HFKG高壓輥磨機新型耐磨柱釘輥面技術

陳代彥,許瑞超,沈 心,高 霖

(中建材(合肥)粉體科技裝備有限公司， 安徽 合肥 230051)

HFKG高壓輥磨機新型耐磨柱釘輥面技術

陳代彥,許瑞超,沈 心,高 霖

(中建材(合肥)粉體科技裝備有限公司， 安徽 合肥 230051)

為了提高高壓輥磨機柱釘輥面的耐磨性和可靠性，最新研發(fā)了HFKG高壓輥磨機耐磨柱釘輥面技術，該技術解決了高壓輥磨機在粉碎高硬度礦石時普遍存在的不耐磨、磨損不均勻、輥面剝落、斷釘、掉釘、崩塊等一系列難題，工程應用結果表明，HFKG高壓輥磨機柱釘輥面技術累計帶料時間長、破碎效果好、應用范圍廣，具有推廣價值。

HFKG高壓輥磨機；柱釘輥面；礦石硬度；輥面壽命；大柔性液壓系統(tǒng)

高壓輥磨機又稱輥壓機，采用高壓料床粉碎原理，由于其顯著的節(jié)能特點，在水泥行業(yè)取得了巨大成功，近年來，在我國金屬礦山破碎領域也逐漸開始應用，高壓輥磨機粉碎金屬礦物時，物料內部產生大量裂紋，使其在后續(xù)工序的球磨機內易于磨細，節(jié)約能耗30%左右，并能實現(xiàn)磨前拋尾；與常規(guī)破碎—磨礦流程相比，具有提高礦石易磨性、提高金屬浸出率、提高礦物解離率以及浮選回收率等優(yōu)點。

高壓輥磨機的核心部件為兩只輥子，其高壓粉碎力由輥子傳遞給物料，輥面直接與物料接觸，在強大的擠壓力作用下，輥面承受劇烈的磨粒磨損、犁溝磨損，同時輥面會產生擠壓凹坑的現(xiàn)象，這些累積凹坑會導致輥面材料的疲勞磨損，尤其在金屬礦石破碎領域，礦石原料硬度高、石英含量多，輥面磨損速度驚人，已成為制約高壓輥磨機在礦物加工領域推廣應用的瓶頸，目前，國內外普遍采用柱釘輥面技術，但在運轉過程中柱釘輥面承受著巨大的正壓力、切向力及交變應力，受力情況非常復雜，柱釘輥面的磨損及失效現(xiàn)象經常發(fā)生，如何提高柱釘輥面的耐磨性和可靠性已成為亟待解決的一大難題。

1 HFKG高壓輥磨機柱釘輥面的特點

1.1 硬度與韌性兼優(yōu)

高壓輥磨機柱釘輥面在金屬礦山破碎領域的應用過程中存在柱釘斷裂、崩塊及磨損等問題，尤其國內鐵礦石硬度高、石英含量大，為了提高柱釘耐磨性，其材質基本上都選用WC類硬質合金，此類合金特點是硬度高，而韌性偏低，抗沖擊能力稍差。HFKG高壓輥磨機耐磨柱釘采用先進生產工藝，嚴格控制原材料粉末粒徑分布，同時根據應用經驗，調整原材料成分，使柱釘微觀組織結構致密性更好，孔隙度更小，研制出了硬度與韌性相統(tǒng)一的硬質合金釘，并在許多廠家得到了成功應用，效果顯著，在鐵礦石普氏硬度f=14～16條件下，柱釘輥面的累計帶料時間達8000 h；而最新研發(fā)的耐磨柱釘輥面在鐵礦石普氏硬度f=13～16的條件下，其使用壽命可達18000 h。

1.2 采用大柔性液壓系統(tǒng)

高壓輥磨機是應用高壓力粉碎不均勻的塊狀物料進行工作，為保證粉碎效果，擠壓應力必須高于某一特定值(50～300 MPa)，因此，系統(tǒng)長期處于高負荷和高沖擊的惡劣工作狀況下。HFKG柱釘輥面技術的液壓系統(tǒng)采用大容量蓄能器并在工作時處于開啟狀態(tài)，可以大幅度提高液壓系統(tǒng)的柔性，稱之為“大柔性液壓系統(tǒng)”，在異物和大塊物料進入高壓輥磨機時，可以大幅降低系統(tǒng)受到的沖擊，使高壓輥磨機在高負荷、低沖擊的狀態(tài)中穩(wěn)定可靠的運行，不僅有效地降低傳動系統(tǒng)沖擊負荷，也為延長柱釘輥面的使用壽命提供有利條件。不同容量蓄能器的液壓系統(tǒng)在有異物進入高壓輥磨機系統(tǒng)時，柱釘輥面所承受的沖擊應力見圖1。

從圖1可以看出，當液壓系統(tǒng)采用的蓄能器容量為2×4 L時，其輥面所承受的沖擊應力值高達16×104MPa, 當蓄能器容量為2×8L時，輥面所承受的沖擊應力值降至5×104MPa,當蓄能器容量增加值2x40 L時，柱釘輥面所承受的沖擊應力值只有2.2×104MPa, 所以大柔性液壓系統(tǒng)對柱釘輥面具有很強的保護作用，可以減輕柱釘由于異物的進入而承受巨大的沖擊應力，降低柱釘斷裂的可能性。

1.3 其它特點

HFKG高壓輥磨機柱釘輥面技術通過優(yōu)化耐磨柱釘的二維布置方式，減少柱釘輥面的應力集中，解決了柱釘輥面整塊剝落及輥子沿輥寬方向磨損不均勻等問題，而針對高壓輥磨機輥子端面普遍存在的嚴重磨損問題研發(fā)出防磨側擋板，有效避免了輥子端面磨損，提高了高壓輥磨機的擠壓效果及可靠性，同時也延長了側擋板的使用壽命。

圖1 喂入異物時輥面沖擊應力曲線

2 HFKG高壓輥磨機柱釘輥面技術的應用

2.1 應用范圍

HFKG高壓輥磨機新型耐磨柱釘輥面技術應用范圍廣，已在鐵礦石、鋁礬土、鋼渣、礦渣、鈦渣及水泥等破碎領域得到了較大規(guī)模應用，從2009年至今已有61臺套柱釘輥子投入使用，其規(guī)格逐漸系列化,輥子直徑從1200 mm到2000 mm都有相應的產品在現(xiàn)場應用，隨著HFKG柱釘輥面技術的不斷成熟與發(fā)展，高壓輥磨機正向其他有色金屬、貴金屬及球團等領域推廣。

2.2 應用效果

2.2.1 安徽大昌礦業(yè)集團有限公司

安徽大昌礦業(yè)集團有限公司擁有5條年產30萬t鐵精粉的選礦廠，2011年選用5臺HFKG160-120高壓輥磨機對原有選礦粉磨車間進行改造，并相繼投產。該選礦廠的鐵礦石普氏硬度系數f=14～16，其中二選廠東最先投產，柱釘輥面的累計帶料時間為6700 h；而三選廠西于2012年投產，根據二選廠東的經驗，該廠控制入高壓輥磨機的礦石粒度≤35mm，至今輥面累計帶料時間已有4000 h，輥面狀況良好，預計該輥面的最終累計帶料時間為10000 h。

2.2.2 山西繁峙縣騰飛礦業(yè)選冶有限責任公司

繁峙縣騰飛礦業(yè)選冶有限責任公司的筆鋒選廠分公司于2011年開始應用HFKG150-60高壓輥磨機對原有鐵礦石破碎系統(tǒng)進行改造，2011年11月投產使用，該選廠鐵礦石非常堅硬、難磨，其普氏巖石硬度系數f高達18～20，普通堆焊輥面工作不到200 h就要進行堆焊維護，根本無法進行連續(xù)生產，使用HFKG150-60高壓輥磨機耐磨柱釘輥面技術以來，輥面累計帶料運行時間達6500 h，累計粉碎礦石150萬t，給企業(yè)帶來了良好的經濟效益和社會效益。

2.2.3 福建省德化鑫陽礦業(yè)有限公司

該廠鐵礦石普氏巖石硬度系數f=12～14，其使用的HFKG150-60高壓輥磨機于2013年6月正式投產，該柱釘輥面選用最新研發(fā)的硬質合金釘，2013年11月對該廠應用的柱釘輥進行了磨損測量，此時，該高壓輥磨機已累計加壓帶料2500 h，輥面平均磨損量約為2 mm，最大磨損量為4 mm；2014年10月對該高壓輥磨機輥面又進行了一次測量，此時固定輥與活動輥的磨損曲線如圖2所示，輥子邊緣的磨損量為3～4 mm，中間部位磨損的平均值為12 mm，此時該輥面累計帶料8500 h，HFKG高壓輥磨機耐磨柱釘輥面設計的最大磨損值可達30 mm，根據這兩次的測量數據與輥面的磨損狀況，預計該高壓輥磨機耐磨柱釘輥面的最終累計帶料時間可達18000 h。

圖2 2014年10月磨損測量(8500 h)

3 結 論

在礦業(yè)加工領域的應用中,高壓輥磨機能提高系統(tǒng)產量、節(jié)約電耗、提高礦物的分解率和浮選率，和常規(guī)破碎—磨礦流程相比，高壓輥磨工藝具有流程適應性強、配置靈活、易于實現(xiàn)自動控制、可提高礦石的可磨度、可實現(xiàn)濕式粗粒拋尾以及節(jié)能降耗等特點，節(jié)省能耗約30%。2010年以前，國內選礦行業(yè)的高壓輥磨機主要依靠進口，并且只有少數選礦廠家進行了嘗試應用，取得很好的效果。隨著國家節(jié)能環(huán)保政策的引導和驅動下，高壓輥磨機技術勢必在礦物加工領域逐步得到推廣，而HFKG高壓輥磨機新型耐磨柱釘輥面技術的研發(fā)過程中形成了一系列具有自主知識產權的成果，不僅滿足了國內金屬選礦廠粉磨系統(tǒng)的建設及技術改造需要，還為參與國際市場競爭做好了充分的準備。

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2014￣12￣10)

陳代彥(1983-)，男，湖南邵陽人，工程師，本科，從事高壓輥磨機裝備的研究與開發(fā)，Email:hfchendaiyan@163.com。