高壓輥磨機(jī)應(yīng)用在氧化鋁礦漿原料生產(chǎn)的新工藝初探

蘇元機(jī)

【摘 要】文章論述了高壓輥磨機(jī)目前在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用情況和其所具有的設(shè)備特點(diǎn)。中國(guó)鋁業(yè)廣西分公司氧化鋁廠原料車間在將高壓輥磨機(jī)用于料漿生產(chǎn)節(jié)能高效方面做出了探索和研究，對(duì)在研究實(shí)踐過(guò)程中高壓輥磨機(jī)用于鋁礦石的碎磨工藝上所遇到問(wèn)題進(jìn)行了改進(jìn)和探索。經(jīng)過(guò)不懈的努力，礦石通過(guò)高壓輥磨機(jī)的碾壓后變得更細(xì)更碎，再進(jìn)入磨機(jī)系統(tǒng)研磨生產(chǎn)氧化鋁礦漿原料達(dá)到了節(jié)約能源、增加產(chǎn)量、降低成本的目的，為高壓輥磨機(jī)在氧化鋁料漿生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用提供了成功的經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】高壓輥磨機(jī)；輥磨；二次破碎；礦料細(xì)度

【中圖分類號(hào)】TQ172.6 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2017）05-0073-03

0 前言

高壓輥磨機(jī)是近年來(lái)在我國(guó)礦山機(jī)械領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的一種物料粉碎設(shè)備。相對(duì)于礦石碎化方面的各種設(shè)備，如圓錐破碎機(jī)、顎式破碎機(jī)、棒磨機(jī)、球磨機(jī)等傳統(tǒng)的物料碎化設(shè)備，高壓輥磨機(jī)是一種由最新碎礦理論作為支撐的高效率超細(xì)粉碎新型設(shè)備。目前，在水泥廠最為適用，應(yīng)用于水泥礦山時(shí)，也能大幅度地降低生產(chǎn)成本。高壓輥磨機(jī)可進(jìn)行松散物料的中碎、細(xì)磨碎和超細(xì)磨碎。在選礦工藝中，可布置在球磨機(jī)之前，作為預(yù)磨設(shè)備，也可和球磨機(jī)構(gòu)成混合粉磨系統(tǒng)。目前，在水泥熟料、石灰石、鋁礬土等粉磨工序上均已成功地應(yīng)用。近年來(lái)，研究者和生產(chǎn)廠家為了將其推廣到金屬礦山，針對(duì)金屬礦石的破碎和細(xì)磨也開(kāi)展了大量的試驗(yàn)和研究，國(guó)內(nèi)多家鋼鐵廠，如攀枝花鋼鐵廠已將高壓輥磨機(jī)成功地應(yīng)用于鐵礦石的破碎生產(chǎn)上，并取得了很好的效果。但就目前的情況來(lái)看，國(guó)內(nèi)外對(duì)高壓輥磨機(jī)應(yīng)用在氧化鋁生產(chǎn)工藝中的鋁礦石的破碎還沒(méi)有成功的先例。中國(guó)鋁業(yè)廣西分公司為了降低成本，提高磨機(jī)系統(tǒng)的生產(chǎn)效率，對(duì)高壓輥磨機(jī)在氧化鋁料漿生產(chǎn)中的應(yīng)用做出了嘗試和探索。圖1是中國(guó)鋁業(yè)廣西分公司氧化鋁廠原料車間的高壓輥磨機(jī)。

1 高壓輥磨機(jī)的設(shè)備特點(diǎn)

高壓輥磨機(jī)設(shè)備是采用高壓料層粉碎原理，在二次破碎過(guò)程中獲得很高的能量利用率，被稱為粉碎設(shè)備的一場(chǎng)革命。高壓輥磨機(jī)粉碎物料的原理與傳統(tǒng)粉碎技術(shù)的不同之處：{1}高壓輥磨機(jī)對(duì)物料實(shí)施的是料層粉碎，主要是物料與物料之間相互擠壓粉碎。使用這種方式的粉碎效率相對(duì)于傳統(tǒng)的動(dòng)能破碎和球磨機(jī)將礦石磨碎的方式，在節(jié)能方面有明顯的優(yōu)勢(shì)，物料在輥磨機(jī)輥縫的作用下，瞬間被粉碎和通過(guò)，物料對(duì)設(shè)備的磨損非常之小。{2}高壓輥磨機(jī)實(shí)施的是準(zhǔn)靜壓粉碎，這種準(zhǔn)靜壓粉碎方式通過(guò)輥?zhàn)訅毫?lái)調(diào)節(jié)物料之間的擠壓應(yīng)力，其中一個(gè)輥?zhàn)涌梢栽谛》秶鷥?nèi)水平移動(dòng)來(lái)達(dá)到對(duì)物料的擠壓，并在輥?zhàn)訄A周轉(zhuǎn)動(dòng)的帶動(dòng)下進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)物料與物料的擠壓達(dá)到二次破碎的目的，它最顯著的特點(diǎn)在于多碎少磨。

在相同出料細(xì)度的情況下，磨礦的效率遠(yuǎn)低于破碎的效率，磨礦的單位耗能又遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于破碎的單位耗能。在實(shí)際的生產(chǎn)中，磨礦成本是破碎成本的數(shù)倍之多，球磨機(jī)主要在于“磨”，大多數(shù)磨機(jī)是先將物料破碎，然后在第一倉(cāng)內(nèi)進(jìn)行粗磨，第二倉(cāng)內(nèi)再進(jìn)行研磨，最后出料。不難看出，球磨機(jī)在設(shè)備和能耗及人力、管理、檢修維護(hù)等方面的成本都很高。但高壓輥磨機(jī)對(duì)礦料的碎化方式與磨機(jī)有本質(zhì)的不同。與球磨機(jī)相比，磨機(jī)的重點(diǎn)是在“磨”，通過(guò)筒體的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)筒體內(nèi)的鋼棒或鋼球磨碎礦料，可以說(shuō)是多磨少碎。而高壓輥磨機(jī)則采用多碎少磨的原理，這樣的好處是物料破碎比大，先將礦石碎化、細(xì)化了再磨，在相同出料細(xì)度的情況下，這種先碎再磨的方式明顯節(jié)約了能源，單機(jī)產(chǎn)能高，效率也高。此外，輥磨機(jī)比磨機(jī)系統(tǒng)設(shè)備的占地面積小，噪音低，操作簡(jiǎn)便，不需要過(guò)多的人為干預(yù)，就設(shè)備成本而言可以降低至少一半以上。

總結(jié)國(guó)內(nèi)外高壓輥磨機(jī)應(yīng)用的情況并經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，可以確定它具有以下優(yōu)勢(shì)。

（1）平均生產(chǎn)量可高達(dá)1 000 t/h，可使整個(gè)系統(tǒng)提產(chǎn)30%～40%。

（2）相比圓錐破碎機(jī)、棒磨機(jī)和球磨機(jī)，高壓輥磨機(jī)的能耗能降低20%～50%。

（3）破碎后入磨機(jī)物料磨礦功耗可以降到約15 kW/t。

（4）破碎粉磨效果好，將1 mm以下細(xì)粉含量提高了40%～50%。

（5）設(shè)備投資少、配套設(shè)備少，占地面積小，可靠性高，作業(yè)率可達(dá)95%左右。

2 高壓輥磨機(jī)在氧化鋁礦漿原料生產(chǎn)中的應(yīng)用

中國(guó)鋁業(yè)廣西分公司氧化鋁廠在2013—2016年將高壓輥磨應(yīng)用到氧化鋁的生產(chǎn)過(guò)程中，那么，礦漿原料的生產(chǎn)是否也可以用高壓輥磨機(jī)來(lái)達(dá)到碎磨礦石的目的從而提高磨機(jī)效率呢？我們先來(lái)看一下濕法氧化鋁礦漿的生產(chǎn)工藝過(guò)程：首先礦石通過(guò)皮帶系統(tǒng)和混勻取料機(jī)在均化庫(kù)內(nèi)得以均化混勻后送至磨頭倉(cāng)，再進(jìn)入棒磨機(jī)并沖入母液加入石灰原料進(jìn)行研磨，礦料在棒磨機(jī)粗磨后磨出的礦漿進(jìn)入中間泵池，然后由中間泵將粗磨后的料漿打到水旋器中，水旋器分級(jí)后有部分細(xì)度合格的料漿直接進(jìn)入礦漿槽中成為料漿成品，大部分細(xì)度不合格的料漿被水旋器分級(jí)進(jìn)入球磨機(jī)中進(jìn)行二次研磨即細(xì)磨，細(xì)磨后的礦漿進(jìn)入中間泵池中又被中間泵打到水旋器，這時(shí)大部分經(jīng)細(xì)磨后的合格礦漿在水旋器分級(jí)的作用下進(jìn)入礦漿槽中成為合格產(chǎn)品，少部分不合格的料漿再次回到球磨機(jī)中細(xì)磨，礦石不斷地進(jìn)入磨機(jī)，磨機(jī)不斷地研磨生產(chǎn)料漿，往復(fù)循環(huán)這一過(guò)程。

高壓輥磨機(jī)將處理后粒度為15～30 mm的礦石通過(guò)輥磨機(jī)的碎磨后得到更細(xì)的礦料，根據(jù)輥磨機(jī)二次粉碎原理，輥磨出來(lái)的礦料不但顆粒很細(xì)，而且由于顆粒內(nèi)部受到擠壓后產(chǎn)生了很多微裂紋，受到了“內(nèi)傷”的礦料顆粒在磨機(jī)的研磨作用下很快離解變成更細(xì)的顆粒，使用這種礦料在相同的時(shí)間內(nèi)磨機(jī)磨出合格細(xì)度的礦漿的產(chǎn)量將大幅度提高。但在實(shí)際應(yīng)用中，由于原礦石中水分含量高于高壓輥磨機(jī)對(duì)礦料水分的要求，礦料碾碎沒(méi)有達(dá)到最佳效果。中國(guó)鋁業(yè)廣西分公司從投產(chǎn)至今一直使用15～30 mm顆粒度的礦石，由于礦山的采礦和礦處理的生產(chǎn)工藝沒(méi)有變化；礦料的水分和含泥量也基本保持現(xiàn)有的水平，從取料機(jī)的選型到皮帶系統(tǒng)設(shè)備的性能參數(shù)、磨頭倉(cāng)及眾多皮帶下料口的參數(shù)設(shè)計(jì)，無(wú)不以礦料性質(zhì)作為設(shè)計(jì)依據(jù)。使用輥磨機(jī)后，礦料的性狀發(fā)生了很大的變化，黏性變大，容易造成皮帶系統(tǒng)的堵料，所以必須進(jìn)行大量的改造和探索，才能適應(yīng)新礦料的生產(chǎn)，這無(wú)疑會(huì)增加成本，也有悖于使用輥磨機(jī)達(dá)到降本增效的目的。

使用高壓輥磨機(jī)初期，因礦石性質(zhì)達(dá)不到輥磨機(jī)對(duì)礦料的指標(biāo)要求，這個(gè)指標(biāo)主是要是水分含量。如果能改變水分含量讓礦料的性質(zhì)適應(yīng)輥磨機(jī)的要求，那么，生產(chǎn)出合格的物料是完全可以做到的。為此，中國(guó)鋁業(yè)廣西分公司曾用小型輥磨機(jī)做過(guò)試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)礦石進(jìn)行干處理和搭配一定比例的顆粒礦料，輥磨機(jī)壓出了合格的料餅和粉狀、顆料極細(xì)的鋁礦料。因此，將礦石中水分控制在入磨標(biāo)準(zhǔn)是高壓輥磨機(jī)能碎磨出合格礦料顆粒的關(guān)鍵。但對(duì)于現(xiàn)階段而言，改變礦石生產(chǎn)工藝的難度非常之大，需要投入大量的改造資金，目前采用的方法是通過(guò)天然干燥的方法去除水分，等礦石的水分含量達(dá)到高壓輥磨機(jī)入磨要求后再進(jìn)行輥磨生產(chǎn)，高壓輥磨機(jī)不生產(chǎn)時(shí)，還是沿用原來(lái)的礦漿生產(chǎn)工藝進(jìn)行生產(chǎn)，通過(guò)高壓輥磨機(jī)不定期地加入礦漿生產(chǎn)的模式來(lái)看，在一定程度上確實(shí)達(dá)到了提高磨機(jī)效率和節(jié)能的目的，但由于礦石的水分不能通過(guò)天然干燥方式大量且快速地得到控制，高壓輥磨機(jī)的實(shí)際應(yīng)用效率并不高。為此，公司也還在不斷地探索采用人工干燥的方法，目前已有幾個(gè)方案在研究討論中，其中有采用回轉(zhuǎn)窯烘干的方法，還有在選礦工藝中將干凈、干燥的礦石另選分類等方法。雖然這些方法的應(yīng)用會(huì)增加資金、人力、物力的投入，但中國(guó)鋁業(yè)廣西分公司對(duì)高壓輥磨機(jī)在金屬礦山的應(yīng)用與研究是沒(méi)有停止過(guò)的。相關(guān)人員在與國(guó)內(nèi)外同行的交流中也總結(jié)了一些可用的經(jīng)驗(yàn)，下一步將會(huì)付諸實(shí)踐。相信在不久的將來(lái)，高壓輥磨機(jī)將會(huì)更加全面地應(yīng)用在氧化鋁礦漿原料的生產(chǎn)中。

3 結(jié)語(yǔ)

眾所周知，一種新工藝、新設(shè)備、新材料的應(yīng)用給工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)的變化是革命性的。企業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展是靠技術(shù)的進(jìn)步和新生產(chǎn)工藝的應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。高壓輥磨機(jī)搭配磨機(jī)交替生產(chǎn)模式是一種新工藝，因?yàn)椴荒芡耆褂酶傻V石，高壓輥磨機(jī)沒(méi)能完全地得到應(yīng)用。雖有成本的降低和生產(chǎn)效率的提高，但總體效果不是很明顯。高壓輥磨機(jī)在水泥行業(yè)已成為必備的生產(chǎn)設(shè)備，在水泥生產(chǎn)中發(fā)揮了巨大的作用。由于氧化鋁礦漿生產(chǎn)工藝的特殊性及企業(yè)的地域性，使高壓輥磨機(jī)的應(yīng)用受到了一定的限制，目前在全國(guó)仍然沒(méi)有一家氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)把輥磨機(jī)真正地應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中。中國(guó)鋁業(yè)廣西分公司率先采用了輥磨機(jī)，雖然在這一過(guò)程中遇到了很多的波折，但是一旦輥磨機(jī)能成功地應(yīng)用，將成為一種里程碑式的象征。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]李小君.高壓輥磨機(jī)高設(shè)備[Z].成都利君設(shè)備有限責(zé)任公司，2012.

[2]張健，黃澤爾，陳汝萱.立式磨煤機(jī)原煤制粉工藝及安全工藝設(shè)計(jì)[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2017（2）.

[3]段玉震.高壓輥磨機(jī)的研究與應(yīng)用[J].礦山機(jī)械，2013

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[責(zé)任編輯：鐘聲賢]