การเลือกเครื่องบดสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม

การเลือกเครื่องบดเริ่มต้นก่อนขั้นตอนการเสนอราคาใด ๆ ขั้นตอนแรกคือการวิเคราะห์ลักษณะของหิน ได้แก่ ความแข็ง ปริมาณซิลิกาอิสระ และขนาดของวัสดุป้อนเข้าที่ช่องรับวัสดุ การสำรวจพื้นที่จริงและการศึกษาความเป็นไปได้ที่ละเลยขั้นตอนนี้จะส่งผลให้สายการผลิตมีชิ้นส่วนสึกหรอไม่เหมาะสมและคุณภาพของวัสดุบดไม่สม่ำเสมอ หินมีพฤติกรรมแตกต่างกันมากภายใต้แรงกด แรงกระแทก และแรงเฉือน จึงไม่มีเครื่องชนิดเดียวที่สามารถใช้งานได้ครอบคลุมทุกภาระงาน

เหตุใดคุณสมบัติของวัสดุจึงกำหนดการเลือกเครื่องบด

ความแข็งของหิน ค่ามาห์ส และปริมาณซิลิกา

มาตราส่วนมาห์สจัดลำดับแร่ธาตุจาก 1 ถึง 10 สำหรับการเลือกเครื่องบด ช่วงที่มีประโยชน์อยู่ระหว่าง 3 ถึง 7 โดยหินปูนอยู่ใกล้ค่า 3 ส่วนหินแกรนิตอยู่ใกล้ค่า 6 ถึง 7 เมื่อความแข็งเกินมาห์ส 5 อัตราการสึกหรอของแผ่นบุผิวและโรเตอร์จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ซิลิกายิ่งทำให้สถานการณ์แย่ลง: หินที่มีควอตซ์สูงซึ่งมีซิลิกาเกินร้อยละ 15 ถึง 20 จะทำให้ชิ้นส่วนสึกหรอสึกกร่อนอย่างรวดเร็วและเพิ่มต้นทุนการดำเนินงาน การเลือกใช้อัลลอยด์แผ่นบุผิวที่ทนต่อการสึกหรอสำหรับงานที่มีซิลิกาสูงจะช่วยชะลออัตราการสึกหรอและยืดระยะเวลาระหว่างการบำรุงรักษา ทำให้การตัดสินใจเลือกเครื่องบดอิงข้อมูลจากการสำรวจแหล่งหินจริงแทนการคาดเดา

ขนาดของวัสดุที่ป้อนเข้า ขนาดของวัสดุที่ปล่อยออก และอัตราส่วนการย่อย

ขนาดของวัสดุที่ป้อนเข้าจากเครื่องป้อนแบบสั่นและขนาดเป้าหมายของวัสดุที่ปล่อยออกจะกำหนดอัตราส่วนการย่อย ตัวบดแบบกรามสามารถรับวัสดุที่มีขนาดสูงสุดถึง 1,000 มม. ได้ โดยมีอัตราส่วนการย่อยอยู่ระหว่าง 4:1 ถึง 6:1 ในการใช้งานขั้นต้น ขณะที่ตัวบดแบบกระทบและตัวบดแบบค้อนนั้นเหมาะกับวัสดุที่มีขนาดไม่เกิน 600 มม. แต่สามารถให้อัตราส่วนการย่อยสูงถึง 10:1 ถึง 20:1 สำหรับหินที่เปราะ การเลือกอัตราส่วนการย่อยให้สอดคล้องกับเครื่องจักรย่อยจะช่วยป้องกันไม่ให้เครื่องทำงานเกินภาระ และปกป้องตะแกรงสั่นและสายพานลำเลียงที่อยู่ด้านหลัง แม้อัตราส่วนการย่อยที่สูงในขั้นตอนเดียวจะลดจำนวนเครื่องจักรที่ใช้ แต่ก็เพิ่มการสึกหรอต่อหนึ่งตัน ดังนั้นแผนการย่อยสองขั้นตอนจึงมักช่วยสมดุลระหว่างต้นทุนการลงทุนกับการเปลี่ยนชิ้นส่วนสำรองตลอดสายการผลิต

ตัวบดแบบกราม: ใช้ในขั้นตอนแรกสำหรับหินแข็ง

หลักการทำงานของห้องย่อยและชิ้นส่วนที่สึกหรอ

เครื่องบดแบบกรามใช้กรามที่ตรึงอยู่กับกรามที่เคลื่อนที่ได้ เพื่อทำให้หินถูกบีบอัดในห้องบดทรงตัววี หลักการบีบอัดนี้เหมาะสำหรับวัสดุที่แข็งและกัดกร่อนสูง เนื่องจากแรงจะถูกประยุกต์ใช้อย่างช้าๆ จึงลดแรงกระแทกที่อาจทำให้ชิ้นส่วนสึกหรอแตกหักได้ แผ่นบุผิวที่ทำจากแมงกานีสช่วยรับแรงกัดกร่อน สำหรับหินแกรนิตหรือหินบะซอลต์ที่มีความแข็งสูง จะใช้ห้องบดที่ลึกขึ้นและล้อหมุนเก็บพลังงานที่หนักกว่าเพื่อรักษาระดับการผลิตให้คงที่ ผลผลิตจากเครื่องบดแบบกรามมีรูปร่างแบนกว่า จึงจำเป็นต้องผ่านเครื่องบดชนิดอื่น เช่น เครื่องบดแบบกระทบหรือเครื่องบดแบบกรวย ในการปรับแต่งรูปร่างให้สมบูรณ์ยิ่งขึ้น เครื่องบดแบบกรามจึงได้รับความไว้วางใจในฐานะเครื่องบดขั้นต้นสำหรับหิน

ตำแหน่งที่เครื่องบดแบบกรามถูกติดตั้งเป็นจุดยึดหลักของสายการผลิต

โรงงานผลิตวัสดุรวมส่วนใหญ่พิจารณาเครื่องบดเป็นระบบทั้งระบบ โดยติดตั้งเครื่องบดแบบกรามเป็นเครื่องบดขั้นต้นหลังจากเครื่องป้อนแบบสั่นและถังรับวัตถุดิบ เครื่องนี้รับวัตถุดิบจากแหล่งเหมืองโดยตรง และให้ผลผลิตขนาด 100 ถึง 300 มิลลิเมตร เพื่อส่งต่อไปยังขั้นตอนการแยกขนาดและการบดขั้นที่สอง ทีมงาน EPC นิยมจัดวางเช่นนี้ เพราะการเริ่มเดินเครื่องทำได้ง่าย และอะไหล่มีมาตรฐานเดียวกัน กฎระเบียบของ OSHA และ ANSI ใช้บังคับบริเวณช่องรับวัตถุดิบ ดังนั้น ฝาครอบที่มีขนาดเหมาะสมและปุ่มหยุดฉุกเฉินจึงเป็นส่วนหนึ่งของการออกแบบที่สอดคล้องตามข้อกำหนด

เครื่องบดชนิดกระทบและเครื่องบดชนิดค้อนสำหรับหินที่มีความแข็งปานกลางถึงแข็ง

โรเตอร์ แผ่นบุผนัง และผลลัพธ์รูปลูกบาศก์

เครื่องบดชนิดกระทบหมุนโรเตอร์หนักที่ติดตั้งแท่งกระทบ (blow bars) ซึ่งเหวี่ยงหินไปกระแทกกับแผ่นบุผนังด้วยความเร็วสูง แรงกระทบทันทีนี้ทำให้หินเปราะแตกตามแนวรอยแยกตามธรรมชาติ ส่งผลให้ได้อนุภาคที่มีรูปร่างใกล้เคียงลูกบาศก์อย่างยอดเยี่ยม และมีเศษฝุ่น (filler) ต่ำ หลักการนี้เหมาะกับหินปูน หินแกรนิตที่ผ่านการผุกร่อน และวัสดุคอนกรีตที่นำกลับมาใช้ใหม่ โดยเฉพาะเมื่อปริมาณซิลิกาอยู่ในระดับปานกลาง เนื่องจากพลังงานถูกส่งผ่านแบบช่วงสั้นๆ (impulses) แทนที่จะเป็นแรงกดอย่างต่อเนื่อง เครื่องบดชนิดกระทบจึงสามารถให้อัตราส่วนการย่อยลดลง (reduction ratio) ได้สูง และเคลียร์วัสดุออกจากห้องบดได้อย่างรวดเร็ว ผลลัพธ์รูปลูกบาศก์ช่วยลดอัตราส่วนช่องว่าง (void ratio) ภายในส่วนผสมแอสฟัลต์และคอนกรีต ทำให้มูลค่าของสารยึดเกาะ (binder) เพิ่มขึ้นตั้งแต่ขั้นตอนการผลิตที่โรงงาน ซิลิกาในระดับปานกลางยังช่วยให้แท่งกระทบมีอายุการใช้งานยาวนานพอสมควร ส่งผลให้ต้นทุนการดำเนินงานคงที่และคาดการณ์ได้

เครื่องบดชนิดค้อนหนักสำหรับงานหินปูน

เครื่องบดแบบค้อนหนักยังคงเป็นเครื่องจักรหลักสำหรับการบดหินปูน โดยสามารถทำหน้าที่ลดขนาดวัสดุในขั้นต้นและขั้นทุติยภูมิพร้อมกันในครั้งเดียวสำหรับหินที่มีความแข็งต่ำกว่าระดับ 5 ตามมาตราโมส์ วัสดุป้อนขนาดใหญ่เข้าสู่ห้องบดแล้วถูกกระแทกด้วยโรเตอร์ที่หมุนอย่างรวดเร็ว เครื่องเพียงเครื่องเดียวสามารถแทนที่เครื่องบดแบบกราม (jaw crusher) ร่วมกับเครื่องบดแบบกรวย (cone crusher) ได้ในสายการผลิตหินรวมจากหินปูนที่มีโครงสร้างเรียบง่าย ที่สายการผลิตหินรวมและทรายจากหินปูนในเมืองเหลียวหยาง มณฑลหูหนาน ซึ่งมีกำลังการผลิต 250–350 ตันต่อชั่วโมง การใช้แนวคิดแบบขั้นตอนเดียว (single-stage logic) นี้ช่วยลดจำนวนอุปกรณ์ทั้งหมดลงและทำให้ขั้นตอนการเดินเครื่อง (commissioning) ง่ายขึ้น

เครื่องบดแบบกรวย และกรณีศึกษาการเลือกใช้งานจริง

การลดขนาดขั้นทุติยภูมิสำหรับวัสดุที่มีความแข็งสูง

เป็นส่วนหนึ่งของเครื่องบดแบบบูรณาการ เครื่องบดกรวยจะบีบหินระหว่างปลอกหมุนกับแผ่นบุผิวโค้งเว้า ทำให้เกิดการย่อยอย่างสม่ำเสมอภายใต้แรงดันสูงหลังจากผ่านเครื่องบดแบบกรามแล้ว ซึ่งมีข้อได้เปรียบเหนือเครื่องบดแบบกระแทกในกรณีที่แถบกระทบสึกหรอเร็วเกินไป เครื่องบดกรวยเหมาะสำหรับงานขั้นที่สองและขั้นที่สามบนหินแกรนิต หินบะซอลต์ และแร่ที่มีความแข็งสูง โดยสามารถควบคุมขนาดผลิตภัณฑ์ให้คงที่ได้พร้อมลดต้นทุนการดำเนินงานเมื่อใช้งานในระดับใหญ่ สำหรับงานที่มีความท้าทายสูงโดยเฉพาะวัสดุที่มีซิลิกาสูง การใช้เครื่องบดกรวยร่วมกับเครื่องบดแบบกรามจึงเป็นชุดที่ทนทานที่สุด การปรับค่าการตั้งค่าด้วยระบบไฮดรอลิกช่วยให้เครื่องบดกรวยสามารถปรับตามการสึกหรอของแผ่นบุผิวได้อย่างต่อเนื่อง และรักษาระดับขนาดผลิตภัณฑ์ไว้โดยไม่จำเป็นต้องหยุดสายการผลิต จึงลดภาระการไหลเวียนกลับ (recirculation) และปกป้องคุณภาพการคัดแยกขนาดรวมถึงอัตราการผลิตในขั้นตอนต่อเนื่อง

สายการผลิตหินแกรนิตเสฉวน และคำแนะนำด้านการจัดซื้อ

สายการผลิตหินแกรนิตที่ซีชาง มณฑลเสฉวน ความจุ 250 ถึง 300 ตันต่อชั่วโมง แสดงหลักการเลือกอุปกรณ์ในทางปฏิบัติ บริบท: หินแกรนิตชนิดแข็งมาก ใกล้ระดับ 6 ตามมาตราโมส พร้อมปริมาณซิลิกาสูง จึงจำเป็นต้องใช้เครื่องบดขั้นต้นที่ไม่สูญเสียค่าใช้จ่ายจากการสึกหรออย่างรวดเร็ว ปัญหา: แผนการบดแบบขั้นเดียวด้วยเครื่องบดแบบแฮมเมอร์ในระยะแรกมีความเสี่ยงสูงต่อการสึกหรอของใบพัดหมุน (blow bar) อย่างรวดเร็วจากวัสดุป้อนที่กัดกร่อนสูง วิธีแก้ไข: ทีมงานติดตั้งเครื่องบดหินแข็งแบบสองห้อง KPC1313 พร้อมระบบป้อนวัสดุด้วยเครื่องสั่น ZGC1250 และใช้เครื่องแยกขนาดแบบสั่น 3YKQ2470 เพื่อควบคุมเกรดของผลิตภัณฑ์ ผลลัพธ์: ผลิตภัณฑ์สุดท้ายมีขนาดแยกตามเกรดได้ 5 ระดับ คือ 26–31, 16–26, 13–16, 5–13 และ 1–5 มิลลิเมตร โดยรักษาระดับการผลิตให้คงที่

การจัดซื้ออย่างชาญฉลาดเริ่มต้นด้วยการสำรวจพื้นที่จริงและการศึกษาความเป็นไปได้ ซึ่งต้องบันทึกค่าความแข็งของหิน ปริมาณซิลิกา ขนาดวัสดุป้อน และเกรดเป้าหมายของผลิตภัณฑ์ ควรตรวจสอบแผ่นบุผนัง (liner plates), โรเตอร์ และใบพัดหมุน (blow bars) ว่ามีเกรดโลหะผสมเหมาะสมและออกแบบให้กลับด้านใช้งานได้ก่อนการสั่งซื้อ ระหว่างขั้นตอนการเดินเครื่องจริง ต้องตรวจสอบการทำงานของเครื่องป้อนวัสดุแบบสั่น การตั้งค่าห้องบด และการจัดแนวสายพานลำเลียงภายใต้ภาระงานจริง มาตรฐาน ISO 9001 และแนวทางควบคุมฝุ่นของ NFPA สนับสนุนการดำเนินงานโรงงานที่ปลอดภัย ต้นทุนการดำเนินงานต่ำ และคืนทุนได้ยาวนาน

เครื่องบดจะคุ้มค่าการลงทุนก็ต่อเมื่อชนิดของเครื่องสอดคล้องกับวัสดุที่นำมาบดจริง ข้อมูลเช่น ความแข็งตามมาตราโมห์ส ปริมาณซิลิกา ขนาดวัสดุป้อนเข้า และอัตราส่วนการลดขนาด จะเปลี่ยนการคาดเดาให้กลายเป็นการตัดสินใจที่มีเหตุผลและตรวจสอบได้ ครัชเชอร์แบบกราม (jaw crusher) เหมาะสำหรับงานบดขั้นต้นในหินแข็งมาก ครัชเชอร์แบบกระทบ (impact crusher) และแบบค้อน (hammer crusher) เหมาะกับหินที่มีความแข็งปานกลางและเปราะ ขณะที่ครัชเชอร์แบบกรวย (cone crusher) เหมาะสำหรับงานบดขั้นปลายในวัสดุที่แข็งและกัดกร่อนสูง การสำรวจพื้นที่อย่างเป็นระบบจะช่วยควบคุมต้นทุนการดำเนินงานและค่าใช้จ่ายเงินลงทุนให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม

คำถามที่พบบ่อย

คำถาม

ครัชเชอร์ประเภทใดเหมาะกับหินแกรนิตที่มีค่าความแข็งตามมาตราโมห์สเกิน 6

คำตอบ: สำหรับหินแกรนิตที่มีค่าความแข็งตามมาตราโมห์สเกิน 6 และมีซิลิกาสูง ควรใช้ jaw crusher สำหรับงานบดขั้นต้น ตามด้วย cone crusher ซึ่งจะให้ผลลัพธ์ที่ทนทานที่สุด โดย jaw crusher รับมือกับวัสดุป้อนขนาดใหญ่และสภาพกัดกร่อนได้ดี ส่วน cone crusher ให้การบดขั้นที่สองอย่างสม่ำเสมอโดยไม่ทำให้แผ่นกระทบ (blow bars) สึกหรอเร็วเกินไป แม้ impact crusher จะปรับรูปร่างของเศษหินให้ดีขึ้นได้ แต่ก็สึกหรอเร็วกว่าเมื่อใช้กับหินที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูงดังกล่าว ควรเลือกแผ่นบุภายใน (liner plates) และโลหะผสมของโรเตอร์ให้สอดคล้องกับภาระงานที่รับ และตรวจสอบการแยกขนาดผ่านตะแกรงสั่น (vibrating screen) ก่อนขยายกำลังการผลิต

คำถาม

เหตุใดปริมาณซิลิกาจึงทำให้ต้นทุนการดำเนินงานสูงขึ้น

คำตอบ: ซิลิกาอิสระในหินที่มีควอตซ์สูงทำหน้าที่เป็นสารกัดกร่อน ซึ่งส่งผลให้แผ่นบุผิว แท่งกระทบ และโรเตอร์สึกหรออย่างรวดเร็ว เมื่อปริมาณซิลิกาเกินประมาณ ๑๕ ถึง ๒๐ เปอร์เซ็นต์ การสึกหรอของชิ้นส่วนที่สวมใส่จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ส่งผลให้ค่าใช้จ่ายสำหรับอะไหล่สำรองและเวลาหยุดเครื่องเพิ่มขึ้น แม้ว่ากำลังมอเตอร์จะเพียงพอ ดังนั้นจึงควรทำการสำรวจสถานที่เพื่อวัดปริมาณซิลิกาก่อนเลือกชนิดของเครื่องบด หินปูนที่มีซิลิกาต่ำช่วยให้การสึกหรอคาดการณ์ได้แน่นอน ในขณะที่หินแกรนิตที่มีซิลิกาสูงจำเป็นต้องใช้อะลลอยด์ที่ทนต่อการกัดกร่อนและต้องบำรุงรักษาอย่างเข้มงวดตามปริมาณการผลิต เพื่อคุ้มครองผลตอบแทนจากการลงทุน

คำถาม

อัตราส่วนการย่อย (reduction ratio) ของเครื่องบดคำนวณอย่างไร

คำตอบ: อัตราส่วนการย่อยลดขนาด เท่ากับขนาดของวัสดุป้อนเข้า หารด้วยขนาดของวัสดุที่ปล่อยออก หรือช่วงความแตกต่างของขนาดอนุภาคจากขาเข้าถึงขาออก เครื่องบดแบบกราม (jaw crusher) ที่ใช้งานในขั้นตอนแรกมักมีอัตราส่วน 4:1 ถึง 6:1 ขณะที่เครื่องบดแบบแรงกระแทก (impact crusher) หรือเครื่องบดแบบค้อน (hammer crusher) สามารถทำได้ถึง 10:1 ถึง 20:1 สำหรับหินที่เปราะบาง การทราบช่วงอัตราส่วนนี้จะช่วยป้องกันไม่ให้ห้องบดทำงานเกินขีดความสามารถ และรักษาเครื่องสั่นแยกขนาด (vibrating screen) และสายพานลำเลียง (conveyor belt) ที่อยู่ด้านหลังไว้ด้วย ควรกำหนดอัตราส่วนการย่อยลดขนาดตามลักษณะของวัสดุและสัดส่วนขนาดเป้าหมายที่ต้องการ แทนที่จะยึดตามตัวเลขเดี่ยวที่ระบุไว้บนแผ่นป้ายชื่อของเครื่องจักรเพียงอย่างเดียว

คำถาม

เครื่องบดแบบค้อน (hammer crusher) หนึ่งเครื่องสามารถแทนที่ขั้นตอนการบดด้วยเครื่องบดแบบกราม (jaw crusher) และเครื่องบดแบบกรวย (cone crusher) ได้หรือไม่

คำตอบ: สำหรับหินปูนที่มีความแข็งระดับกลางถึงค่อนข้างแข็ง ซึ่งมีค่าความแข็งตามมาตราโมสต่ำกว่า 5 ใช้เครื่องบดแบบค้อนหนักสามารถทำหน้าที่ลดขนาดวัสดุทั้งในขั้นตอนหลักและขั้นตอนรองได้ในครั้งเดียว จึงสามารถแทนที่เครื่องบดแบบกราม (jaw crusher) ร่วมกับเครื่องบดแบบกรวย (cone crusher) ได้ในสายการผลิตวัสดุก่อสร้างแบบเรียบง่าย สายการผลิตหินปูนที่ลิ่วหยาง มณฑลหูหนาน ใช้แนวคิดการบดแบบขั้นตอนเดียว (single-stage logic) นี้ที่อัตราการผลิต 250 ถึง 350 ตันต่อชั่วโมง อย่างไรก็ตาม สิ่งที่ต้องแลกเปลี่ยนคือการสึกหรอ: เมื่อความแข็งของวัสดุหรือปริมาณซิลิกาเพิ่มขึ้น การสึกหรอของใบตี (blow-bar) จะเร่งตัวขึ้น และข้อได้เปรียบดังกล่าวจะลดลง ดังนั้น จึงควรระบุให้ใช้เครื่องบดแบบค้อน (hammer crusher) เฉพาะเมื่อผลการศึกษาความเป็นไปได้ยืนยันว่าคุณสมบัติของหินยังคงอยู่ภายในช่วงที่มีการสึกหรอน้อย

คำถาม

ขั้นตอนการตรวจสอบใดบ้างที่ช่วยปกป้องการลงทุนในเครื่องจักรบด?

คำตอบ: การตรวจสอบควรเริ่มต้นด้วยการสำรวจพื้นที่เพื่อบันทึกความแข็งของหิน ปริมาณซิลิกา ขนาดวัสดุป้อนเข้า และสัดส่วนเป้าหมายก่อนการซื้อ ให้ตรวจสอบแผ่นบุผนัง โรเตอร์ และใบตีวัสดุว่าผลิตจากโลหะผสมเกรดใดและออกแบบให้กลับด้านใช้งานได้หรือไม่ ระหว่างการเดินเครื่องจริง ให้ตรวจสอบเครื่องป้อนแบบสั่น ค่าตั้งค่าในห้องบด และการจัดแนวสายพานลำเลียงภายใต้ภาระงานจริง ให้ติดตามอายุการใช้งานของชิ้นส่วนที่สึกหรอโดยอ้างอิงจากปริมาณวัสดุที่ผ่านเครื่อง (ตัน) และเก็บอะไหล่สำคัญไว้ที่ไซต์งานเสมอ ระบบคุณภาพตามมาตรฐาน ISO 9001 และแนวทางควบคุมฝุ่นจาก NFPA จะช่วยสนับสนุนการดำเนินงานโรงงานที่ปลอดภัยยิ่งขึ้น ต้นทุนการดำเนินงานต่ำลง และระยะเวลาคืนทุนที่ยาวนานขึ้น