高压辊磨机在矿业生产领域的研究及应用 |
| 2012-08-27 13:20 作者：李维强 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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硅谷网8月27日消息 《硅谷》杂志2012年第14期刊文称，高压辊磨机是上世纪八十年代后期发展起来的高新技术产品，采用准静压粉碎方式，比常规的冲击粉碎方式节省30%左右能耗，同时可以改善贫、杂、细金属矿石选别指标，实现“多碎少磨，提产降耗”方针，产生良好企业经济效益，在含金、铜、铁矿石的矿业生产领域值得大力推广。
高压辊磨机是八十年代后期发展起来的高新技术产品，其工作原理是一种基于静载层压粉碎原理开发的新型矿岩（物料）高效、节能粉碎设备，可在金属矿破磨工艺中代替细碎、粗磨，实现“多碎少磨”、节能降耗、提高磨矿处理能力的目标，进一步改善磨矿效果，提高选别指标，广泛应用于水泥、矿山、冶金、化工等工业部门。
1高压辊磨机工作原理
高压辊磨机工作时，物料经给料装置并借料柱重力给入两个平行的、相向同步转动的两辊子间的粉碎腔，并被连续带入辊间，物料被迫接受辊面的直接压力（50~300MPa），同时两向相旋转的辊子也将粉碎腔内的物料压实，致使粒群中的颗粒承受多点的压力作用，使压实区的物料容重达到物料真密度的85%，颗粒在粒群中的相互挤压下遭到粉碎，各颗粒由于所受压力大小的差异而产生不同程度的粉碎，因此产品粒度分布较宽，最终变成密实的料饼从机下排出，排出的料饼除含有一定比例的细粒成品外，在非成品颗粒的内部也产生大量裂纹，这使颗粒强度大大降低，对后续粉磨作业极其有利，使整个粉磨系统的电耗得到显著降低，高压辊磨机的准静压粉碎方式比传统的冲击粉碎方式省30%能耗。
实验表明，由于层压粉碎在纯压应力作用下进行，其传递效率要高于单纯的压力、冲击力和剪切力，层压粉碎也就比压碎、磨碎、劈碎、折碎和击碎等外力作用造成的粉碎效果好。因此，高压辊磨机工作时，即使两辊间间距明显大于给矿最大粒度，但辊压过程中各粒级都得到了粉碎，产生大量的细粒、微细粒及颗粒内微裂纹。
2高压辊磨机结构和参数
高压辊磨机主要由机架、高压辊、施压装置和传动装置组成。机架由纵梁和横梁构成，高压辊由一个固定辊和一个可调辊组成，辊表面覆有耐磨板。每个辊由一台电动机通过行星齿轮减速器驱动。液压缸为施压部件，用来使可调辊沿导槽前后移动，并根据给料特性提供适当的压力，动、定辊轴承座间有防止棍子接触的间距块，固定辊和移动辊结构相同，可以互换。
以三沅重工生产的高压辊磨机为例：
高压辊磨机和大型圆锥破碎机对比
项目 高压辊压机 圆锥式破碎机
单机产量（t/h） 1700（1台） 310（6台）
投资费用/万元 2400 5000
占地面积/m2 130 350
磨损件寿命/h 10000 1500-2000
作业率% >95 80
单位能耗（kw.h/t） 1.6 1.92
产品粒度分布
% -7mm 78 72
-2mm 59 36
-0.3mm 32 8
不同岩石二种粉磨方式能耗对比（澳大利亚昆士兰大学研究结果）
岩石名称
粉碎总能耗（kw.h-1t-1） 节能 产品细度%-0.15mm
直接球磨机 辊磨机+球磨机 % 直接球磨机 辊磨机+球磨机
白色大理岩 33.6 25.7 23．5 79.8 80
绿泥岩 49.4 15.5 68.6 79.9 80.3
砂岩 79.1 41.1 48 79.7 79.6
煤 47 23，。7 49.6 80.1 79
花岗岩 108.8 39，3 63.6 79.1 79.5
石灰岩 148.8 34.6 76.7 80.4 80.3
磁铁石灰岩 192.8 61.2 68.3 79.6 79.9
辉绿岩 395.5 95.7 7.8 80.1 80.7
绿色大理岩 692.2 130.7 81.1 80.1 79.7
石灰闪长玢岩 1186.6 185.8 84.3 79.2 80.3
上述优点使得辊磨机在粉碎脆性、硬度和腐蚀性高的矿石（铁、金、铜、金刚石等）中推广应用；另一应用是与球磨机等磨矿设备机械配用，对铁精矿细度提高比表面，生产炼铁用的球团矿。
3高压辊磨机的特点和优点
3.1特点
1）在粉磨系统中装备辊磨机，可充分发挥粉磨设备的生产能力，常用于中、细碎破碎和半自磨顽石破碎，实现“多碎少磨、提高产量”目标，一般可提高产量30％~40％，总能耗可降低20％~30％；
2）结构紧凑，质量轻，体积小，对于生产能力相同的粉磨系统，装备辊磨机可明显地节省资金，投资成本可降低约1/3；
3）由于具有结构简单，占用空间小的优点，故操作、维修都比较方便。相对独立的液压系统分别对动辊的两端施压，分别设置、在线改变，从而保证了整台设备的灵活性；
4）辊磨机与其他干式粉磨设备相比，其闭合结构实现辊磨机运行过程变速箱扭矩的缓冲、抵消和吸收，大大降低了振动，粉尘少，噪声低，工作环境有较大改善；
5）双列向心自动调心滚子轴承，保证了辊轴可以在很小的范围内瞬时偏离平行位置，在给矿不均匀或给矿中混有金属部件等情况下，这种设计能保证设备不受损害。
3.2优点
1）降低能量消耗；
2）减少维护量，高压辊磨机结构较为简单；
3）长寿命的耐磨保护层，较先进的有碳化钨柱钉辊面（主要磨损件），工作寿命平均超过10000小时；
4）稳定统一的操作，易于实现工业自动化生产，且人机界面简单；
5）实用性强，易于实现大规模作业生产，能满足高效堆浸要求。
4高压辊磨机在矿业生产领域的应用
高压辊磨机在矿山中的应用主要在第三段或第四段碎矿，或在自磨流程中的顽石破碎，以及球团矿中挤压铁精粉增加比表面积等，在矿山行业应用广泛。下面为部分代表性矿山应用实例：
1）国内矿山
马钢凹山选厂：2005年生产能力为年处理量500万吨，工艺流程为三段一闭路+磨选。2008年该选厂进行技术改造设计产能为年处理量700万吨，在三段一闭路和磨选之间增设高压辊磨机作业，选用魁珀恩公司RP15-1000高压辊磨机，进行第四段破碎，磨矿粒度下降以及物料内部丰富的裂隙，改善了磨矿条件，进一步降低磨矿功指数，选厂钢球单耗从2005年的0.98公斤/吨原矿降至0.74公斤/吨原矿，降幅达24.49%，取得显著效益。
司家营铁矿：一期设计能力700万吨/年，工艺流程为三段一闭路+硫化矿和氧化矿分选。二期设计能力为1500万吨/年，流程为粗碎一闭路+高压辊磨+硫化矿和氧化矿分选，采用德国洪堡公司（KHD）1700*1800高压辊磨机，通过增加高压辊磨机，大幅提高产能并降低了单耗。
金堆城钼业公司：国内首家引进高压辊磨机用于破碎作业的有色金属矿山。该公司为提高选矿技术水平、扩大产能、降低生产成本、提高生产效率，将原有的三段一闭路破碎+磨矿选矿工艺流程改造为三段一闭路+高压辊磨机辊磨+磨矿选矿工艺流程，选用魁珀恩公司RP14-1400高压辊磨机，采用碳化钨柱钉辊面及重力给料器。流程改造后，提高产能15%，同时解离效果良好，改善了分选条件，并提高了钼回收率。
2）国外矿山
智利CMH铁矿：全球第一家用高压辊磨机作第三段破碎设备的铁矿石选厂，1998年投产，年产铁精矿520万吨，其主要磨损件柱钉辊面寿命达到14600小时。
美国EMPIRE铁矿：用于自磨机顽石破碎，1997年铁矿石自磨流程中顽石破碎系统建成并提高处理量33%，其主要磨损件柱钉辊面寿命达到17000小时。
秘鲁CERROVERDE铜矿：细碎流程选用4台φ2.4*1.65m高压辊磨机，2006年投产，日处理量超过10万吨，其主要磨损件柱钉辊面寿命达到6000小时。
5结语
高压辊磨机可用于水泥生料和熟料、高炉炉渣、石灰石、煤以及其他脆性物料的粉碎，亦可用于硬度较低的铁矿石、锰矿石、铅锌矿石及多金属矿石的粉碎。
我国金属矿石种类繁多，高压辊磨机作为一种较新型的先进设备进一步改善了贫、杂、细金属矿石选别指标，实现了“多碎少磨，提产降耗”方针，在含金、铜、铁矿石的选别中得到了广泛的应用，并产生良好企业经济效益，值得在矿业生产领域大力推广。
作者简介：
李维强，男，汉族，福建上杭人，矿山机电工程师职称，现担任紫金矿业集团技术部副总经理。（原文载于《硅谷》杂志2012年第14期，硅谷网及《硅谷》杂志版权所有，未经允许禁止转载）
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