高压辊磨机工作原理及破碎工艺流程

  高压辊磨机是20世纪80年代中期发展起来的一种新型高效节能粉碎设备。设备工业应用之初，受辊面耐磨技术的制约，大多数都用在水泥工业领域。随着高压辊磨机合金柱钉辊面、液压耦合传动以及万向传动轴辊轴直连等关键技术的日趋成熟，其被成功应用于国内外金属矿山特别是铁矿山，用以粉碎中等以上硬度的金属矿石。高压辊磨机具有解决能力大、粉碎产品粒度细、粉碎效率高和设备作业率高等优点，是铁矿石细碎和超细碎的理想设备。笔者结合铁矿选矿生产实践历史，综述高压辊磨机碎磨工艺及其在铁矿石粉碎中的工业应用。

  高压辊磨机与对辊破碎机类似，都有2个工作辊，但其粉碎原理完全不同。高压辊磨机由机架、高压工作辊、液压系统和给料系统等部分构成。高压辊磨机的工作部件是1对平行排列且相向转动的高压辊，每个辊子由1台电动机通过行星齿轮减速机驱动，其中固定辊位置固定，动辊可在水平滑道上移动。滑动辊轴上的液压系统提供极高的工作所承受的压力(最高达300MPa)到工作辊面上。

  高压辊磨机的工作原理为层压粉碎，于20世纪70年代末由德国的舒纳教授提出，目前已成为节能粉碎设备研制和改造的指导思想。高压辊磨机工作时，给料通过可调节开口大小的给料器进入高压辊磨机两辊之间的破碎腔，实行挤满给料，在料柱自身重力和2个压辊相向转动的双重作用下，入料被强行挤入不断压缩的破碎腔中并被压实，达到很多压力时遭到粉碎，最终形成密实但充满裂缝的片状料饼产品排出。料饼内存在大量的细粒、微细粒及颗粒内微裂纹，这使料饼机械强度很低，间接提高了磨机解决能力和磨矿效率。高压辊磨机层压粉碎原理如图1所示。

  在常规破碎工艺中，高压辊磨机大多数都用在三段一闭路破碎流程中的第三段细碎设备和第四段超细碎设备，其典型破碎工艺流程分为开路流程和闭路流程，其中闭路流程又分为带边料返回的闭路流程和带检查筛分的闭路流程。典型破碎工艺流程如图2所示。

  采用开路破碎流程的典型矿山有三山岛金矿新立选矿厂、金堆城钼业公司百花岭选厂、马钢和尚桥铁矿选厂等。三山岛金矿8000t/d选矿厂破碎工艺流程采用三段破碎流程，其中中碎采用检查筛分，配置1台PR140/110型高压辊磨机进行开路细碎。高压辊磨机入料粒度25mm，破碎产品粒度为P80=10mm，破碎产品中-0.075mm含量约占18%。该厂高压辊磨机采用柱钉耐磨辊面，辊面常规使用的寿命长达10000h以上，设备运转率为93%，使用先进的液压控制管理系统和稳定的操作系统。高压辊磨机开路破碎流程的优点是配置简单，运行稳定，占地面积小，生产所带来的成本低，操作与管理方便；缺点是采用开路流程，未考虑高压辊磨机的边缘效应，把边料未粉碎的粗颗粒矿石也作为高压辊磨机最终产品，成品中粒度跨度大，粗细分布不均，影响最终的破碎效果。

  采用带边料返回闭路流程的典型矿山有司家营铁矿和赛普鲁塞尔雷它铜矿等。司家营铁矿二期1500万t/a选矿厂破碎系统的细碎采用高压辊磨工艺，采用2台德国洪堡威达克公司生产的RP1718型高压辊磨机，将粒度为50~6mm给料破碎至产品粒度P80=8mm。高压辊磨机增设边料返回工艺，通过切边法把压辊边缘粗粒产品返回高压辊磨机继续破碎，边料循环量可根据选厂真实的情况调节，辊子中部排矿产品输送至球磨机进行磨矿。带边料返回的高压辊磨闭路破碎流程同样具有配置简单、运行稳定、占地面积小、生产所带来的成本低、操作与管理方便等优点，同时又考虑到了边缘效应和侧漏情况。采用边料返回闭路流程时，要格外的注意根据真实的情况选择适宜的边料循环量，以满足对高压辊磨机解决能力和粉碎产品粒度的要求。

  采用带检查筛分闭路流程的典型矿山有山东黄金集团昌邑铁矿、马钢南山铁矿、重钢西昌矿业有限公司太和铁矿、澳大利亚OneSteel选厂、智利CMH公司和西澳BGM公司等。澳大利亚OneSteel选厂的碎矿流程中采用德国魁伯恩公司生产的2台高压辊磨机进行物料的超细碎，该破碎流程于2007年6月投入运行。高压辊磨机与湿式筛分构成闭路，将粒度为-25mm给料破碎至3~0mm的超细碎产物。高压辊磨机辊面采用柱钉点阵辊面，带检查筛分闭路破碎工艺流程实现了入料的高效破碎，使最终粉碎产品粒度范围更窄、颗粒内部的微裂纹更丰富、-0.075mm细料含量更高，后续磨矿更容易，有利于改善有用矿物的精矿品位和回收率。高压辊磨机闭路破碎工艺流程的最大优点是节能降耗、增产提质和简化后续磨选流程。高压辊磨机的破碎产品以料饼形式居多，要根据现场情况选择干式或者湿式闭路筛分作业。若采用干式闭路筛分作业，则筛分前通常需设置打散工艺。此外，筛分设备的筛孔尺寸选择影响筛分效率和高压辊磨机的解决能力。