den Flugleisten und Verstopfungen zwischen den Meißeln verursachen.
Der Low-Speed-Sizer ist der einzige Primärbrecher, der Ton problemlos verarbeiten kann. Die zwei Wellen drehen sich langsam nach innen, es gibt keine Aufprallwirkung, die zu Verstopfungen führt. Abstreifleisten zwischen den Zahnreihen halten die Wellen jederzeit sauber.
4.3 Brecherauswahl für mobile Brechanlagen
Alle Brecher der Familie der Primärbrecher können auf mobilen Brechern eingesetzt werden. Prallbrecher und Hammermühlen sind kompakt und erzeugen ein hohes Reduktionsverhältnis. Die hohe Geschwindigkeit der Maschinen erfordert ein besonderes Augenmerk auf die dynamischen Kräfte.
Der Backenbrecher eignet sich sehr gut für Anlagen mit geringer Tonnage, wobei der Einfach-Kniehebel-Backenbrecher den Vorteil hat, leichter zu sein als der Doppel-Kniehebel-Backenbrecher. Backenbrecher mit großer Kapazität führen zu entsprechend großen Brechanlagen.
Die Auswahl des Kreiselbrechers für diese Anwendung hängt von der Kapazität der mobilen Anlage ab.
Bei den meisten In-Pit-, mobilen, semimobilen und beweglichen Brechanwendungen im Hartgesteinsbergbau übersteigen die Kapazitäten 3500 MTPH. Dieses Kriterium beschränkt die Wahl der Brechmaschine auf Kreiselbrecher oder Low-Speed-Sizer. Der Kreiselbrecher kann Material mit bis zu 600 MPa (90.000 PSI) Druckfestigkeit zerkleinern. Der Low-Speed-Sizer ist auf 200 MPa (27.500 PSI) begrenzt. Der Kreiselbrecher erzeugt aufgrund seiner Konstruktion erhebliche Unwuchtkräfte, während sich beim Sizer die Wellen aufeinander zubewegen und nur sehr geringe Unwucht entsteht. Während der Kreiselbrecher der höchste aller Primärbrecher ist, ist der Low-Speed-Sizer der niedrigste.
Novelty Structures liefert verschiedene Größen und Typen von Brechern mit unterschiedlichen Kapazitäten.
Bitte nehmen Sie für weitere Informationen Kontakt mit unserem Team auf: info@noveltystructures.com
