辊压机料团粉碎机理及在金属矿山的应用

　　1挤满给料和封闭空间内的料团粉碎由辊压机和传统的对辊破碎机的工作示意图可看出（），辊压机的给料基本是小于辊缝（排料口）宽度的各粒级，而对辊破碎机的给料基本是大于辊缝的粗粒级。在辊压机中，细粒级为何不会直接自排料口排出机外而在机内遭受粉碎呢，其关键在于“挤满给料”，即给料中各粒级在两辊子之间的粉碎腔内形成一堆密实的料团，而不是以松散颗粒群形式给入机内。在对辊破碎机或其它常规破碎机中，粉碎工具（辊子、齿板、破碎锥、钢球等）将粉碎力作用在单体颗粒（主要是较大的颗粒）上，细粒往往不直接受到粉碎工具作用。而在颗粒挤满两辊子间的封闭空间情况下，各粒级将以料团形式使辊子间产生很大的压力作用其上。料团在封闭粉碎空间内将作为一个整体被压实、产生微裂纹和粉碎。经压实的料团，单位容重达到物料真密度的85 2料团粉碎21料团粉碎机理在辊压机中，以挤满给料方式给入机内的物料，被两个相向转动的辊子咬住（即咬住作用），随辊面辊压机和对辊破碎机工作示意（a）-对辊破碎机；（b）-辊压机1、5-辊子；2-固定轴承；3-给料；4-活动轴承；6-弹簧；7-机架向下运动，使料团在辊子之间的封闭空间内受到峰值达50MPa以上的压力作用。有试验表明，含有一定水分和泥质的给料，咬住作用更好。料团被辊子压实后，空隙度约为物料松散体积的15，如给料水分高于此极限值，则一部分水分在料团受压时将被挤出，影响机器正常工作。文中后面列举KHD洪任德树（1924―），男，德国KHD洪堡威达克公司北京办事处，技术顾问，教授，10⑴04北京市建国门外大街19号国际大厦25-A.陈启鸿（1963―），男，德国KHD洪堡威达克公司北京办事处，经理，100004北京市建国门外大街19号国际大厦25-A.堡公司辊压机应用实例中，矿石水分多在38之间。咬住作用和挤压给料是料团在封闭空间内压力能够产生并积聚的前提。在封闭粉碎腔内的物料，除位于表面层的颗粒直接同辊面接触并受到辊面作用力外，料团内部颗料之间互相施力（），使料团内颗粒产生位移、压实、出现微裂纹和粉碎等过程。这种料团颗粒间相互作用力产生的粉碎，即“料团粉碎”。它是辊压机粉碎机理的基础。

　　料团粉碎时全部颗粒都受力并产生粉碎，而不仅仅是同辊面直接接触的较粗颗粒受力，因此辊压机产量和能量利用率高、辊面磨损低。KHD洪堡公司大型辊压机高产量达3000t/h粉碎坚硬金属矿石时单位能耗约0 83kWh/t（比常规粉碎机低1050）。辊面工作寿命在15002000h以上，表1列出该公司标准规格辊压机系列及性能指标。

　　项目名称指标项目名称指标辊径/mm辊宽/mm给料大粒度/mm辊面线速度/（m给料高水分/辊缝宽度/mm粉碎产品粒度/mm机重/t单位能耗/（kW-h/t）电机容量/kW名义压力/（N/mm2）辊间作用力/kN辊面工作寿命/h 22料团粉碎产品粒度分布料团粉碎产品中超细粒含量往往高于常规粉碎机。在常规粉碎机中，细颗粒处于粗颗粒之间的空隙中，不直接受粉碎工具的作用力，发生粉碎的概率较低。在料团粉碎时，细颗粒在封闭粉碎空间除受到粉碎工具作用力外，还受到颗粒与颗粒之间的作用力，全部颗粒都产生粉碎。这反映在粉碎产品的粒度分布上就是细粒和超细粒含量较常规粉碎机高，即产生过粉碎，对于后续选矿作业的影响需要考虑。是我国某铁矿石用辊压机和常规圆锥破碎机细碎产品粒度曲线。横坐标是粒度坐标，纵坐标是细粒级累积含量。对于相同的P80（粉碎产品相当于细粒级累积含量为80的粒度），圆锥破碎机产品小于300Lm的累积含量为10，而辊压机是34，两者相差24.如将圆锥破碎机产品中> 7mm粗粒级用检查筛分分出（闭路粉碎作业），筛下产品中<300Lm的细粒累积含量增至17，仍同辊压机产品的细粒累积含量相差17，辊压机产品中细粒级和超细粒级含量高对产品送球磨机再磨、作为生产球团给料和金矿石浸出等后续作业是有利的。

　　23料团粉碎时颗粒产生微裂纹和各成分界面应力集中现象颗粒裂纹对于后续作业有利：当后续作业是磨碎时，颗粒的微裂纹使磨机给料的功指数降低（功指数常可降低1025）。当后续作业是浸出时，微裂纹可提高粗粒级产品的回收率。表2是粉碎南非某金矿石时辊压机和常规磨机产品在浸出时各粒级金回收率的对比。该矿石含金5g/t脉石为石英、绿泥石、云母、长石和黄铁矿。给料粒级160mm.表2浸出试验结果对比粒级/mm金回收率/常规磨碎工艺辊压机工艺从表2看出，粒度较细时，由于金矿物充分解离，两者的回收率都较高。而粒度较粗时（>025mm），常规磨机产品的金回收率降低，而辊压机产品由于颗粒内部有微裂纹使浸出液渗入而提高了金回收率。

　　3辊压机与常规圆锥破碎机在大型铁矿山细碎铁矿石的对比KHD洪堡公司曾对我国某铁矿山用辊压机进行矿石细碎试验。以矿山年产量1700万t为基础，将试验结果同大型圆锥破碎机粉碎数据进行对比，如表3所示。

　　表3辊压机和大型圆锥破碎机比较项目辊压机圆锥破碎机单机产量/（t/h）（所需台数）投资费用/ 103美元厂房占地面积/n2磨损件寿命/h作业率％约80单位能耗/（kWh/t）产品粒度分布/从表3可见，辊压机与圆锥破碎机（属于常规破碎机）相比，具有单机产量高、辊面寿命长、作业率高、可靠性好、单位能耗低等优点。特别是大型矿山，单机产量高意味机器总台数减少、厂房、占地面积、地基、生产和维修等费用降低。表3数据说明辊压机能较大幅度节能、磨损件工作寿命高数倍（通常工作9个月至1a以上才更换辊面）、作业率高。

　　粉碎能耗是选矿厂主要生产费用之一，辊压机单位粉碎能耗比常规粉碎机通常低10以上。

　　上述优点使辊压机逐渐在粉碎脆性、硬度和磨蚀性高的矿石（铁、金、铜、金刚石等）中推广应用；另一应用是与球磨机等磨碎机械配用，对铁精矿细磨以提高比表面，生产炼铁用的球团矿。仅KHD洪堡一家公司，自1988年至2004年已售出200余台辊压机，其中有20余台用于金属矿山。

　　KHD洪堡公司辊压机应用实例下面例举KHD洪堡公司辊压机的10个应用实例，其中包括对不同的物料、生产规模、粒度要求和工艺流程的粉碎实例。除机器可靠性不断改进外，KHD洪堡公司辊压机自动控制和选用获得专利资格的自生式柱钉辊面是成功的重要因素之一。

　　41辊压机用于磨碎球团给料中国武汉钢铁公司程潮铁矿。其辊压机用于磨碎球团给料的工艺流程见主要技术指标见表机用于对磨机磨碎后的铁矿石的工艺流程见主要技术指标见表5.见主要技术指标见表武钢程潮铁矿辊压机用于磨碎球团给料的工艺流程表4武钢程潮铁矿辊压机主要技术指标辊径辊宽给料给料水分/给料粒度铁矿石，磨碎后作球团给料产品粒度通过量单位电耗单位压力电动机容量表5巴西Hispanobras矿辊压机主要技术指标辊径x辊宽给料给料水分大给料粒度/（cm2/g）（Blaine值）细度增加值球磨机磨碎后的铁矿石处理量单位电耗/（kWh/t）单位压力/（N/mm2）电动机容量柱钉辊面寿命/h其工艺流程见巴西CVRD公司Vitoria矿工艺流程表6巴西Vitoria矿辊压机主要技术指标辊径辊宽给料给料水分/大给料粒度/（m2/g）（Blaine值）细度增加值铁矿石，磨1600碎后作球团给料通过量单位电耗/（kWh/t）单位压力/（N/mm2）电动机容量/kW柱钉辊面寿命/h印度Kudranukh铁矿有限公司工艺流程表7印度Kudrnnukh铁矿有限公司主要技术指标辊径x辊宽给料给料水分/给料粒度产品粒度铁矿石，磨碎后作球团给料通过量单位电耗单位压力电动机容量柱钉辊面寿命/h，主要技术指标见表8美国IronDynamics公司工艺流程表8美国IronDynamics辊压机主要技术指标辊径x辊宽给料给料水分/大给料粒度/mm产品粒度铁矿石，磨碎后作球团给料通过量单位电耗/（kWh/t）单位压力/（N/mm2）电动机容量柱钉辊面寿命/h 42辊压机用于粉碎铁矿石智利CMH公司工艺流程见主要技术指标见表9.智利CMH公司工艺流程表9智利CMH公司辊压机主要技术指标辊径x辊宽给料给料水分给料粒度产品粒度粗粒铁矿石通过量单位电耗单位压力电动机容量柱钉辊面寿命/h 43辊压机与铁矿石自磨机配用仓料给0主要技术指标见表1（。

　　表10美国EmpireIronOreMine辊压机主要技术指标辊径x辊宽给料给料水分给料粒度产品粒度铁矿石中的顽石通过量单位电耗单位压力电动机容量柱钉辊面寿命/h毛里塔尼亚SNM公司。其工艺流程见1，主要技术指标见表11. 1毛里塔尼亚SNM公司工艺流程表11毛里塔尼亚SNM公司主要技术指标辊径x辊宽辊压机数目给料水份/给料粒度产品粒度通过量单位电耗/（kW单位压力电动机容量/kW 44辊压机用于粉碎金刚石矿澳大利亚Argyle金刚石矿。其工艺流程见2技术指标见表12 2澳大利亚Argyle金刚石矿工艺流程表12澳大利亚Argyle金刚石矿辊压机主要技术指标辊径x辊宽给料水分给料粒度产品粒度通过量单位电耗单位压力电动机容量柱钉辊面寿命/h 45辊压机粉碎金矿石技术指标见表13.表13俄罗斯SuchojLog金矿辊压机主要技术指标辊径x辊宽给料给料水分/给料粒度产品粒度金矿石<65通过量单位电耗单位压力电动机容量5结论辊压机粉碎金属矿石的单位粉碎能耗为1228kWh/t比常规粉碎机在类似情况下的单位粉碎能耗低2050.电费是粉碎工序一项主要生产费用。中国许多地区供电紧张，辊压机能较大幅度节省电耗，有利于降低生产成本和提高企业经济效益。

　　单机产量大。KHD洪堡威达克公司辊压机有9种规格。粉碎金属矿石时，大规格辊压机表5含硼铁精矿化学多元素分析结果％元素流程1流程2元素流程1流程4结论本次选矿试验矿样米自凤城翁泉沟和业家沟两个矿段，矿石类型代表性较好，矿石化学成份以铁硼共生、富镁贫钙和多硫为特点，铁和硼具有相当的工业价值。

　　混合矿采用阶段磨矿、弱磁、旋流器分级工艺流程，在一段磨矿粒度-200目占50；二段磨矿粒度-200目占8085，原矿铁品位31 B2O3品位687的条件下，获得了含硼铁精矿品位68、金属回收率8073，硼精矿品位1272、产率2112，硼综合回收率66 74的较佳选别指标。

　　+MgO之和达到70 43，可以节省烧结配料。

　　选别流程结构简单，采用常规通用的设备，易于操作，流程对矿石适应性强，指标好且稳定。同时流程抛尾量少，可以得到两种精矿产品，选矿成本低。