高压辊磨机的特性及其在矿石选矿破碎中的应用*

王兆连 张英军 顾法礼 王 前

(山东华特磁电科技股份有限公司 山东 潍坊 262622)

前言

在高压辊磨机的具体应用中，其基本原理是“层压破碎”，也就是借助于高度一定的料柱自重压力使其强制性地进入到辊磨机两个辊之间的近似密闭空间里，并通过各向的挤压来进行破碎。在闭路状态下，高压辊磨机对选矿产品的破碎粒径可以达到0～3 mm，并有着节能、回收率高、离析作用好、工艺灵活等诸多优势。因此，在具体的矿石选矿磨碎工作中，通过高压辊磨机的合理应用，可有效提升企业工作效率和质量，并降低工作成本。

1 高压辊磨机与传统破碎设备的区别

由于世界能源的紧缺，粉碎过程中的能耗越来越引起人们的重视。自20世纪80年代末高压辊磨机问世以来，主要应用在水泥行业及个别有色金属矿山，水泥界从这种节能、节钢耗的高效设备中得到了很好的效益。冶金矿业粉碎矿石的数量相当可观，且金属矿石大都坚硬难磨，而目前球磨机的能耗、钢耗和效率的问题都比较突出，矿物回收率受粉磨方式的影响也比较严重。将高压辊磨机普遍应用到冶金矿业，且在世界处于领先水平，是国内各设备制造厂家近些年来不懈的探索和实践、最终取得成功的结果。

辊磨机与传统破碎设备的区别 ：高压辊磨机在形式上很像传统的对辊破碎机，但在实质上有两点不同。其一，高压辊磨机实施的是准静压粉碎，它与冲击粉碎方式相比，节省能耗约30%；其二，它对物料实施的是料层粉碎，是物料与物料之间的相互粉碎，粉碎效率高，物料之间的挤压应力可通过辊子压力来调节。2个辊子相向转动，一个固定辊，另一个是可调距离的(调整方式有2大类，一类是滑动式，另一类是摆动式动辊)。辊间压力一般可达1 500～3 000个大气压，破碎产品可达2 mm，不仅可实现“多碎少磨”，还很可能成为以碎代磨的新型粉碎设备。由于它具有强大的作用力，不仅使物料粉碎，还可使物料颗粒内部结构产生裂纹，从而使磨矿能力大幅度提高。

高压辊磨机由电动给料装置、挡料装置、驱动装置、液压加载装置、支撑装置、动静辊组件等组成。

2 高压辊磨机适应性分析

对于高压辊磨机而言，其适应性主要和矿石的种类，含泥量、硬度、选别工艺、供矿力度以及可磨度等有关，通过相关的实验，最终确定其适应性主要包括以下几点：

(1)如果矿石硬度很小，且有着比较好的磨矿性和破碎性，则高压辊磨机在应用中就不会表现出明显的节能优势，所以在此类条件下，选矿生产大多通过传统磨碎、半自磨或者是自磨方法进行生产。

(2)如果矿石硬度很大，且不具备足够好的磨矿性能和破碎性能，高压辊磨机就会在生产中发挥出非常明显的优势。因此，该机械设备在此类情况下也就具备更好的适应性[1]。

(3)如果矿石中有着较大的含泥量，且给料中已有的细沙粒又被挤压成块，在打散之后会形成不容易分散的小块，进而让高压辊磨机在具体作业中具有一定的反作用，此时就不适合通过该设备进行生产作业。反之，该机械就有着较强的适应性。

3 高压辊磨机在选矿中典型工艺流程

在通过高压辊磨机进行选矿，矿石破碎的过程中，因为其单机处理量非常大，工作效率非常高，产品的矿粉含量以及细度也都非常高。同时通过该机械设备的应用，也可以让选矿工艺变得更加灵活。首先，该设备可以取代传统选矿破碎工艺中的细碎环节，直接进行第3段破碎；其次，在完成3段破碎之后，该配置也可以用作第4段超细破碎中的工艺设备；再次，在具体应用中，该设备可以通过闭路筛分以及边料循环方案进行破碎，同时也可以应用全开路工艺进行破碎；最后，该机械设备可以和破碎作业同时进行，也可以和磨矿选别同时进行。所以凭借着这些优势，高压辊磨机已经在当今的选矿工作中得到了广泛应用。在具体的应用过程中，其主要的工艺流程如下：

3.1 粗粒闭路辊磨湿式抛尾工艺

图1 粗粒闭路辊磨湿式抛尾工艺流程图

在应用该机械进行矿石处理的过程中，粗粒闭路辊磨湿式抛尾是一种常用工艺。图1为其主要的工艺流程。

在该工艺的具体应用中，主要通过闭路对磨料饼进行筛分处理，这样就可以让高压辊磨机处理的产品粒度始终被控制在一个很适合进行选别抛尾的范围之内，以此来达到预先抛尾的目的。在抛尾之后，进入到球磨中的物料量将会大幅度的降低，这样就可以显著降低磨矿工作中的功率损耗。在我国的冶金行业中，第一台被引入的高压辊磨机是马钢集团南山矿业公司在凹山选矿厂所应用的辊磨机。通过这种机械设备以及该工艺流程的应用，让单一型且有着比较粗嵌布力度的磁铁矿选矿破碎工作具有了更加科学及实用的参考价值[2]。

3.2 闭路辊磨部分球磨工艺

通过大量的生产实践以及相关试验发现，通过高压辊磨机所获得的矿石产品不仅有着更细的粒度，同时也实现了矿粉含量的大幅度提升，其中，0.2 mm以内的物料含量可以达到30%～40%之间，这种细度级别的物料可满足大多数情况下的矿石选别要求，因此对于此类产品，可在将其分级之后直接进行选别作业。

同时，在应用高压辊磨机进行选矿矿石破碎生产作业的过程中，在边料效应的作用下，挤压料饼内部会含有一小部分粒径过大的矿石颗粒，如果将这一部分直接用在磨矿或者是选别作业中，将会导致相应的工作流程出现较大波动，进而为选矿生产带来一定程度的不利影响。

图2 闭路辊磨部分球磨工艺流程图

因此，在通过该机械设备进行选矿生产的过程中，为避免此类问题的发生，就需要对经过高压辊磨机挤压加工之后的料饼进行闭路循环筛分。通过这样的方式，就可以让料饼中的产品粒度得到严格控制，防止太大粒度的矿石进入到球磨作业环节而引起的流程波动，同时也可以将细粒度级别符合标准的物料预先进行分级，并使其直接进入到选别流程中。这样的方法不仅可以实现球磨流程中给矿量的大幅度降低，同时也可以有效避免细粒度级别的矿石出现过磨情况，从而全面提升选矿工作效率与质量[3]。图2是闭路辊磨部分球磨工艺的主要工艺流程。

3.3 其他形式的典型工艺流程

除了以上的2种最常用工艺流程之外，在通过辊磨机进行选矿矿石的破碎生产过程中，还有几种比较常见的典型工艺流程，一种是全粒度级别形式下的开路辊磨球磨工艺，其主要工艺流程图，如图3所示。

图3 开路辊磨球磨工艺流程图

另一种是辊磨边料循环形式的球磨工艺，图4是其主要的工艺流程图。

在具体的选矿工作中，将上述2种工艺流程加以合理应用，可以将高压辊磨过程中的产品筛分作业取消，缩短工艺流程，降低投资，但是在后续的磨矿作业中可能会出现比较大的波动。因为每一种工艺流程都有着自身的优点和缺点，所以在通过高压辊磨机进行选矿生产的过程中，应该将矿石的具体性质以及选别工艺作为依据，并结合相应的实验来进行工艺流程的合理选择。通过这样的方式，才可以让选矿企业获得最大的经济效益，以此来促进选矿企业的良好经营与发展。

图4 辊磨边料循环形式的球磨工艺流程图

4 结语

高压辊磨机作为高效粉磨设备，充分体现了选矿“多碎少磨”的生产理念。除了在非金属行业外，其在铁矿石破碎方面也较为突出，对高压辊磨机的应用也非常成熟。和其他破碎设备相比，其处理能力大，破碎比大，作业率高、工艺配置灵活以及占地面积小等优点，使该设备在矿山选矿破碎工艺中发挥越来越大的作用。在选矿行业中得到了广泛的应用。

综上所述，在选矿企业的具体工作中，高压辊磨机的应用不仅可以提升选矿精度，同时也可以实现选矿效率的显著提升，以此来提升选矿企业工作质量，促进企业经济发展。因此在具体的选矿作业中，选矿企业一定要注重该机械设备的合理应用，根据实际的选矿需求和矿石条件来合理选择工艺流程，以此来达到满意的选矿效果。