در صنعت معدن و فرآوری مواد معدنی، انتخاب یک دستگاه سنگ‌شکن مناسب، تأثیر مستقیم بر بهره‌وری، هزینه‌های عملیاتی و کیفیت نهایی محصول دارد. سنگ‌شکن‌های ژیراتوری به عنوان یکی از پیشرفته‌ترین و کارآمدترین دستگاه‌ها برای خردایش اولیه مواد معدنی، نقش کلیدی در فرآیندهای استخراج و آماده‌سازی ایفا می‌کنند. این نوع سنگ‌شکن با ساختار منحصربه‌فرد و عملکرد عالی، به دلیل ظرفیت بالا و قابلیت خردایش مواد سخت، در معادن بزرگ و صنایع معدنی مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.
سنگ شکن ژیراتوری یا چرخشی معدن
سنگ‌شکن ژیراتوری به دلیل طراحی منحصر به فرد و ساختار مقاوم، توانایی خردایش انواع مواد معدنی از جمله سنگ‌های بسیار سخت و متراکم را دارد. این دستگاه به طور عمده از یک محور مرکزی، یک محفظه مخروطی و تعدادی چرخ‌دنده تشکیل شده است. عملکرد این دستگاه به این صورت است که مواد معدنی از بالای دستگاه وارد محفظه مخروطی شده و در اثر حرکت چرخشی و فشاری محور مرکزی، تحت فشار قرار می‌گیرند و به ذرات کوچکتری تبدیل می‌شوند. اجزای اصلی سنگ‌شکن ژیراتوری عبارتند از:
اجزای سنگ شکن ژیراتوری یا چرخشی معدن
- محور اصلی (Main Shaft): این محور مرکزی در قسمت داخلی محفظه قرار دارد و حرکت چرخشی و محوری آن، نیرو را به مواد معدنی منتقل کرده و باعث خردایش آن‌ها می‌شود.
- محفظه مخروطی (Concave Chamber): این محفظه دارای دیواره‌هایی مخروطی شکل است که مواد معدنی درون آن قرار گرفته و تحت فشار و نیروی برشی خرد می‌شوند.
- چرخ‌دنده‌ها (Gear Assembly): چرخ‌دنده‌ها وظیفه انتقال حرکت و نیرو از موتور به محور اصلی را بر عهده دارند و نقش مهمی در تنظیم و کنترل حرکت محوری و چرخشی دستگاه ایفا می‌کنند.
- سیستم هیدرولیک (Hydraulic System): این سیستم برای تنظیم فاصله بین محفظه و محور و همچنین تغییر اندازه ذرات خروجی به کار می‌رود. تنظیم دقیق این سیستم می‌تواند به افزایش یا کاهش سایز خروجی منجر شود.
- سیستم روغن‌کاری و خنک‌کننده (Lubrication and Cooling System): جهت جلوگیری از گرم شدن و افزایش عمر مفید دستگاه، از سیستم‌های پیشرفته روغن‌کاری و خنک‌کننده در ساختار سنگ‌شکن ژیراتوری استفاده می‌شود.
سنگ شکن چرخشی از جمله دستگاه‌هایی است که در مرحله اول خطوط فرآوری نصب شده و توانایی خرد کردن سنگ‌های بسیار بزرگ را دارد. زمانی که یک کارخانه نیاز به دستگاهی با ظرفیت بالا داشته باشد، معمولا از سنگ شکن ژیراتوری (چرخشی) استفاده می‌کند و در غیر این صورت از سنگ شکن فکی بهره می‌برند. این سنگ شکن از دو مخروط ناقص برای خردایش سنگ‌های معدنی کمک می‌گیرد که با کمک هسته میانی سنگ شکن، به خردایش سنگ‌های معدنی می‌پردازند.
مشخصات سنگ شکن ژیراتوری
سنگ شکن های ژیراتوری یا دوار را می توان برای بزرگترین و درشت ترین نوع از مواد به کار بر، بزرگترین آن ها دارای دهانه 138 سانتی متر معادل 72 اینچ و وزن آن ها در حدود 700 تن است. ظرفیت سنگ شکن های ژیراتوری خیلی بیشتر از سنگ شکن های فکی با یک نوع بار ورودی می باشد. بنابراین سنگ شکن های ژیراتوری می توانند مواد درشت تری را در زمان مشابه با ظرفیت بیشتر خرد کند.
ظریب خرد کردن یا همان نسبت ابعاد بار اولیه به ابعاد محصول در این سنگ شکن ها بین 9 – 7 می باشد. اگر چه گاه ضریب خرد کردن سنگ شکن هایی از این مدل به حدود 11 و ظرفیت آن ها حدود 4000 تن می رسد. این ظریب به این معنی است که ابعاد مواد اولیه پس از قرار گرفتن در سنگ شکن و فرایند خردایش به ابعاد 9 تا 7 برابر کوچکتر خود می رسند.
ظرفیت این سنگ شکن ها بسیار زیاد بوده و مقدار آن را می توان از این رابطه به دست آورد: که در آن D فاصله بین دهانه دو فک، d دهانه کوچک، L طول محیط در قسمت دهانه سنگ شکن و همه اندازه ها نیز بر حسب اینچ می باشد. T=0/75d(L-πD)
سرعت دورانی این مدل سنگ شکن نسبت به سنگ شکن های فکی زیاد است و در دستگاه هایی با ظرفیت زیاد تا دور 300 و در دستگاه های کوچک تا حدود 800 دور در دقیقه می رسد. زاویه مخروطی دو فک بین 20 الی 24 درجه بوده و در مورد سنگ شکن هایی که محصول ورودی آن ها را سنگ های بسیار بزرگ تشکیل می دهند این زاویه به حدود 30-27 درجه می رسد. بدیهی است که هر قدراین زاویه بزرگتر باشد دهانه سنگ شکن بزرگ تر بوده، قابلیت شکستن سنگ های بزرگتری را خواهد داشت ولی در عوض ضریب خرد کردن آن، پایین خواهد بود. سائیدگی در این سنگ شکن به جنس فولاد به کار رفته و سختی سنگ بستگی دارد و به طور معمول با فولاد منگنزدار مقدار سائیدگی به 5 الی 20 گرم در تن است و در مواقعی که وجود آهن در محصول مضر باشد با به کار بردن فولادهای تنگستن دار می توان میزان سائیدگی را به حدود یک گرم در تن کاهش داد.
ویژگی سنگ شکن های ژیراتوری
- استفاده به عنوان سنگ شکن اولیه و ثانویه در معادن
- قابلیت بسیار زیاد در خردایش سنگ های بزرگ و سخت
- مناسب برای خط تولید شن و ماسه در مقدار بسیار زیاد
- ظرفیت بالا به واسطه داشتن دهانه بزرگ ورودی بار
- ساختمان و اجزای بسیار مستحکم با مقاومت بالا در هنگام خردایش
- ساخت قطعات سایشی از فولاد منگنزی به منظور سائیدگی کمتر
- ساخت قطعات سایشی از فولاد تنگستن دار به منظور سائیدگی خیلی کمتر
- راندمان بسیار بالا و کاهش هزینه نگهداری با سه سیستم روغن‌کاری اتوماتیک
- سهولت در حمل و نصب به دلیل نسبتا پایین با توجه به ابعاد سنگ شکن
کاربرد سنگ شكن ژیراتوری
سنگ شکن ژیراتوری قابلیت استفاده به عنوان سنگ شکن نوع اول و یا سنگ شکن ثانویه در معادن را دارا می باشد. این سنگ شکن هم چنین دارای قابلیت بسیار بالایی در خرد کردن مواد و سنگ های سخت می باشد. در کنار ویژگی های متعدد سنگ شکن ژیراتوری، این سنگ شکن برای تولید شن و ماسه در ابعاد نیاز نیز بسیار سودمند است. این سنگ شکن دارای ظرفیت تولید بسیار بالایی می باشد که به واسطه داشتن دهانه ای بزرگ برای ورود مواد و بار ورودی به این قابلیت دست یافته است. سنگ شکن‌ژیراتوری علی رغم كاربرد های بسیار زیادی که در صنعت و خصوصا جهت خرد کردن مواد سخت در معادن و کارخانه ها دارد، بسیار وزن کمی دارد و این وزن کم موجب آسان شدن حمل و نقل دستگاه و نصب آن گردیده است.
از دیگر ویژگی های سنگ شکن های ژیراتوری که موجب افزایش کارایی و محبوبیت این سنگ شکن ها در مقایسه با سنگ شکن های فکی در بین مصرف کنندگان گردیده است، توسعه مداوم و قابل توجه این نوع از سنگ شکن ها می باشد. یکی دیگر از ویژگی های سنگ شكن ژیراتوری در مقایسه با سنگ شکن فکی این است که بر خلاف سنگ شکن های فکی که به صورت نیمه وقت كار می كنند، این سنگ شکن ها به صورت تمام وقت فعالیت دارند. همچنین در شرایط مشابه می توانند تا دو برابر سنگ شکن های فکی ظرفیت تولید داشته باشند، اگرچه نیروی مصرفی کمتری دارند. نسبت خرد کردن مواد هم در سنگ شکن ژیراتوری دو برابر سنگ شکن فکی است ولی نسبت به محصول تولید شده در شرایط مشابه، وزن محصول تولید شده در مدل فکی بیشتر است.
عملکرد سنگ شکن ژیراتوری یا همان هیدروکن ژیراتوری
این سنگ شکن های مخروطی از دو مخروط ناقص عمودی که یکی از آن ها در داخل دیگری قرار گرفته است، تشکیل شده اند. در سنگ شکن ژیراتوری راس قشر خارجی این مخروط های ناقص به طرف پایین و راس قسمت داخلی به طرف بالا می باشد. همچنین پوشش خارجی ثابت مانده و پوشش داخلی مخروط یک حرکت دورانی در داخل آن انجام می دهد.
محور مرکزی در هیدروکن ژیراتوری حرکت دورانی کامل ندارد، بلکه به صورت خارج از مرکز به محور این سنگ شکن متصل می شود و نتیجه آن است که محور مرکزی علاوه بر حرکت دورانی خود که انجام می دهد، دارای یک حرکت ژیراسیونی هم می باشد. مخروط داخلی دارای حرکت دایره ای به مقدار کم می باشد، اما نمی چرخد. حرکت توسط یک نیروی گریز از مرکز ایجاد می شود. مانند برخی دیگر از سنگ شکن ها، مواد بین دو سطح که به تدریج خرد می شوند، به سمت پایین حرکت می کنند تا جایی که به اندازه کافی کوچک شوند و بتوانند از طریق شکاف بین دو سطح خارج شوند.