燕志榮

NRM 38.41大型錳礦輥磨的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

燕志榮

在黑色冶金行業(yè)電解錳工藝中，要求把大顆粒的錳礦石粉磨成一定細(xì)度的錳礦石粉。此行業(yè)原先采用的粉磨設(shè)備大多為雷蒙磨，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，但產(chǎn)能較低，在大型化生產(chǎn)線上采用多臺(tái)雷蒙磨方案很不經(jīng)濟(jì)。雷蒙磨機(jī)普遍存在生產(chǎn)能力小、效率差、能耗高、生產(chǎn)成本高、污染嚴(yán)重及產(chǎn)品粒度難于控制等問(wèn)題，特別是耐磨件，使用壽命短，影響設(shè)備的持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。

水泥行業(yè)用大型輥磨經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，技術(shù)日臻完善，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)設(shè)計(jì)后可完全用于粉磨錳礦石。2014年，中材裝備集團(tuán)南京分公司和溧陽(yáng)中材合作開(kāi)發(fā)的NRM38.41錳礦輥磨在湖南東方礦業(yè)公司年產(chǎn)15萬(wàn)噸電解錳配套錳礦石制粉工程（一期）上成功應(yīng)用，解決了錳礦行業(yè)國(guó)產(chǎn)輥磨大型化的問(wèn)題。由于錳礦原料具有水分大、易磨性差、磨蝕性大及產(chǎn)品細(xì)度粗等特點(diǎn)，所以粉磨工藝和設(shè)備就成了錳礦制粉生產(chǎn)的關(guān)鍵。

1　錳礦粉磨系統(tǒng)

1.1工藝系統(tǒng)

圖1為典型的錳礦粉磨系統(tǒng)流程圖，整個(gè)系統(tǒng)由原料輸送系統(tǒng)、粉磨系統(tǒng)、外循環(huán)系統(tǒng)、成品收集系統(tǒng)、成品儲(chǔ)存及輸送系統(tǒng)以及烘干系統(tǒng)等部分組成。

圖1　錳礦粉磨系統(tǒng)流程圖

從圖1可以看出，錳礦粉磨系統(tǒng)與水泥生產(chǎn)線原料粉磨系統(tǒng)基本接近，但在原料存儲(chǔ)和輸送上有所不同。由于錳礦石水分大，長(zhǎng)期堆放容易粘結(jié)成塊，因此原料堆場(chǎng)設(shè)計(jì)要求即堆即取，磨機(jī)原料輸送取消磨頭倉(cāng)，改為排渣小倉(cāng)緩沖進(jìn)料。燃煤烘干系統(tǒng)可以確保錳礦粉出磨水分在1%以下，小規(guī)模制粉系統(tǒng)成品輸送大多采用螺旋輸送機(jī)，大規(guī)模生產(chǎn)線成品采用拉鏈機(jī)型式輸送入庫(kù)。另外錳礦石磨蝕性大，工藝的非標(biāo)溜子及鋼倉(cāng)、旋風(fēng)筒內(nèi)部需要應(yīng)用性能優(yōu)越的耐磨板防護(hù)。

表1為NRM38.41錳礦粉磨系統(tǒng)主機(jī)配置情況。

表1　系統(tǒng)配置

1.2輥磨設(shè)備

NRM38.41錳礦輥磨采用平盤(pán)錐輥結(jié)構(gòu)，設(shè)有4個(gè)磨輥，配用高效籠型轉(zhuǎn)子選粉機(jī)，其結(jié)構(gòu)組成見(jiàn)圖2。該輥磨主要由三道鎖風(fēng)閥、選粉機(jī)、殼體、磨輥裝置、搖臂裝置、磨盤(pán)裝置、傳動(dòng)裝置、加壓裝置和磨機(jī)機(jī)架等組成。

NRM38.41錳礦輥磨的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

（1）磨盤(pán)轉(zhuǎn)速快，粉磨效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。

圖2　NRM38.41錳礦輥磨外形圖

（2）研磨部分采用水平磨盤(pán)加錐形磨輥的結(jié)構(gòu)形式，二者相對(duì)速差小，金屬消耗低，修復(fù)方便。

（3）輥套和磨盤(pán)襯板磨損后期對(duì)產(chǎn)量影響小，產(chǎn)量降低幅度＜5%。

（4）由于錳礦石磨蝕性大，在磨機(jī)內(nèi)部不同部位加設(shè)特殊襯板防護(hù)，有效提高了易損件使用壽命。

（5）分選部分采用動(dòng)靜態(tài)結(jié)合的組合式高效籠型選粉機(jī)，礦粉細(xì)度控制嚴(yán)格，調(diào)節(jié)靈敏，礦粉80μm篩篩余19%以上。

（6）每個(gè)磨輥相對(duì)獨(dú)立的對(duì)磨盤(pán)上的物料進(jìn)行加壓粉碎，可以實(shí)行部分磨輥工作，四輥磨機(jī)在兩輥工作時(shí)產(chǎn)量可達(dá)額定產(chǎn)量的70%。

（7）磨輥可以自行抬落，實(shí)現(xiàn)空載啟動(dòng)，磨輥可以靠油缸作用自動(dòng)翻出機(jī)殼外，維修方便。

2　NRM38.41錳礦輥磨的開(kāi)發(fā)

2.1關(guān)鍵部件的有限元分析

設(shè)備開(kāi)發(fā)過(guò)程中磨盤(pán)和上下?lián)u臂作為輥壓力傳遞的關(guān)鍵部件，利用NX有限元軟件進(jìn)行了有限元分析。首先，對(duì)輥磨運(yùn)行工況和關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，以達(dá)到滿(mǎn)足有限元計(jì)算要求；其次，建立上下?lián)u臂和磨盤(pán)的幾何模型，劃分網(wǎng)格，合理地處理相關(guān)邊界條件，運(yùn)用垂直壓力和切向力模擬實(shí)際工況的研磨壓力和摩擦力，得到上下?lián)u臂和磨盤(pán)的位移變形和應(yīng)力分布。

經(jīng)過(guò)反復(fù)校驗(yàn)，關(guān)鍵部件的強(qiáng)度完全滿(mǎn)足了強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求，同時(shí)保證了設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的合理性，有效降低了設(shè)備的重量，滿(mǎn)足了特殊原料的工況要求。

表3　輥磨運(yùn)行參數(shù)

2.2液壓加載系統(tǒng)研究

輥磨液壓加載系統(tǒng)可靠性直接影響設(shè)備的長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定。該系統(tǒng)由液壓柜、油缸、蓄能器、管路和閥門(mén)、油位、油壓、油溫等監(jiān)測(cè)和控制元件組成。本項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的輥磨對(duì)液壓系統(tǒng)回路、控制方式、液壓缸密封、閥件失效性等方面進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)分析研究，以保證液壓系統(tǒng)的可靠性。

2.3高效選粉機(jī)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)

在當(dāng)代先進(jìn)的高效組合式選粉機(jī)（如LVT選粉機(jī)、O-sepa選粉機(jī)、SLS選粉機(jī)、LSKS選粉機(jī)）等的研究分析基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)適合NRM38.41錳礦輥磨的選粉機(jī)，相對(duì)水泥廠石灰石原料，錳礦石具有難磨、成品細(xì)度要求粗的特性，因此重點(diǎn)考慮選粉區(qū)域部分及顆粒運(yùn)動(dòng)的控制，設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)內(nèi)部風(fēng)速?lài)?yán)格限制，從而降低循環(huán)負(fù)荷，改善研磨效率。

表2列出了NRM38.41錳礦輥磨與NRM56.4生料輥磨內(nèi)部風(fēng)速比較值。

表2　輥磨內(nèi)部風(fēng)速比較值

3　運(yùn)行參數(shù)

2014年9月，湖南東方礦業(yè)年產(chǎn)15萬(wàn)噸電解錳配套錳礦石制粉生產(chǎn)線開(kāi)始系統(tǒng)調(diào)試，一次投料成功，經(jīng)過(guò)半個(gè)月的時(shí)間完成了達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)考核，實(shí)際生產(chǎn)能力超出了設(shè)計(jì)能力，調(diào)試期間磨機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)見(jiàn)表3。

磨機(jī)運(yùn)行非常穩(wěn)定，磨機(jī)投料量148t/h時(shí)對(duì)應(yīng)的磨輥工作壓力為5.8MPa，液壓系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，垂直振動(dòng)和水平振動(dòng)值在1.5mm以下，現(xiàn)場(chǎng)基本感覺(jué)不到磨機(jī)的振動(dòng)，這對(duì)于設(shè)備使用壽命非常有好處，并能有效提高磨機(jī)的粉磨效率，降低磨機(jī)主電機(jī)電流。

磨機(jī)調(diào)試階段，對(duì)磨機(jī)的本體電耗和風(fēng)機(jī)電耗進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，生產(chǎn)成品80μm篩篩余19%的錳礦粉系統(tǒng)綜合主機(jī)電耗為24.1kWh/t，其中磨機(jī)電耗為11.5kWh/t，選粉機(jī)電耗為0.52kWh/t，風(fēng)機(jī)電耗為12.1kWh/ t。這些實(shí)際應(yīng)用參數(shù)對(duì)我們以后設(shè)備選型具有重要的參考價(jià)值。

4　結(jié)語(yǔ)

湖南東方礦業(yè)公司NRM38.41大型錳礦輥磨順利投產(chǎn)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均超過(guò)了設(shè)計(jì)值，該磨機(jī)除了可用于粉磨水泥生料外，在非金屬礦產(chǎn)及金屬礦產(chǎn)領(lǐng)域也積累了一定的使用經(jīng)驗(yàn)，具備向外行業(yè)拓展更大的發(fā)展空間的能力。

Development and Application of NRM38.41 Large-scale Manganese Ore Roller Mill

TQ172.632.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001-6171（2016）03-0038-03

通訊地址：中國(guó)中材國(guó)際工程股份有限公司，南京211100；2016-01-26；編輯：呂光