高压辊磨机及其应用排版

  高压辊磨机及其应用排版1 高压辊磨机及其应用 赵 德 君 摘 要： 高压辊磨机在世界工业先进国家的冶金矿山工业中，己经得到了广泛的推广应用，而在我国的应用才刚刚起步。本文简要介绍了高压辊磨机结构、工作机理和高效、节能、环保等先进性能以及磨碎铁矿石的试验研究。 关键词： 粒群、层压破碎、压力峰值、微裂纹、抗磨料垫。 一、高压辊磨机简介 ： 高压辊磨机（也称辊磨机）是十九世纪八十年代，由德国科学家研制开发的一种先进磨碎设备。由于该产品的结构相对比较简单、生产效率高、环保节能和工作机理先进等优点，很快被推广应用到美国、德国、俄罗斯、巴西、智利、澳大...

  1 高压辊磨机及其应用 赵 德 君 摘 要： 高压辊磨机在世界工业先进国家的冶金矿山工业中，己经得到了广泛的推广应用，而在我国的应用才刚刚起步。本文简要介绍了高压辊磨机结构、工作机理和高效、节能、环保等先进性能以及磨碎铁矿石的试验研究。 关键词： 粒群、层压破碎、压力峰值、微裂纹、抗磨料垫。 一、高压辊磨机简介 ： 高压辊磨机（也称辊磨机）是十九世纪八十年代，由德国科学家研制开发的一种先进磨碎设备。由于该产品的结构相对比较简单、生产效率高、环保节能和工作机理先进等优点，很快被推广应用到美国、德国、俄罗斯、巴西、智利、澳大利亚等工业先进国家。我们的祖国于1988年，由德国（KHD ）洪堡公司引进高压辊磨机的

  证制造生产技术，首先应用在水泥熟料的磨碎生产中，收到了显著的效果，并得到了广泛的推广应用。图1即是国内生产的高压辊磨机主机。 图1 高压辊磨机 经过二十几年的生产实践，在吸收消化引进技术的基础上， 先后开发设 计了多种规格的高压辊磨机，装备于国内各大中型水泥企业，用于磨碎水泥熟料的生产中，并已形成了产品系列。经过长期的生产实践证明，我国自己生产制造的高压辊磨机完全能替代进口的设备。在冶金工业中，近几年来在烧结厂的磨细铁精粉制备球团给料生产中，也已经成功的应用国产的高压辊磨机，并取得了很好的效果。但在矿山选矿工业领域内，利用国产的高压辊磨机细碎金属矿石，目前还没有成功的先例。 1 高压辊磨机机理及结构 1.1 高压辊磨机机理 高压辊磨机是利用高挤压力作用使粒群层压破碎原理而

  的。挤压力是通过两个直径相等、转速相同且相向旋转的辊子相互挤压而产生的。其中一个辊子为定辊，另一个为可以前后水平小幅度移动的动辊，压力通过高压油缸加在动辊两端的轴承座上。高压辊磨机工作时，物料由料仓靠自重力压入料腔，同时被两个相向旋转的辊子咬入并在辊面作用下受到加速进入压实腔，由于两辊间距的逐渐减小挤压力由小增大，此时物料颗粒除了受到辊面的直接压力外，物料颗粒之间也产生相互挤压作用(见图2), 图2 颗粒间的受力 导致物料粒群被压实和预粉碎，当辊子旋转至水平中心线时压力达到峰值，各颗粒之间遭到不同程度的粉碎，并随着辊子的转动以压片形式排出机外。图3即是辊间物料粉碎过程的示意图。 物 料 重 力 图3 辊间粉碎过程 1.2 高压辊磨机结构 高压辊磨机的组成如下：给料装置安装在主机机架上部，挤压辊装置安装在机架的机座上，由轴承装置支撑，每个辊子都有单独的传动系统，并通过万向联轴节、安全离合器及行星齿轮减速器，将能量传递给挤压辊。中央润滑系统向各轴承装置提供润滑油与润滑脂。高压辊磨机采用PLC智能控制，设置有现场控制、中控室控制、手动控制和自动控制，并通过中央自控室进行自动监控所有的工作程序和机器的运转数据(见图4)。 图4 结构示意图 高压辊磨机的主要易损件为挤压辊的带柱钉辊圈。辊圈采用耐磨合金钢制造，柱钉为碳化钨硬质合金

  (见图5) 图5 带柱钉辊面 当高压辊磨机工作时，辊子的抗磨性能主要靠柱钉间嵌满物料时形成的自生式抗磨料垫(见图6)与矿石接触磨损，而辊面不非间接接触矿石而受到保护。 图6 自生式料垫 因此，可有效的延长辊圈的常规使用的寿命。硬质合金碳化钨柱钉的硬度和耐磨性能很高，但韧性较差，因此，在工作时难免有折断损坏现象。进口设备的柱钉与辊面的装配形式采用过盈配合，因此，柱钉折断后没办法修补，只能等大面积折断后更换新辊圈。我们经过研究开发了新的配合方式，当柱钉折断后可以随意更换新的柱钉，极大的延长了辊圈的服役时间。 2 高压辊磨机的优点 2.1 高压辊磨机工作时与一般同类设备相比单位粉碎能耗低。从该机的工作机理可知，由于是粒群间的层压破碎，使充满粉料腔的物料颗粒接触点多，作用力大，能量利用率髙。因此，使粉碎能耗比其它常规单颗粒粉碎或磨碎设备明显降低。据国内外的生产实践，多数矿石的单位粉碎能耗为0.8-3kwh/t，如果同后续设备共同装机时，其总磨碎能耗可节约40%以上。 2.2 能处理水分含量较高的物料。髙压辊磨机工作时给料中希望含有一定的水分，这样有助于形成较坚固的自生式料垫，改善辊磨机的工况和辊面常规使用的寿命。如磨碎铁矿石制备球团给料时，其水分可高达10%；磨碎铁矿石或贵金属矿石时，国外推荐水分不高于8%。 2.3 提高后续作业产品的回收率、可磨性和产量。从照片六可看出，经高压辊磨机加工的物料，其颗粒内部或矿物与周围废岩的界面之间有许多微裂纹，沒有产生裂纹的颗粒内部，也由于承受压力而产生较大的内应力。因此，当这些颗粒进入后续作业如磨机等设备做再加工时，可磨度大幅度提高，非常容易被磨碎磨细，提高后续作业的生产效率。 2.4 机器占地面积小，土建投资少。高压辊磨机结构紧密相连、重量轻，外观尺寸小；由于该机的破碎粉磨作用，主要发生在两个辊子之间的相互静压力，而产生的静压力能量全部由机架承载吸收，对基础的作用力很小甚至没有，因此同磨机等设备装机相比，不需要打很坚固的地基，可节省大量的土建投资。 2.5 机器振动小、噪音低、粉尘小。高压辊磨机工作时物料主要靠静压力粉碎，粉碎时物料被封闭在辊子和给料装置之间的密闭箱体内。因此，不会产生冲击和物料飞溅现象，故振动和噪音较低，粉尘很少。 2.6 机器的作业率高，可在95%以上。高压辊磨机釆用先进的自动控制和自动检验测试系统，对设备的主要部分如温度、辊缝、压力、给料量、功率等进行监测和控制。保证主机能正常可靠的工作；同时由于辊面结构先进，耐磨材料的抗磨损性能优良，故可极大的延长设备的有效上班时间。 2.7 机器易损件工作寿命长。该机主要易损件是挤压辊辊圈，由于工作时辊子

  面能生成自生式料垫，它能保护辊面不直接与矿石接触磨损和冲击，使磨损主要发生在抗磨性很强的硬质合金柱釘上，因而使辊面工作寿命大幅度提升；而碳化钨柱钉局部折断后可更换修补，故可使辊面生命长达10000-20000小时；料柱下端挡料侧板经采用新的复合材料后，寿命能 温馨推荐 您可前往小程序 享受更优阅读体验 不去了 立即体验 保证使用一年以上，该侧板体积较小重量轻，更换很容易。 二、高压辊磨机的应用： 自从由德国引进生产制造技术以来，高压辊磨机在我国应用已有二十几年的历史。其中在建材工业中应用的最成功最普遍，设备的国产化率也最高。可以说目前国内的各大中型水泥企业，基本都装备使用国产的高压辊磨机设备，并取得了很好的经济效益与社会效益。进入二十世纪初，高压辊磨机开始用于冶金工业。首先由武钢公司程潮球团厂引进德国（KHD）洪堡威达克公司一台高压辊磨机，用来生产磨碎铁矿石球团给料，取得了非常好的效果。紧接着柳钢公司球团厂、昆钢公司球团厂、邯郸钢铁公司烧结厂、沙钢烧结厂等，也都先后从德国引进不相同的型号的价格昂贵的高压辊磨机，用于磨碎铁矿石球团给料生产。2003年杭州钢铁公司铁前部要求与中信重机公司合作，共同研制开发磨碎铁矿石球团给料用的高压辊磨机设备，为国家节省外汇。经过一年多的先后对国外的巴西铁矿、国内的山西涞源矿、安徵省的霍邱矿等的试验研究，在吸收消化引进国外先进的技术基础上，终于在2005年生产出国内第一台冶金工业用的高压辊磨机。经过几年的生产实践证明，其技术性能等各项指标基本达到了国外引进产品水平，目前国产的高压辊磨机产品正陆续装备于国内各个球团厂，如冷水江烧结厂、天津荣程钢铁厂球团厂、长钢烧结厂等。在矿山选矿工业生产里，高压辊磨机的使用始于2004年，在这样的领域中，第一个吃螃蟹的是马鞍山南山矿业公司凹山选矿厂，首先由德国瑰伯恩公司引进一台高压辊磨机用於细碎铁矿石。自2006年投产以来，由于设备的各项性能优越，产品质量、产量及成本等均取得了很好的效果，在选矿行业影响很大，紧接着陕西金堆城钼业公司百花岑选矿厂、司家营矿业公司铁矿选矿厂、山东黄金集团三山岛金矿选矿厂、以及马钢和尚桥铁矿选矿厂和霍邱张庄铁矿选矿厂等，也都先后花高价由德国引进不相同的型号的高压辊磨机，造成国家的大量外汇资金的外流。上面讲述的情况极大的引起国内业界人士的关注，特别是激发了有关装备生产制造企业对开发选矿磨碎设备的极 积性，相信在不久的将来，国产的高压辊磨机即会装备于我国的矿山选矿事业。 三、高压辊磨机磨碎铁矿石的试验研究： 我公司于2008年开始对高压辊磨机用于破碎矿石的试验研究，并设计制造了一台GМ52一14型试验用高压辊磨机。先后为通化钢铁公司选矿厂、河南灵宝铁矿选矿厂、印度尼西亚某铁矿选矿厂、河南东大矿业公司选矿厂等进行了多次试验。为设备选型、生产的基本工艺流程编制和产品技术参数的确定，提供了可靠的依据。 下面谨以印度尼西亚铁矿石破碎试验为例，介绍辊磨试验情况： 4.1 任务来源 受印度尼西亚某矿山公司委托，要求对来自该矿山的铁矿石进行高压辊磨机辊磨处理试验。 4.2 铁矿石原始状况 （1）矿石粒度 印尼某矿山邮来的铁矿石粒度从20mm-150mm大小不等，矿石含铁品位及成分组成不详，航空快运至我公司（见照片一）。 照片一印尼铁矿石 （2）铁矿石含水率 矿石由印尼发运时的含水率被告知为11％。由于国际邮件、报关、检验等繁琐手续，耗时月余；加之我国的大陆性气候，天气比较炎热，致使矿石运抵我公司后的含水率经测试降低至3.8％。 （3）铁矿石硬度 此次发来的铁矿石硬度软硬不均，软的普氏硬度4－6度，用手锤很容易击碎，硬的普氏13－17度，破碎很难。 4.3 试验要求 （1）矿石含水率： 为了恢复印尼原矿石的含水率，我们将试验用的含水3.8％的矿石浸在水中10整天（见照片二），然后取出测试其含水率为11％，基本与印尼发运时原矿石含水量相吻合，以确保在试验时不会失真； 照片二浸水矿石 （2）矿石粒度 拫据印尼矿山工艺流程的编制要求，高压辊磨机的入料粒度为30-40mm，故将邮来的矿石均破碎至上述要求，其中参杂有少量的碎料（见照片三）； 照片三试验用矿石 （3）矿石含水率：本次试验的矿石含水率有两种，即低限 3.8％和高限11％。本次试验共用矿石60公斤，其中含水率3.8％的矿石20公斤，其余40公斤为含水率11％的矿石； （4）粒度分级：经高压辊磨机辊磨处理后的产品，要求对其进行粒度 分级，以了解辊磨后的粉碎效果以及确认工艺流程编制的合理性。 4.4 试验目的： （1）了解印尼铁矿石采用辊磨机一次性加工处理后的破碎效果和设备的适用情况； （2）用辊磨机处理物料的最高含水率国内外均限制在10％以下，对于印尼高于10％含水率的铁矿石能否采用辊磨机来加工处理？欲通过此次试验进行探讨； （3）试验确定加工处理印尼铁矿石的辊磨机工艺参数及设备的各项技术指标 （4）检验辊磨机处理后的矿石产品颗粒的显微组织变化状态。 4.5 试验设备 （1）GM52-14高压辊磨机试验机； （2）φ200mm系列

  筛； （3）JA5102电子天秤 （4）101－1型烘干箱； （5）500公斤地中衡； （6）试验用小型锤式破碎机； （7）电子显微镜。 4.6 试验设备技术参数 （1）压辊直径：φ520mm （2）压辊宽度： 140mm （3）压辊转速： 9－15rpm （4）试验压力： 10Mpa （5）原始辊缝宽度： 3mm 4.7 辊磨试验结果 （1）含水率3.8％和11％两种矿石，经分别进行辊磨处理后，其产品 均呈大小不等的物料破碎压实后的片状料饼（见照片四），基本没粉状物料出现； （2）料饼产品的大小和形状，无论是含水率低的矿石和高的矿石均相差不大，其料饼宽度均小于50mm，厚度小于12mm；但在密实度及硬度上稍有区别，含水率低的料饼要比含水高的料饼密实度和坚硬度大些，但两种料饼都很硬，用手揑碎较费力； （3）将料饼用小型锤式试验机打散后，其组成料饼的矿石料度很细（见照片五）；用系列筛分級后，其粒度组成为； ☆颗粒≤1mm的矿石占 84％ ☆颗粒≤2mm的矿石占 7％ ☆其余9％的颗粒为＞3mm＜５mm的矿石产品。 （4）经辊磨机处理后的矿石产品，除了粒度的宏观明显变化外，在高倍显微镜下检验，颗粒内部存在尚未延伸的微裂纹（见照片六）。 照片四料饼照片五打散后细粒矿石 照片六颗粒内微裂纹 4.8 试验结果分析 （1）颗粒大小不等的矿石经辊磨处理后通常呈压实物料的片状料饼排出，正常的情况下料饼极易散开。但此次印尼的矿石料饼却比较坚硬，对于出现这样一种情况，由于没有对矿石成分进行化验，我们初步分析可能是由于矿石内嵌布有粘性物料所致。 （2）此次通过对印尼含水率高于10％以上的矿石采用辊磨机试验，其结果无论从辊磨粒度、辊磨产量以及辊磨机设备的适应能力上都非常理想。因此，对于辊磨机给料的含水率问题，我们大家都认为不要一概而论，应拫据不同的物料有所区别，最好通过试验后确定。因为对于含水率高又不需进行昂贵的干燥工艺就进入下道工序的流程，可以成倍的提高产品产量和节省生产资金。 （3）铁矿石经辊磨细碎后脉石被解离并多半成粉状存在，而含铁品位较高的则呈微细颗粒，并且颗粒内部经检验证实存在有许多尚未造成颗粒破碎的微裂纹（见照片六）。 4.9 试验结论 （1）试验证明对印度尼西亚这种具有特殊性能的铁矿石，选用高压辊磨机作为三段全开路碎矿设备是正确合理的，处理后的产品粒度细且均匀。 （2）高压辊磨机能处理含水率高于10％以上的矿石物料，但上限含水率尚末通过试验确定，对具体物料最好通过试验后确定合适的含水率。 （3）本次试验由于使用物料较少，因此对于辊磨机加工处理铁矿石的最佳工艺参数无法经多次试验进行优选；但通过试验证实，高压辊磨机的各项技术性能完全适用于破碎铁矿石的要求。 （4）辊磨机处理后的铁矿石，由于颗粒内部存在微裂纹，故可极大的提高矿石的可磨性，增大后续作业的生产率和降低能耗。 四、结束语： 综上所述，高压辊磨机由于其先进的机理、节能降耗增效和适应能力强等优越性能，特别适于处理脆性物料产品。目前，已被广泛的应用在世界范 围内的冶金矿山工业生产中。我国虽然刚刚起步，但随着冶金矿山事业的快速的提升和国内极积开发自有矿山资源的前景，高压辊磨机的应用春天也将很快来临。我们做为装备生产制造企业，将更看重自主创新与推进先进设备的国产化，围绕金属矿山行业的节能环保等重点领域极积开展研发生产，用先进的设备为我国澎勃发展的金属矿山事业服务。

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