與在水泥行業(yè)取得的的巨大成功相比，高壓輥磨機在礦物加工行業(yè)的應(yīng)用受到諸多因素的制約而進展緩慢。盡管如此，自1986年首次進入金剛石礦業(yè)以來，高壓輥磨機在礦物加工領(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)用進展大致劃分為三個階段:
①20世紀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)標準生產(chǎn)流程中的設(shè)備配置;
②20世紀90年代中期至21世紀頭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)和改進相互促進，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)模的試驗性應(yīng)用;
③21世紀頭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，截至2009年底，全球范圍內(nèi)投入工業(yè)應(yīng)用的高壓輥磨機在金剛石生產(chǎn)領(lǐng)域已有35臺，在鐵礦石加工領(lǐng)域已有50臺，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。
自20世紀90年代后期起，安裝臺數(shù)增長最快的是鐵礦石加工行業(yè)，包括鐵精礦球團前的預(yù)處理和鐵礦石的細碎及超細碎。2006年后，以秘魯CerroVerde銅鉬礦安裝的4臺大型高壓輥磨機成功投產(chǎn)運行以及澳大利亞BGM金礦定購4臺大型高壓輥磨機用于細碎作業(yè)為重要標志，高壓輥磨機在硬質(zhì)礦石破碎流程中的地位開始得到業(yè)界認可，對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)濟有效地開發(fā)利用各種貧細雜礦產(chǎn)資源已是大勢所趨。選礦廠擴大生產(chǎn)規(guī)模及使用大型化設(shè)備能有效降低處理貧細礦石的單位生產(chǎn)成本，已成為行業(yè)的發(fā)展趨勢之一。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化順應(yīng)了這個趨勢。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，在國外已成為碎磨工藝設(shè)計上新的常規(guī)流程，盡管自磨/半自磨工藝本身也存在比能耗偏高、對物料性質(zhì)波動敏感、對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，包括自磨機在內(nèi)的各種大型碎礦和磨礦設(shè)備的尺寸也會受到諸如制造、運輸、安裝等因素的制約，不能無限制地大型化。
相比之下，高壓輥磨機具有處理量大、占地面積小、設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、組件對運輸和安裝條件的要求較低等優(yōu)點，它在碎礦和磨礦流程中的應(yīng)用可為進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)濟的社會發(fā)展方向。
可以預(yù)期，高壓輥磨機在礦物加工領(lǐng)域的應(yīng)用對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)計理念。目前德國主要的高壓輥磨機制造廠家有3個，即蒂森克虜伯集團的珀利休斯(Polysius)公司、KHD洪堡威達克(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份額;KHD洪堡威達克公司以其研發(fā)的柱釘點陣輥面技術(shù)在礦物加工領(lǐng)域有獨特的優(yōu)勢;魁伯恩公司進入礦物加工領(lǐng)域較晚，但在中國和澳洲市場上已有不錯的表現(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)物料時對給礦粒度上限的要求較為嚴格，另外更需要注意保持沿輥寬的給礦均勻并在輥子支撐系統(tǒng)中引入壓力分布的自動調(diào)節(jié)機制，以防輥子歪斜過大而影響設(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)也會有很大的差異。因此在考慮采用高壓輥磨機工藝時，首先需要對特定的物料進行相關(guān)的試驗研究。一般來說，各高壓輥磨機制造廠家均對客戶提供這類試驗服務(wù)，作為評估工藝可行性、選擇設(shè)備及確定設(shè)備工作參數(shù)的依據(jù)。也有一些獨立的機構(gòu)或公司可進行這類試驗研究。
根據(jù)研究的目的和項目進展階段要求的不同，可以是實驗室小型規(guī)模(輥徑一般不超過300mm)的試驗，也可以是半工業(yè)規(guī)模(輥徑一般不超過1000mm)的試驗。小型試驗只用于初步評估的目的，設(shè)備工作參數(shù)則一般需要根據(jù)半工業(yè)試驗結(jié)果來確定。一些礦石物料具有較高的硬度和磨蝕性，會對高壓輥磨機輥面造成較大的磨損。頻繁地停機更新或更換輥面會影響設(shè)備的運轉(zhuǎn)率，這是早期阻礙高壓輥磨機在礦物加工領(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間等方面做了不少工作。尤其是KHD洪堡威達克公司率先引入的柱釘點陣輥面技術(shù)可促使被磨物料在輥面形成一層“自保護層”，阻止輥面的進一步磨蝕，從而克服了高壓高輥磨機在礦物加工領(lǐng)域應(yīng)用的一個主要障礙。
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定方法，用來為輥面工作壽命的保證指標提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。從應(yīng)用情況看，高壓輥磨機目前在礦物加工領(lǐng)域主要用于礦石的細碎/超細碎作業(yè)及鐵(鉻)精礦的細磨。用于細碎作業(yè)時，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)備一同承擔為后續(xù)的磨礦和選別作業(yè)準備物料的任務(wù)�；仡櫢邏狠伳C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給料的預(yù)磨、實現(xiàn)在提高處理量的同時降低比粉碎能耗開始的。有的業(yè)內(nèi)人士將高壓輥磨機譽為當今世上能量效率最高的工業(yè)粉碎設(shè)備，這有點言過其實。實際上，高壓輥磨機的能量效率高只是相對于能量效率很低的滾筒式磨機(主要是球磨機)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，將高壓輥磨機用于細碎作業(yè)降低了入磨機物料的整體粒度，相當于承擔了一部分原來由球磨機承擔的粉碎任務(wù)，因此能取得降低粉碎能耗的效果。一般地，高壓輥磨機承擔磨礦任務(wù)的比例越高，節(jié)能的潛力會越大。這也應(yīng)該是未來高壓輥磨機在礦物加工領(lǐng)域應(yīng)用的發(fā)展方向。而在以單粒粉碎機制為主的粗碎和中碎領(lǐng)域，除了一些特殊的場合(如金剛石解離破碎)，高壓輥磨機與現(xiàn)有設(shè)備比較并不占優(yōu)勢。此外，高壓輥磨機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。高壓輥磨機應(yīng)用在選礦廠的碎磨流程中時，不可避免地會涉及到相關(guān)流程的配置及輔助設(shè)施的配套等問題。實際上，高壓輥磨機本身就具有較大的配置靈活性。
因為物料的粉碎效果主要由壓輥的工作壓強決定，其高低對物料的通過量影響不大，所以在配備有可變速驅(qū)動電機的高壓輥磨機上，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，這一點在其他類型的磨礦設(shè)備上很難做到。對于定速驅(qū)動的高壓輥磨機，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)。高壓輥磨機應(yīng)用于細碎/超細碎作業(yè)時，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)致采用高壓輥磨機的方案與其他方案比較時競爭力會有所降低。對于高壓輥磨機排礦產(chǎn)物的篩分，若篩分粒度小于6mm左右時，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有時會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，認為處理硬質(zhì)礦石物料時，為保護輥面柱釘不被折斷，需要嚴格地控制給礦最大粒度，采用開路中碎不太合適，而高壓輥磨機的排料直接進球磨機則較為可行，有時甚至?xí)袃?yōu)點。在流程設(shè)計時需要對各種方案所能取得的工藝效應(yīng)進行綜合比較和經(jīng)濟分析，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)揮其獨特的作用。
高壓輥磨機的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、工作原理、破碎作用機理及其突出的特點，以及高壓輥磨機在馬鋼凹山選廠的應(yīng)用情況。對國內(nèi)外金屬礦山應(yīng)用高壓輥磨機的典型工藝流程，在提高選別指標、簡化工藝流程、擴能降耗等方面作了重點分析、對比，為新建金屬礦山優(yōu)化工藝、老金屬礦山進行擴能降耗改造，提供參考思路和原則流程。 最近１０ａ，世界經(jīng)濟穩(wěn)健增長，我國抓住全球經(jīng)濟發(fā)展的大好時機，在綜合國力不斷增強、經(jīng)濟快速健康發(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，給我國的金屬礦業(yè)開發(fā)提供了難得的發(fā)展機遇。隨著金屬礦山企業(yè)經(jīng)濟效益的提高，國家對“節(jié)能減排”方針實施力度的加大，以及礦山企業(yè)依托技術(shù)進步做大、做強礦業(yè)的強烈要求，促使國內(nèi)新、老金屬礦山企業(yè)紛紛引進國外先進的生產(chǎn)工藝設(shè)備。美卓礦機和山特維克公司生產(chǎn)的顎式破碎機和圓錐破碎機、德瑞克公司生產(chǎn)的高頻振動細篩是較早進入中國金屬礦山企業(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)，受到國內(nèi)大、中型金屬礦山企業(yè)普遍的認同。
我國金屬礦石資源種類繁多，但大多數(shù)礦種品質(zhì)屬貧、雜、細。國內(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、技術(shù)和環(huán)保等方面面臨的突出問題，積極引進、消化、吸收國外新型、高效的礦山生產(chǎn)工藝設(shè)備。高壓輥磨機就是在這樣的市場背景下，首先得到研究、論證，并開始在國內(nèi)金屬礦山企業(yè)應(yīng)用的高效粉碎設(shè)備，也是國內(nèi)礦業(yè)界當下最為關(guān)注的礦山生產(chǎn)設(shè)備。
１ 高壓輥磨技術(shù)
１．１ 高壓輥磨機結(jié)構(gòu)構(gòu)造
高壓輥磨機主要由機架、輥子、軸承、傳動、喂料、液壓、潤滑和控制等系統(tǒng)組成......
“鵬飛”輥壓機粉磨技術(shù)從水泥工業(yè)擴張到礦山領(lǐng)域
在礦山領(lǐng)域，輥壓機主要取代圓錐破碎機應(yīng)用于細碎，或者取代應(yīng)用于粗破的球磨機。由于礦山輥壓機技術(shù)含量高，需要企業(yè)具有較強的自主研發(fā)和創(chuàng)新能力。鵬飛集團致力于為水泥、礦山等領(lǐng)域提供粉磨系統(tǒng)的最佳解決方案，“鵬飛”輥壓機粉磨技術(shù)已從水泥工業(yè)快速擴張到礦山領(lǐng)域，在礦山行業(yè)的應(yīng)用中取得突破性增長。 在礦山領(lǐng)域，輥壓機主要取代圓錐破碎機應(yīng)用于細碎，或者取代應(yīng)用于粗破的球磨機。由于礦山輥壓機技術(shù)含量高，需要企業(yè)具有較強的自主研發(fā)和創(chuàng)新能力。鵬飛集團致力于為水泥、礦山等領(lǐng)域提供粉磨系統(tǒng)的最佳解決方案，“鵬飛”輥壓機粉磨技術(shù)已從水泥工業(yè)快速擴張到礦山領(lǐng)域，在礦山行業(yè)的應(yīng)用中取得突破性增長。
礦山行業(yè)對輥壓機的市場需求空間值得期待。在礦山領(lǐng)域，輥壓機可以代替圓錐破碎機或球磨機，主要應(yīng)用于鐵礦及有色金屬選礦的預(yù)粉磨，并具有節(jié)能增效明顯優(yōu)勢。隨著礦山資源產(chǎn)能開發(fā)的不斷提升，預(yù)計2011 -2015年，鐵礦石及有色金屬行業(yè)對輥壓機的新增需求將達到100億元-280億元，選礦行業(yè)技改帶來需求規(guī)模約50億元。
輥壓機是水泥與礦山等領(lǐng)域粉磨系統(tǒng)的預(yù)粉磨設(shè)備，具有降低電耗、提高產(chǎn)量、節(jié)省投資、操作維護簡便的優(yōu)點，其節(jié)能環(huán)保、便利于向大型化方向發(fā)展的優(yōu)勢得到行業(yè)的一致認同。隨著國家節(jié)能減排系列政策的實施，輥壓機在水泥工業(yè)，特別是礦山領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。輥壓機在粉磨系統(tǒng)中采用基于料層粉磨技術(shù)的輥壓機及配套的集打散、分級、烘干于一體的選粉機，可與球磨機配合或自成系統(tǒng)組成各種各樣的工藝流程，如預(yù)粉磨、混合粉磨、半終粉磨及終粉磨等系統(tǒng)。由于粉磨機理的改變，“鵬飛”輥壓機及其系統(tǒng)工藝技術(shù)可使粉磨系統(tǒng)電耗降低20-50%，產(chǎn)量提高30-70%。
輥面材料的耐磨性是決定輥壓機應(yīng)用的關(guān)鍵因素，隨著輥面材料耐磨性的不斷突破，輥壓機正逐步從水泥粉磨領(lǐng)域向各種金屬礦石粉磨領(lǐng)域拓展。在水泥熟料粉磨領(lǐng)域輥壓機應(yīng)用比例約20%，在礦山粉磨領(lǐng)域輥壓機應(yīng)用剛剛起步，國內(nèi)近萬家的金屬礦山、冶金企業(yè)礦石粉磨是輥壓機今后較長一段時間銷售的重點需求，高壓輥磨機在礦山領(lǐng)域應(yīng)用將日漸廣泛。輥壓機在節(jié)能降耗、提高效率等方面優(yōu)勢明顯，優(yōu)于傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝。與傳統(tǒng)的破碎機相比，輥壓機可以節(jié)電20%-50%，節(jié)能效果明顯；增加產(chǎn)量達30%-70%，提高系統(tǒng)的生產(chǎn)效率；可以節(jié)省土建投資，便于對原有粉磨系統(tǒng)進行改造，便利于企業(yè)向大型化方向發(fā)展。
高壓輥磨機優(yōu)勢
配置靈活：工藝系統(tǒng)配置靈活、適應(yīng)能力強。
破碎比大：可將≤60mm的鐵礦石碎至≤3mm。
輥面耐磨：輥面硬度高、耐磨性強，使用壽命長。
處理量大：高壓輥磨機單機處理能力達到50--2500t/h。
環(huán)保高效：設(shè)備噪音小、粉塵污染少，輥子運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，有效利用率達95%以上。
節(jié)約電耗：高壓輥磨機超細碎工藝取代傳統(tǒng)的破碎—磨礦工藝，總電耗降低50%以上。
鋼耗降低：高壓輥磨機超細碎工藝取代傳統(tǒng)的破碎—磨礦工藝，總鋼耗降低40%以上。
應(yīng)用廣闊：基于料床粉碎原理的高壓輥磨機是實現(xiàn)節(jié)能降耗的理想設(shè)備，有利于選礦技術(shù)的大型化、高效化、節(jié)能化和自動化發(fā)展，已成為礦石粉碎、粉磨系統(tǒng)的主要設(shè)備。
礦石的超細碎，與傳統(tǒng)工藝相比，大幅節(jié)約電耗和鋼耗，破碎比大，單機處理量大，產(chǎn)品粒度分布更寬、細粉更多，有效提高極貧鐵礦石的回收率和鐵粗粉質(zhì)量，動轉(zhuǎn)率高，運行成本低，明顯降低生產(chǎn)費用，球團給料細磨，與潤磨機相比單位電耗大幅降低，大幅增加鐵精粉比表面積，有效提高鐵精粉細度和成球質(zhì)量，顯著提升生產(chǎn)能力，運轉(zhuǎn)率高，運行成本低，明顯降低生產(chǎn)費用，金屬礦石解離，選擇性粉碎，料床粉磨技術(shù)對貧礦石嘗試擠壓，大幅提高回收率，大量微裂紋促進浸取液進入和礦物解離，有利于在重選或浮選前解離目標礦物。
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