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高压辊磨机与大型立磨机联合碎磨工艺研究分析

导读

以碎磨工艺发展历程为出发点，通过介绍高压辊磨机和立磨机的工作原理及优势，阐述了二者组成联合碎磨工艺流程的可行性；通过分析现有高压辊磨机、立磨机以及二者联合碎磨典型工艺流程，阐述了二者组成联合碎磨工艺流程的优势，并介绍了高压辊磨机与立磨机联合碎磨工艺研究现状。此外，还提出了高压辊磨机与立磨机联合碎磨工艺今后的研究重点。

高压辊磨机与球磨机的联合碎磨工艺已广泛应用于矿物加工生产中，该工艺技术成熟、运行可靠，特别是在水泥行业仍然起着举足轻重的作用。随着矿石性质贫、细、杂、难等问题日益严重，对矿石粉磨产品粒度的要求也越来越精细。选矿厂二段磨矿或粗精矿再磨已应用立式螺旋搅拌磨机(以下简称“立磨机”)取代球磨机，而且出现了高压辊磨机与立磨机组成联合碎磨工艺流程，从而大幅降低了生产系统能耗，提高了精矿品位，有着较大的市场应用前景。

1碎磨工艺发展历程

高压辊磨机自1980年问世以来，以其独特的粉碎原理和高效节能的技术特点，迅速应用于水泥行业。随着高压辊磨机在美国亚利桑那州铜矿的成功应用，引起了业界极大的关注，随后在世界各地金属矿山不断得到推广应用。国内金属矿山应用高压辊磨机起步较晚。2006年，高压辊磨机首次在马钢凹山选矿厂用于矿石破碎，而后在唐钢司家营铁矿等矿山选厂得到应用。金堆城钼业为国内首个使用高压辊磨机的有色金属矿山。

为了解决球磨机效率低、能耗大等问题，开始采用高压辊磨机和球磨机联合碎磨工艺流程。高压辊磨机预细碎处理矿石，有效控制球磨机的进料粒度。经过高压辊磨机挤压处理的矿石产生微裂纹，降低了物料的邦德功指数，从而大大降低了系统能耗，同时，易磨碎的矿石减轻了球磨机的磨损，降低了矿山企业选矿作业的生产成本。高压辊磨机与球磨机联合碎磨工艺在处理硬岩方面具有巨大的节能潜力以及成本优势，特别是在处理磁铁矿时，该工艺有效提高了抛尾率，实现了“能抛早抛”，提高了磨矿设备能量利用率，大大降低球磨机相关易损件的磨耗，目前已成为金属矿山非常重要的工艺流程。

2高压辊磨机的工作原理及优势

高压辊磨机由机架、进料系统、传动系统、挤压辊装配、液压系统、润滑系统等组成，依靠安装在机架水平滑轨上的2个平行排列且相向转动的挤压辊工作，每个辊由电动机通过万向联轴器与减速器驱动，其中定辊位置固定不变，动辊可在水平滑道上移动，通过液压系统将动辊推向固定辊。液压系统通过动辊施加在物料上的压力高达300MPa。

高压辊磨机的工作原理为料层粉碎，工作时物料由进料口进入动辊与定辊之间的破碎腔，借助一对连续作业的高压辊及物料自重，物料被强行挤入不断压缩的破碎腔中并被压实，压实挤满的物料在巨大的压力下被破碎，最终矿石物料形成紧实、布满裂缝的料饼排出，高压辊磨机层压粉碎原理如图1所示。

图1高压辊磨机粉碎原理

高压辊磨机工作时，液压系统提供足够大的挤压力，使得矿石得到破碎，并产生了大量的微裂纹，使物料可磨性大为改善，在后续工序的磨机内易于磨碎，节省大量能耗。矿物经过高压辊磨机处理后，不但有较好的选择性破碎效果，而且形成大量的细粒和微细粒产品，矿物完成了初步解离，具备了较好的分选条件，从而实现了“多碎少磨”。高压辊磨机不仅节能高效，且占地面积小、处理能力大，因此引起了矿山企业的极大重视，开始将高压辊磨机组合到碎磨工艺流程内，进一步发挥其巨大的优势。

3立磨机的工作原理及优势

1952年，日本的河端重胜发明了世界上第一台立磨机(日本称塔磨机)。立磨机主要由机架、筒体、螺旋搅拌器及驱动装置等组成，其中机架主要起支撑其他部件的作用，螺旋搅拌器负责对矿石物料进行搅拌细磨。驱动装置主要由电动机、减速器、联轴器等组成，负责给螺旋搅拌器提供动力。

立磨机的工作原理是在螺旋搅拌器旋转和重力作用下，磨矿物料与介质球摩擦进行表面磨剥。工作时，筒体内有一定量的磨矿介质(一般为钢球或陶瓷球)。电动机通过减速器驱动螺旋搅拌器旋转，从而带动磨矿介质和物料在筒体内作多维旋转运动，物料和磨矿介质在挤压力作用下产生摩擦、剪切和冲击挤压等作用，从而使物料被有效地粉磨。在磨料自身重力及螺旋搅拌器的搅拌下，研磨主要发生在筒体的下半部分，合格的矿物颗粒从筒体上半部分的溢流口流出，不合格的颗粒进入筒体下半部分继续研磨，从而减少了物料发生过粉磨，其工作原理如图2所示。

图2立磨机工作原理

立磨机工作时主要依靠介质球与矿石的摩擦而粉碎磨矿，而球磨机依靠筒体自身的旋转，带动磨矿介质与矿物冲击碰撞磨矿。当产品粒度较粗时，球磨机磨矿效果较好，而当产品粒度较细时，球磨机的能耗会大幅增加。利用冲击粉磨细颗粒矿石时效率较低，而表面摩擦方法更加有效。因此，当研磨粒度更细时，立磨机显现出了巨大的节能优势。此外，由于立磨机搅拌强度低，相比球磨机有