粒群粉碎原理及辊压机讲解

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1、Series No. 318December 2002金属矿山METAL MIN E总第318期2002年第12期任德树, 北京冶金设备研究院, 教授, 通讯地址:100004北京建国门外大街19号国际大厦25-A 。专题综述粒群粉碎原理及辊压机的应用任德树(北京冶金设备研究院摘要辊压机(又称高压辊磨机 是近20, 它利用粒群粉碎原理, 具有单机产量高、节能、粉碎比大、辊面寿命长、, 因此, 辊压机在粉碎脆性、坚硬及磨蚀性较强的物料中得到应用, 。同时, 列举了辊压机应用的几个例子。关键词粒群粉碎原理P G roup Crushing and Application of R oll Pres

2、sRen Deshu(Beijing Research Institute of Metallurgical Equipment Abstract Roll press , also known as high pressure roll grinder , is new type machinery developed in recent twenty years. Contrast to inertial crushing machines , it is based on particle group crushing principle and has the advantages o

3、f high unit production , energy saving , great crushing ratio , long life of roll surface , less maintenance and small floor space. As a result , roll press has found application in brittle , hard or highly corrosive materials crushing , either fine and superfine or coarse one. Its application cases

4、 are cited.K eyw ords Principle of particle group crushing , Roll press , Crushing machinery , Application1辊压机与挤满给料辊压机(又称高压辊磨机 是近20年发展起来的新型粉碎机械, 目前已在原材料工业部门(水泥厂、选矿厂等 推广应用。辊压机与传统的对辊破碎机比较, 前者给料是基本小于辊缝(排料口 的各种粒级, 而后者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是在机内得到粉碎呢? 关键就在于挤满给料, 即给料中细粒级挤成密实的料饼而不是以松散颗粒形式给入机内

5、。在对辊破碎机以及其它常规破碎机中, 粉碎工具(辊子、齿板、破碎锥、钢球等 将粉碎力作用在较大的颗粒上, 而细粒不直接受到粉碎工具的作用力, 或受力机会较少, 并直接从排料口排出。给入辊压机的细粒级在辊子间数百吨压力作用下, 作为一个整体被压实、压出裂纹、粉碎。作用在全部颗粒上的力量首先将料饼压实, 因此, 辊压机排出的料饼, 其容重达到物料真密度的85%88%。圆锥破碎机也采用挤满给料, 与辊压机挤满给料的区别是物料进入机内即分散开, 仍是单体颗粒在动锥与固定锥之间遭到粉碎。在常规破碎机中,物料常在宽度较小的排料口附近发生堵塞, 发生类似于挤满给料现象。堵塞使机器受力, 衬板磨损增加, 产量

6、下降。虽然常规破碎机发生堵塞时也有一定的粒群破碎作用, 但不明显, 且排料不畅; 而辊压机被压实和被粉碎的料饼, 却以接近辊面圆周线速度(11. 25m/s 以压片形式排出机外, 因此, 处理量很高。2粒群粉碎在辊压机中, 物料以挤满给料方式给入机内, 形成料饼。除了料饼表面直接同辊面接触并受到辊面作用力外, 料饼内部颗粒间也受到力的作用, 使其被压实, 内部颗粒遭到粉碎。这种颗粒之间相互受力产生的粉碎, 称作粒群粉碎(Interparticle comminu 2tion 或粒间粉碎、料层粉碎。粒群粉碎是辊压机工作原理的基础。由于料饼内全部颗粒都受力并粉碎, 而不仅仅是同辊面直接接触的那些颗

7、粒受力, 因此辊压机产量高。KHD 洪01 堡公司生产的辊压机最高产量达3000t/h 。同样, 由于料饼内全部颗粒在力的传递过程中都产生粉碎, 能量的利用率高, 辊面的磨损低。KHD 洪堡公司辊压机在粉碎坚硬金属矿石时, 单位能耗约为0. 83kW h/t (比常规粉碎机低10%50% , 辊面工作寿命在15002000h 以上, 该公司辊压机的规格和性能指标如下。辊径/mm 8002100辊宽/mm2502300辊面线速度/(m s -1 12. 5辊缝宽度/mm 15002000在常规破碎机中, 细颗粒在粗颗粒之间的空隙中, 不直接受到粉碎工具的作用力, 发生粉碎的概率较低, 而在辊压机

8、粒群粉碎作用下, 细颗粒仍受到颗粒之间的作用力, 整个料饼都产生粉碎。这反映在粉碎产品的粒度分布上就是细粒含量较常规破碎机高。对于后续作业, 例如在球磨机内细磨、生产炼铁用的球团给料以及金矿石的浸出是有利的。图1是对铁矿石用辊压机细碎和用常规圆锥破碎机细碎的产品粒度曲线。对于相同的P 80(粉碎产品相当于细粒累积含量为80%时的粒度 , 圆锥破碎机产品小于300m 的累积含量是10%, 而辊压机是34%, 两者相差24个百分点。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95约80单位能耗/(kWh t -11. 61. 92产品粒度分布:-7mm/%7872

9、-2mm/%5936-0. 3mm/%328从表1可见, 辊压机同圆锥破碎机(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。对于大型铁矿山, 单机产量高意味着机器总台11任德树:粒群粉碎原理及辊压机的应用2002年第12期 数减少, 厂房占地面积、地基费用等降低。辊压机磨损件工作寿命比圆锥破碎机高数倍, 每工作9个月至1年以上才需更换辊面, 使作业率提高, 维修费用节省。众所周知, 粉碎能耗是选矿厂最主要能耗之一。工业实践证明, 辊压机是一种节能设备, 其单位能耗比常规粉碎机低10%以上。初步研究还表明:辊压机产品颗粒内有微观裂纹, 使有用矿物解离较

10、好。上述优点使辊压机在粉碎脆性、坚硬及磨蚀性较强的物料中获得推广应用, 尤其适用于大型铁矿山和金矿山。另一用途是辊压机同球磨机配用, 铁精矿进行细磨, 以提高比表面积, 球团, 效果较好。同时, (K imberite 、砾石、洪堡一家, 自1988余台辊压机, 其中有20台用于粉碎各类金属矿石。4KH D 洪堡公司辊压机应用实例(1 智利CMH 公司。用1台16-170/180型辊压机(即作用力16MN , 辊径170mm , 辊宽180mm 代替常规圆锥破碎机对铁矿石细碎(图3 。辊压机将粒度63. 5mm 的给料破碎至6. 35mm75%80%, 经打散机(打散辊压机排出的经压实、粉碎的

11、所谓压片 和中间仓送干式磁选机。辊压机产量为2000t/h , 单位能耗1. 4kW h/t , 名义压力5N/mm 2, 电机容量为21800kW 。图3智利CMH 公司用辊压机细碎铁矿石1旋迥破碎机; 2料堆; 3、12双层筛; 4圆锥破碎机;5、6中间仓;7RP16-170/180型辊压机;8、干式筒式磁选机;9打散机;10尾矿堆;11精矿堆(2 非洲毛里塔尼亚SN IM 公司。装有2台34英尺Aerofall 型自磨机粉碎铁矿石。自磨机030mm 产品送至筛孔为1. 6mm 筛子上进行筛分, 筛上产品送型号为RP16-170/180辊压机, 细碎至65%80%1. 6mm ; 筛下产品

12、送磁选, 磁选中矿返回辊压机再粉碎(图4 。该公司设有2台这种型号辊压机, 每台产量高达1425t/h 。辊压机单位能耗1. 3kW h/t , 名义压力为5N/mm 2, 电机容量为2900kW 。图4Mauritania 用辊压机对自磨机产品细碎1新给料;2压矿仓;3风机;4电收尘器;5旋流器;634英尺自磨机;7筛孔为1. 6mm 筛;8金属探测器; 9多余给料; 10中间仓; 11中矿再磨; 12RP16-170/180型辊压机(3 巴西CVRD 公司。将RP15-140/180型辊压机设置在球磨机之前(图5 , 对炼铁用的球团给料进行粗磨碎, 以提高球磨机产量和产品的Blaine 比

13、表面(即用透气法测得的比表面 。辊压机产量为715t/h , 给料比表面为500Blaine (cm 2/g , 水分为8. 5%, 产品比表面为900Blaine (cm 2/g , 单位粉碎能耗2. 4kW h/t , 最大名义压力为5N/mm 2, 电机容量为21750kW 。图5巴西CVR D 公司用辊压机进行球团给料粗磨1混匀料场料堆;21000t 料仓;3RP15-140/180型辊压机;4、51#、2#磨矿回路(4 印度Kudremukh 公司。对制备球团的过滤精矿用7-140/110型辊压机细磨, 提高其比表面积以达到制备球团的要求(图6 。给料的比表面积为1500Blaine

14、 , 水分为1015%, 经辊压机粉碎后比表面积提高至1900Blaine 。辊压机产量为550t/h , 单位电耗2. 2kWh/t , 最大名义压力为4. 6N/mm 2, 电机容量为2660kW 。21总第318期金属矿山2002年第12期 (5 美国一家公司。用3台32英尺自磨机粉碎铁燧岩(图7 , 对于自磨机产品中含有75mm的顽石(即在自磨机内难粉碎而不断积累的石块 , 采用辊压机粉碎以提高自磨机效率。如图7所示, 自磨机产品送至3台双层筛进行筛分, 1mm 的筛下产品送砾磨机深度磨碎, 顽石送圆锥破碎机和7-140/80型辊压机粉碎后返回自磨机, 保持自磨机内最佳粒度分布, 原计

15、划使每台自磨机产量提高至70t/h , 实际产量则提高至120150t/h 。辊压机辊面寿命估计达10000h 工作 。图6印度K udremukh 公司用辊压机对球团给料进行细磨1精矿;25800t 料仓;3RP14/11型辊压机;4膨润土; 5石灰石;6混匀;7给料仓;8造球盘;9 生球团送煅烧图7用圆锥破碎机和高压辊磨机粉碎自磨产品中的顽石1新给料;232英尺自磨机;3双层筛;412mm 75mm 顽石;5圆锥破碎机;61mm 砾磨机给料; 72000t 料仓;8RP7-140/180型辊压机5辊压机关键部件辊面是辊压机关键部件, KHD 洪堡公司开发的柱钉式自生辊面(图8 对提高辊面的

16、工作寿命和可靠性, 扩大辊压机应用范围起了很大作用。辊面制成辊环形状, 用红装法固定在轴上(图9 。安装时将辊环加热, 同时将轴冷却。加热和冷却按一定制度进行, 然后将辊环套在轴上, 待温度正常后就得到牢靠固定。拆卸时也如此进行。据介绍, 在工地现场用适当设施即可将磨损后辊面拆掉, 换上新辊套。柱钉式自生辊面是在辊环上安装硬质合金(碳化钨 的柱钉, 柱钉以一定布置图案装在辊面上。辊压机工作时, 物料在辊子间巨大压力下塞满柱钉之间, 形成一层由物料组成的辊面。这个物料辊面保护柱钉和辊面, 使其磨损量很小, , 。因此, , 其寿命视具体情况达。柱钉式自生辊面研制成功, 。图8 柱钉自生式辊面图9辊环用红装法固定在轴上6结语辊压机是近20年发展起来的新型粉碎机械。与惯用粉碎机械不同, 它利用粒群粉碎原理, 具有单机产量高、节能、粉碎比大、辊面寿命长、作业率高、维修省和占地面积小等优点, 而且既可用于细碎作业, 也可用于粗磨和超细磨碎等作业。随着逐渐为业内人士接受及应用领域不断扩大, 辊压机将成为粉碎机械中的后起之秀。(收稿日期200220922031任德树:粒群粉碎原理及辊压机的应用2002年第12期