高压辊磨机在矿物加工工程中的应用分析

李 鹏

(山西长治王庄煤业有限责任公司，山西 长治 046000)

引 言

高压辊磨机又称为锟压机，是以层压粉碎工艺为核心原理，具有高效化、节能化与安全化特征的粉碎设备。高压锟磨机被广泛运用到水泥、石灰石与煤炭等物质的粉碎工程中，在金属矿粉碎工程中发挥着关键作用。为此，全面探究高压锟磨机在矿物加工工程中的应用具有实际意义。

1 高压辊磨机结构特征与运行原理

目前，高压锟磨机的内部结构更加精简化与便捷化，同时，其粉碎工艺技术水平也不断提升。高压锟磨机的核心原理是在纯压力作用下，促使大量物料颗粒聚集在一起，而各类物料颗粒之间的摩擦、碰撞与挤压，使得物料颗粒的间隙不断减小，密度值不断增大，当纯压力达到一定标准后，物料颗粒的间隙接近临界值而出现粉碎。

高压辊磨机在实施静压粉碎过程中，会利用不同锟子的相向运动产生的动力效能对物料进行挤压。在矿山工程的生产加工环节，锟面往往直接与矿石接触。通常来说，不同矿石的性质各不相同，对加工设备配置形式与加工参数设计的标准要求也各不相同。为此，相关人员要结合实际情况，采取对应的加工处理措施。

高压锟磨机的施压装置和传动装置主要包括机架和高压锟等。根据加工材料的属性特征，选择耐磨板规格，调整纯压力值，并要求调锟在液压缸的压力作用下沿导槽灵活移动。依靠驱动齿轮的动力效能，加强锟间填料的及时性与充分性，在高压作用下形成密度值较大的饼状物料块。

与普通的物料破碎加工设备相比，高压锟磨机具有诸多特征。其一，由于高压锟磨机的集料系统较为特殊，必须注重挤压参数值的稳定性。其二，严格控制锟速。如果锟速过高，锟面与物料的接触面会发生滑动效应，影响处理效果。为此，相关人员应结合实际情况调节锟速，优选强度等级高的物料。

2 高压辊磨机在矿物加工工程中的重点应用环节

2.1 作为细碎/超细碎加工处理设备

除了用于金刚石矿的解离破碎和铁精矿球团前的预磨作业外，高压锟磨机已逐步成为矿物加工领域的重要机械设备。高压锟磨机往往能够将粒径在20 mm～65 mm之间的给矿物料挤压粉碎成粒径达到3 mm～10 mm的细碎产物。这种产物或者直接作为后续球磨回路的给矿，或者经过筛选直接进入球磨回路。根据选矿厂的基本情况与工艺要求不同，高压辊磨机既可作为开路作业的机械设备，也可与筛分机协同使用完成闭路作业。另外，还可利用高压辊磨机特有的回路形式，分别截取边缘产物和中部产物[1]。

在高压锟磨机和筛分机协同作业的闭路作业中，筛分粒度往往直接决定了后续球磨回路的给矿粒度，进而影响高压辊磨回路与球磨回路的粉碎能耗比例分配情况。通常来说，筛分粒度越小，高压锟磨回路承担的粉碎能耗就越大，整体系统的能耗指标就越低。另外，筛分粒度越小，筛分难度就越大，这也就意味着筛分效率就越低。根据实践论证可知，若筛分粒度小于6 mm，干式筛分的效率明显下降，不得不采用湿式筛分。但需要格外注意的是，采取湿式筛分模式会导致给矿物料出现含水量超标的问题。如果给矿物料含水量超过限定标准，则会影响设备的运行效率，进而增大系统的能耗指标。当然，高压辊磨机粉碎的能量效率较高是相对于球磨机磨矿而言的[2]。

2.2 作为半终磨/终磨加工处理设备

在水泥材料加工生产过程中，高压锟磨机的应用共经历了预磨设备、半终磨设备与终磨设备三个重要的发展阶段。首先，高压锟磨机作为预磨设备时，预磨产物粒度较粗，且必须经过一段时间的球磨才能获得最终产物；其次，高压锟磨机作为半终磨设备，可以获得粒径约为100 μm～1 000 μm的中间产物，再经过一段时间的球磨获得最终产物；最后，高压锟磨机作为终磨设备时，可以完全替代球磨系统，直接获得粒径约为30 μm～250 μm的最终产物。

水泥材料加工生产与矿物料加工生产存在本质性差异，其物料粉碎和分级均为干式作业，由高压辊磨机与风力分级装置形成闭路系统。以石灰石的粉碎处理为例。石灰石是水泥材料生产加工的主要原材料。各生产场地的石灰石的粉碎特性存在较大差异，但原矿含水量均保持在0～10%之间。

高压辊磨机和具有两步分级机制的风力分级机形成完整的闭路作业系统。给矿物料最先进入分级机，在静态分级作用下获得粒径较大的粗粒产物，并在动态分级作用下获取粒径较小的粗粒产物，二者协同作为高压锟磨机的给料来源[3]。

动态分级机的转子速度直接决定了分离粒度。终磨产物在旋风集尘器中与气流分离。风机的主要作用是提升风力分级机与旋风除尘器之间的空气流通效率。斗式提升机的作用是垂直提升物料，减小占地空间。

处理邦德球磨功指数为16 kWh/t的石灰石系统的能耗为11 kWh/t，该能耗指标主要包括高压辊磨机能耗、风力分级机能耗、斗式提升机能耗和风机电能损耗等。结合实践证实可知，采用高压辊磨机终磨系统比采用“高压辊磨细碎—球磨磨矿”系统更加节约能源，节能指标超过40%。

目前，在矿物加工领域，已经有使用干磨系统的实践经验。这些干磨系统主要用于处理铁矿石、铁精矿、金矿石、镍矿石等物料，获得某种干产物作为下游干式磁选或焙烧作业的给矿。各选矿厂均可对含水给料实施干燥与研磨处理，但由于给料的属性特征差异较大，综合处理效果也各不相同。以美国Gold公司研发的双室管磨机磨矿系统为例。该公司于1994年正式组装了第一套双室管磨机系统，使用一台实际功率约为11.2 MPa的环形电机进行驱动，综合生产能力达到400 t/h。经过长期的理论研究与实践积累，两套完整的升级版双室管磨机磨矿系统再度问世，有效长度达到12.5 m，配备实际功率约为7.5 MW的无齿轮驱动，总设计处理量约为每套200 t/h。

经过各矿物加工厂的实践应用可知，对于高腐蚀性物料来说，只要充分考虑物料的属性特征，也可以采用带有风力分级设备的干式磨矿。这也意味着高压辊磨机的干磨系统已具备进入矿物加工领域的条件。

3 高压锟磨机在矿物加工工程中的应用发展趋势

从高压锟磨机的工作原理与实践应用层面来说，其具有处理效率高，稳定性良好，集成化程度高，单位破碎能耗低，使用寿命长等优势特征，被广泛运用于金属矿物筛选领域[4]。

高压辊磨机在矿物加工矿石破碎流程中主要有预处理铁精矿增加比表面积、用于矿石的细碎或超细碎作业以及完善自磨流程等几种应用。需要格外强调的是，高压辊磨机不适合处理水分含量高、含泥比例大且黏性较强的物料。尽管高压锟磨机在矿物加工工程领域的应用受到各方面主客观因素的限制，但随着现代科技的完善，高压辊磨机的实践应用效果越来越突出，投产设备数量也呈现出逐年递增的态势。据相关调查资料显示，截止2009年底，全球范围内高压锟磨机的工业投产数量超过12台，其中在金刚石生产中的投产比例约为35%；在铁矿石生产中的投产比例约为50%；在有色金属和贵金属生产中的投产比例约为35%[5]。

随着高压辊磨机在水泥、金刚石、铁矿石、铜矿、黄金矿山、钼矿、铂族金属以及铝土矿等领域中的实践应用，高压锟磨机日益完善，并逐步趋向集成化、智能化与环保化。

4 结语

在矿物加工工程中，高压锟磨机的实践应用逐步克服了初期阶段的锟面磨损严重等问题，选矿碎磨工艺日趋成熟化与完善化。如何促进高压锟磨机与其余加工工艺流程的有机整合，开发创新型工艺流程，进而发挥出高压辊磨机的优势，成为业内人士致力探究的新课题。与此同时，如何有效解决高压锟磨机使用环节存在的各类典型问题，提高设备运行效率，降低基础元器件磨损率，节约维护检修费用，从而延长设备使用寿命也受到了矿物加工领域的高度关注。随着矿产资源的贫、细与杂化，以及可持续发展理念的深化落实，提升设备集成化程度，控制投资成本，减轻环境污染，最终实现经济效益与环保效益最大化，成为矿产行业的主要发展目标。在此背景下，高压辊磨机必定能在矿物加工工程中，发挥其优势效能，最终推动整个行业的良好发展。