Chiunque installi per la prima volta un circuito di frantumazione si imbatte presto in questa domanda. I frantoi a mascelle e i frantoi a cono rompono la roccia utilizzando la forza di compressione, sono entrambi costruiti in acciaio pesante ed entrambi compaiono in quasi tutti gli elenchi di attrezzature per miniere e cave. La confusione è comprensibile. Trattarli però come opzioni intercambiabili per lo stesso lavoro porta a una progettazione inadeguata dell’impianto, a costi operativi più elevati e a un prodotto non conforme alle specifiche.
La differenza tra i due dipende dal punto in cui si trovano nel processo di frantumazione, da cosa fanno alla roccia e da cosa producono. Una volta che questo è chiaro, la scelta tra loro diventa solitamente ovvia.
Frantoio a cono
Come ogni macchina frantuma effettivamente la roccia
Un frantoio a mascelle funziona come una coppia di mascelle. Una piastra è fissa, l'altra oscilla avanti e indietro su un albero eccentrico e la roccia immessa nella camera a forma di V- viene schiacciata finché non si frattura e cade attraverso l'apertura sul fondo. L'azione è intermittente. La ganascia mobile si comprime durante la corsa in avanti e si rilascia durante il ritorno, quindi il materiale subisce un colpo solo una volta per giro. Il risultato è grossolano, angoloso e di forma irregolare. Per la frantumazione primaria va bene. Nessuno ha bisogno che un prodotto perfettamente cubico esca da uno stadio primario.
Un frantoio a cono funziona diversamente. All'interno della camera di frantumazione, un componente a forma di cono- chiamato mantello del frantoio a cono gira continuamente contro un rivestimento fisso della vasca chiamato concavo. La roccia entra nella parte superiore della camera, rimane intrappolata tra il mantello e la concavità e viene schiacciata e macinata progressivamente più piccola mentre scende attraverso lo spazio che si restringe. Poiché il mantello non smette mai di muoversi, l'azione di frantumazione è continua anziché intermittente. Il materiale viene colpito più volte mentre scende e il prodotto che esce dal fondo è più fine, più uniforme e notevolmente più cubico rispetto a quello prodotto dal frantoio a mascelle.
Questa differenza nell'azione di frantumazione spiega quasi ogni altra differenza tra queste due macchine.
Primaria vs Secondaria: la linea più chiara tra loro
I frantoi a mascelle sono frantoi primari. Sono costruiti per accettare roccia minerale direttamente dall'esplosione, a volte pezzi di dimensioni superiori a 1.000-1.200 mm, e ridurla a qualcosa di gestibile per la fase successiva. La fase successiva è solitamente un frantoio a cono.
I frantoi a cono sono frantoi secondari e terziari. Hanno bisogno di mangime pre-frantumato, generalmente inferiore a 300-450 mm a seconda del modello, e lo convertono in aggregato finito nelle dimensioni effettivamente richieste dal mercato: 10 mm, 20 mm, 40 mm e più fini. L'alimentazione di materia prima sovradimensionata in un frantoio a cono provoca intasamenti, accelera l'usura del frantoiomantello del frantoio a conoe il rivestimento della vasca e sottopone la macchina a uno stress meccanico ben superiore a quello per cui è stata progettata.
Questa relazione a monte-a valle significa che le due macchine non sono concorrenti nelle operazioni più serie. Un tipico impianto di aggregati fa funzionare prima un frantoio a mascelle, vaglia il prodotto in uscita, invia la frazione sovradimensionata a un frantoio a cono per la riduzione secondaria e infine vaglia nuovamente per smistare i prodotti finiti. Il frantoio a mascelle e il frantoio a cono svolgono ciascuno il lavoro che l'altro non può fare.
Mantello delle parti del frantoio a cono DUMA
Dimensioni del feed e dimensioni del prodotto: i numeri che contano
I frantoi a mascelle gestiscono mangimi di grandi dimensioni perché l'apertura delle ganasce è progettata per questo. Un frantoio a mascelle di grandi dimensioni può accettare alimentazione fino a 1.500 mm e scarico a 100 mm o meno, con un rapporto di riduzione compreso tra circa 6:1 e 8:1 in un unico passaggio. La gradazione di output è relativamente grossolana e irregolare, il che è accettabile quando il materiale si dirige comunque verso uno stadio secondario.
I frantoi a cono hanno un fabbisogno di alimentazione molto più limitato ma forniscono un prodotto notevolmente migliore. Rapporti di riduzione da 6:1 a 8:1 sono tipici, ma il rendimento è ben-calibrato, cubico e coerente come non lo è mai un frantoio a mascelle. Per le applicazioni in cui è importante la forma del prodotto finito, come aggregato di calcestruzzo, manto stradale in asfalto o massicciata ferroviaria, il frantoio a cono è la macchina che soddisfa effettivamente le specifiche. Un frantoio a mascelle da solo non è in grado di produrre in modo affidabile materiale che soddisfi i requisiti dell'indice di sfogliabilità.
Differenze strutturali e cosa significano per le operazioni
Il frantoio a mascelle è meccanicamente più semplice. Ha meno parti mobili, un meccanismo a ginocchiera semplice e parti soggette ad usura di facile accesso e sostituzione. Le piastre delle ganasce possono essere sostituite con l'attrezzatura di base. Questa semplicità è uno dei motivi per cui i frantoi a mascelle rimangono comuni nelle operazioni più piccole e mobili dove le risorse per la manutenzione sono limitate.
Il frantoio a cono è più complesso. Il gruppo eccentrico, il sistema di regolazione idraulica delle macchine moderne, il circuito di lubrificazione e la geometria della camera di frantumazione richiedono una gestione più attenta. Il mantello del frantoio a cono e il rivestimento della vasca devono essere abbinati correttamente, installati con il giusto materiale di supporto, serrati secondo le specifiche e monitorati per eventuali modelli di usura. Quando il profilo del rivestimento si usura oltre i limiti di tolleranza, le dimensioni del prodotto variano e il consumo energetico aumenta. Un operatore che non tiene traccia regolarmente dell'impostazione del lato chiuso non se ne accorgerà finché l'output non sarà già fuori-specifica.
La complessità viene ripagata grazie a ciò che il frantoio a cono offre in cambio: maggiore produttività, migliore forma del prodotto e capacità di produrre materiale finito secondo specifiche di gradazione rigorose. Per le operazioni su larga-scala con un team di manutenzione completo, il frantoio a cono è la macchina più produttiva nella fase secondaria. Per le operazioni più piccole che richiedono semplicità e un basso carico di manutenzione, ha più senso pratico un frantoio a mascelle che funzioni da solo o che alimenti un'unità secondaria più piccola.
Parti soggette ad usura e costi di gestione
Le parti soggette ad usura del frantoio a mascelle sono semplici: due piastre della ganascia, fisse e mobili, occasionalmente una piastra della guancia sui lati. La sostituzione è semplice e le parti sono ampiamente disponibili presso numerosi fornitori a prezzi competitivi. La piastra della ganascia si usura dal basso verso l'alto man mano che l'apertura di scarico si restringe e gli intervalli di sostituzione dipendono fortemente dall'abrasività della roccia.
I costi di usura del frantoio a cono sono concentrati nel mantello e nel rivestimento della vasca. Queste sono le due superfici che svolgono tutto il lavoro di frantumazione e, nelle applicazioni su roccia dura, potrebbero dover essere sostituite ogni poche settimane in un'operazione ad alta produttività. Il prezzo del mantello del frantoio a cono varia considerevolmente a seconda delle dimensioni del frantoio, del tipo di lega e se la parte proviene dal produttore dell'attrezzatura originale o da una fonderia qualificata aftermarket. I prezzi OEM per un set di mantello e rivestimento della vasca abbinati possono variare da poche migliaia di dollari per un piccolo cono secondario fino a diecimila dollari o più per una macchina più grande. Le alternative di qualità del mercato post-vendita provenienti da fornitori affermati di acciaio fuso sono in genere inferiori del 40-60% rispetto a quelle originali per gradi di acciaio al manganese equivalenti e per la maggior parte delle operazioni l'opzione del mercato post-vendita ha senso una volta che un fornitore affidabile è stato qualificato. Il parametro chiave non è il prezzo unitario ma il costo per tonnellata di materiale lavorato, che determina la durata del rivestimento, il costo della manodopera per cambiarlo e l’impatto dei tempi di inattività sulla produzione a valle.
Quale per quale lavoro
La risposta è solitamente entrambe, in sequenza. Ma quando la scelta deve essere fatta in base a vincoli di budget o di applicazione:
Un frantoio a mascelle ha senso come scelta autonoma quando l'alimentazione è costituita da roccia grezza molto grande che necessita di riduzione primaria, quando il prodotto finito non deve essere modellato con precisione, quando l'operazione è sufficientemente piccola da non giustificare la complessità del frantoio a cono o quando il materiale contiene metalli estranei o altri contaminanti che danneggerebbero un frantoio a cono.
Un frantoio a cono ha senso quando l'alimentazione ha già attraversato una fase primaria, quando la forma e la gradazione del prodotto finito sono fondamentali, quando le richieste di produttività sono elevate o quando l'operazione funziona ininterrottamente e può supportare la disciplina di manutenzione richiesta da un frantoio a cono.
Per chiunque costruisca un circuito di frantumazione completo, il frantoio a mascelle apre la porta e il frantoio a cono termina il lavoro. Non sono la stessa macchina e non sono destinate a esserlo.
