高壓輥磨機(jī)的發(fā)展及礦物加工領(lǐng)域的應(yīng)用
與在水泥行業(yè)取得的的巨大成功相比，高壓輥磨機(jī)在礦物加工各行業(yè)的應(yīng)用受到諸多因素的制約而進(jìn)展緩慢。盡管如此，自1986年首次進(jìn)入金剛石礦業(yè)以來，高壓輥磨機(jī)在礦物加工領(lǐng)域的工業(yè)應(yīng)用一直在不斷發(fā)展，安裝投產(chǎn)的設(shè)備數(shù)量在逐年增加。
縱觀發(fā)展過程，可將近25年來此新型粉碎設(shè)備的工業(yè)應(yīng)用進(jìn)展大致劃分為3個(gè)階段:
①20世紀(jì)80年代中期至90年代初期，在水泥行業(yè)和金剛石礦業(yè)得到廣泛應(yīng)用并成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)流程中的設(shè)備配置;
②20世紀(jì)90年代中期至21世紀(jì)頭10年初期，在鐵礦石加工領(lǐng)域的逐步推廣應(yīng)用與柱釘輥面技術(shù)的研發(fā)和改進(jìn)相互促進(jìn)，伴隨著在銅礦山和黃金礦山半工業(yè)規(guī)模和工業(yè)規(guī)模的試驗(yàn)性應(yīng)用;
③21世紀(jì)頭10年的中期起，開始在有色和貴金屬礦山的硬質(zhì)礦石破碎流程中得到大規(guī)模應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2009年底，全球范圍內(nèi)投入工業(yè)應(yīng)用的高壓輥磨機(jī)在金剛石生產(chǎn)領(lǐng)域已有35臺(tái)，在鐵礦石加工領(lǐng)域已有50臺(tái)，在有色和貴金屬礦山用于硬質(zhì)礦石破碎的也已超過35臺(tái)。
自20世紀(jì)90年代后期起，安裝臺(tái)數(shù)增長(zhǎng)最快的是鐵礦石加工行業(yè)，包括鐵精礦球團(tuán)前的預(yù)處理和鐵礦石的細(xì)碎及超細(xì)碎。2006年后，以秘魯CerroVerde銅鉬礦安裝的4臺(tái)大型高壓輥磨機(jī)成功投產(chǎn)運(yùn)行以及澳大利亞BGM金礦定購(gòu)4臺(tái)大型高壓輥磨機(jī)用于細(xì)碎作業(yè)為重要標(biāo)志，高壓輥磨機(jī)在硬質(zhì)礦石破碎流程中的地位開始得到業(yè)界認(rèn)可，對(duì)采用高壓輥磨感興趣的礦山企業(yè)開始不斷增加，高壓輥磨機(jī)制造廠家接到的訂單也在增加。
從全球礦業(yè)的發(fā)展看，經(jīng)濟(jì)有效地開發(fā)利用各種貧細(xì)雜礦產(chǎn)資源已是大勢(shì)所趨。選礦廠擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模及使用大型化設(shè)備能有效降低處理貧細(xì)礦石的單位生產(chǎn)成本，已成為行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)之一。在碎礦和磨礦工藝流程的沿革中，自磨/半自磨工藝正是通過設(shè)備的大型化、單機(jī)生產(chǎn)能力的提升以及碎磨段數(shù)的減少所帶來的流程簡(jiǎn)化順應(yīng)了這個(gè)趨勢(shì)。近幾十年來，帶有自磨/半自磨過程的工藝流程已在許多選礦廠得以采用，這種工藝流程突破了傳統(tǒng)的3段碎礦加磨礦的粉碎模式，在國(guó)外已成為碎磨工藝設(shè)計(jì)上新的常規(guī)流程，盡管自磨/半自磨工藝本身也存在比能耗偏高、對(duì)物料性質(zhì)波動(dòng)敏感、對(duì)一些礦石類型不適用等問題，并不能完全取代傳統(tǒng)的碎礦磨礦流程。但另一方面，包括自磨機(jī)在內(nèi)的各種大型碎礦和磨礦設(shè)備的尺寸也會(huì)受到諸如制造、運(yùn)輸、安裝等因素的制約，不能無限制地大型化。
相比之下，高壓輥磨機(jī)具有處理量大、占地面積小、設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、組件對(duì)運(yùn)輸和安裝條件的要求較低等優(yōu)點(diǎn)，它在碎礦和磨礦流程中的應(yīng)用可為進(jìn)一步提升選廠碎磨系統(tǒng)的處理能力創(chuàng)造條件。
而且，它所帶來的節(jié)省粉碎能耗和介質(zhì)消耗的效果，符合節(jié)能降耗和低碳經(jīng)濟(jì)的社會(huì)發(fā)展方向。
可以預(yù)期，高壓輥磨機(jī)在礦物加工領(lǐng)域的應(yīng)用對(duì)今后碎礦和磨礦工藝流程的影響，至少將不亞于這幾十年來自磨/半自磨工藝的應(yīng)用所帶來的影響。在高壓輥磨機(jī)本身的大型化方面，各設(shè)備制造廠家踐行了不同的設(shè)計(jì)理念。目前德國(guó)主要的高壓輥磨機(jī)制造廠家有3個(gè)，即蒂森克虜伯集團(tuán)的珀利休斯(Polysius)公司、KHD洪堡威達(dá)克(Humboldt-Wedag)公司和魁伯恩(K?ppern)公司。珀利休斯公司占有全球最大的市場(chǎng)份額;KHD洪堡威達(dá)克公司以其研發(fā)的柱釘點(diǎn)陣輥面技術(shù)在礦物加工領(lǐng)域有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì);魁伯恩公司進(jìn)入礦物加工領(lǐng)域較晚，但在中國(guó)和澳洲市場(chǎng)上已有不錯(cuò)的表現(xiàn)。在設(shè)備的大型化方向上，珀利休斯公司采取的是增大輥徑而保持較小輥寬的做法，這種設(shè)備可處理較大粒度的給礦，但因邊緣效應(yīng)較大，產(chǎn)物中邊料的比例偏高;KHD洪堡威達(dá)克公司和魁伯恩公司采取的是保持輥徑不太大而增大輥寬的做法，這種設(shè)備的排礦產(chǎn)物中邊料的比例較低，但在處理硬質(zhì)物料時(shí)對(duì)給礦粒度上限的要求較為嚴(yán)格，另外更需要注意保持沿輥寬的給礦均勻并在輥?zhàn)又蜗到y(tǒng)中引入壓力分布的自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)制，以防輥?zhàn)油嵝边^大而影響設(shè)備正常工作。與水泥行業(yè)有很大不同的是，礦物加工領(lǐng)域所處理的物料種類多種多樣，即使是同種礦石，其工藝性質(zhì)也會(huì)有很大的差異。因此在考慮采用高壓輥磨機(jī)工藝時(shí)，首先需要對(duì)特定的物料進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)研究。一般來說，各高壓輥磨機(jī)制造廠家均對(duì)客戶提供這類試驗(yàn)服務(wù)，作為評(píng)估工藝可行性、選擇設(shè)備及確定設(shè)備工作參數(shù)的依據(jù)。也有一些獨(dú)立的機(jī)構(gòu)或公司可進(jìn)行這類試驗(yàn)研究。
根據(jù)研究的目的和項(xiàng)目進(jìn)展階段要求的不同，可以是實(shí)驗(yàn)室小型規(guī)模(輥徑一般不超過300mm)的試驗(yàn)，也可以是半工業(yè)規(guī)模(輥徑一般不超過1000mm)的試驗(yàn)。小型試驗(yàn)只用于初步評(píng)估的目的，設(shè)備工作參數(shù)則一般需要根據(jù)半工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果來確定。一些礦石物料具有較高的硬度和磨蝕性，會(huì)對(duì)高壓輥磨機(jī)輥面造成較大的磨損。頻繁地停機(jī)更新或更換輥面會(huì)影響設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率，這是早期阻礙高壓輥磨機(jī)在礦物加工領(lǐng)域發(fā)展的重要因素。近年來，各設(shè)備生產(chǎn)廠家在提高輥面壽命、縮短更換輥面所需時(shí)間等方面做了不少工作。尤其是KHD洪堡威達(dá)克公司率先引入的柱釘點(diǎn)陣輥面技術(shù)可促使被磨物料在輥面形成一層“自保護(hù)層”，阻止輥面的進(jìn)一步磨蝕，從而克服了高壓高輥磨機(jī)在礦物加工領(lǐng)域應(yīng)用的一個(gè)主要障礙。
此輥面技術(shù)也已被其他設(shè)備制造廠家所采用。各制造廠家均已研發(fā)了各自的輥面磨損速率測(cè)定方法，用來為輥面工作壽命的保證指標(biāo)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。從應(yīng)用情況看，高壓輥磨機(jī)目前在礦物加工領(lǐng)域主要用于礦石的細(xì)碎/超細(xì)碎作業(yè)及鐵(鉻)精礦的細(xì)磨。用于細(xì)碎作業(yè)時(shí)，它或者是取代原有的碎礦設(shè)備，或者是與原有的碎礦設(shè)備一同承擔(dān)為后續(xù)的磨礦和選別作業(yè)準(zhǔn)備物料的任務(wù)�；仡櫢邏狠伳C(jī)在水泥行業(yè)的應(yīng)用歷程，最初它也是從主要用于球磨機(jī)給料的預(yù)磨、實(shí)現(xiàn)在提高處理量的同時(shí)降低比粉碎能耗開始的。有的業(yè)內(nèi)人士將高壓輥磨機(jī)譽(yù)為當(dāng)今世上能量效率最高的工業(yè)粉碎設(shè)備，這有點(diǎn)言過其實(shí)。實(shí)際上，高壓輥磨機(jī)的能量效率高只是相對(duì)于能量效率很低的滾筒式磨機(jī)(主要是球磨機(jī))而言的。有關(guān)固體物料粉碎的基礎(chǔ)研究結(jié)果表明，盡管顆粒床粒間粉碎的能量效率比球磨磨礦高，但仍低于單粒粉碎的能量效率。
在工業(yè)流程中，將高壓輥磨機(jī)用于細(xì)碎作業(yè)降低了入磨機(jī)物料的整體粒度，相當(dāng)于承擔(dān)了一部分原來由球磨機(jī)承擔(dān)的粉碎任務(wù)，因此能取得降低粉碎能耗的效果。一般地，高壓輥磨機(jī)承擔(dān)磨礦任務(wù)的比例越高，節(jié)能的潛力會(huì)越大。這也應(yīng)該是未來高壓輥磨機(jī)在礦物加工領(lǐng)域應(yīng)用的發(fā)展方向。而在以單粒粉碎機(jī)制為主的粗碎和中碎領(lǐng)域，除了一些特殊的場(chǎng)合(如金剛石解離破碎)，高壓輥磨機(jī)與現(xiàn)有設(shè)備比較并不占優(yōu)勢(shì)。此外，高壓輥磨機(jī)不太適合于處理水分含量過高的物料、含泥過多的物料以及粘性較大的物料。高壓輥磨機(jī)應(yīng)用在選礦廠的碎磨流程中時(shí)，不可避免地會(huì)涉及到相關(guān)流程的配置及輔助設(shè)施的配套等問題。實(shí)際上，高壓輥磨機(jī)本身就具有較大的配置靈活性。
因?yàn)槲锪系姆鬯樾Ч饕蓧狠伒墓ぷ鲏簭?qiáng)決定，其高低對(duì)物料的通過量影響不大，所以在配備有可變速驅(qū)動(dòng)電機(jī)的高壓輥磨機(jī)上，其處理量與粉碎效果在很大程度上可互不影響地加以調(diào)節(jié)，以滿足特定的工藝要求，這一點(diǎn)在其他類型的磨礦設(shè)備上很難做到。對(duì)于定速驅(qū)動(dòng)的高壓輥磨機(jī)，可通過改變產(chǎn)物或邊料的循環(huán)返回量來加以調(diào)節(jié)。高壓輥磨機(jī)應(yīng)用于細(xì)碎/超細(xì)碎作業(yè)時(shí)，往往需要通過閉路篩分來控制上游中碎產(chǎn)物的粒度以及送往下游磨礦作業(yè)的物料的粒度，這就需要配置相應(yīng)的篩分和物料輸送設(shè)施，從而增加設(shè)備配置的復(fù)雜程度和投資成本，導(dǎo)致采用高壓輥磨機(jī)的方案與其他方案比較時(shí)競(jìng)爭(zhēng)力會(huì)有所降低。對(duì)于高壓輥磨機(jī)排礦產(chǎn)物的篩分，若篩分粒度小于6mm左右時(shí)，一般要采用濕法，而將濕式篩分的篩上物料返回高壓輥磨機(jī)有時(shí)會(huì)帶來物料含水量過高的問題。
最近有人探討了在高壓輥磨機(jī)的給礦端和排礦端采用開路流程代替閉路流程的可能性，認(rèn)為處理硬質(zhì)礦石物料時(shí)，為保護(hù)輥面柱釘不被折斷，需要嚴(yán)格地控制給礦最大粒度，采用開路中碎不太合適，而高壓輥磨機(jī)的排料直接進(jìn)球磨機(jī)則較為可行，有時(shí)甚至?xí)袃?yōu)點(diǎn)。在流程設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)各種方案所能取得的工藝效應(yīng)進(jìn)行綜合比較和經(jīng)濟(jì)分析，以確定最佳的流程配置。在這方面，過程的數(shù)學(xué)建模和流程模擬技術(shù)可以發(fā)揮其獨(dú)特的作用。
高壓輥磨機(jī)的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、工作原理、破碎作用機(jī)理及其突出的特點(diǎn)，以及高壓輥磨機(jī)在馬鋼凹山選廠的應(yīng)用情況。對(duì)國(guó)內(nèi)外金屬礦山應(yīng)用高壓輥磨機(jī)的典型工藝流程，在提高選別指標(biāo)、簡(jiǎn)化工藝流程、擴(kuò)能降耗等方面作了重點(diǎn)分析、對(duì)比，為新建金屬礦山優(yōu)化工藝、老金屬礦山進(jìn)行擴(kuò)能降耗改造，提供參考思路和原則流程。 最近１０ａ，世界經(jīng)濟(jì)穩(wěn)健增長(zhǎng)，我國(guó)抓住全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大好時(shí)機(jī)，在綜合國(guó)力不斷增強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)快速健康發(fā)展的情況下，加快了城市化建設(shè)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的步伐，以鋼鐵為代表的金屬原材料的需求大幅上升，給我國(guó)的金屬礦業(yè)開發(fā)提供了難得的發(fā)展機(jī)遇。隨著金屬礦山企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高，國(guó)家對(duì)“節(jié)能減排”方針實(shí)施力度的加大，以及礦山企業(yè)依托技術(shù)進(jìn)步做大、做強(qiáng)礦業(yè)的強(qiáng)烈要求，促使國(guó)內(nèi)新、老金屬礦山企業(yè)紛紛引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的生產(chǎn)工藝設(shè)備。美卓礦機(jī)和山特維克公司生產(chǎn)的顎式破碎機(jī)和圓錐破碎機(jī)、德瑞克公司生產(chǎn)的高頻振動(dòng)細(xì)篩是較早進(jìn)入中國(guó)金屬礦山企業(yè)的關(guān)鍵工藝設(shè)備，這些設(shè)備卓越的技術(shù)性能，廣泛的適用性，安全、穩(wěn)定、節(jié)能、高效的品質(zhì)，受到國(guó)內(nèi)大、中型金屬礦山企業(yè)普遍的認(rèn)同。
我國(guó)金屬礦石資源種類繁多，但大多數(shù)礦種品質(zhì)屬貧、雜、細(xì)。國(guó)內(nèi)金屬礦山企業(yè)為了解決自身在礦業(yè)開發(fā)上存在的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和環(huán)保等方面面臨的突出問題，積極引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外新型、高效的礦山生產(chǎn)工藝設(shè)備。高壓輥磨機(jī)就是在這樣的市場(chǎng)背景下，首先得到研究、論證，并開始在國(guó)內(nèi)金屬礦山企業(yè)應(yīng)用的高效粉碎設(shè)備，也是國(guó)內(nèi)礦業(yè)界當(dāng)下最為關(guān)注的礦山生產(chǎn)設(shè)備。
１ 高壓輥磨技術(shù)
１．１ 高壓輥磨機(jī)結(jié)構(gòu)構(gòu)造
高壓輥磨機(jī)主要由機(jī)架、輥?zhàn)�、軸承、傳動(dòng)、喂料、液壓、潤(rùn)滑和控制等系統(tǒng)組成......
5.4、高壓輥磨機(jī)
基于料層靜壓粉碎原理發(fā)展起來的高壓輥磨機(jī)，以其高效、節(jié)能而著稱。該設(shè)備單位粉碎能耗1.2～2.8KW／t·礦，比常規(guī)粉碎機(jī)在類似情況下的單位粉碎能耗低20%～50%。不僅節(jié)能效果顯著，而且大幅度降低鋼耗，在金屬礦山，每處理1t礦石要消耗2～5㎏鋼球和襯板，而輥壓機(jī)的滾筒磨損僅相當(dāng)于消耗幾百克耐磨材料。單擊產(chǎn)量大，最高可達(dá)1500～2000t／h。對(duì)于大型礦山，有利于減少設(shè)備臺(tái)數(shù)，管理方面，降低投資，粉碎效率高，產(chǎn)品粒度細(xì)（用于細(xì)碎實(shí)現(xiàn)多碎少磨）且均勻，過磨現(xiàn)象少；物料顆粒內(nèi)部及表面產(chǎn)生許多裂紋，提高了礦物解離度與選擇性破碎，有利于后序工藝。輥壓機(jī)可以安裝在磨機(jī)之前，省掉磨機(jī)前的中細(xì)碎設(shè)備，而且可以不設(shè)中間礦倉(cāng)，從而簡(jiǎn)化流程，減少設(shè)備，節(jié)省大量基建投資。還減少操作和維修費(fèi)用，與其他粉碎設(shè)備配用（半自磨、管磨、圓錐破碎機(jī)、選粉機(jī)）可實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的最佳粉碎效果。該設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，應(yīng)用前景廣闊。
馬鋼南山礦業(yè)公司在我國(guó)率先引進(jìn)德國(guó)魁伯恩生產(chǎn)的?1400mm×1700mm高壓輥磨機(jī)，最終粒度可降至3mm以下，主機(jī)設(shè)備在運(yùn)行中完全滿足處理高村極貧鐵礦石的需要，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到或超過設(shè)計(jì)指標(biāo)，唯一缺憾的是與其配套的相關(guān)設(shè)備出現(xiàn)問題，造成該機(jī)不能正常運(yùn)行。它的應(yīng)用成功，將對(duì)我國(guó)鐵礦石乃至金屬礦石的選礦技術(shù)起到極大推動(dòng)作用。
法國(guó)洪堡公司生產(chǎn)的?2.4m×1.4m輥壓機(jī)在塞浦路斯的塞爾雷銅礦應(yīng)用。170／180型輥壓機(jī)在智利LOS COLORADOS鐵礦，給礦粒度63.5～0mm，排礦粒度－6.35mm占80%，處理量1680t／h，柱釘襯板壽命14600h。武鋼程潮鐵礦引進(jìn)一臺(tái)RP3.6-120／50型輥壓機(jī)處理鐵精粉球團(tuán)給料。北京礦冶研究院和山東鋁業(yè)公司合作，采用RPV100-63型輥壓機(jī)進(jìn)行鋁土礦破碎。[ |
