高压辊磨机应用在氧化铝矿浆原料生产的新工艺初探

苏元机

【摘 要】文章论述了高压辊磨机目前在国内外的应用情况和其所具有的设备特点。中国铝业广西分公司氧化铝厂原料车间在将高压辊磨机用于料浆生产节能高效方面做出了探索和研究，对在研究实践过程中高压辊磨机用于铝矿石的碎磨工艺上所遇到问题进行了改进和探索。经过不懈的努力，矿石通过高压辊磨机的碾压后变得更细更碎，再进入磨机系统研磨生产氧化铝矿浆原料达到了节约能源、增加产量、降低成本的目的，为高压辊磨机在氧化铝料浆生产工艺中的应用提供了成功的经验。

【关键词】高压辊磨机；辊磨；二次破碎；矿料细度

【中图分类号】TQ172.6 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2017）05-0073-03

0 前言

高压辊磨机是近年来在我国矿山机械领域中广泛应用的一种物料粉碎设备。相对于矿石碎化方面的各种设备，如圆锥破碎机、颚式破碎机、棒磨机、球磨机等传统的物料碎化设备，高压辊磨机是一种由最新碎矿理论作为支撑的高效率超细粉碎新型设备。目前，在水泥厂最为适用，应用于水泥矿山时，也能大幅度地降低生产成本。高压辊磨机可进行松散物料的中碎、细磨碎和超细磨碎。在选矿工艺中，可布置在球磨机之前，作为预磨设备，也可和球磨机构成混合粉磨系统。目前，在水泥熟料、石灰石、铝矾土等粉磨工序上均已成功地应用。近年来，研究者和生产厂家为了将其推广到金属矿山，针对金属矿石的破碎和细磨也开展了大量的试验和研究，国内多家钢铁厂，如攀枝花钢铁厂已将高压辊磨机成功地应用于铁矿石的破碎生产上，并取得了很好的效果。但就目前的情况来看，国内外对高压辊磨机应用在氧化铝生产工艺中的铝矿石的破碎还没有成功的先例。中国铝业广西分公司为了降低成本，提高磨机系统的生产效率，对高压辊磨机在氧化铝料浆生产中的应用做出了尝试和探索。图1是中国铝业广西分公司氧化铝厂原料车间的高压辊磨机。

1 高压辊磨机的设备特点

高压辊磨机设备是采用高压料层粉碎原理，在二次破碎过程中获得很高的能量利用率，被称为粉碎设备的一场革命。高压辊磨机粉碎物料的原理与传统粉碎技术的不同之处：{1}高压辊磨机对物料实施的是料层粉碎，主要是物料与物料之间相互挤压粉碎。使用这种方式的粉碎效率相对于传统的动能破碎和球磨机将矿石磨碎的方式，在节能方面有明显的优势，物料在辊磨机辊缝的作用下，瞬间被粉碎和通过，物料对设备的磨损非常之小。{2}高压辊磨机实施的是准静压粉碎，这种准静压粉碎方式通过辊子压力来调节物料之间的挤压应力，其中一个辊子可以在小范围内水平移动来达到对物料的挤压，并在辊子圆周转动的带动下进一步实现物料与物料的挤压达到二次破碎的目的，它最显著的特点在于多碎少磨。

在相同出料细度的情况下，磨矿的效率远低于破碎的效率，磨矿的单位耗能又远远高于破碎的单位耗能。在实际的生产中，磨矿成本是破碎成本的数倍之多，球磨机主要在于“磨”，大多数磨机是先将物料破碎，然后在第一仓内进行粗磨，第二仓内再进行研磨，最后出料。不难看出，球磨机在设备和能耗及人力、管理、检修维护等方面的成本都很高。但高压辊磨机对矿料的碎化方式与磨机有本质的不同。与球磨机相比，磨机的重点是在“磨”，通过筒体的转动带动筒体内的钢棒或钢球磨碎矿料，可以说是多磨少碎。而高压辊磨机则采用多碎少磨的原理，这样的好处是物料破碎比大，先将矿石碎化、细化了再磨，在相同出料细度的情况下，这种先碎再磨的方式明显节约了能源，单机产能高，效率也高。此外，辊磨机比磨机系统设备的占地面积小，噪音低，操作简便，不需要过多的人为干预，就设备成本而言可以降低至少一半以上。

总结国内外高压辊磨机应用的情况并经过统计计算，可以确定它具有以下优势。

（1）平均生产量可高达1 000 t/h，可使整个系统提产30%～40%。

（2）相比圆锥破碎机、棒磨机和球磨机，高压辊磨机的能耗能降低20%～50%。

（3）破碎后入磨机物料磨矿功耗可以降到约15 kW/t。

（4）破碎粉磨效果好，将1 mm以下细粉含量提高了40%～50%。

（5）设备投资少、配套设备少，占地面积小，可靠性高，作业率可达95%左右。

2 高压辊磨机在氧化铝矿浆原料生产中的应用

中国铝业广西分公司氧化铝厂在2013—2016年将高压辊磨应用到氧化铝的生产过程中，那么，矿浆原料的生产是否也可以用高压辊磨机来达到碎磨矿石的目的从而提高磨机效率呢？我们先来看一下湿法氧化铝矿浆的生产工艺过程：首先矿石通过皮带系统和混匀取料机在均化库内得以均化混匀后送至磨头仓，再进入棒磨机并冲入母液加入石灰原料进行研磨，矿料在棒磨机粗磨后磨出的矿浆进入中间泵池，然后由中间泵将粗磨后的料浆打到水旋器中，水旋器分级后有部分细度合格的料浆直接进入矿浆槽中成为料浆成品，大部分细度不合格的料浆被水旋器分级进入球磨机中进行二次研磨即细磨，细磨后的矿浆进入中间泵池中又被中间泵打到水旋器，这时大部分经细磨后的合格矿浆在水旋器分级的作用下进入矿浆槽中成为合格产品，少部分不合格的料浆再次回到球磨机中细磨，矿石不断地进入磨机，磨机不断地研磨生产料浆，往复循环这一过程。

高压辊磨机将处理后粒度为15～30 mm的矿石通过辊磨机的碎磨后得到更细的矿料，根据辊磨机二次粉碎原理，辊磨出来的矿料不但颗粒很细，而且由于颗粒内部受到挤压后产生了很多微裂纹，受到了“内伤”的矿料颗粒在磨机的研磨作用下很快离解变成更细的颗粒，使用这种矿料在相同的时间内磨机磨出合格细度的矿浆的产量将大幅度提高。但在实际应用中，由于原矿石中水分含量高于高压辊磨机对矿料水分的要求，矿料碾碎没有达到最佳效果。中国铝业广西分公司从投产至今一直使用15～30 mm颗粒度的矿石，由于矿山的采矿和礦处理的生产工艺没有变化；矿料的水分和含泥量也基本保持现有的水平，从取料机的选型到皮带系统设备的性能参数、磨头仓及众多皮带下料口的参数设计，无不以矿料性质作为设计依据。使用辊磨机后，矿料的性状发生了很大的变化，黏性变大，容易造成皮带系统的堵料，所以必须进行大量的改造和探索，才能适应新矿料的生产，这无疑会增加成本，也有悖于使用辊磨机达到降本增效的目的。

使用高压辊磨机初期，因矿石性质达不到辊磨机对矿料的指标要求，这个指标主是要是水分含量。如果能改变水分含量让矿料的性质适应辊磨机的要求，那么，生产出合格的物料是完全可以做到的。为此，中国铝业广西分公司曾用小型辊磨机做过试验，通过对矿石进行干处理和搭配一定比例的颗粒矿料，辊磨机压出了合格的料饼和粉状、颗料极细的铝矿料。因此，将矿石中水分控制在入磨标准是高压辊磨机能碎磨出合格矿料颗粒的关键。但对于现阶段而言，改变矿石生产工艺的难度非常之大，需要投入大量的改造资金，目前采用的方法是通过天然干燥的方法去除水分，等矿石的水分含量达到高压辊磨机入磨要求后再进行辊磨生产，高压辊磨机不生产时，还是沿用原来的矿浆生产工艺进行生产，通过高压辊磨机不定期地加入矿浆生产的模式来看，在一定程度上确实达到了提高磨机效率和节能的目的，但由于矿石的水分不能通过天然干燥方式大量且快速地得到控制，高压辊磨机的实际应用效率并不高。为此，公司也还在不断地探索采用人工干燥的方法，目前已有几个方案在研究讨论中，其中有采用回转窑烘干的方法，还有在选矿工艺中将干净、干燥的矿石另选分类等方法。虽然这些方法的应用会增加资金、人力、物力的投入，但中国铝业广西分公司对高压辊磨机在金属矿山的应用与研究是没有停止过的。相关人员在与国内外同行的交流中也总结了一些可用的经验，下一步将会付诸实践。相信在不久的将来，高压辊磨机将会更加全面地应用在氧化铝矿浆原料的生产中。

3 结语

众所周知，一种新工艺、新设备、新材料的应用给工业生产带来的变化是革命性的。企业的进步和发展是靠技术的进步和新生产工艺的应用来实现的。高压辊磨机搭配磨机交替生产模式是一种新工艺，因为不能完全使用干矿石，高压辊磨机没能完全地得到应用。虽有成本的降低和生产效率的提高，但总体效果不是很明显。高压辊磨机在水泥行业已成为必备的生产设备，在水泥生产中发挥了巨大的作用。由于氧化铝矿浆生产工艺的特殊性及企业的地域性，使高压辊磨机的应用受到了一定的限制，目前在全国仍然没有一家氧化铝生产企业把辊磨机真正地应用到实際生产中。中国铝业广西分公司率先采用了辊磨机，虽然在这一过程中遇到了很多的波折，但是一旦辊磨机能成功地应用，将成为一种里程碑式的象征。

参 考 文 献

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[3]段玉震.高压辊磨机的研究与应用[J].矿山机械，2013

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[责任编辑：钟声贤]