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高压辊磨机在国内外金属矿山的应用

作者:admin来源:中国破碎机网 日期:2016-1-22 14:49:56 人气: 标签:

  碎矿与磨矿系统是选矿厂基建投资和生产能源及钢材消耗最多的生产过程,选厂碎磨投资占总投资的60%左右,电耗也占选矿的50%~60%,生产经营费用也占到40%以上1,优化选择节能省耗的碎磨工艺技术更为重要,是实现选矿节能降耗先进目标的关键。

  20世纪80年代SCH0ENERT教授基于层压粉碎理论研制发明了高压辊磨机,在初期仅用于型煤的制造。在20世纪80年代中期才逐步应用于处理硬度较大物料,如水泥、铁矿石、金伯利岩、金矿等2.由于其优异的性能,高压辊磨机的应用领域扩展到各金属矿山且发展迅速,广泛应用于国内外矿山企业。

  1高压辊磨机的工作原理及特点高压辊磨机是基于层压粉碎的原理设计制造,层压粉碎是指大量颗粒在有限的空间内,受到强大的外力作用而聚集在一起相互接触、挤压,随着压力的不断增加,颗粒间的间隙越来越小,当颗粒间相互传递的挤压应力强度达到颗粒压碎强度时,颗粒破魏盛远(I960―),男,教授级高级工程师,100028北京市朝阳区曙光西里28号。碎。

  高压辊球磨机主要由机架、高压辊、施压装置和传动装置组成。机架由纵梁和横梁构成,高压辊由个固定辊和个可调辊组成,辊表面覆有耐磨板,每个辊由1台电动机通过行星齿轮减速器驱动,液压缸为施压部件,用来使可调辊沿导槽前后移动,并根据给料特性提供适当的压力,物料由给料机给入两个平行的、相向同步转动的辊子之间,受到高压的作用后,变成密实的料饼从机下排出。高压辊磨机工作原理示意见。

  同常规的辊式破碎机相比,高压辊磨机具有以下几个特点H:①为保持破碎区域处于高压条件,配备有高压施压装置;②相对于辊式破碎机具有较低的转速(约20r/min,大约为辊式破碎机转速的1/3);③为保持恒定的挤压给料具有独特的给料系统;④辊面采用高强度的耐磨材料。

  2高压辊磨机的生产现状及工艺参数2.1国内外高压辊磨机的生产现状目前国外主要的高压辊磨机制造厂家有3个,总部均位于德国,即蒂森克虏伯集团的珀利休斯(Polysius)公司、KHD洪堡威达克(Humboldt~Wed-ag)公司和魁伯恩(KCppem)公司。国内高压辊磨机的生产厂家有成都利君、中信重工和合肥水泥院。

  国外三家制造厂家在高压辊磨机的结构设计上并没有根本性的区别,区别在于设计理念有所不同。

  珀利休斯公司倾向于采用比较大的径长比,采取的是增大辊径而保持较小辊宽的做法(例如目前的个产品为其直径为2.4m,长度为1.6m),而KHD和魁伯恩公司则采用较小的径长比。高径长比的辊磨机具有较大的辊面间隙,产品的粒度受边缘效应的影响较粗,然而边缘效应的影响相对较小。低的径长比在压缩区域的压力峰值相对要高,因此细粒级含量较多。KHD公司的辊面采用其获得专利注册的柱钉自生式衬板,嵌钉直接在辊面抵抗磨损,平均洛氏硬度为65~67,辊面耐磨性好,使用寿命长(般大于8 500h)。魁伯恩公司的辊面采用自行开发的粉末冶金耐磨辊面(有专利注册)与辊体合为一体,完善了原柱钉易于折断、难修复的弱点,并具备自我修补能力,在改善辊面强度和耐磨性的同时,提高了作业率和降低钢耗。

  国内成都利君公司生产的高压辊磨机的宽径比为0.3~0.8,大辊径小辊宽,可快速更换改性柱钉及采用辊侧防磨损技术。中信重工高压辊采用高耐磨、复合型、硬质合金柱钉式辊面,显著提高了关键部件的使用寿命和作业效率。合肥水泥院辊压机特点有采用恒压力设计理念及独特的结构设计、先进的辊套结构及焊接材料工艺提高辊面寿命。

  2.2影响高压辊磨机的工作参数影响高压辊磨机的工艺因素较多,分别有工作压力、辊子转速、辊的间隙、给料粒度组成、物料中的水分、产物中指定级别的产率与高压辊磨机的生产率、指定级别的产率等,其中最重要的运行参数为辊子转速以及水平工作压力。

  2.2.1工作压力对高压辊磨机工艺的影响高压辊磨机粉碎物料的原理是基于压应力对料层的作用,因而压力对其工艺特性具有决定性意义的影响。工作压力的选择对于辊压机电耗、产能及辊面寿命都有很大的影响,所以正确、合理的选择工作压力,将是辊压机能否经济、合理运行的主要因素。通常,随着工作压力的增加,产物中某指定级别(如-0.074mm)的含量增加。但当压力增加到某个值后,压力增加,细级别的产物趋于饱和,不再有明显的增加,高压辊磨机的工作压力不是愈高愈好,选择最佳压力状态应根据物料的性质、给料粒度、产品粒度以及其他工艺参数的不同来加以确定。一般情况下辊压机工作压力越高,产品越细,这对后续磨矿产能的提高益处很大,但单位产品功耗增加很多,辊面磨损加剧,设备故障率增加,同时也将增大设备维修费用。

  2.2.2转速对高压辊磨机工艺的影响当辊压直径一定时,辊面线速度与辊子转速成线性关系。当压力定时,可视为常数,则高压辊磨机的体积产量或质量产量应与辊面线速度(或辊子转速)成正比。研究表明,当转速未超过某个临界值时,高压辊磨机的生产能力与辊速成正比,为线性关系。只是工作压力不同、矿物性质不同,此直线段的斜率有所不同。从能耗的观点来看,指定粒级的产率随转速的增加而增加,当达到临界转速后,指定粒级的产率趋稳定不再增加。而当工作压力定时,转速增加比能耗下降,工作压力大,比能耗高,当转速定时,压力增加,比能耗增大。

  2.2.3辊面间隙对高压辊磨机工艺的影响辊面间隙是指2个辊面之间最小的距离,辊面间隙同常规破碎机的排矿口宽度不同,不是粒度减小的决定性因素,而是产品粒度中最大颗粒的指示4.即使是在间隙明显较大的条件下,颗粒间的层压碎矿机理是使得粒度减小及产生细粒级物料的原因。

  辊面间隙是辊径及物料同辊面之间摩擦的函数,大直径或者较大的摩擦系数使得辊面间隙较大同时产量更大。影响摩擦系数的因素有物料的参数(水分及粒度分布)及辊面的性质(比如柱钉点阵辊面的摩擦系数要明显高于光滑的辊面)。辊面间隙可以同辊子转速一同用于计算高压辊磨机的处理量5,其公式为M=XgxvxLxrcx3.6(,M为处理能力,t/h;Xg为辊面间隙,mm;v为辊圆周速度,m/s;L为辊的宽度,m;为产品的密度,3高压辊磨机在国内外矿山中的应用高压辊磨机在矿石碎磨工艺中的应用主要有开路流程、闭路流程,其中闭路流程中又可分为闭路湿式筛分及干式筛分。开路配置流程的最大优点是流程简单,没有边料返回,其缺点在于回路需求的能耗较高。干式筛分相比于湿式筛分的优点在于阻止了不必要的水分进入回路,缺点在于这种配置产生大量的粉尘,同时仅适用于产品粉饼的强度较小。湿筛工艺主要用于干筛效率低下以及产品粉饼的强度较大时,其缺点在于随着给料中的水分增加导致产量的降低及能耗的增加。带有产品分离器的闭路流程是在对产品进行部分分离,尤其是辊两端的产品,在不需要分级的条件下使得该部分相对较粗的物料返回再破碎,这种配置适合于没有筛分的流程,然而仍有部分粗粒级物料进入球磨机。为了达到更好的节能目的,目前采用的工艺大多为闭路流程,可充分发挥高压辊的优势所在。

  3.1高压辊磨机在铁矿矿山中的应用高压辊磨机自1995年应用于铁矿处理后便在此领域迅速增长。在铁矿石加工领域的应用主要包括铁精矿球团前的预处理以及原矿的细碎或超细碎。

  智利CMH公司的洛斯科罗拉多斯(LsColo-rados)选厂是第一个用高压辊磨机取代常规3段及4段破碎并完成细碎作业的成功例子。其成功应用使后续球磨机的能耗降低,同时由于球磨机给料粒度的变细及改善的球磨机功指数降低了球磨机回路的循环负荷,同时球磨机的处理能力提高了30个百分点16.武钢集团程潮铁矿率先于2002年引进了l台RP3.6420/50B的高压辊磨机,其处理能力最大为210t/h,其应用不但改善了成球性能而且提高了生球质量。

  马钢集团南山矿业公司凹山选厂是国内首家成功地将高压辊磨机应用于铁矿石超细碎生产作业的矿山企业。凹山选厂原破碎流程为常规3段1闭路流程。高压辊磨机的投产不但取得了节能降耗的效果,而且使主厂房的入磨粒度由20 ~0mm,并实现了将合格粗粒尾矿提前抛弃送往排土场堆存的目的,其主厂房的磨矿负荷及细粒尾矿的浓缩输送量显著减少,从而提升了选厂的整体生产能力,缓解了尾矿库库容不足对产能的制约问题8.目前,国内采用高压辊磨机作为细碎设备的还有司家营研山铁矿(处理能力为1500万t/a),处于新建、在建的谷家台铁矿(处理能力为200万t/a),傲牛铁矿(200万t/a)。处于设计阶段采用高压辊磨工艺的大型矿山思山岭铁矿(1利亚邦铁矿(2200万t/a)和济宁铁矿(3500万t/a)等。

  3.2高压辊磨机在金伯利岩行业中的应用金伯利岩矿山中应用高压辊磨机是基于高压辊磨机的选择性碎磨能力可以保证在破碎金伯利岩一钻石矿时,有利于保护较大颗粒的钻石不受破磨。因此,通常的流程有比较复杂的分析系统,例如采用多层筛与DMS(densitymediaseparators重介质选矿)及滚筒筛装置联合流程。

  金伯利岩破碎最早始于南非的戴比尔斯(De-Beers)公司,随后该公司在南非的珀勒米尔(Premier)金刚石矿安装了世界上第1台用于金刚石解离粉碎的高压辊磨机。目前,高压辊磨机在金刚石矿解离粉碎中的应用已成为行业内的一种标准工艺流程。目前众多项目均采用此工艺流程,如Aber资源公司的DIAVIK钻石项目,钻石公司南非Lace钻石矿,南非Finsch钻石矿等。

  Aber资源公司的DIAVIK项目设计处理能力为150万t/a,年产钻石预计700万克拉/a,工艺流程为矿石经破碎筛分后,~25mm产品进入重介质旋流器分选,轻产品6 ~25mm粒级再次返回高压辊磨机破碎后再次循环至回路中,轻产品中1~6mm产品送至尾矿库,旋流器重产品经X光分选一红外干燥一磁选一单体颗粒红外拣选后,经清洗、分级、包装称重后形成最终的钻石产品,流程中的-1mm粒级产品经旋流器分级浓缩后送至尾矿库。

  3.3高压辊磨机在贵金属、铜矿山行业中的应用AngloPlatinum公司的莫力口拉文那为目前世界上铂族矿最大的单系列处理能力选矿厂,HPGR处理能力为2160t/h,装机功率为5.6MW(2x2.8MW),给料粒度为-65mm,产品粒度为-8mm,其中50%的产品为-1mm.NorthamPlatinum公司白勺UG2铂族矿物选厂于2008年6月投入生产,采用高压辊磨机的目的是在增加处理能力的同时降低运行成本及能耗,提高回收率并降低最终精矿产品中的铬含量。应用HPGR后发现能耗比原来降低了20 ~30个百分点,回收率提高了4个百分点,同时精矿产品中的铬含量也降低了,取得了良好的指标9.由于经高压辊磨机处理后的矿石中存在微裂纹,所以对于金银矿山的堆浸十分有利,可以获得更高的回收率以及相对较快的浸出速度。俄罗斯伊尔库茨克Zapadnoe金矿、澳大利亚Bendigo金矿等均采用高压辊磨机作为细碎设备,处于设计阶段的Andina的Volcan金矿项目及其他贵金属项目也越来越多的采用此工艺。

  尽管有人认为高压辊磨机在美国CyprusSierri-ta铜矿的为期15个月的试验应用是失败的,但其为之后的辊面磨损、回路设计中的预防措施及操作提供了很大的价值。随着高压辊磨机2006年11月在秘鲁CerroVerde铜矿(日处理量10.8万t)、007年印尼PT自由港铜金矿C1、C2选矿厂(日处理量68415t)投入运行后,先后有哈萨克斯坦Nurkazgan铜矿、西澳Boddington铜金矿等相继投入生产。目前,越来越多的矿山拟采用高压辊磨机作为细碎设备投入生产。例如西澳SpinifexRidge钼铜矿(年处理量2000万t)、加拿大Snowfield铜金钼矿(日处理量12万t)、加拿大Morrison铜金矿(日处理量3万t)以及处于设计阶段的加拿大BC省Aax铜金矿项目(设计处理能力为60000t/d)。

  印尼PT自由港铜金矿q、C2选矿厂使用高压辊磨机得到的产品同常规破碎机产品相比粒级分布更细同时提高了处理能力(约提高15个百分点),同时磨矿能力提高了21个百分点(年平均数据)10.Wardrop工程公司为MountPolley铜金矿11做的研究表明,采用高压辊磨机可使破碎车间破碎能力提高了50个百分点,同时其运转率可达95%. 4结语通过高压辊磨机在国内外金属矿山的应用情况及目前矿石资源的现状,矿山生产企业取得良好经济效益的前提是大规模生产,为有效降低生产运营成本,选择大型化节能降耗设备是必然趋势。通过生产实践证明,采用高压辊磨机作为细碎设备是可靠可行的。因此,在未来矿山的生产中高压辊磨机的应用前景将十分广阔。

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