高压辊磨机是20世纪80年代中期发展起来的一种新型矿石破碎设备,主要由机架、辊子、轴承、传动、喂料、液压、润滑和控制等系统组成,又叫辊压破碎机、挤压磨,工作原理是两只磨辊相向转动,通过液压系统的油缸、轴承座、轴承向辊子及辊子间的物料施加150300MPa的压力,使物料被粉碎且颗粒内部结构产生大量裂缝,方便后续的磨矿工序,是实现“多碎少磨”或“以碎代磨”的新型超细破碎机。
高压辊磨机按“料层破碎”原理工作,相对于冲击粉碎方式节省能耗约30%,设备运转率高、破碎比大、产品粒度细,可将铁矿石碎至<3mm,同时占地面积小、辊面耐磨,使用寿命可达20000h,是铁矿石超细碎的理想设备。
高压辊磨机由于具备准静压粉碎方式的工艺特点,在实际应用中的配置方式多种多样,有单独用于第3段细碎工艺,也有在3段细碎后用作第4段超细碎,有在开路破碎工艺条件下用于边料返回破碎,也有组合成高压辊磨一分级一球磨后再进入粗粒湿选,是一种非常灵活的矿石碎磨设备。
1高压辊磨机在矿石加工业中的发展及应用现随着资源开发的不断深入,高效利用矿物资源,尤其是大量的贫矿资源已经成为种趋势。高压辊磨机与其他大型碎矿和磨矿设备相比,具有处理量大、设备结构紧凑、占地面积小、组件对运输和安装条件的要求较低等优点,可进一步提升碎磨系统的处理能力,所产生的节省粉碎能耗和介质消耗效果,符合低碳节能的发展方向。高压辊磨机自1986年首次进入矿石加工业以来,在矿物加工方面的应用越来越广,投入矿山生产的设备数量逐年增加。2006年全球第二大铜生产商秘鲁CerroVerde矿大型高压辊磨机的成功运行使高压辊磨机在硬质矿石碎磨工艺中的重要作用得到业界公认,近几年更是快速应用到有色金属矿业加工业。由于近年来世界范围内对铁矿石需求大增,高压辊磨机在铁矿石预处理、第3段细碎以及后续的超细碎中广泛使用,目前全球铁矿石加工领域已装备超过200台。
国内高压辊磨机原来主要应用于水泥行业,2000年以后,逐渐进入铁矿石加工业,2006年,马钢集团针对低品位铁矿石采用了辊磨一30湿式筛分一筛上闭路返回一筛下粗粒抛尾一30粗精矿阶段磨选“的改造工艺流程,使铁矿石年处理能力由550万t提升至700万t以上。近几年,高压辊磨机以高效的粉碎性能和良好的粉碎效果,逐步显现其设备优势,在国内大型铁矿石加工企业中的应用呈现不断扩大的趋势,但仍处于单独使用或简单配套工艺的初级阶段。
2高压辊磨机在铁矿石加工中的应用与选型在实际应用过程中,应当先通过开闭路条件高压辊压试验、不同给矿粒度的矿石高压辊磨试验等,确定高压辊磨机设备选型的技术参数,再根据高压辊磨机的技术参数,选择合理的磨矿系统流程。
2.1高压辊磨机的设备选型和匹配首先要确定的是高压辊磨机的辊压粒度,般来说,该设备所能接受的最大给矿粒度上限为60mm左右,粒度过大,在处理能力、产品细度甚至辊胎寿命等方面均会出现问题,应通过试验综合考虑压辊直径、处理能力、产品细度、辊胎寿命以及单位能耗等问题,从而确定适宜的辊压粒度。
高压辊磨产品的粒度以及合理的循环负荷也是一项重要参数,高压辊磨产品的粒度组成与很多因素紧密相关,如运行压力、给矿水分、动辊的弹簧特性等。高压辊磨无法像颚式破碎机、圆锥破碎机那样通过调节排矿口来控制破碎产品的最大粒度,这使其具有破碎产品细粒级含量高的显著优势,有时甚至可以取代段球磨。可通过选矿试验,采用湿式筛分作业与高压辊磨机组成闭路流程,尽可能地使产品粒度更细,以便在磨矿前更好地磁选抛尾,以充分发挥高压辊磨机破碎比大、单机处理能力大的优势。
同时高压辊磨机的辊径、辊宽、辊速也非常重要。辊径与给矿的最大粒度有关,应采用合适的辊径,使其与系统的处理能力相匹配,确保高压辊磨机处于满负荷运行状态。辊宽与处理量有关,还与边料效应有关,确定合适的辊径时应综合考虑各种影响因素。辊速与设备的处理能力相关,建议采用变频调速系统,运行时控制在12m/s之间。
2.2高压辊磨机磨矿工艺流程的新发展各种铁矿石的磨矿工艺不尽相同,应当根据铁矿石的性质选用合适参数的高压辊磨机,并设计合理的工艺流程。
当前国内高压辊磨铁矿石工艺发展主要有两种方向。一种是采用一段式高压辊磨工艺,即先进行粗粒筛分,筛上返回,筛下分级脱水后进入下段选别。这种流程适宜于粗粒嵌布的矿石或应当避免形成过磨的磨矿作业,一200目<60%的铁矿石选矿可采用该流程。另一种是两段式高压辊磨工艺,即先进行一段高压辊磨后湿筛湿选抛尾,粗精矿分级脱水再进行二段高压辊磨,分级脱水的溢流进入下段磨选。这种工艺流程属于全高压辊磨流程,适用于粗颗粒嵌布的磁铁矿磨矿。
2.3设备选用随着高压辊磨机应用范围的不断扩大,其产生的影响将超过自磨/半自磨工艺所带来的影响。针对不同矿物加工,各生产商在高压辊磨机的生产方面采用了不同的设计理念,企业在选用时需要通过物料相关试验,评估工艺可行性,选择恰当的设备工作参数。
当前高压辊磨机生产技术水平的代表是德国制造厂商,技术先进,市场占有率高。其中珀利休斯是占据全球高压辊磨机市场份额最大的一家公司,而洪堡威达克公司则依托其独特的柱钉点阵辊面技术处于技术领先地位。魁伯恩公司虽然进入矿物加工领域较晚,但抓住了近年来中国铁矿石加工量激增的机遇,在中国市场中的份额增长迅速。
各厂商对设备的大型化的发展采用了不同的策略,技术先进的洪堡威达克公司采用的是保持较小辊宽的情况下适度增大辊径,对给矿粒度的要求有所降低,可处理较大粒度的给矿,缺点是由于边缘效应的缘故,边料比例偏高。珀利休斯公司和魁伯恩公司则采用了相反的策略,保持辊径而增大辊宽,这使产物中边料比例很低,但需要控制一定范围的给矿粒度,以保证处理硬质物料的效果,同时在实际使用中辊宽的增加可能产生歪斜而影响正常工作,为保持辊宽方向给矿均匀,需要在设备的支撑系统中加装压力分布自控系统。
2.4成本控制与系统匹配高压辊磨机基于料层静压粉碎原理使得其加工效率高且节能显著。统计表明,高压辊磨机单位粉碎能耗1. 22.8kW/t矿,比常规粉碎机低20%50%.同时,高压辊磨机还大幅度降低了钢耗,与一般设备每吨矿石消耗25kg钢球和衬板相比,辊压机的滚筒磨损仅相当于消耗几百克耐磨材料,同时单机产量大,最高可达1500 2000t/h.产品粒度细且匀,过磨现象较少,提高了矿物解离度与选择性破碎,有利于后序工艺。
通过对产品的选别试验可知,高压辊磨机大幅降低了矿石碎磨作业和后续选别作业的能耗。高压辊磨后的产品经磁选抛除的粗尾经分级、洗矿后,可分出作业产率约42%的粗矿砂,减少尾矿系统的压力,具有明显的经济效益和环境效益。
高压辊磨机的使用可以省掉磨机前的中细碎设备,而且可以不设中间矿仓,从而简化流程,减少设备,节省大量基建投资,还可减少操作维修费用,与其他粉碎设备配用可实现整个系统的最佳粉碎效果。实际上,高压辊磨机本身就具有较大的配置灵活性。在设计时要特别注意在整个矿石处理系统中与其匹配的其他设备的参数与质量,以保证高压辊压机的正常运行效率。一般地,高压辊磨机的节能效果与其承担的碎矿磨矿任务的比例相关,在铁矿石加工过程中,合理适度地加大高压辊磨机使用比例可增加节能效果。
当然,一种设备的使用不可能没有缺点,高压辊磨机适合于处理水分含量小、含泥量少以及粘性较小的的铁矿石物料,这一点在使用中要充分考虑。
3结论我国铁矿石资源储量巨大,但大多是含量低的贫矿。国内铁矿山企业应积极引进、消化、吸收以高压辊磨机为代表的国外新型、高效设备,为优化铁矿石加工工艺以及老铁矿山扩能降耗改造提供良好的帮助。