高壓輥磨機的特性及其在礦石選礦破碎中的應(yīng)用*

王兆連 張英軍 顧法禮 王 前

(山東華特磁電科技股份有限公司 山東 濰坊 262622)

前言

在高壓輥磨機的具體應(yīng)用中，其基本原理是“層壓破碎”，也就是借助于高度一定的料柱自重壓力使其強制性地進入到輥磨機兩個輥之間的近似密閉空間里，并通過各向的擠壓來進行破碎。在閉路狀態(tài)下，高壓輥磨機對選礦產(chǎn)品的破碎粒徑可以達到0～3 mm，并有著節(jié)能、回收率高、離析作用好、工藝靈活等諸多優(yōu)勢。因此，在具體的礦石選礦磨碎工作中，通過高壓輥磨機的合理應(yīng)用，可有效提升企業(yè)工作效率和質(zhì)量，并降低工作成本。

1 高壓輥磨機與傳統(tǒng)破碎設(shè)備的區(qū)別

由于世界能源的緊缺，粉碎過程中的能耗越來越引起人們的重視。自20世紀(jì)80年代末高壓輥磨機問世以來，主要應(yīng)用在水泥行業(yè)及個別有色金屬礦山，水泥界從這種節(jié)能、節(jié)鋼耗的高效設(shè)備中得到了很好的效益。冶金礦業(yè)粉碎礦石的數(shù)量相當(dāng)可觀，且金屬礦石大都堅硬難磨，而目前球磨機的能耗、鋼耗和效率的問題都比較突出，礦物回收率受粉磨方式的影響也比較嚴(yán)重。將高壓輥磨機普遍應(yīng)用到冶金礦業(yè)，且在世界處于領(lǐng)先水平，是國內(nèi)各設(shè)備制造廠家近些年來不懈的探索和實踐、最終取得成功的結(jié)果。

輥磨機與傳統(tǒng)破碎設(shè)備的區(qū)別 ：高壓輥磨機在形式上很像傳統(tǒng)的對輥破碎機，但在實質(zhì)上有兩點不同。其一，高壓輥磨機實施的是準(zhǔn)靜壓粉碎，它與沖擊粉碎方式相比，節(jié)省能耗約30%；其二，它對物料實施的是料層粉碎，是物料與物料之間的相互粉碎，粉碎效率高，物料之間的擠壓應(yīng)力可通過輥子壓力來調(diào)節(jié)。2個輥子相向轉(zhuǎn)動，一個固定輥，另一個是可調(diào)距離的(調(diào)整方式有2大類，一類是滑動式，另一類是擺動式動輥)。輥間壓力一般可達1 500～3 000個大氣壓，破碎產(chǎn)品可達2 mm，不僅可實現(xiàn)“多碎少磨”，還很可能成為以碎代磨的新型粉碎設(shè)備。由于它具有強大的作用力，不僅使物料粉碎，還可使物料顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂紋，從而使磨礦能力大幅度提高。

高壓輥磨機由電動給料裝置、擋料裝置、驅(qū)動裝置、液壓加載裝置、支撐裝置、動靜輥組件等組成。

2 高壓輥磨機適應(yīng)性分析

對于高壓輥磨機而言，其適應(yīng)性主要和礦石的種類，含泥量、硬度、選別工藝、供礦力度以及可磨度等有關(guān)，通過相關(guān)的實驗，最終確定其適應(yīng)性主要包括以下幾點：

(1)如果礦石硬度很小，且有著比較好的磨礦性和破碎性，則高壓輥磨機在應(yīng)用中就不會表現(xiàn)出明顯的節(jié)能優(yōu)勢，所以在此類條件下，選礦生產(chǎn)大多通過傳統(tǒng)磨碎、半自磨或者是自磨方法進行生產(chǎn)。

(2)如果礦石硬度很大，且不具備足夠好的磨礦性能和破碎性能，高壓輥磨機就會在生產(chǎn)中發(fā)揮出非常明顯的優(yōu)勢。因此，該機械設(shè)備在此類情況下也就具備更好的適應(yīng)性[1]。

(3)如果礦石中有著較大的含泥量，且給料中已有的細(xì)沙粒又被擠壓成塊，在打散之后會形成不容易分散的小塊，進而讓高壓輥磨機在具體作業(yè)中具有一定的反作用，此時就不適合通過該設(shè)備進行生產(chǎn)作業(yè)。反之，該機械就有著較強的適應(yīng)性。

3 高壓輥磨機在選礦中典型工藝流程

在通過高壓輥磨機進行選礦，礦石破碎的過程中，因為其單機處理量非常大，工作效率非常高，產(chǎn)品的礦粉含量以及細(xì)度也都非常高。同時通過該機械設(shè)備的應(yīng)用，也可以讓選礦工藝變得更加靈活。首先，該設(shè)備可以取代傳統(tǒng)選礦破碎工藝中的細(xì)碎環(huán)節(jié)，直接進行第3段破碎；其次，在完成3段破碎之后，該配置也可以用作第4段超細(xì)破碎中的工藝設(shè)備；再次，在具體應(yīng)用中，該設(shè)備可以通過閉路篩分以及邊料循環(huán)方案進行破碎，同時也可以應(yīng)用全開路工藝進行破碎；最后，該機械設(shè)備可以和破碎作業(yè)同時進行，也可以和磨礦選別同時進行。所以憑借著這些優(yōu)勢，高壓輥磨機已經(jīng)在當(dāng)今的選礦工作中得到了廣泛應(yīng)用。在具體的應(yīng)用過程中，其主要的工藝流程如下：

3.1 粗粒閉路輥磨濕式拋尾工藝

圖1 粗粒閉路輥磨濕式拋尾工藝流程圖

在應(yīng)用該機械進行礦石處理的過程中，粗粒閉路輥磨濕式拋尾是一種常用工藝。圖1為其主要的工藝流程。

在該工藝的具體應(yīng)用中，主要通過閉路對磨料餅進行篩分處理，這樣就可以讓高壓輥磨機處理的產(chǎn)品粒度始終被控制在一個很適合進行選別拋尾的范圍之內(nèi)，以此來達到預(yù)先拋尾的目的。在拋尾之后，進入到球磨中的物料量將會大幅度的降低，這樣就可以顯著降低磨礦工作中的功率損耗。在我國的冶金行業(yè)中，第一臺被引入的高壓輥磨機是馬鋼集團南山礦業(yè)公司在凹山選礦廠所應(yīng)用的輥磨機。通過這種機械設(shè)備以及該工藝流程的應(yīng)用，讓單一型且有著比較粗嵌布力度的磁鐵礦選礦破碎工作具有了更加科學(xué)及實用的參考價值[2]。

3.2 閉路輥磨部分球磨工藝

通過大量的生產(chǎn)實踐以及相關(guān)試驗發(fā)現(xiàn)，通過高壓輥磨機所獲得的礦石產(chǎn)品不僅有著更細(xì)的粒度，同時也實現(xiàn)了礦粉含量的大幅度提升，其中，0.2 mm以內(nèi)的物料含量可以達到30%～40%之間，這種細(xì)度級別的物料可滿足大多數(shù)情況下的礦石選別要求，因此對于此類產(chǎn)品，可在將其分級之后直接進行選別作業(yè)。

同時，在應(yīng)用高壓輥磨機進行選礦礦石破碎生產(chǎn)作業(yè)的過程中，在邊料效應(yīng)的作用下，擠壓料餅內(nèi)部會含有一小部分粒徑過大的礦石顆粒，如果將這一部分直接用在磨礦或者是選別作業(yè)中，將會導(dǎo)致相應(yīng)的工作流程出現(xiàn)較大波動，進而為選礦生產(chǎn)帶來一定程度的不利影響。

圖2 閉路輥磨部分球磨工藝流程圖

因此，在通過該機械設(shè)備進行選礦生產(chǎn)的過程中，為避免此類問題的發(fā)生，就需要對經(jīng)過高壓輥磨機擠壓加工之后的料餅進行閉路循環(huán)篩分。通過這樣的方式，就可以讓料餅中的產(chǎn)品粒度得到嚴(yán)格控制，防止太大粒度的礦石進入到球磨作業(yè)環(huán)節(jié)而引起的流程波動，同時也可以將細(xì)粒度級別符合標(biāo)準(zhǔn)的物料預(yù)先進行分級，并使其直接進入到選別流程中。這樣的方法不僅可以實現(xiàn)球磨流程中給礦量的大幅度降低，同時也可以有效避免細(xì)粒度級別的礦石出現(xiàn)過磨情況，從而全面提升選礦工作效率與質(zhì)量[3]。圖2是閉路輥磨部分球磨工藝的主要工藝流程。

3.3 其他形式的典型工藝流程

除了以上的2種最常用工藝流程之外，在通過輥磨機進行選礦礦石的破碎生產(chǎn)過程中，還有幾種比較常見的典型工藝流程，一種是全粒度級別形式下的開路輥磨球磨工藝，其主要工藝流程圖，如圖3所示。

圖3 開路輥磨球磨工藝流程圖

另一種是輥磨邊料循環(huán)形式的球磨工藝，圖4是其主要的工藝流程圖。

在具體的選礦工作中，將上述2種工藝流程加以合理應(yīng)用，可以將高壓輥磨過程中的產(chǎn)品篩分作業(yè)取消，縮短工藝流程，降低投資，但是在后續(xù)的磨礦作業(yè)中可能會出現(xiàn)比較大的波動。因為每一種工藝流程都有著自身的優(yōu)點和缺點，所以在通過高壓輥磨機進行選礦生產(chǎn)的過程中，應(yīng)該將礦石的具體性質(zhì)以及選別工藝作為依據(jù)，并結(jié)合相應(yīng)的實驗來進行工藝流程的合理選擇。通過這樣的方式，才可以讓選礦企業(yè)獲得最大的經(jīng)濟效益，以此來促進選礦企業(yè)的良好經(jīng)營與發(fā)展。

圖4 輥磨邊料循環(huán)形式的球磨工藝流程圖

4 結(jié)語

高壓輥磨機作為高效粉磨設(shè)備，充分體現(xiàn)了選礦“多碎少磨”的生產(chǎn)理念。除了在非金屬行業(yè)外，其在鐵礦石破碎方面也較為突出，對高壓輥磨機的應(yīng)用也非常成熟。和其他破碎設(shè)備相比，其處理能力大，破碎比大，作業(yè)率高、工藝配置靈活以及占地面積小等優(yōu)點，使該設(shè)備在礦山選礦破碎工藝中發(fā)揮越來越大的作用。在選礦行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

綜上所述，在選礦企業(yè)的具體工作中，高壓輥磨機的應(yīng)用不僅可以提升選礦精度，同時也可以實現(xiàn)選礦效率的顯著提升，以此來提升選礦企業(yè)工作質(zhì)量，促進企業(yè)經(jīng)濟發(fā)展。因此在具體的選礦作業(yè)中，選礦企業(yè)一定要注重該機械設(shè)備的合理應(yīng)用，根據(jù)實際的選礦需求和礦石條件來合理選擇工藝流程，以此來達到滿意的選礦效果。