李 鵬

(山西長(zhǎng)治王莊煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 長(zhǎng)治 046000)

引 言

高壓輥磨機(jī)又稱(chēng)為錕壓機(jī)，是以層壓粉碎工藝為核心原理，具有高效化、節(jié)能化與安全化特征的粉碎設(shè)備。高壓錕磨機(jī)被廣泛運(yùn)用到水泥、石灰石與煤炭等物質(zhì)的粉碎工程中，在金屬礦粉碎工程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。為此，全面探究高壓錕磨機(jī)在礦物加工工程中的應(yīng)用具有實(shí)際意義。

1 高壓輥磨機(jī)結(jié)構(gòu)特征與運(yùn)行原理

目前，高壓錕磨機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加精簡(jiǎn)化與便捷化，同時(shí)，其粉碎工藝技術(shù)水平也不斷提升。高壓錕磨機(jī)的核心原理是在純壓力作用下，促使大量物料顆粒聚集在一起，而各類(lèi)物料顆粒之間的摩擦、碰撞與擠壓，使得物料顆粒的間隙不斷減小，密度值不斷增大，當(dāng)純壓力達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)后，物料顆粒的間隙接近臨界值而出現(xiàn)粉碎。

高壓輥磨機(jī)在實(shí)施靜壓粉碎過(guò)程中，會(huì)利用不同錕子的相向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)力效能對(duì)物料進(jìn)行擠壓。在礦山工程的生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)，錕面往往直接與礦石接觸。通常來(lái)說(shuō)，不同礦石的性質(zhì)各不相同，對(duì)加工設(shè)備配置形式與加工參數(shù)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)要求也各不相同。為此，相關(guān)人員要結(jié)合實(shí)際情況，采取對(duì)應(yīng)的加工處理措施。

高壓錕磨機(jī)的施壓裝置和傳動(dòng)裝置主要包括機(jī)架和高壓錕等。根據(jù)加工材料的屬性特征，選擇耐磨板規(guī)格，調(diào)整純壓力值，并要求調(diào)錕在液壓缸的壓力作用下沿導(dǎo)槽靈活移動(dòng)。依靠驅(qū)動(dòng)齒輪的動(dòng)力效能，加強(qiáng)錕間填料的及時(shí)性與充分性，在高壓作用下形成密度值較大的餅狀物料塊。

與普通的物料破碎加工設(shè)備相比，高壓錕磨機(jī)具有諸多特征。其一，由于高壓錕磨機(jī)的集料系統(tǒng)較為特殊，必須注重?cái)D壓參數(shù)值的穩(wěn)定性。其二，嚴(yán)格控制錕速。如果錕速過(guò)高，錕面與物料的接觸面會(huì)發(fā)生滑動(dòng)效應(yīng)，影響處理效果。為此，相關(guān)人員應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況調(diào)節(jié)錕速，優(yōu)選強(qiáng)度等級(jí)高的物料。

2 高壓輥磨機(jī)在礦物加工工程中的重點(diǎn)應(yīng)用環(huán)節(jié)

2.1 作為細(xì)碎/超細(xì)碎加工處理設(shè)備

除了用于金剛石礦的解離破碎和鐵精礦球團(tuán)前的預(yù)磨作業(yè)外，高壓錕磨機(jī)已逐步成為礦物加工領(lǐng)域的重要機(jī)械設(shè)備。高壓錕磨機(jī)往往能夠?qū)⒘皆?0 mm～65 mm之間的給礦物料擠壓粉碎成粒徑達(dá)到3 mm～10 mm的細(xì)碎產(chǎn)物。這種產(chǎn)物或者直接作為后續(xù)球磨回路的給礦，或者經(jīng)過(guò)篩選直接進(jìn)入球磨回路。根據(jù)選礦廠的基本情況與工藝要求不同，高壓輥磨機(jī)既可作為開(kāi)路作業(yè)的機(jī)械設(shè)備，也可與篩分機(jī)協(xié)同使用完成閉路作業(yè)。另外，還可利用高壓輥磨機(jī)特有的回路形式，分別截取邊緣產(chǎn)物和中部產(chǎn)物[1]。

在高壓錕磨機(jī)和篩分機(jī)協(xié)同作業(yè)的閉路作業(yè)中，篩分粒度往往直接決定了后續(xù)球磨回路的給礦粒度，進(jìn)而影響高壓輥磨回路與球磨回路的粉碎能耗比例分配情況。通常來(lái)說(shuō)，篩分粒度越小，高壓錕磨回路承擔(dān)的粉碎能耗就越大，整體系統(tǒng)的能耗指標(biāo)就越低。另外，篩分粒度越小，篩分難度就越大，這也就意味著篩分效率就越低。根據(jù)實(shí)踐論證可知，若篩分粒度小于6 mm，干式篩分的效率明顯下降，不得不采用濕式篩分。但需要格外注意的是，采取濕式篩分模式會(huì)導(dǎo)致給礦物料出現(xiàn)含水量超標(biāo)的問(wèn)題。如果給礦物料含水量超過(guò)限定標(biāo)準(zhǔn)，則會(huì)影響設(shè)備的運(yùn)行效率，進(jìn)而增大系統(tǒng)的能耗指標(biāo)。當(dāng)然，高壓輥磨機(jī)粉碎的能量效率較高是相對(duì)于球磨機(jī)磨礦而言的[2]。

2.2 作為半終磨/終磨加工處理設(shè)備

在水泥材料加工生產(chǎn)過(guò)程中，高壓錕磨機(jī)的應(yīng)用共經(jīng)歷了預(yù)磨設(shè)備、半終磨設(shè)備與終磨設(shè)備三個(gè)重要的發(fā)展階段。首先，高壓錕磨機(jī)作為預(yù)磨設(shè)備時(shí)，預(yù)磨產(chǎn)物粒度較粗，且必須經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的球磨才能獲得最終產(chǎn)物；其次，高壓錕磨機(jī)作為半終磨設(shè)備，可以獲得粒徑約為100 μm～1 000 μm的中間產(chǎn)物，再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的球磨獲得最終產(chǎn)物；最后，高壓錕磨機(jī)作為終磨設(shè)備時(shí)，可以完全替代球磨系統(tǒng)，直接獲得粒徑約為30 μm～250 μm的最終產(chǎn)物。

水泥材料加工生產(chǎn)與礦物料加工生產(chǎn)存在本質(zhì)性差異，其物料粉碎和分級(jí)均為干式作業(yè)，由高壓輥磨機(jī)與風(fēng)力分級(jí)裝置形成閉路系統(tǒng)。以石灰石的粉碎處理為例。石灰石是水泥材料生產(chǎn)加工的主要原材料。各生產(chǎn)場(chǎng)地的石灰石的粉碎特性存在較大差異，但原礦含水量均保持在0～10%之間。

高壓輥磨機(jī)和具有兩步分級(jí)機(jī)制的風(fēng)力分級(jí)機(jī)形成完整的閉路作業(yè)系統(tǒng)。給礦物料最先進(jìn)入分級(jí)機(jī)，在靜態(tài)分級(jí)作用下獲得粒徑較大的粗粒產(chǎn)物，并在動(dòng)態(tài)分級(jí)作用下獲取粒徑較小的粗粒產(chǎn)物，二者協(xié)同作為高壓錕磨機(jī)的給料來(lái)源[3]。

動(dòng)態(tài)分級(jí)機(jī)的轉(zhuǎn)子速度直接決定了分離粒度。終磨產(chǎn)物在旋風(fēng)集塵器中與氣流分離。風(fēng)機(jī)的主要作用是提升風(fēng)力分級(jí)機(jī)與旋風(fēng)除塵器之間的空氣流通效率。斗式提升機(jī)的作用是垂直提升物料，減小占地空間。

處理邦德球磨功指數(shù)為16 kWh/t的石灰石系統(tǒng)的能耗為11 kWh/t，該能耗指標(biāo)主要包括高壓輥磨機(jī)能耗、風(fēng)力分級(jí)機(jī)能耗、斗式提升機(jī)能耗和風(fēng)機(jī)電能損耗等。結(jié)合實(shí)踐證實(shí)可知，采用高壓輥磨機(jī)終磨系統(tǒng)比采用“高壓輥磨細(xì)碎—球磨磨礦”系統(tǒng)更加節(jié)約能源，節(jié)能指標(biāo)超過(guò)40%。

目前，在礦物加工領(lǐng)域，已經(jīng)有使用干磨系統(tǒng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。這些干磨系統(tǒng)主要用于處理鐵礦石、鐵精礦、金礦石、鎳礦石等物料，獲得某種干產(chǎn)物作為下游干式磁選或焙燒作業(yè)的給礦。各選礦廠均可對(duì)含水給料實(shí)施干燥與研磨處理，但由于給料的屬性特征差異較大，綜合處理效果也各不相同。以美國(guó)Gold公司研發(fā)的雙室管磨機(jī)磨礦系統(tǒng)為例。該公司于1994年正式組裝了第一套雙室管磨機(jī)系統(tǒng)，使用一臺(tái)實(shí)際功率約為11.2 MPa的環(huán)形電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，綜合生產(chǎn)能力達(dá)到400 t/h。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的理論研究與實(shí)踐積累，兩套完整的升級(jí)版雙室管磨機(jī)磨礦系統(tǒng)再度問(wèn)世，有效長(zhǎng)度達(dá)到12.5 m，配備實(shí)際功率約為7.5 MW的無(wú)齒輪驅(qū)動(dòng)，總設(shè)計(jì)處理量約為每套200 t/h。

經(jīng)過(guò)各礦物加工廠的實(shí)踐應(yīng)用可知，對(duì)于高腐蝕性物料來(lái)說(shuō)，只要充分考慮物料的屬性特征，也可以采用帶有風(fēng)力分級(jí)設(shè)備的干式磨礦。這也意味著高壓輥磨機(jī)的干磨系統(tǒng)已具備進(jìn)入礦物加工領(lǐng)域的條件。

3 高壓錕磨機(jī)在礦物加工工程中的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)

從高壓錕磨機(jī)的工作原理與實(shí)踐應(yīng)用層面來(lái)說(shuō)，其具有處理效率高，穩(wěn)定性良好，集成化程度高，單位破碎能耗低，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)特征，被廣泛運(yùn)用于金屬礦物篩選領(lǐng)域[4]。

高壓輥磨機(jī)在礦物加工礦石破碎流程中主要有預(yù)處理鐵精礦增加比表面積、用于礦石的細(xì)碎或超細(xì)碎作業(yè)以及完善自磨流程等幾種應(yīng)用。需要格外強(qiáng)調(diào)的是，高壓輥磨機(jī)不適合處理水分含量高、含泥比例大且黏性較強(qiáng)的物料。盡管高壓錕磨機(jī)在礦物加工工程領(lǐng)域的應(yīng)用受到各方面主客觀因素的限制，但隨著現(xiàn)代科技的完善，高壓輥磨機(jī)的實(shí)踐應(yīng)用效果越來(lái)越突出，投產(chǎn)設(shè)備數(shù)量也呈現(xiàn)出逐年遞增的態(tài)勢(shì)。據(jù)相關(guān)調(diào)查資料顯示，截止2009年底，全球范圍內(nèi)高壓錕磨機(jī)的工業(yè)投產(chǎn)數(shù)量超過(guò)12臺(tái)，其中在金剛石生產(chǎn)中的投產(chǎn)比例約為35%；在鐵礦石生產(chǎn)中的投產(chǎn)比例約為50%；在有色金屬和貴金屬生產(chǎn)中的投產(chǎn)比例約為35%[5]。

隨著高壓輥磨機(jī)在水泥、金剛石、鐵礦石、銅礦、黃金礦山、鉬礦、鉑族金屬以及鋁土礦等領(lǐng)域中的實(shí)踐應(yīng)用，高壓錕磨機(jī)日益完善，并逐步趨向集成化、智能化與環(huán)?；?。

4 結(jié)語(yǔ)

在礦物加工工程中，高壓錕磨機(jī)的實(shí)踐應(yīng)用逐步克服了初期階段的錕面磨損嚴(yán)重等問(wèn)題，選礦碎磨工藝日趨成熟化與完善化。如何促進(jìn)高壓錕磨機(jī)與其余加工工藝流程的有機(jī)整合，開(kāi)發(fā)創(chuàng)新型工藝流程，進(jìn)而發(fā)揮出高壓輥磨機(jī)的優(yōu)勢(shì)，成為業(yè)內(nèi)人士致力探究的新課題。與此同時(shí)，如何有效解決高壓錕磨機(jī)使用環(huán)節(jié)存在的各類(lèi)典型問(wèn)題，提高設(shè)備運(yùn)行效率，降低基礎(chǔ)元器件磨損率，節(jié)約維護(hù)檢修費(fèi)用，從而延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命也受到了礦物加工領(lǐng)域的高度關(guān)注。隨著礦產(chǎn)資源的貧、細(xì)與雜化，以及可持續(xù)發(fā)展理念的深化落實(shí)，提升設(shè)備集成化程度，控制投資成本，減輕環(huán)境污染，最終實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)保效益最大化，成為礦產(chǎn)行業(yè)的主要發(fā)展目標(biāo)。在此背景下，高壓輥磨機(jī)必定能在礦物加工工程中，發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)效能，最終推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的良好發(fā)展。