粒群粉碎原理及輥壓機的應用

彭建安(成都建筑材料工業(yè)設計研究院有限公司裝備技術分公司 610110)

粒群粉碎原理及輥壓機的應用

彭建安
(成都建筑材料工業(yè)設計研究院有限公司裝備技術分公司 610110)

輥壓機通常也稱為高壓輥磨機，這種機器和慣性粉碎機有較大差別，主要是運用了粒群粉碎原理，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、維修率低等多種優(yōu)勢，因此廣泛運用于物料磨碎等工作中。本文首先介紹了粒群粉碎的原理，然后分析了輥壓機的工作原理，最后結合實際案例，研究了輥壓機的具體應用方法。

粒群粉碎；原理；輥壓機；應用

在物料粉磨領域，傳統(tǒng)的圓錐破碎機工作效率較低，且能量消耗較大，已經(jīng)難以滿足當前社會科學技術不斷發(fā)展的需要。輥壓機屬于一種新型粉磨設施，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改良。在粉磨過程中根據(jù)粒群粉碎原理科學運用輥壓機，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

在輥壓機內部，物料通常是以擠滿給料的形式放進機器中，做成料餅。料餅表層直接和輥壓機的表層觸碰，并受到來自輥面的壓力。除此之外，料餅內部的顆粒也會受到這一壓力的影響，從而被碾碎成粉末。這種內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實施具體工作的重要基礎。在粒群粉碎原理下，料餅內部的顆粒全都因受到相互壓力而粉碎，并非只是受到來自輥面的壓力。某公司制造的輥壓機，其最高產(chǎn)量達到了3000t/h。由于料餅內部所有顆粒在壓力的傳輸過程中都會出現(xiàn)粉碎現(xiàn)象，因此能量利用率能夠達到空間的高度，且輥面不易被磨損。某公司在運用輥壓機碾碎堅硬的金屬礦石時，其輥壓機的單位能耗僅僅是0.8到3kW°h/t，比正常的粉碎機少了10%到50%左右，且輥面的使用期限都在1500小時到2000小時以上，其性能十分優(yōu)秀。

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

二、輥壓機的工作原理

現(xiàn)階段，輥壓機已經(jīng)廣泛運用于原材料工業(yè)部門中，比如水泥廠、選礦廠等。輥壓機和以往的舊式對輥破碎機比起來，前者的給料粒級總體小于排料口粒級，而后者則是比排料口更大的粗粒級。在輥壓機當中，細粒級之所以不會直接從排料口排出，而是在機器內部粉碎，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粒級擠壓為密實的料餅，而并非以松散的顆粒形態(tài)放進機器中。對于輥破碎機或是其余的常規(guī)破碎機而言，其破碎工具如齒板、鋼球、輥子等，都把作用力集中在了較大的物料顆粒上，而細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，因此會直接由排料口排出機器外。

放進輥壓機的細粒級會在輥子之間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先把料餅碾壓密實，所以，輥壓機所排出的料餅，其容重會達到物料自身密度的85%到88%左右。此外，圓錐破碎機也會使用擠滿給料的方法，但和輥壓機的工作原理又有所不同。在圓錐破碎機中，物料進到機器內部就會分散開來，僅僅是單體顆粒在動錐及固定錐之間得到碾壓粉碎。但在普通的破碎機內，物料一般會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。這一情況會讓機器受力，從而襯板的磨損程度也會增加，導致產(chǎn)量降低。雖說普通的破碎機出現(xiàn)堵塞問題時，也會產(chǎn)生一定的粒群粉碎效用，但并不顯著，且排料也不夠通暢。但被輥壓機壓實并碾碎的料餅，卻會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)排到機器外，所以，最終獲得的產(chǎn)量很高。

某公司曾經(jīng)針對一種鐵礦石運用輥壓機實施了壓碎實驗，其實驗結果顯示，如果按照鐵礦山每年生產(chǎn)1700萬噸鐵礦石的數(shù)據(jù)計算，把輥壓機與圓錐破碎機進行比較，從使用數(shù)量看，則需要 6臺圓錐破碎機完成碾壓工作，但輥壓機只需 1臺就能完成。從占地面積看，使用圓錐破碎機需占地350平方米，輥壓機只占130平方米。從作業(yè)率看，圓錐破碎機作業(yè)率大約80%，而輥壓機則高于95%。從單位能耗看，圓錐破碎機約消耗 1.92kWh°t-1，輥壓機只消耗 1.6kWh°t-1。根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以看出，和傳統(tǒng)的圓錐破碎機比起來，輥壓機產(chǎn)量更高，占地面積小，且輥面使用期限長，效率高，能耗低，因此能廣泛運用于物料粉磨過程中。

三、輥壓機的具體應用

（一）智利公司對輥壓機的應用

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

（二）非洲毛里塔尼亞公司對輥壓機的應用

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

（三）巴西CVRD公司對輥壓機的應用

巴西CVRD公司把RP15—140/180型號的輥壓機安置于球磨機前方，并把煉鐵所需的球團給料初步磨碎，以此提升球磨機產(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。該輥壓機的產(chǎn)量達到了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，電機容量達到了2×1750kW。（四）印度Kudremukh公司對輥壓機的應用

印度 Kudremukh公司在運用輥壓機時，先把制作球團的過濾精礦采用 7—140/110型號的輥壓機進行細致碾磨，提升其比表面積，以便滿足球團制作的需要。其給料比表面積達到了1500Blaine，水分含量是10.6%，經(jīng)過輥壓機碾碎過后其比表面積提升到了1900Blaine。這一型號的輥壓機產(chǎn)量達到了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，電機容量是2×660kW。

（五）美國公司對輥壓機的應用

美國一家公司采用了三臺32英尺的自磨機，用于粉碎鐵燧巖。自磨機產(chǎn)品當中包含了一些75毫米左右的石塊，這些石塊堆積在自磨機中，很難碾碎。這時候運用輥壓機粉碎石塊，可以提升自磨機的工作效率。把自磨機送到礫磨機深度進行碾碎，石塊送到7—140/80型號的輥壓機中，完全粉碎之后再送回自磨機，確保自磨機內達到最佳顆粒分布狀態(tài)。該公司原本計劃讓每臺自磨機的產(chǎn)量提升到80t/h，實際上提高到了120到150t/h。該輥壓機的輥面使用期限長達10000小時。

結束語：

輥壓機屬于最近一段時間新發(fā)展起來的物料粉碎機器設備，這種粉碎機和普通的粉碎機有較大差別。其主要是運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、效率高、占地面積小等多種特征，因此不但能夠用在細碎作業(yè)中，也可以運用于粗磨與超細磨碎等工作過程中。

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1007-6344（2016）06-0010-01