彭建安(成都建筑材料工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司裝備技術(shù)分公司 610110)

粒群粉碎原理及輥壓機(jī)的應(yīng)用

彭建安
(成都建筑材料工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司裝備技術(shù)分公司 610110)

輥壓機(jī)通常也稱為高壓輥磨機(jī)，這種機(jī)器和慣性粉碎機(jī)有較大差別，主要是運(yùn)用了粒群粉碎原理，且具有節(jié)能效果好、產(chǎn)量高、效率高、占地面積小、使用期限長(zhǎng)、維修率低等多種優(yōu)勢(shì)，因此廣泛運(yùn)用于物料磨碎等工作中。本文首先介紹了粒群粉碎的原理，然后分析了輥壓機(jī)的工作原理，最后結(jié)合實(shí)際案例，研究了輥壓機(jī)的具體應(yīng)用方法。

粒群粉碎；原理；輥壓機(jī)；應(yīng)用

在物料粉磨領(lǐng)域，傳統(tǒng)的圓錐破碎機(jī)工作效率較低，且能量消耗較大，已經(jīng)難以滿足當(dāng)前社會(huì)科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的需要。輥壓機(jī)屬于一種新型粉磨設(shè)施，其工作效率高、能耗低、噪音小，不僅能用于新廠房，還適用于舊廠房的技術(shù)改良。在粉磨過(guò)程中根據(jù)粒群粉碎原理科學(xué)運(yùn)用輥壓機(jī)，能夠提高粉磨效率，獲得理想的物料粉磨成果。

一、粒群粉碎原理

在輥壓機(jī)內(nèi)部，物料通常是以擠滿給料的形式放進(jìn)機(jī)器中，做成料餅。料餅表層直接和輥壓機(jī)的表層觸碰，并受到來(lái)自輥面的壓力。除此之外，料餅內(nèi)部的顆粒也會(huì)受到這一壓力的影響，從而被碾碎成粉末。這種內(nèi)部顆粒相互受力而引起的粉碎現(xiàn)象，可以稱為粒群粉碎、粒間粉碎或是料層粉碎。粒群粉碎原理是輥壓機(jī)實(shí)施具體工作的重要基礎(chǔ)。在粒群粉碎原理下，料餅內(nèi)部的顆粒全都因受到相互壓力而粉碎，并非只是受到來(lái)自輥面的壓力。某公司制造的輥壓機(jī)，其最高產(chǎn)量達(dá)到了3000t/h。由于料餅內(nèi)部所有顆粒在壓力的傳輸過(guò)程中都會(huì)出現(xiàn)粉碎現(xiàn)象，因此能量利用率能夠達(dá)到空間的高度，且輥面不易被磨損。某公司在運(yùn)用輥壓機(jī)碾碎堅(jiān)硬的金屬礦石時(shí)，其輥壓機(jī)的單位能耗僅僅是0.8到3kW°h/t，比正常的粉碎機(jī)少了10%到50%左右，且輥面的使用期限都在1500小時(shí)到2000小時(shí)以上，其性能十分優(yōu)秀。

對(duì)于常規(guī)的破碎機(jī)而言，較細(xì)的顆粒處在較粗顆粒之間的縫隙內(nèi)，不會(huì)直接遭受機(jī)器產(chǎn)生的壓力，因此徹底粉碎的幾率很低。利用輥壓機(jī)進(jìn)行粒群粉碎，則較細(xì)的顆粒也能夠充分受到顆粒間的相互作用力，使整個(gè)料餅全部粉碎，從而達(dá)到良好的粉磨效果。這一現(xiàn)象體現(xiàn)在粉碎目標(biāo)的粒度分布之上，即是細(xì)顆粒的含量比常規(guī)破碎機(jī)更高。這對(duì)于后續(xù)工作的開(kāi)展，比如在球磨機(jī)中進(jìn)行細(xì)磨，或是制作煉鐵所需的球團(tuán)給料等，能夠起到良好的效果。

二、輥壓機(jī)的工作原理

現(xiàn)階段，輥壓機(jī)已經(jīng)廣泛運(yùn)用于原材料工業(yè)部門中，比如水泥廠、選礦廠等。輥壓機(jī)和以往的舊式對(duì)輥破碎機(jī)比起來(lái)，前者的給料粒級(jí)總體小于排料口粒級(jí)，而后者則是比排料口更大的粗粒級(jí)。在輥壓機(jī)當(dāng)中，細(xì)粒級(jí)之所以不會(huì)直接從排料口排出，而是在機(jī)器內(nèi)部粉碎，其主要原因就是采取了擠滿給料的方法，也就是將給料里的細(xì)粒級(jí)擠壓為密實(shí)的料餅，而并非以松散的顆粒形態(tài)放進(jìn)機(jī)器中。對(duì)于輥破碎機(jī)或是其余的常規(guī)破碎機(jī)而言，其破碎工具如齒板、鋼球、輥?zhàn)拥?，都把作用力集中在了較大的物料顆粒上，而細(xì)顆粒卻難以直接受到粉碎壓力的作用，或是受到的壓力較小，因此會(huì)直接由排料口排出機(jī)器外。

放進(jìn)輥壓機(jī)的細(xì)粒級(jí)會(huì)在輥?zhàn)又g幾百噸壓力的作用之下，以整體的形態(tài)被碾壓至粉碎。施加于物料顆粒上的壓力會(huì)先把料餅?zāi)雺好軐?shí)，所以，輥壓機(jī)所排出的料餅，其容重會(huì)達(dá)到物料自身密度的85%到88%左右。此外，圓錐破碎機(jī)也會(huì)使用擠滿給料的方法，但和輥壓機(jī)的工作原理又有所不同。在圓錐破碎機(jī)中，物料進(jìn)到機(jī)器內(nèi)部就會(huì)分散開(kāi)來(lái)，僅僅是單體顆粒在動(dòng)錐及固定錐之間得到碾壓粉碎。但在普通的破碎機(jī)內(nèi)，物料一般會(huì)在寬度較窄的排料口周圍產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，出現(xiàn)類似于擠滿給料的情況。這一情況會(huì)讓機(jī)器受力，從而襯板的磨損程度也會(huì)增加，導(dǎo)致產(chǎn)量降低。雖說(shuō)普通的破碎機(jī)出現(xiàn)堵塞問(wèn)題時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生一定的粒群粉碎效用，但并不顯著，且排料也不夠通暢。但被輥壓機(jī)壓實(shí)并碾碎的料餅，卻會(huì)以接近于輥面圓周線的速度（1到1.25米每秒），以壓片的形態(tài)排到機(jī)器外，所以，最終獲得的產(chǎn)量很高。

某公司曾經(jīng)針對(duì)一種鐵礦石運(yùn)用輥壓機(jī)實(shí)施了壓碎實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，如果按照鐵礦山每年生產(chǎn)1700萬(wàn)噸鐵礦石的數(shù)據(jù)計(jì)算，把輥壓機(jī)與圓錐破碎機(jī)進(jìn)行比較，從使用數(shù)量看，則需要 6臺(tái)圓錐破碎機(jī)完成碾壓工作，但輥壓機(jī)只需 1臺(tái)就能完成。從占地面積看，使用圓錐破碎機(jī)需占地350平方米，輥壓機(jī)只占130平方米。從作業(yè)率看，圓錐破碎機(jī)作業(yè)率大約80%，而輥壓機(jī)則高于95%。從單位能耗看，圓錐破碎機(jī)約消耗 1.92kWh°t-1，輥壓機(jī)只消耗 1.6kWh°t-1。根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以看出，和傳統(tǒng)的圓錐破碎機(jī)比起來(lái)，輥壓機(jī)產(chǎn)量更高，占地面積小，且輥面使用期限長(zhǎng)，效率高，能耗低，因此能廣泛運(yùn)用于物料粉磨過(guò)程中。

三、輥壓機(jī)的具體應(yīng)用

（一）智利公司對(duì)輥壓機(jī)的應(yīng)用

智利的CMH公司，運(yùn)用了1臺(tái)—170/180型號(hào)的輥壓機(jī)，其作用力為16MN，輥直徑為170毫米，輥面寬度為180毫米。該公司用這臺(tái)輥壓機(jī)替代普通的圓錐破碎機(jī)，將鐵礦石壓碎。輥壓機(jī)把粒度小于63.5毫米的給料粉碎為6.35毫米左右的顆粒，且細(xì)顆粒占了75%到80%的比例。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，輥壓機(jī)的產(chǎn)量達(dá)到了2000t/h，其單位能耗低于1.4kW°h/t，名義壓力為5N每平方毫米，且電機(jī)容量達(dá)到了2× 1800kW。

（二）非洲毛里塔尼亞公司對(duì)輥壓機(jī)的應(yīng)用

非洲毛里塔尼亞的SNIM公司，配置了兩臺(tái)34英尺的Aerofall型自磨機(jī)，用于碾碎鐵礦石。該自磨機(jī)0到30毫米的產(chǎn)品送到篩孔1.6毫米的篩子上，實(shí)行細(xì)分處理。篩選后的產(chǎn)品送到型號(hào)RP16—170/180輥壓機(jī)內(nèi)，然后壓碎到65%到80%的顆粒直徑都低于1.6毫米為止。篩選過(guò)后的產(chǎn)品再進(jìn)行磁選，在磁選過(guò)程中，鐵礦需返入輥壓機(jī)內(nèi)接受再次粉碎。這一公司中設(shè)置了兩臺(tái)該型號(hào)的輥壓機(jī)，每臺(tái)的產(chǎn)量都達(dá)到了1450t/h。這類輥壓機(jī)的單位能耗低于1.3kW°h/t，其名義壓力為5N每平方毫米，電機(jī)容量達(dá)到2×900kW。

（三）巴西CVRD公司對(duì)輥壓機(jī)的應(yīng)用

巴西CVRD公司把RP15—140/180型號(hào)的輥壓機(jī)安置于球磨機(jī)前方，并把煉鐵所需的球團(tuán)給料初步磨碎，以此提升球磨機(jī)產(chǎn)量與產(chǎn)品的比表面，也就是利用透氣法所算出的比表面。該輥壓機(jī)的產(chǎn)量達(dá)到了715t/h，給料比表面是500Blaine （cm2/g），所含水分是8.5%，產(chǎn)品比表面是900Blaine（cm2/g），單位粉碎所耗電能低于2.4kW°h/t，最高名義壓力是5N每平方毫米，電機(jī)容量達(dá)到了2×1750kW。（四）印度Kudremukh公司對(duì)輥壓機(jī)的應(yīng)用

印度 Kudremukh公司在運(yùn)用輥壓機(jī)時(shí)，先把制作球團(tuán)的過(guò)濾精礦采用 7—140/110型號(hào)的輥壓機(jī)進(jìn)行細(xì)致碾磨，提升其比表面積，以便滿足球團(tuán)制作的需要。其給料比表面積達(dá)到了1500Blaine，水分含量是10.6%，經(jīng)過(guò)輥壓機(jī)碾碎過(guò)后其比表面積提升到了1900Blaine。這一型號(hào)的輥壓機(jī)產(chǎn)量達(dá)到了550t/h，單位電能消耗低于2.2kW°h/t，其最高名義壓力是4.6N每平方米，電機(jī)容量是2×660kW。

（五）美國(guó)公司對(duì)輥壓機(jī)的應(yīng)用

美國(guó)一家公司采用了三臺(tái)32英尺的自磨機(jī)，用于粉碎鐵燧巖。自磨機(jī)產(chǎn)品當(dāng)中包含了一些75毫米左右的石塊，這些石塊堆積在自磨機(jī)中，很難碾碎。這時(shí)候運(yùn)用輥壓機(jī)粉碎石塊，可以提升自磨機(jī)的工作效率。把自磨機(jī)送到礫磨機(jī)深度進(jìn)行碾碎，石塊送到7—140/80型號(hào)的輥壓機(jī)中，完全粉碎之后再送回自磨機(jī)，確保自磨機(jī)內(nèi)達(dá)到最佳顆粒分布狀態(tài)。該公司原本計(jì)劃讓每臺(tái)自磨機(jī)的產(chǎn)量提升到80t/h，實(shí)際上提高到了120到150t/h。該輥壓機(jī)的輥面使用期限長(zhǎng)達(dá)10000小時(shí)。

結(jié)束語(yǔ)：

輥壓機(jī)屬于最近一段時(shí)間新發(fā)展起來(lái)的物料粉碎機(jī)器設(shè)備，這種粉碎機(jī)和普通的粉碎機(jī)有較大差別。其主要是運(yùn)用了粒群粉碎的原理，具有節(jié)約能源、粉碎比例高、輥面使用期限長(zhǎng)、效率高、占地面積小等多種特征，因此不但能夠用在細(xì)碎作業(yè)中，也可以運(yùn)用于粗磨與超細(xì)磨碎等工作過(guò)程中。

[1]關(guān)維相.粉碎工程學(xué)的進(jìn)展[J].有色礦冶,2011,04:16-22.

[2]張德強(qiáng).輥壓機(jī)的應(yīng)用技術(shù)與維護(hù)[J].中國(guó)水泥,2012,03:66-70.

[3]趙玉良等.輥壓機(jī)在原料處理中的應(yīng)用分析[J].磚瓦世界,2012,03:17-19.

TQ172

B

1007-6344（2016）06-0010-01