粒群粉碎原理及辊压机讲解.doc

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 PressRen Deshu(Beijing Research Institute of Metallurgical Equipment Abstract Roll press , also known as high pressure 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 , less maintenance and small floor space. As a result , roll press 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 press , Crushing machinery , Application1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(11. 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. 83kW h/t (比常规粉碎机低10%50% , 辊面工作寿命在15002000h 以上, 该公司辊压机的规格和性能指标如下。辊径/mm 8002100辊宽/mm2502300辊面线速度/(m s -1 12. 5辊缝宽度/mm <70机重/t28450电机容量/kW 2辊间作用力/kN 25产量/(t h -1 3000给料最大粒度/mm 90给料最高水分/%12粉碎产品粒度/m 50单位能耗/(kWh t -1 0. 83名义压力/(N mm -2 5. 2辊面工作帮助/h>15002000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300m 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<300m 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;3MP800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. 250. 5mm 和0. 51mm , 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 800015002000作业率/%>95约80单位能耗/(kWh t -11. 61. 92产品粒度分布:-7mm/%7872-2mm/%5936-0. 3mm/%328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11任德树:粒群粉碎原理及辊压机的应用2002年第12期 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。4KH 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<63. 5mm 的给料破碎至<6. 35mm75%80%, 经打散机(打散辊压机排出的经压实、粉碎的所谓压片 和中间仓送干式磁选机。辊压机产量为2000t/h , 单位能耗<1. 4kW h/t , 名义压力5N/mm 2, 电机容量为2×1800kW 。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;7RP16-170/180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030mm 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%<1. 6mm ; 筛下产品送磁选, 磁选中矿返回辊压机再粉碎(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<1. 3kW h/t , 名义压力为5N/mm 2, 电机容量为2×900kW 。图4Mauritania 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;634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; 12RP16-170/180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<2. 4kW h/t , 最大名义压力为5N/mm 2, 电机容量为2×1750kW 。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;21000t 料仓;3RP15-140/180型辊压机;4、51#、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<2. 2kWh/t , 最大名义压力为4. 6N/mm 2, 电机容量为2×660kW 。21总第318期金属矿山2002年第12期 (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<75mm的顽石(即在自磨机内难粉碎而不断积累的石块 , 采用辊压机粉碎以提高自磨机效率。如图7所示, 自磨机产品送至3台双层筛进行筛分, <1mm 的筛下产品送砾磨机深度磨碎, 顽石送圆锥破碎机和7-140/80型辊压机粉碎后返回自磨机, 保持自磨机内最佳粒度分布, 原计划使每台自磨机产量提高至70t/h , 实际产量则提高至120150t/h 。辊压机辊面寿命估计达10000h 工作 。图6印度K udremukh 公司用辊压机对球团给料进行细磨1精矿;25800t 料仓;3RP14/11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;232英尺自磨机;3双层筛;412mm ×75mm 顽石;5圆锥破碎机;6<1mm 砾磨机给料; 72000t 料仓;8RP7-140/180型辊压机5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200220922031任德树:粒群粉碎原理及辊压机的应用2002年第12期