专题 | 砂石科技奖获奖项目系列报道 17——砂石骨料母岩加工属性试验机
11月3日上午，中共中央、国务院在北京隆重举行国家科学技术奖励大会。这是《国家科学技术奖励条例》2020年修订以后，举行的首场国家科学技术奖励大会。李克强总理在2020国家科学技术奖励大会讲话中指出：推广“揭榜挂帅”等机制，让愿创新、敢创新、能创新者都有机会一展身手，强化企业创新主体地位，推进产学研深度融合，要以更大力度打破制约创新创造的繁文缛节，深化科技体制改革，切实给科研人员松绑减负。
为促进我国砂石行业结构调整、转型升级、安全发展和高质量发展，2020年度中国砂石协会砂石科学技术奖评选出一批砂石行业重大的科技成果。为鼓励我国砂石行业科技创新、宣传砂石行业优秀成果的同时，进一步激发砂石行业科技创新活力、提升创新工作者的荣誉感，中国砂石协会组织开设“中国砂石协会科学技术奖获奖项目系列报道”，并在中国砂石协会官网和公众号等行业主流媒体上对获奖项目进行有针对性地报道，以飨读者。
项目名称：砂石骨料母岩加工属性试验机
项目编号：SS2020-J-15
中国砂石协会砂石科学技术奖 三等奖
项目团队主要完成人
团队负责人李顺山，南昌矿机集团股份有限公司董事长，中国砂石协会副会长。1987年7月大学毕业分配到长江水利委员会设计院，亲身经历中国砂石行业从规划设计、施工建设、生产管理到装备制造的发展巨变的全过程，积累了宝贵的经验和心得。1987-1997年，李顺山先后担任长江水利委员会施工设计企业室副主任、代主任；施工设计混凝土技术室副主任。期间参加了国家“八五”重大科技攻关项目《三峡工程料源规划》，主持设计了目前世界上最大的机制砂系统—三峡下岸溪800吨/小时人工砂加工系统的设计。1997-2007年，李顺山加入国际知名矿机集团瑞典斯维达拉工业集团，出任破碎筛分事业部中国区总经理。随后加入瑞典山特维克工业集团，担任山特维克矿山工程机械（中国）有限公司副总裁。2007年至今，李顺山加入南昌矿机集团股份有限公司担任董事长。他提倡“专业领先、诚信至上”的经营理念，亲自抓产品研发和技术创新，着力培养技术队伍，多个产品获省市技术进步奖和省名牌产品。
一、项目概况：
砂石破碎功指数Wi是在特定的设备和特定条件下测得的。根据测试设备和方法的不同可分为冲击破碎功指数、棒磨功指数、球磨功指数和自磨功指数等。各有不同的计算公式。邦德已建立了根据试验并用回归分析方法得出按功指数Wi来选择和计算工业生产上需用的破碎与磨碎设备的一套方法。包括确定设备规格、台数、所需功率、磨矿介质尺寸等，称功指数计算法。此理论在美国、加拿大、日本和欧洲一些国家选矿界广泛采用。Bond功指数已成为粉碎工程设计和应用中不可缺少的重要参数和指标。
该单位研制的砂石骨料母岩加工属性试验机(破碎功指数试验机和磨蚀指数试验机)运用了当代的机电集成的科技成果，高度自动化，具有体积小, 自动化程度高，操作简单、便于稳定测试、效率高、节省时间、数据准确、误差小等特点;同时具有有较好的灵敏性、稳定性和模拟性。
程控岩石破碎功指数试验机用双摆锤冲击试验机进行测定，测定方法是使被测物料两侧受到相同的冲击功。
程控岩石磨蚀性指数试验机用标准试件金属的损失量测试出的矿石磨蚀性即磨蚀指数Ai。
砂石骨料母岩加工属性试验机采用屏显输入，自动运行，结果自动运算、自动存储、屏显输出，对专业知识要求低，适于大规模推广应用。
该单位研制的 程控岩石破碎功指数试验机和程控岩石磨蚀性指数试验机解决了岩石破碎功指数和磨蚀指数测试设备缺乏的现状，使得各破碎设备生产、使用厂家都有能力对当地矿山的岩石原料进行测试，设备的选型选择更具有针对性。
该单位研制的程控岩石破碎功指数试验机和程控岩石磨蚀性指数试验机可在岩石破碎行业的各个生产厂家及科研院所推广，具有广泛市场前景。
二、主要创新点：
程控岩石破碎功指数试验机创新点：
采用邦德破碎功指数测定原理，采用PLC程序控制，矿块的密度、被冲击面间的厚度等参数屏幕输入，按开始键后全自动运行，破碎功指数Wi屏显输出，数据自动存储。
1.1 、自动抬升冲击摆锤：破碎功指数实验设备中冲击摆锤抬升角由伺服电机及PLC控制，角度控制精确，抬升角0°~165°度范围内可随意调整。
1.2 、开发了摆锤冲击试验软件，采用伺服电机驱动，优化了加载工艺；
1.3 、冲击摆锤同步下落，冲击摆锤到达设定抬升角度后，由摩擦离合器同时断电脱离，同时自由下落，双摆锤的同步程度精确到毫秒级。
1.4 、摆锤质量和重心可分别设定，消除制作误差。
1.5 、采用钢制材料的全封闭式防护罩有效防止被冲断的试件飞溅伤人，安全性提高；
1.6 、原始参数屏幕输入，全过程自动完成，破碎功指数运算由PLC完成，Wi结果屏显输出, 数据自动存储。
程控岩石磨蚀指数试验机创新点:
运行时间转轴、滚筒转速等参数屏幕输入，按开始键后全自动运行，到时自动停止。试件称重可手工记录，也可通过天平的通讯端口自动输入PLC，磨蚀指数Ai。单次测量值及平均值可屏幕显示，自动存储。
2.1 、 采用专门设计的减速机传动，优化了整个设备的结构。
2.2 、 转筒和转轴采用变频调速电机，速度可调，能满足速度精确调整，高精度光电编码器作为速度采集传感器。
2.3 、转轴部件可以更换为双孔，可以模拟通用及特定条件下金属试件的磨蚀程度对比。
2.4 、滚筒和转轴速度数显、可调，可以模拟通用及特定条件下金属试件的磨蚀程度。
2.5 、试验参数屏幕输入，操作简单。Ai磨蚀性指数结果可屏显，也可以输出打印。
三、项目应用：
物料的可碎性及磨蚀性是选择破碎机类型应考虑的一个定性因素。设计碎磨设备时应特别注意研究物料的这些特性。因为即使是同类物料,有时也会表现出截然不同的特性。矿石晶体的内部结构及晶体之间的结合方式决定矿石的强度,也直接影响矿石的可碎性。在矿石中,二氧化硅的总含量决矿石的磨蚀性,二氧化硅含量越高,对破碎机磨损越严重。应当指出,矿石的硬度不能决定其对破碎机的磨损程度。因为,难于破碎的硬矿石的磨蚀性不一定强,而易于破碎的软矿石常对破碎机磨损严重。选择破碎机时,应对物料进行可碎性试验,试验样品必须具有充分的代表性是极为重要的。从矿体许 多不同部位取许多小样,比从一个部位取大量试样更接近矿石的特性。
该单位研制的程控岩石破碎功指数试验机-100和程控岩石磨蚀性指数试验机可碎性功指数Wi功指数对于选择破碎机的类型、尺寸、偏心距、排矿口大小及电机尺寸都是很重要的。它可判定破碎机是否可处理这样硬的物料,该物料是否容易破碎,以便确定是否减小排矿口,或选择较小的破碎机,是否需要增加破碎段数。
准确选择破碎机,需要用可靠的方法确定物料的可碎性及磨损特性。主要是测定物料的功指数( Wi) 和磨蚀指数( Ai.)。
该单位研制的程控岩石破碎功指数试验机 -100和程控岩石磨蚀性指数试验机-100可在岩石破碎行业的各个生产厂家及科研院所推广，具有广泛市场前景。
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