燕志榮

NRM 38.41大型錳礦輥磨的開發(fā)與應用

燕志榮

在黑色冶金行業(yè)電解錳工藝中，要求把大顆粒的錳礦石粉磨成一定細度的錳礦石粉。此行業(yè)原先采用的粉磨設備大多為雷蒙磨，系統(tǒng)簡單，但產(chǎn)能較低，在大型化生產(chǎn)線上采用多臺雷蒙磨方案很不經(jīng)濟。雷蒙磨機普遍存在生產(chǎn)能力小、效率差、能耗高、生產(chǎn)成本高、污染嚴重及產(chǎn)品粒度難于控制等問題，特別是耐磨件，使用壽命短，影響設備的持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。

水泥行業(yè)用大型輥磨經(jīng)過多年的發(fā)展，技術日臻完善，設備運行穩(wěn)定可靠，經(jīng)過適當?shù)母倪M設計后可完全用于粉磨錳礦石。2014年，中材裝備集團南京分公司和溧陽中材合作開發(fā)的NRM38.41錳礦輥磨在湖南東方礦業(yè)公司年產(chǎn)15萬噸電解錳配套錳礦石制粉工程（一期）上成功應用，解決了錳礦行業(yè)國產(chǎn)輥磨大型化的問題。由于錳礦原料具有水分大、易磨性差、磨蝕性大及產(chǎn)品細度粗等特點，所以粉磨工藝和設備就成了錳礦制粉生產(chǎn)的關鍵。

1　錳礦粉磨系統(tǒng)

1.1工藝系統(tǒng)

圖1為典型的錳礦粉磨系統(tǒng)流程圖，整個系統(tǒng)由原料輸送系統(tǒng)、粉磨系統(tǒng)、外循環(huán)系統(tǒng)、成品收集系統(tǒng)、成品儲存及輸送系統(tǒng)以及烘干系統(tǒng)等部分組成。

圖1　錳礦粉磨系統(tǒng)流程圖

從圖1可以看出，錳礦粉磨系統(tǒng)與水泥生產(chǎn)線原料粉磨系統(tǒng)基本接近，但在原料存儲和輸送上有所不同。由于錳礦石水分大，長期堆放容易粘結成塊，因此原料堆場設計要求即堆即取，磨機原料輸送取消磨頭倉，改為排渣小倉緩沖進料。燃煤烘干系統(tǒng)可以確保錳礦粉出磨水分在1%以下，小規(guī)模制粉系統(tǒng)成品輸送大多采用螺旋輸送機，大規(guī)模生產(chǎn)線成品采用拉鏈機型式輸送入庫。另外錳礦石磨蝕性大，工藝的非標溜子及鋼倉、旋風筒內(nèi)部需要應用性能優(yōu)越的耐磨板防護。

表1為NRM38.41錳礦粉磨系統(tǒng)主機配置情況。

表1　系統(tǒng)配置

1.2輥磨設備

NRM38.41錳礦輥磨采用平盤錐輥結構，設有4個磨輥，配用高效籠型轉子選粉機，其結構組成見圖2。該輥磨主要由三道鎖風閥、選粉機、殼體、磨輥裝置、搖臂裝置、磨盤裝置、傳動裝置、加壓裝置和磨機機架等組成。

NRM38.41錳礦輥磨的主要結構特點：

（1）磨盤轉速快，粉磨效率高，結構緊湊。

圖2　NRM38.41錳礦輥磨外形圖

（2）研磨部分采用水平磨盤加錐形磨輥的結構形式，二者相對速差小，金屬消耗低，修復方便。

（3）輥套和磨盤襯板磨損后期對產(chǎn)量影響小，產(chǎn)量降低幅度＜5%。

（4）由于錳礦石磨蝕性大，在磨機內(nèi)部不同部位加設特殊襯板防護，有效提高了易損件使用壽命。

（5）分選部分采用動靜態(tài)結合的組合式高效籠型選粉機，礦粉細度控制嚴格，調(diào)節(jié)靈敏，礦粉80μm篩篩余19%以上。

（6）每個磨輥相對獨立的對磨盤上的物料進行加壓粉碎，可以實行部分磨輥工作，四輥磨機在兩輥工作時產(chǎn)量可達額定產(chǎn)量的70%。

（7）磨輥可以自行抬落，實現(xiàn)空載啟動，磨輥可以靠油缸作用自動翻出機殼外，維修方便。

2　NRM38.41錳礦輥磨的開發(fā)

2.1關鍵部件的有限元分析

設備開發(fā)過程中磨盤和上下?lián)u臂作為輥壓力傳遞的關鍵部件，利用NX有限元軟件進行了有限元分析。首先，對輥磨運行工況和關鍵部件結構進行簡化，以達到滿足有限元計算要求；其次，建立上下?lián)u臂和磨盤的幾何模型，劃分網(wǎng)格，合理地處理相關邊界條件，運用垂直壓力和切向力模擬實際工況的研磨壓力和摩擦力，得到上下?lián)u臂和磨盤的位移變形和應力分布。

經(jīng)過反復校驗，關鍵部件的強度完全滿足了強度設計要求，同時保證了設計結構的合理性，有效降低了設備的重量，滿足了特殊原料的工況要求。

表3　輥磨運行參數(shù)

2.2液壓加載系統(tǒng)研究

輥磨液壓加載系統(tǒng)可靠性直接影響設備的長期運行穩(wěn)定。該系統(tǒng)由液壓柜、油缸、蓄能器、管路和閥門、油位、油壓、油溫等監(jiān)測和控制元件組成。本項目開發(fā)的輥磨對液壓系統(tǒng)回路、控制方式、液壓缸密封、閥件失效性等方面進行了專門分析研究，以保證液壓系統(tǒng)的可靠性。

2.3高效選粉機的開發(fā)設計

在當代先進的高效組合式選粉機（如LVT選粉機、O-sepa選粉機、SLS選粉機、LSKS選粉機）等的研究分析基礎上，開發(fā)設計適合NRM38.41錳礦輥磨的選粉機，相對水泥廠石灰石原料，錳礦石具有難磨、成品細度要求粗的特性，因此重點考慮選粉區(qū)域部分及顆粒運動的控制，設計時對內(nèi)部風速嚴格限制，從而降低循環(huán)負荷，改善研磨效率。

表2列出了NRM38.41錳礦輥磨與NRM56.4生料輥磨內(nèi)部風速比較值。

表2　輥磨內(nèi)部風速比較值

3　運行參數(shù)

2014年9月，湖南東方礦業(yè)年產(chǎn)15萬噸電解錳配套錳礦石制粉生產(chǎn)線開始系統(tǒng)調(diào)試，一次投料成功，經(jīng)過半個月的時間完成了達產(chǎn)達標考核，實際生產(chǎn)能力超出了設計能力，調(diào)試期間磨機的運轉參數(shù)見表3。

磨機運行非常穩(wěn)定，磨機投料量148t/h時對應的磨輥工作壓力為5.8MPa，液壓系統(tǒng)運行平穩(wěn)，垂直振動和水平振動值在1.5mm以下，現(xiàn)場基本感覺不到磨機的振動，這對于設備使用壽命非常有好處，并能有效提高磨機的粉磨效率，降低磨機主電機電流。

磨機調(diào)試階段，對磨機的本體電耗和風機電耗進行了統(tǒng)計，生產(chǎn)成品80μm篩篩余19%的錳礦粉系統(tǒng)綜合主機電耗為24.1kWh/t，其中磨機電耗為11.5kWh/t，選粉機電耗為0.52kWh/t，風機電耗為12.1kWh/ t。這些實際應用參數(shù)對我們以后設備選型具有重要的參考價值。

4　結語

湖南東方礦業(yè)公司NRM38.41大型錳礦輥磨順利投產(chǎn)，各項技術指標均超過了設計值，該磨機除了可用于粉磨水泥生料外，在非金屬礦產(chǎn)及金屬礦產(chǎn)領域也積累了一定的使用經(jīng)驗，具備向外行業(yè)拓展更大的發(fā)展空間的能力。

Development and Application of NRM38.41 Large-scale Manganese Ore Roller Mill

TQ172.632.5文獻標識碼：A文章編號：1001-6171（2016）03-0038-03

通訊地址：中國中材國際工程股份有限公司，南京211100；2016-01-26；編輯：呂光