粒群粉碎原理及辊压机的应用讲解_粉碎机工作原理

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Series No.318December 2002

金

属

矿

山 METAL MIN E

总第318期 2002年第12期

任德树, 北京冶金设备研究院, 教授, 通讯地址:100004北京建国门外大街19号国际大厦25-A。

・专题综述・

粒群粉碎原理及辊压机的应用 任德树

(北京冶金设备研究院

摘 要 辊压机(又称高压辊磨机 是近20, 它利用粒群粉碎原理, 具有单机产量高、节能、粉碎比大、辊面寿命长、, 因此, 辊压机在粉碎脆性、坚硬及磨蚀性较强的物料中得到应用,。同时, 列举了辊压机应用的几个例子。

关键词 粒群粉碎原理 P G roup Crushing and Application of R oll Pre Ren Deshu(Beijing Research Institute of Metallurgical Equipment

Abstract Roll pre , also known as high preure roll grinder , is new type machinery developed in recent twenty years.Contrast to inertial crushing machines , it is based on particle group crushing principle and has the advantages of high unit production , energy saving , great crushing ratio , long life of roll surface , le maintenance and small floor space.As a result , roll pre has found application in brittle , hard or highly corrosive materials crushing , either fine and superfine or coarse one.Its application cases are cited.K eyw ords Principle of particle group crushing , Roll pre , Crushing machinery , Application 1 辊压机与挤满给料

辊压机(又称高压辊磨机 是近20年发展起来的新型粉碎机械, 目前已在原材料工业部门(水泥

厂、选矿厂等 推广应用。辊压机与传统的对辊破碎机比较, 前者给料是基本小于辊缝(排料口 的各种粒级, 而后者基本是大于辊缝的粗粒级。在辊压机中, 细粒级为何不会直接自排料口排出机外而是在机内得到粉碎呢? 关键就在于挤满给料, 即给料中细粒级挤成密实的料饼而不是以松散颗粒形式给入机内。在对辊破碎机以及其它常规破碎机中, 粉碎工具(辊子、齿板、破碎锥、钢球等 将粉碎力作用在较大的颗粒上, 而细粒不直接受到粉碎工具的作用力, 或受力机会较少, 并直接从排料口排出。

给入辊压机的细粒级在辊子间数百吨压力作用下, 作为一个整体被压实、压出裂纹、粉碎。作用在全部颗粒上的力量首先将料饼压实, 因此, 辊压机排出的料饼, 其容重达到物料真密度的85%～88%。

圆锥破碎机也采用挤满给料, 与辊压机挤满给料的区别是物料进入机内即分散开, 仍是单体颗粒在动锥与固定锥之间遭到粉碎。在常规破碎机中，物料常在宽度较小的排料口附近发生堵塞, 发生类似于挤满给料现象。堵塞使机器受力, 衬板磨损增加, 产量下降。虽然常规破碎机发生堵塞时也有一定的粒群破碎作用, 但不明显, 且排料不畅;而辊压机被压实和被粉碎的料饼, 却以接近辊面圆周线速度(1～1.25m/s 以压片形式排出机外, 因此, 处理量很高。2 粒群粉碎

在辊压机中, 物料以挤满给料方式给入机内, 形成料饼。除了料饼表面直接同辊面接触并受到辊面作用力外, 料饼内部颗粒间也受到力的作用, 使其被压实, 内部颗粒遭到粉碎。这种颗粒之间相互受力产生的粉碎, 称作粒群粉碎(Interparticle comminu 2tion 或粒间粉碎、料层粉碎。

粒群粉碎是辊压机工作原理的基础。由于料饼内全部颗粒都受力并粉碎, 而不仅仅是同辊面直接接触的那些颗粒受力, 因此辊压机产量高。KHD 洪

・ 01・

堡公司生产的辊压机最高产量达3000t/h。同样, 由于料饼内全部颗粒在力的传递过程中都产生粉碎, 能量的利用率高, 辊面的磨损低。KHD 洪堡公司辊压机在粉碎坚硬金属矿石时, 单位能耗约为0.8～3kW ・h/t(比常规粉碎机低10%～50% , 辊面工作寿命在1500～2000h 以上, 该公司辊压机的规格和性能指标如下。

辊径/mm 800～2100辊宽/mm 250～2300 辊面线速度/(m ・s-1 1～2.5

辊缝宽度/mm

辊面工作帮助/h >1500～2000 在常规破碎机中, 细颗粒在粗颗粒之间的空隙

中, 不直接受到粉碎工具的作用力, 发生粉碎的概率较低, 而在辊压机粒群粉碎作用下, 细颗粒仍受到颗粒之间的作用力, 整个料饼都产生粉碎。这反映在粉碎产品的粒度分布上就是细粒含量较常规破碎机高。对于后续作业, 例如在球磨机内细磨、生产炼铁用的球团给料以及金矿石的浸出是有利的。图1是对铁矿石用辊压机细碎和用常规圆锥破碎机细碎的产品粒度曲线。对于相同的P 80(粉碎产品相当于细粒累积含量为80%时的粒度 , 圆锥破碎机产品小于300μm 的累积含量是10%, 而辊压机是34%, 两者相差24个百分点。如将圆锥破碎机产品中>7mm 粗粒级用检查筛分分出(闭路粉碎作业 , 筛下产品中

的细粒累积含量

图1 辊压机和圆锥破碎机产品粒度曲线 1—辊压机产品;2—圆锥破碎机产品的筛下产品;3—MP800型圆锥破碎机产品(最小排料口宽度8mm;4—给料

增加7%, 仍然同辊压机产品的细粒累积含量相差17%个百分点。粒群粉碎还使被粉碎的颗粒内产生一些微观裂纹, 有利于后续的细磨和浸出。图2是用辊压机与球磨机粉碎产品做浸出试验, 横坐标是粒度, 纵坐标是该粒级金回收率百分数。

图2 辊压机和球磨机产品的金回收率对比 □—辊压机产品;□—球磨机产品

由图2可见, 粒度较细时, 由于金矿物充分解离, 两者的回收率都较高, 而粒度较粗时(0.25～0.5mm 和0.5～1mm , 球磨机产品的金回收率降低, 而辊压机产品由于颗粒内有微观裂纹使浸出液渗入, 金回收率仍较高。

有资料报道, 辊压机粉碎产品中有用矿物的解离较好, 粉碎多发生于颗粒之间的界面。这在选矿中对于提高精矿品位和回收率是有利的。3 辊压机与常规圆锥破碎机在大型铁矿山对矿石

细碎的对比

KHD 洪堡公司曾对国内某铁矿石用辊压机进

行半工业性粉碎试验, 根据试验结果, 按铁矿山年产量为1700万t 为基础, 将辊压机和大型圆锥破碎机进行对比, 结果如表1所示。

表1 辊压机和大型圆锥破碎机比较

项

目辊压机圆锥破碎机单机产量及所需台数 每台1700t/h 需1台

每台310t/h 需6台

投资费用/×103美元41008500厂房占地面积/m 2130350 磨损件寿命/h 80001500～2000 作业率/% >95约80单位能耗/(kWh ・t-1 1.61.92产品粒度分布:-7mm/%787

2-2mm/%5936

-0.3mm/% 32 8

从表1可见, 辊压机同圆锥破碎机(属于常规破碎机 相比, 具有单机产量高、辊面寿命长、作业率

高、可靠性好、单位能耗低等优点。对于大型铁矿山, 单机产量高意味着机器总台 ・

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数减少, 厂房占地面积、地基费用等降低。辊压机磨损件工作寿命比圆锥破碎机高数倍, 每工作9个月至1年以上才需更换辊面, 使作业率提高, 维修费用节省。众所周知, 粉碎能耗是选矿厂最主要能耗之一。工业实践证明, 辊压机是一种节能设备, 其单位能耗比常规粉碎机低10%以上。初步研究还表明:辊压机产品颗粒内有微观裂纹, 使有用矿物解离较好。

上述优点使辊压机在粉碎脆性、坚硬及磨蚀性较强的物料中获得推广应用, 尤其适用于大型铁矿山和金矿山。另一用途是辊压机同球磨机配用, 铁精矿进行细磨, 以提高比表面积, 球团, 效果较好。同时,(K imberite、砾石、洪堡一家, 自1988余台辊压机, 其中有20台用于粉碎各类金属矿石。KH D 洪堡公司辊压机应用实例

(1 智利CMH 公司。用1台16-170/180型辊压机(即作用力16MN , 辊径170mm , 辊宽180mm 代替常规圆锥破碎机对铁矿石细碎(图3。辊

压机将粒度

。

图3 智利CMH 公司用辊压机细碎铁矿石

1—旋迥破碎机;2—料堆;

3、12—双层筛;4—圆锥破碎

机;

5、6—中间仓;7—RP16-170/180型辊压机;

8、干式筒式磁选机;9—打散机;10—尾矿堆;11—精矿堆

(2 非洲毛里塔尼亚SN IM 公司。装有2台34 英尺Aerofall 型自磨机粉碎铁矿石。自磨机0～30 mm 产品送至筛孔为1.6mm 筛子上进行筛分, 筛上产品送型号为RP16-170/180辊压机, 细碎至65%～80%

返回辊压机再粉碎(图4。该公司设有2台这种型号辊压机, 每台产量高达1425t/h。辊压机单位能耗

。

图4 Mauritania 用辊压机对自磨机产品细碎 1—新给料;2—压矿仓;3—风机;4—电收尘器;5—旋流

器;6—34英尺自磨机;7—筛孔为1.6mm 筛;8—金属探测器;9—多余给料;10—中间仓;11—中矿再磨;12—

RP16-170/180型辊压机

(3 巴西CVRD 公司。将RP15-140/180型 辊压机设置在球磨机之前(图5 , 对炼铁用的球团

给料进行粗磨碎, 以提高球磨机产量和产品的Blaine 比表面(即用透气法测得的比表面。辊压机产量为715t/h , 给料比表面为500Blaine(cm 2/g , 水分为8.5%, 产品比表面为900Blaine(cm 2/g , 单位粉碎能耗

。

图5 巴西CVR D 公司用辊压机进行球团给料粗磨 1—混匀料场料堆;2—1000t 料仓;3—RP15-140/180型辊压机;

4、5—1#、2#磨矿回路(4 印度Kudremukh 公司。对制备球团的过

滤精矿用7-140/110型辊压机细磨, 提高其比表面积以达到制备球团的要求(图6。给料的比表面积为1500Blaine , 水分为1015%, 经辊压机粉碎后比表面积提高至

1900Blaine。辊压机产量为550t/h , 单位电耗

・

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(5 美国一家公司。用3台32英尺自磨机粉碎铁燧岩(图7 , 对于自磨机产品中含有

。

图6 印度K udremukh 公司用辊压机 对球团给料进行细磨

1—精矿;2—5800t 料仓;3—RP14/11型辊压机;4—膨润土;5—石灰石;6—混匀;7—给料仓;8—造球盘;9—

生球团送煅烧

图7 用圆锥破碎机和高压辊磨机 粉碎自磨产品中的顽石

1—新给料;2—32英尺自磨机;3—双层筛;4—12mm ×75mm 顽石;5—圆锥破碎机;6—

辊压机关键部件

辊面是辊压机关键部件, KHD 洪堡公司开发的柱钉式自生辊面(图8 对提高辊面的工作寿命和可靠性, 扩大辊压机应用范围起了很大作用。辊面制成辊环形状, 用红装法固定在轴上(图9。安装时将辊环加热, 同时将轴冷却。加热和冷却按一定制

度进行, 然后将辊环套在轴上, 待温度正常后就得到牢靠固定。拆卸时也如此进行。据介绍, 在工地现场用适当设施即可将磨损后辊面拆掉, 换上新辊套。柱钉式自生辊面是在辊环上安装硬质合金(碳化钨 的柱钉, 柱钉以一定布置图案装在辊面上。辊压机工作时, 物料在辊子间巨大压力下塞满柱钉之间, 形成一层由物料组成的辊面。这个物料辊面保护柱钉和辊面, 使其磨损量很小, ,。因此, , 其寿命视具体情况达。柱钉式自生辊面研制成功。图8

柱钉自生式辊面

图9 辊环用红装法固定在轴上 6 结 语

辊压机是近20年发展起来的新型粉碎机械。与惯用粉碎机械不同, 它利用粒群粉碎原理, 具有单机产量高、节能、粉碎比大、辊面寿命长、作业率高、维修省和占地面积小等优点, 而且既可用于细碎作业, 也可用于粗磨和超细磨碎等作业。随着逐渐为业内人士接受及应用领域不断扩大, 辊压机将成为粉碎机械中的后起之秀。

(收稿日期2002209220 ・

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