NRM 38.41大型锰矿辊磨的开发与应用

2016-09-23燕志荣

水泥技术 2016年3期

燕志荣

燕志荣

在黑色冶金行业电解锰工艺中，要求把大颗粒的锰矿石粉磨成一定细度的锰矿石粉。此行业原先采用的粉磨设备大多为雷蒙磨，系统简单，但产能较低，在大型化生产线上采用多台雷蒙磨方案很不经济。雷蒙磨机普遍存在生产能力小、效率差、能耗高、生产成本高、污染严重及产品粒度难于控制等问题，特别是耐磨件，使用寿命短，影响设备的持续稳定生产。

水泥行业用大型辊磨经过多年的发展，技术日臻完善，设备运行稳定可靠，经过适当的改进设计后可完全用于粉磨锰矿石。2014年，中材装备集团南京分公司和溧阳中材合作开发的NRM38.41锰矿辊磨在湖南东方矿业公司年产15万吨电解锰配套锰矿石制粉工程（一期）上成功应用，解决了锰矿行业国产辊磨大型化的问题。由于锰矿原料具有水分大、易磨性差、磨蚀性大及产品细度粗等特点，所以粉磨工艺和设备就成了锰矿制粉生产的关键。

1　锰矿粉磨系统

1.1工艺系统

图1为典型的锰矿粉磨系统流程图，整个系统由原料输送系统、粉磨系统、外循环系统、成品收集系统、成品储存及输送系统以及烘干系统等部分组成。

图1　锰矿粉磨系统流程图

从图1可以看出，锰矿粉磨系统与水泥生产线原料粉磨系统基本接近，但在原料存储和输送上有所不同。由于锰矿石水分大，长期堆放容易粘结成块，因此原料堆场设计要求即堆即取，磨机原料输送取消磨头仓，改为排渣小仓缓冲进料。燃煤烘干系统可以确保锰矿粉出磨水分在1%以下，小规模制粉系统成品输送大多采用螺旋输送机，大规模生产线成品采用拉链机型式输送入库。另外锰矿石磨蚀性大，工艺的非标溜子及钢仓、旋风筒内部需要应用性能优越的耐磨板防护。

表1为NRM38.41锰矿粉磨系统主机配置情况。

表1　系统配置

1.2辊磨设备

NRM38.41锰矿辊磨采用平盘锥辊结构，设有4个磨辊，配用高效笼型转子选粉机，其结构组成见图2。该辊磨主要由三道锁风阀、选粉机、壳体、磨辊装置、摇臂装置、磨盘装置、传动装置、加压装置和磨机机架等组成。

NRM38.41锰矿辊磨的主要结构特点：

（1）磨盘转速快，粉磨效率高，结构紧凑。

图2　NRM38.41锰矿辊磨外形图

（2）研磨部分采用水平磨盘加锥形磨辊的结构形式，二者相对速差小，金属消耗低，修复方便。

（3）辊套和磨盘衬板磨损后期对产量影响小，产量降低幅度＜5%。

（4）由于锰矿石磨蚀性大，在磨机内部不同部位加设特殊衬板防护，有效提高了易损件使用寿命。

（5）分选部分采用动静态结合的组合式高效笼型选粉机，矿粉细度控制严格，调节灵敏，矿粉80μm筛筛余19%以上。

（6）每个磨辊相对独立的对磨盘上的物料进行加压粉碎，可以实行部分磨辊工作，四辊磨机在两辊工作时产量可达额定产量的70%。

（7）磨辊可以自行抬落，实现空载启动，磨辊可以靠油缸作用自动翻出机壳外，维修方便。

2　NRM38.41锰矿辊磨的开发

2.1关键部件的有限元分析

设备开发过程中磨盘和上下摇臂作为辊压力传递的关键部件，利用NX有限元软件进行了有限元分析。首先，对辊磨运行工况和关键部件结构进行简化，以达到满足有限元计算要求；其次，建立上下摇臂和磨盘的几何模型，划分网格，合理地处理相关边界条件，运用垂直压力和切向力模拟实际工况的研磨压力和摩擦力，得到上下摇臂和磨盘的位移变形和应力分布。

经过反复校验，关键部件的强度完全满足了强度设计要求，同时保证了设计结构的合理性，有效降低了设备的重量，满足了特殊原料的工况要求。

表3　辊磨运行参数

2.2液压加载系统研究

辊磨液压加载系统可靠性直接影响设备的长期运行稳定。该系统由液压柜、油缸、蓄能器、管路和阀门、油位、油压、油温等监测和控制元件组成。本项目开发的辊磨对液压系统回路、控制方式、液压缸密封、阀件失效性等方面进行了专门分析研究，以保证液压系统的可靠性。

2.3高效选粉机的开发设计

在当代先进的高效组合式选粉机（如LVT选粉机、O-sepa选粉机、SLS选粉机、LSKS选粉机）等的研究分析基础上，开发设计适合NRM38.41锰矿辊磨的选粉机，相对水泥厂石灰石原料，锰矿石具有难磨、成品细度要求粗的特性，因此重点考虑选粉区域部分及颗粒运动的控制，设计时对内部风速严格限制，从而降低循环负荷，改善研磨效率。

表2列出了NRM38.41锰矿辊磨与NRM56.4生料辊磨内部风速比较值。