TRMTRM鐵礦石輥磨的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

宋小鵬，宋留慶

中材（天津）粉體技術(shù)裝備有限公司研發(fā)的TRM28.2鐵礦石輥磨成功應(yīng)用于鐵礦工業(yè)生產(chǎn)，具有產(chǎn)量高、能耗低、磨損小、運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)，證明了輥磨用在選礦領(lǐng)域具有優(yōu)越的性能和使用前景。

輥磨；鐵礦石；粉磨；選礦；易磨性

1 前言

粉磨是整個(gè)選礦工藝流程中為實(shí)現(xiàn)浸出、浮選或磁選等后續(xù)操作所需顆粒目標(biāo)粒徑尺寸的首要操作，目前普遍使用的粉磨設(shè)備有棒磨機(jī)、球磨機(jī)、礫磨機(jī)、自磨機(jī)以及少量的輥壓機(jī)。由于現(xiàn)存礦石品級(jí)惡化，礦石組成成分更加復(fù)雜，以及含鐵礦石顆粒細(xì)粒化，需要更多額外的粉磨才能將含鐵顆粒解離出來(lái)，導(dǎo)致礦石粉磨的能耗越來(lái)越高[1]。控制能耗增長(zhǎng)主要從兩方面入手，一是避免過(guò)粉磨現(xiàn)象，二是提高設(shè)備的粉磨效率。輥磨的使用屬于后者，輥磨集破碎、粉磨、烘干、選粉等功能于一體，省去了常規(guī)系統(tǒng)中的二、三段破碎[2]。

有文獻(xiàn)報(bào)道[3]，將輥磨的能耗效率與其他常見(jiàn)粉磨裝備相比，輥磨粉磨水泥可節(jié)電30%以上，輥磨烘干能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)含水率20%物料的粉磨、烘干與高效選粉，并能夠隨機(jī)靈活地控制產(chǎn)品細(xì)度和比表面積。Deniz Altun、Carsten Gerold等人[4]的試驗(yàn)研究表明，輥磨與棒-球磨兩種系統(tǒng)用于銅礦粉磨時(shí)，磨輥和研磨體消耗量分別為18.9g/t和1.3kg/t，輥磨在降低磨耗方面具有巨大優(yōu)勢(shì)。

中材（天津）粉體技術(shù)裝備有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“粉體公司”）研發(fā)的TRM28.2鐵礦石輥磨粉磨系統(tǒng)于2015年12月在湖北某礦業(yè)公司的難選褐鐵礦、菱鐵礦“閃速磁化焙燒-磁選”項(xiàng)目中正式投產(chǎn)，是國(guó)內(nèi)首條大型鐵礦石輥磨生產(chǎn)線。

2 TRM28.2鐵礦石輥磨粉磨系統(tǒng)

湖北某礦業(yè)公司為利用當(dāng)?shù)仉y選褐鐵礦、菱鐵礦而投建的“閃速磁化焙燒-磁選”新工藝生產(chǎn)線，先將鐵礦石粉磨至細(xì)度滿足R80μm≤20%，再經(jīng)過(guò)閃速磁化焙燒對(duì)鐵礦石的礦物相進(jìn)行改性，使弱磁性的褐鐵礦轉(zhuǎn)化為強(qiáng)磁性的磁鐵礦，再采用弱磁選將其分離出來(lái)。根據(jù)該礦業(yè)公司鐵礦石密度大、含水率波動(dòng)大、磨蝕性大、易磨性中等及其產(chǎn)品技術(shù)要求，粉體公司開(kāi)發(fā)了一臺(tái)TRM28.2鐵礦石輥磨。

2.1 原料性能

由礦山開(kāi)采的鐵礦石經(jīng)顎式破碎機(jī)和慣性圓錐破碎機(jī)破碎之后，粒度95%≤60mm，物料的含水率隨泥狀物料含量的變化而不同，含水率在3%～10%范圍內(nèi)波動(dòng)。

表1 鐵礦石的磨蝕性及易磨性試驗(yàn)結(jié)果

表2 試樣化學(xué)成分，%

粉體公司對(duì)該礦業(yè)公司的原料進(jìn)行了分析，鐵礦石的磨蝕性及易磨性試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1，化學(xué)成分見(jiàn)表2。

從表1中可以看出，鐵礦石的磨蝕性較高，易磨性中等。

采用粉體公司自有的TRM3.6試驗(yàn)輥磨系統(tǒng)對(duì)原料進(jìn)行粉磨性能分析，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 輥磨試驗(yàn)結(jié)果

2.2 工藝流程

TRM28.2鐵礦石輥磨粉磨系統(tǒng)由喂料系統(tǒng)、粉磨系統(tǒng)、產(chǎn)品收集系統(tǒng)及熱風(fēng)系統(tǒng)組成，工藝流程如圖1所示。輥磨主要由機(jī)架、傳動(dòng)裝置、磨盤(pán)、磨輥、張緊裝置、選粉機(jī)、殼體等部分組成，如圖2所示。

圖1 鐵礦石輥磨粉磨系統(tǒng)的工藝流程

2.3 TRM鐵礦石輥磨的特點(diǎn)和特殊適用性

該系統(tǒng)的核心設(shè)備是TRM28.2鐵礦石輥磨，粉體公司在鐵礦石原料性能分析和TRM3.6試驗(yàn)輥磨系統(tǒng)的試驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)選粉機(jī)結(jié)構(gòu)、研磨裝置、耐磨部件等關(guān)鍵技術(shù)做了特殊設(shè)計(jì)。

2.3.1 選粉機(jī)

在高效動(dòng)態(tài)選粉機(jī)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，粉體公司對(duì)選粉機(jī)規(guī)格、導(dǎo)風(fēng)葉片的偏移角度、葉片間隙和轉(zhuǎn)子葉片的數(shù)量、尺寸等進(jìn)行了獨(dú)特的設(shè)計(jì)，保證了選粉機(jī)的高效選粉和產(chǎn)品細(xì)度的靈活調(diào)控，選粉機(jī)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

圖3 選粉機(jī)結(jié)構(gòu)

2.3.2 研磨裝置

研磨部分采用平磨盤(pán)加錐形磨輥，粉磨工作區(qū)域如圖4所示，可實(shí)現(xiàn)物料的粗碎、中碎和粉磨三個(gè)階段同時(shí)進(jìn)行，每個(gè)磨輥相對(duì)獨(dú)立地對(duì)磨盤(pán)上的物料施壓，根據(jù)鐵礦石的易磨性確定磨輥壓力的大小，保證料床穩(wěn)定，提高粉磨效率。

圖4 輥磨粉磨的工作區(qū)域分布

2.3.3 耐磨部件

（1）輥套和襯板

由于鐵礦石的磨蝕性較大，為防止輥套和襯板因過(guò)度磨損而降低系統(tǒng)產(chǎn)量和增加電耗，該輥磨使用了耐磨陶瓷材料的輥套和襯板，其使用壽命較常規(guī)的堆焊材料延長(zhǎng)了2～3倍，減少了設(shè)備檢修和維護(hù)次數(shù)。

（2）選粉機(jī)葉片

為了延長(zhǎng)選粉機(jī)的使用壽命，選粉機(jī)轉(zhuǎn)子葉片和導(dǎo)風(fēng)葉片采用雙金屬?gòu)?fù)合耐磨鋼板加工而成，雙金屬?gòu)?fù)合耐磨鋼板由普通基材和耐磨層兩部分組成，耐磨層與基體之間完全是冶金結(jié)合，不必?fù)?dān)心耐磨層脫落的問(wèn)題。

（3）刮料板

由于外循環(huán)物料顆粒大、硬度高、落差大，對(duì)刮板磨損沖擊嚴(yán)重。本設(shè)計(jì)中刮料板使用堆焊耐磨板，刮料板與殼體底板間距22mm，與殼體側(cè)壁間距85mm，刮料板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖5所示，如此設(shè)計(jì)可保證在輥磨運(yùn)行過(guò)程中物料在刮料板底部和外側(cè)有足夠的死料層，殼體也很少出現(xiàn)磨漏的現(xiàn)象。另外，通過(guò)該尺寸的改動(dòng)，可避免由于刮料板和殼體之間卡料造成的刮料板和刮料板托架同時(shí)撕裂脫落的現(xiàn)象。

2.3.4 風(fēng)環(huán)

一定的風(fēng)環(huán)風(fēng)速可以起到控制磨內(nèi)顆粒大小的作用，便于形成穩(wěn)定的有助于磨內(nèi)循環(huán)的料層，減小磨機(jī)振動(dòng)，提高粉磨效率。根據(jù)鐵礦石密度、成品細(xì)度等參數(shù)值，設(shè)計(jì)風(fēng)環(huán)風(fēng)速以＞45m/s為宜，風(fēng)環(huán)百葉窗的傾斜角度在40°～55°為宜。

圖5 刮料板結(jié)構(gòu)

3 磨機(jī)技術(shù)參數(shù)和運(yùn)行效果

TRM28.2鐵礦石輥磨系統(tǒng)于2015年12月開(kāi)始調(diào)試，經(jīng)過(guò)幾天的調(diào)試即實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)達(dá)產(chǎn)并進(jìn)入正常生產(chǎn)。從磨機(jī)的運(yùn)行功率來(lái)看，在油缸正壓為9.5～10.5MPa、反壓為2.5MPa時(shí)，磨機(jī)運(yùn)行功率為750～860kW，磨機(jī)出力75%～86%，達(dá)到了較為理想的使用效率。從磨機(jī)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行情況來(lái)看，產(chǎn)量在100～110t/h時(shí)，磨機(jī)壓差為5 800～6 000Pa，垂直振動(dòng)值為1.0～1.3mm2/s，外循環(huán)料量約20%～30%，系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定。運(yùn)行參數(shù)及效果見(jiàn)表4、表5。

表4 磨機(jī)技術(shù)參數(shù)

表5 輥磨的運(yùn)行效果

4 結(jié)語(yǔ)

首臺(tái)國(guó)產(chǎn)大型鐵礦石輥磨TRM28.2成功應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，磨機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，成品細(xì)度控制靈活，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)值，證明了輥磨對(duì)粉磨鐵礦石的適應(yīng)性強(qiáng)。該項(xiàng)目成為我國(guó)選礦行業(yè)的成功范例，它不僅有利于節(jié)能降耗，為礦業(yè)公司創(chuàng)造更多效益，還可以提高礦石資源的有效利用率，節(jié)約資源，具有廣泛的應(yīng)用前景。

[1]Mathis Reichert,Carsten Gerold,Andreas Fredriksson,G?ran Adolfsson,Holger Lieberwirth.Research of iron ore grinding in a vertical-roller-mill[J].Minerals Engineering,2015,(73):109-115.

[2]Schaefer,H.U..Loesche vertical roller mills for the comminution of ores and minerals[J].Minerals Engineering,2001,(10):1 155-1 160.

[3]Schaefer,H.U..Slag grinding:latest advances[J].World Cement, 2002,(9):61-66.

[4]Deniz Altun,Carsten Gerold,Hakan Benzer.Copper ore grinding in a mobile vertical roller mill pilot plant[J].International Journal of Mineral Processing,2015,(136):32-36.■

天津院有限公司與中材裝備集團(tuán)聯(lián)手打造的水泥專(zhuān)業(yè)備件現(xiàn)貨平臺(tái)上線

2016年11月底，由天津院和中材裝備集團(tuán)聯(lián)手打造的“水泥專(zhuān)業(yè)備件互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)貨平臺(tái)”上線發(fā)布會(huì)在津舉行。金隅冀東、亞泰水泥、漳縣祁連山、天瑞集團(tuán)、金隅鼎鑫、承德金隅、北方水泥、中聯(lián)淮海、滕州中聯(lián)等水泥企業(yè)及SEW、弗蘭德、南高齒、重齒、蘭州電機(jī)、泰隆減速機(jī)、鄭州機(jī)械研究所等水泥備件供應(yīng)商和中國(guó)水泥網(wǎng)共同見(jiàn)證了這一歷史性時(shí)刻。

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Design and Application of TRM Iron Ore Roller Mill

SONG Xiaopeng,SONG Liuqing
(Sinoma technology and equipment group Co.,Ltd.,Tianjin,300400)

TRM28.2 iron ore roller mill developed by Sinoma(Tianjin)Powder Technology Equipment Co.,Ltd.has been successfully used in iron ore industry.The mill has the advantages of higher capacity, lower power consumption,less abrasion and running operation steadily.In the field of mineral processing, the mill has superior performance and wide range of applications.

roller mill;iron ore;grinding;mineral processing;grindability

TQ172.632.5

A

1001-6171（2017）01-0030-04

中材裝備集團(tuán)有限公司，天津300400；

2016-05-28；編輯：孫娟