Kruszarki udarowe trzeciego stopnia to końcowe maszyny kształtujące w instalacji do przerobu kruszyw. Przyjmują wstępnie pokruszoną nadawę i rozdrabniają ją na zasadzie uderzenia, dając dobrze uformowane, kubiczne ziarna drobne oraz wysoki udział materiału o uziarnieniu piaskowym. Seria Constmach CTC obejmuje cztery modele o wydajności od 60 do 250 t/h, z wirnikami od 1 100 x 750 mm do 1 100 x 1 500 mm i mocą napędu od 110 do 250 kW.
Czym jest kruszarka udarowa trzeciego stopnia
Kruszarka udarowa trzeciego stopnia pracuje na końcu ciągu kruszenia, po stopniu wstępnym i wtórnym, które zredukowały już skałę do rozmiaru możliwego do dalszego przerobu. Jej zadaniem nie jest silne rozdrabnianie, lecz kształtowanie i ustalenie uziarnienia. Maszyna przyjmuje nadawę, która jest już drobna, i zamienia ją w czyste, kubiczne kruszywo drobne o kontrolowanym udziale frakcji drobnej i piasku.
Wersja Constmach nosi oznaczenie CTC. Pracuje na zasadzie uderzenia: wirnik wyposażony w listwy bijakowe ze stali manganowej uderza w materiał i wyrzuca go na płyty odbojowe. Powtarzające się uderzenia usuwają płaskie krawędzie i dają ziarno bardziej zwarte i kubiczne. Ponieważ nadawa jest już drobna, energia idzie w korektę kształtu i wytwarzanie materiału o uziarnieniu piaskowym, a nie w zgrubne rozdrabnianie.
To rozróżnienie ma większe znaczenie, niż mogłoby się na pierwszy rzut oka wydawać. Kruszarka szczękowa w stopniu wstępnym i kruszarka stożkowa w stopniu wtórnym redukują wielkość ziarna w dużym stopniu i przyjmują szeroki zakres nadawy, ponieważ ich zadaniem jest masowe rozdrabnianie. Kruszarka udarowa trzeciego stopnia jest ich przeciwieństwem: to precyzyjna maszyna wykańczająca. Otrzymuje wąską, wstępnie odsianą nadawę i pracuje na powierzchni oraz narożach każdego ziarna, zamiast dzielić je na pół. Zrozumienie tego jednego punktu wyjaśnia niemal każdą późniejszą decyzję dotyczącą doboru, zużycia i eksploatacji.
Zasada działania
Nadawa trafia do komory kruszenia i napotyka szybkoobrotowy wirnik. Listwy bijakowe rozpędzają każde ziarno i wyrzucają je na płyty odbojowe zamocowane w korpusie. Kamień pęka wzdłuż swoich słabych płaszczyzn, a ostre naroża, które czynią ziarno płaskim lub wydłużonym, znikają jako pierwsze. Efektem jest ziarno bardziej zwarte i kubiczne.
Szczelina między wirnikiem a płytami odbojowymi decyduje o wielkości produktu i udziale frakcji drobnej. Ciaśniejsze ustawienie przesuwa więcej materiału w zakres piasku; szersze pozostawia produkt nieco grubszy. Znaczenie ma także prędkość obrotowa wirnika. Wyższa prędkość obwodowa to więcej energii na uderzenie, więcej frakcji drobnej i lepszy kształt ziarna — kosztem szybszego zużycia. Operatorzy dobierają oba parametry tak, aby uzyskać uziarnienie wymagane przez instalację.
Obok bezpośredniego uderzenia działa drugi mechanizm. Ziarna wyrzucane przez wirnik nie tylko uderzają w płyty odbojowe; zderzają się także ze sobą w locie oraz z materiałem odbijającym się już od płyt. To działanie kamienia o kamień odpowiada za część kształtowania i jest łagodniejsze dla metalu, co jest jednym z powodów, dla których dobrze ustawiona kruszarka udarowa utrzymuje właściwy kształt ziarna bez nadmiernego obciążania części zużywalnych. Proporcja między uderzeniami kamień o kamień a kamień o metal zmienia się wraz z konstrukcją komory, natężeniem nadawy i prędkością wirnika, a doświadczony operator uczy się ją odczytywać z produktu i obrazu zużycia, a nie z jednego wskaźnika.
Płyty odbojowe są zwykle regulowane w dwóch położeniach, nazywanych czasem pierwszą i drugą kurtyną. Pierwsza płyta przyjmuje początkowe, najsilniejsze uderzenie i wykonuje większość redukcji wielkości; druga uszlachetnia to, co schodzi z pierwszej. Niezależne ustawienie obu szczelin daje pewną kontrolę nad równowagą między rozdrabnianiem a kształtowaniem. Nieznaczne domknięcie drugiej kurtyny podnosi na przykład uzysk frakcji drobnej bez zmuszania pierwszej płyty do pracy większej, niż powinna wykonywać. Po zamontowaniu maszyny i ustaleniu prędkości wirnika te regulacje są głównymi narzędziami operatora.
Dlaczego warto wybrać ten typ kruszarki
Kruszarki stożkowe i udarowe pracujące wcześniej w ciągu redukują wielkość ziarna, ale nie zawsze zapewniają kształt i udział frakcji drobnej, jakich producent oczekuje od kruszywa klasy premium lub od nadawy do obiegu produkcji piasku. Kruszarka udarowa trzeciego stopnia wypełnia tę lukę. To maszyna, po którą sięga się wtedy, gdy uziarnienie jest właściwe, ale kształt ziarna słaby, albo gdy trzeba zwiększyć udział drobnego materiału o uziarnieniu piaskowym w produkcie końcowym.
Kształt ziarna nie jest kwestią estetyki. Ziarna płaskie i wydłużone źle się układają, wymagają większej ilości spoiwa w betonie i mieszankach bitumicznych oraz osłabiają gotową mieszankę. Ziarno kubiczne zazębia się, lepiej przenosi obciążenia i zużywa mniej cementu lub bitumu przy tej samej wytrzymałości. Dla producenta sprzedającego materiał zgodny ze specyfikacją różnica między produktem płaskim a czystym, kubicznym to różnica między ceną premium a odrzuconą dostawą. Właśnie w trzecim stopniu kruszenia powstaje ta wartość.
Dla jasności co do zakresu zastosowań: kruszarka udarowa trzeciego stopnia kształtuje ziarno i ustala uziarnienie. Maszyną dedykowaną do produkcji piasku jest kruszarka udarowa VSI (z pionowym wałem). Obie bywają stosowane razem. Kruszarka udarowa trzeciego stopnia wykonuje główną część kształtowania i wytwarzania frakcji drobnej, a VSI uszlachetnia frakcję piaskową tam, gdzie trzeba spełnić rygorystyczną specyfikację piasku. Na wielu obiektach ze skałą średniotwardą sama CTC wytwarza wystarczająco dużo dobrze uformowanej frakcji drobnej, a VSI wprowadza się dopiero wtedy, gdy uziarnienie piasku lub moduł uziarnienia musi trafić w wąski zakres.
Seria Constmach CTC
Cztery modele obejmują wydajności od niewielkich zadań kształtowania frakcji drobnej po wysokotonażowe stopnie trzeciego kruszenia. Wszystkie mają tę samą konstrukcję udarową i tę samą filozofię części zużywalnych; różnią się wielkością wirnika, wydajnością i mocą zainstalowaną.
| Model | Wirnik (mm) | Wydajność (t/h) | Napęd |
|---|
| CTC-1275 | 1 100 x 750 | 60 - 80 | 110 kW |
| CTC-1210 | 1 100 x 1 000 | 80 - 135 | 160 kW |
| CTC-1212 | 1 100 x 1 200 | 120 - 170 | 200 kW |
| CTC-1215 | 1 100 x 1 500 | 230 - 250 | 250 kW |
W całej serii rośnie szerokość wirnika, podczas gdy klasa jego średnicy pozostaje ta sama, więc wydajność skaluje się wraz z wielkością komory kruszenia i mocą na wale. CTC-1275 pasuje do instalacji kompaktowych i umiarkowanych zadań kształtowania frakcji drobnej. CTC-1215, przy wydajności do 250 t/h i mocy 250 kW, obsługuje trzeci stopień dużej instalacji stacjonarnej. Dwa modele środkowe, CTC-1210 i CTC-1212, pokrywają szerokie pasmo instalacji średnich, w którym mieści się większość kopalni odkrywkowych, a nakładanie się ich zakresów wydajności daje swobodę wyboru według uziarnienia i zapasu mocy, a nie wyłącznie według tonażu.
Jakość wykonania i części zużywalne
Dwie części zużywalne definiujące tę maszynę to listwy bijakowe ze stali manganowej i płyty odbojowe. Obie przyjmują bezpośrednie uderzenie kamienia i są przewidziane do wymiany. Stal manganowa jest standardowym wyborem, ponieważ umacnia się przez zgniot pod wpływem powtarzalnych uderzeń: powierzchnia twardnieje w trakcie pracy, podczas gdy rdzeń pozostaje ciągliwy — dokładnie tak, jak powinien zachowywać się element uderzany tysiące razy na minutę.
Korpus i wirnik zbudowano tak, aby przenosiły obciążenia udarowe bez odkształceń, ponieważ sztywna rama utrzymuje stabilną szczelinę między wirnikiem a płytami i powtarzalne uziarnienie. Automatyczne smarowanie jest standardem, więc łożyska wirnika otrzymują odmierzoną dawkę smaru bez konieczności pamiętania przez operatora o obchodzie. Ta jedna cecha eliminuje jedną z najczęstszych przyczyn przedwczesnej awarii łożysk w maszynach udarowych.
Sam wirnik jest sercem maszyny, a jego masa jest celowa. Ciężki wirnik magazynuje energię podczas obrotu, więc listwy bijakowe zadają równomierne uderzenie nawet przy wahaniach natężenia nadawy. Zgromadzona bezwładność wygładza obciążenie silnika i utrzymuje równe uziarnienie produktu mimo drobnych zmian, jakie zdarzają się na każdym przenośniku podającym. Listwy bijakowe są mocowane w wirniku układem zaciskowym, który ustala ich położenie i pozwala wysunąć je oraz wymienić bez demontażu wirnika, co skraca czas przezbrojenia — i stojącą za nim utraconą produkcję — do niezbędnego minimum.
Miejsce w linii kruszenia
Typowa instalacja do skał zwięzłych pracuje w stopniach. Kruszarka szczękowa wykonuje kruszenie wstępne. Kruszarka wtórna, często stożkowa lub udarowa wtórna, dalej zmniejsza uziarnienie. Kruszarka udarowa trzeciego stopnia przyjmuje następnie tę wstępnie pokruszoną nadawę do końcowego przejścia kształtującego.
Nadawa dociera do CTC przez podajnik wibracyjny i przenośniki taśmowe, a produkt odchodzi przenośnikiem odbierającym na przesiewacz wibracyjny. Przesiewacz dzieli materiał na frakcje handlowe i zawraca nadziarno do ponownego przejścia. Gdy potrzebny jest produkt piaskowy, frakcja drobna z trzeciego stopnia albo spełnia specyfikację bezpośrednio, albo trafia do kruszarki VSI oraz układu płukania lub klasyfikacji. Kruszarka rzadko pracuje sama; jest jednym z elementów zrównoważonego ciągu, w którym wydajności podajnika, przesiewacza i przenośników muszą odpowiadać jej przepustowości.
Kluczowe jest tu słowo „równowaga". Kruszarka udarowa trzeciego stopnia pracująca w obiegu zamkniętym z przesiewaczem zawraca nadziarno do ponownego kruszenia, więc w rzeczywistości przerabia więcej ton, niż wskazuje natężenie nadawy świeżej. To obciążenie obiegowe trzeba uwzględnić już w projekcie. Jeśli przesiewacz jest zbyt mały, nadziarno się piętrzy i kruszarka się dławi; jeśli przenośnik zwrotny jest zbyt wąski, obieg nie jest w stanie się oczyścić. Dobór podajnika, pokładów przesiewacza i każdego przenośnika do obciążenia obiegowego, a nie tylko do nadawy świeżej, odróżnia instalację utrzymującą swój tonaż nominalny od takiej, która stale się wyłącza i pracuje na pusto. Kruszarka może produkować zgodnie ze specyfikacją tylko wtedy, gdy otaczające ją urządzenia zasilają komorę równomiernie i w kontrolowany sposób.
Wydajność i dobór wielkości
Podane wartości — od 60 do 80 t/h dla CTC-1275 aż po 230 do 250 t/h dla CTC-1215 — nie bez powodu są zakresami. Rzeczywista przepustowość zależy od wielkości nadawy, twardości i abrazyjności skały, docelowego uziarnienia oraz ustawienia szczeliny wylotowej. Grubsze ustawienie produktu i miększa skała przesuwają wynik ku górnej granicy zakresu. Drobny produkt o dużym udziale piasku ściąga go ku dolnej, ponieważ maszyna wykonuje więcej pracy na tonę.
Trzeci stopień należy dobrać do wydajności stopnia zasilającego, z zapasem. Kruszarka pracująca stale na granicy możliwości nie pozostawia miejsca na twardsze partie skały ani na stopniowe otwieranie się szczeliny w miarę zużywania się części. Wybór modelu o klasę większego jest w cyklu życia instalacji często tańszy niż eksploatacja mniejszej maszyny na pełnym obciążeniu.
Przykład doboru krok po kroku
Weźmy kopalnię wapienia, która potrzebuje 150 t/h dobrze uformowanego produktu 0-5 mm i 5-12 mm, zasilaną z kruszarki stożkowej wtórnej pracującej na uziarnieniu poniżej 40 mm. Te 150 t/h to nadawa świeża, ale trzeci stopień będzie pracował w obiegu zamkniętym z przesiewaczem, a przy zadaniu kształtowania frakcji drobnej znaczna część każdego przejścia wraca jako nadziarno. Przyjmijmy obciążenie obiegowe rzędu 30 procent: sama kruszarka widzi wówczas około 195 t/h. To ta wartość, a nie 150, jest podstawą doboru.
Odnosząc 195 t/h do zakresów, CTC-1212 przy 120 do 170 t/h już przekracza swój pułap, więc nie utrzymałby tego zadania po zużyciu się płyt. CTC-1215 przy 230 do 250 t/h przenosi 195 t/h z zapasem i pozostawia margines na otwieranie się szczeliny w miarę zużywania listew bijakowych. Patrząc na katalogowy pułap, CTC-1212 mógłby kusić kupującego; przy rzeczywistym zadaniu, z uwzględnionym obciążeniem obiegowym i rozsądnym zapasem, jedynym słusznym wyborem jest CTC-1215. To właśnie ta kalkulacja zaskakuje kupujących, którzy dobierają maszynę według natężenia nadawy świeżej i górnej wartości zakresu, a potem stwierdzają, że instalacja nie utrzymuje wydajności nominalnej, gdy części zużywalne są w połowie swojej żywotności.
Wniosek jest ogólniejszy. Maszynę należy zawsze dobierać do obciążenia, jakie kruszarka faktycznie widzi, wliczając materiał zawracany, i zawsze odnosić wymagany tonaż do dolnej lub środkowej części zakresu modelu, a nie do jego wartości szczytowej. Górna granica zakresu to wynik osiągany na najłatwiejszym materiale przy najszerszym ustawieniu, a nie to, co maszyna utrzyma na Państwa skale i przy Państwa docelowym uziarnieniu, zmiana po zmianie.
Materiały i zastosowania
Seria CTC jest przeznaczona do skał średniotwardych i mało abrazyjnych. Obejmuje to wapień, dolomit i podobne skały osadowe, a także wiele bazaltów i andezytów z łagodniejszego końca skali abrazyjności. Na tych materiałach zasada udarowa daje doskonały kształt ziarna i wysoki uzysk frakcji drobnej, a manganowe części zużywalne zapewniają rozsądną trwałość eksploatacyjną.
Nadawa silnie abrazyjna — kwarcyt, żwir rzeczny o wysokiej zawartości krzemionki czy bardzo twardy granit — to zupełnie inna sprawa. Kruszenie udarowe takich materiałów gwałtownie zwiększa zużycie części, a lepszą odpowiedzią ekonomiczną jest zwykle maszyna pracująca na zasadzie zgniatania albo odpowiednio skonfigurowana kruszarka VSI. Kruszarkę należy dopasować do skały, a nie odwrotnie.
- Kubiczne kruszywo drobne do mieszanek betonowych i bitumicznych
- Piasek łamany i większy udział frakcji drobnej dla obiegów produkcji piasku
- Końcowe kształtowanie tam, gdzie wcześniejsze stopnie pozostawiają ziarna płaskie lub wydłużone
- Praca w trzecim stopniu w kopalniach wapienia i podobnych skał średniotwardych
Ekonomia części zużywalnych
W kruszarce udarowej to części zużywalne stanowią istotny koszt eksploatacji i zasługują na potraktowanie jako zagadnienie ekonomiczne, a nie serwisowe. Koszt na tonę produktu wynika z tempa, w jakim ubywa manganu, a tempo to zależy znacznie bardziej od materiału niż od maszyny. Na skale średniotwardej i mało abrazyjnej, do jakiej zbudowano CTC, komplet listew bijakowych i płyt zwraca swoją wartość, a koszt na tonę pozostaje niski i przewidywalny. Skierowanie tej samej maszyny na abrazyjną nadawę o wysokiej zawartości krzemionki sprawia, że mangan znika kilkakrotnie szybciej, więc koszt na tonę może wzrosnąć wielokrotnie, choć w samej kruszarce nic się nie zmieniło.
Dlatego podawanie właściwego materiału jest decyzją ekonomiczną, a nie tylko techniczną. Dlatego też nieco większa maszyna pracująca przy szerszym ustawieniu bywa tańsza w eksploatacji niż mniejsza domknięta na maksimum — prędkość obwodowa i energia uderzenia decydują zarówno o uzysku frakcji drobnej, jak i o zużyciu, a maszyna niepracująca na granicy możliwości zużywa części wolniej przy tej samej produkcji. O zakupie decyduje nie cena katalogowa kruszarki, lecz koszt manganu na tonę w skali roku, robocizna i utracona produkcja przy każdym przezbrojeniu oraz wartość kubicznego produktu, jaką maszyna dodaje. Licząc w ten sposób, właściwa kruszarka udarowa trzeciego stopnia zwraca się w jakości produktu i oszczędności spoiwa na długo przed tym, zanim części zużywalne staną się problemem.
Wskazówki eksploatacyjne
Kilka nawyków odróżnia kruszarkę udarową trzeciego stopnia, która trzyma specyfikację, od takiej, która od niej odchodzi. Nadawę należy podawać równomiernie: komora zasilana w sposób ciągły i ze stałym natężeniem kształtuje ziarno znacznie lepiej niż taka, która raz jest przeciążona, a raz pusta, ponieważ stałe obciążenie utrzymuje działanie kamienia o kamień i równe uziarnienie. Nadawa powinna być wstępnie pokruszona i wolna od przypadkowego nadziarna, ponieważ porcje dużych brył biją w listwy bijakowe i psują produkt. Warto obserwować produkt, a nie tylko wskaźniki: narastający udział ziaren płaskich lub spadek udziału frakcji drobnej zwykle oznacza, że szczelina otworzyła się wraz ze zużyciem — a to sygnał do regulacji płyt lub zaplanowania wymiany.
Należy też zwracać uwagę na wilgotność nadawy. Wilgotne, lepkie frakcje drobne potrafią narastać na płytach i w komorze, a przy zadaniu kształtowania frakcji drobnej takie narosty zmieniają efektywną szczelinę i uziarnienie. Komorę trzeba utrzymywać czystą, a przy mokrej nadawie zadbać, aby przesiewacz i przenośniki nie zawracały w nieskończoność materiału o uziarnieniu granicznym. Warto również prowadzić rejestr zużycia. Pomiar listew bijakowych przy każdym przeglądzie i śledzenie, jak otwiera się szczelina, zamienia wymianę części z niespodzianki w zaplanowane zdarzenie, a planowane przezbrojenie jest zawsze tańsze i szybsze niż awaryjne.
Konserwacja i części zużywalne
Codzienna obsługa koncentruje się na listwach bijakowych i płytach odbojowych. Należy je kontrolować według stałego harmonogramu i śledzić, jak wraz ze zużyciem otwiera się szczelina, ponieważ jej poszerzenie przesuwa uziarnienie w stronę grubszą i obniża udział frakcji drobnej. Obrócenie lub odwrócenie listew bijakowych we właściwym momencie wyrównuje zużycie i wydłuża pracę kompletu przed wymianą.
Przy zamontowanym automatycznym smarowaniu obsługa łożysk sprowadza się w zasadzie do sprawdzania, czy układ podaje smar i czy przewody są drożne. Paski napędowe trzeba utrzymywać w prawidłowym naciągu, obserwować drgania sygnalizujące niewyważenie wirnika i usuwać narosty w komorze przy lepkiej lub wilgotnej nadawie. Nic z tego nie jest niezwykłe dla maszyny udarowej; cała dyscyplina polega na wykonywaniu tych czynności zgodnie z harmonogramem, a nie po wystąpieniu usterki.
Najczęstsze błędy
Najczęstszym błędem jest podawanie niewłaściwego materiału. Przepuszczanie abrazyjnej skały o wysokiej zawartości krzemionki przez maszynę zbudowaną do skał średniotwardych zjada mangan i rujnuje koszt eksploatacji. Drugim błędem jest nadawa zbyt gruba lub nierównomierna: kruszarka udarowa trzeciego stopnia oczekuje materiału wstępnie pokruszonego, a porcje nadziarna biją w listwy bijakowe i psują uziarnienie.
Inne częste uchybienia: eksploatowanie części zużywalnych poza ich okresem przydatności i godzenie się na dryfującą specyfikację produktu; dławienie komory przez podawanie materiału szybciej, niż są w stanie odebrać przesiewacz i przenośniki; oraz oczekiwanie, że kruszarka udarowa trzeciego stopnia zastąpi maszynę do produkcji piasku przy rygorystycznej specyfikacji, co jest właściwie zadaniem kruszarki VSI. Każdego z tych błędów można uniknąć dzięki prawidłowemu doborowi i jasnemu zrozumieniu, do czego maszyna służy.
Jak dobrać kruszarkę
Zacząć trzeba od skały. Należy potwierdzić, że jest średniotwarda i mało abrazyjna — takie jest przeznaczenie serii CTC. Następnie ustala się wymaganą przepustowość i docelowe uziarnienie, zwłaszcza potrzebny udział frakcji drobnej i piasku, i odnosi je do czterech modeli. CTC-1275 i CTC-1210 obsługują instalacje małe i średnie; CTC-1212 i CTC-1215 przenoszą większe stopnie trzeciego kruszenia, aż do 250 t/h.
Warto sprawdzić, czy reszta ciągu jest zrównoważona wokół dokonanego wyboru, czy podajnik, przesiewacz i przenośniki nadążają, oraz zostawić zapas na twardsze partie skały i na zużycie. Trzeba też rozstrzygnąć, czy kruszarka udarowa trzeciego stopnia sama spełni cel dotyczący kształtu ziarna i frakcji drobnej, czy też specyfikacja piasku uzasadnia połączenie jej z kruszarką VSI. Przy właściwie rozpoznanej skale i uziarnieniu oraz doborze z zapasem maszyna utrzyma specyfikację produktu i koszty zużycia przez długie lata pracy.
