某材料廠預(yù)燒結(jié)產(chǎn)品高壓輥磨與對輥機碎礦對比試驗

尚立君

（河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司機電檢修分公司）

磁性材料是一種重要的功能材料，廣泛應(yīng)用于各類電力、電子產(chǎn)品中。硬磁材料是相對于軟磁材料而言的，是指磁化后不易退磁，能長時間保留磁性的一種鐵氧體材料［1-8］。這種材料不僅可以用于電信器件中的錄音器、微音器、拾音器、電話機以及各種儀表的磁鐵，而且在污染處理、醫(yī)學(xué)生物和印刷顯示等方面也得到了應(yīng)用［9-10］。制備鐵氧體有陶瓷法、化學(xué)共沉淀法、水熱合成法、溶膠-凝膠法和熔鹽法等，工業(yè)上批量生產(chǎn)鐵氧體的主要方法為陶瓷法，多采用干法混合球磨技術(shù)進(jìn)行鐵氧體的制造，其傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程為原料選取→配料→1 次球磨→混料→預(yù)燒→粉碎過篩→加入2次配方→2次球磨→壓制成型→燒結(jié)→磨削加工［11-14］。在制備過程中，通過2 次球磨將預(yù)燒料顆粒磨得細(xì)小均勻可獲得更高的矯頑力，這就對工藝和機械設(shè)備提出了更高的要求。球磨機入料的性質(zhì)決定了球磨產(chǎn)品的性質(zhì)，粉碎過篩流程采用傳統(tǒng)的對輥破碎機，為了使2次球磨入料性質(zhì)更好，應(yīng)探索使用新型設(shè)備用于預(yù)燒料的破碎［15］。

鐵氧體磁性材料也是高能耗產(chǎn)業(yè)，伴隨著磁性材料產(chǎn)業(yè)鏈的轉(zhuǎn)移，我國已經(jīng)成為“磁都”，每年鐵氧體的產(chǎn)量快速增長。在“雙碳”目標(biāo)的引領(lǐng)下，材料企業(yè)的“節(jié)能降耗、降本增效”工作迫在眉睫。高壓輥磨機作為一種高效節(jié)能的粉碎設(shè)備，經(jīng)過高壓輥磨機粉碎的產(chǎn)品粒度小、分布均勻，粉碎產(chǎn)品內(nèi)部可產(chǎn)生大量裂紋，能夠有效降低bond 球磨功指數(shù)，節(jié)能效果明顯［16-19］。高壓輥磨技術(shù)在干法混合球磨技術(shù)制粉工藝中受到關(guān)注。

本研究以某材料廠預(yù)燒結(jié)后的礦樣為對象，考察高壓輥磨工藝對磨礦效果的影響，并與對輥機磨礦效果對比，為提高磨礦效率及節(jié)能降耗提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 試樣性質(zhì)

試樣為某材料廠預(yù)燒結(jié)后的礦樣，對礦樣進(jìn)行混勻、縮分，取樣后進(jìn)行粒度篩析，考察初始粒度組成情況（表1）。

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由表1 可知，樣品的粒度分布不均，3.0～5.0 mm粒級含量25.45%，占比最多，+3.0 mm 粒級是試驗中的主要處理對象。

2 試驗方法

2.1 試驗設(shè)備

試驗采用中鋼天源自主研發(fā)的GM100/30型高壓輥磨機，該輥磨機由給礦料倉、給礦閘板（液壓）、輥磨機主機等組成，物料可通過行車吊裝卸入給礦料倉中，通過高壓輥磨機后排出。其中，高壓輥磨機輥徑1 000 mm，輥寬300 mm，轉(zhuǎn)速0～20 r/min，柱釘輥面，最大工作壓力9.0 MPa、最小輥間距5 mm，壓力、間距均可調(diào)節(jié)，裝機功率132 kW×2（圖1）。

試驗采用2PG0425 型對輥破碎機，輥徑400 mm，輥寬250 mm，進(jìn)料口小于25 mm，間距可調(diào)節(jié)，電機功率3 kW×2，處理能力1.5～10 t/h（圖2）。

2.2 試驗方法

稱取一定質(zhì)量的礦樣，在適宜條件下進(jìn)行碎礦試驗，將碎礦產(chǎn)品混勻后取樣進(jìn)行篩析。

3 試驗結(jié)果及討論

3.1 高壓輥磨碎礦試驗結(jié)果

稱取150 kg 原礦，設(shè)置高壓輥磨機輥間距10 mm、轉(zhuǎn)速10 r/min 進(jìn)行開路試驗，產(chǎn)品粒級篩析結(jié)果見表2。

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由表2 可知，3.0～5.0 mm 粒級含量16.63%，占比最多；與表1 相比，-5.0 mm 粒級含量比原礦增加12.01 個百分點，3.0～5.0 mm 粒級含量比原礦減少8.82 個百分點， -0.63 mm 粒級含量比原礦增加12.63個百分點。

3.2 對輥機碎礦試驗結(jié)果

稱取30 kg 原礦，設(shè)置對輥破碎機輥間距為18 mm進(jìn)行開路試驗，產(chǎn)品粒級篩析結(jié)果見表3。

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由表3可知，3.0～5.0 mm粒級含量24.04%，占比最多；與表1相比，-5.0 mm粒級含量比原礦增加0.42 個百分點，3.0～5.0 mm 粒級含量比原礦減少1.41 個百分點，-0.63 mm 粒級含量比原礦增加2.38個百分點；與表2 相比，-5.0 mm 粒級含量比高壓輥磨產(chǎn)品少11.60個百分點，3.0～5.0 mm 粒級含量比高壓輥磨產(chǎn)品多7.41 個百分點，-0.63 mm 粒級含量比高壓輥磨產(chǎn)品少10.25個百分點。

高壓輥磨試驗和對輥試驗的粉碎產(chǎn)品粒度較細(xì)，運用羅辛-拉姆勒分布對其粒度特性進(jìn)行描述，R-R方程為［20］

式中，R為粒度大于x的正累計產(chǎn)率，%；d為顆粒直徑或篩孔寬，mm；b為與產(chǎn)物粒度相關(guān)的參數(shù)；n為與物料性質(zhì)有關(guān)的參數(shù)。

不同碎磨條件下產(chǎn)品粒度回歸結(jié)果見表4。

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當(dāng)d＜＜exp（1/b）時，b對R降低的影響起主要作用，b越大，R越小，R下降越快，粒度分布就越均勻［20］。2 種試驗下均為d＜＜exp（1/b），可知高壓輥磨試驗產(chǎn)品的粒度分布更加均勻。

4 結(jié) 論

（1）預(yù) 燒 結(jié) 后 的 礦 樣3.0～5.0 mm 粒 級 含 量25.45%，占比最多。高壓輥磨機產(chǎn)品3.0～5.0 mm 粒級含量比原礦減少8.82個百分點，3.0～5.0 mm粒級含量比對輥機產(chǎn)品多7.41 個百分點；高壓輥磨機產(chǎn)品-0.63 mm 粒級含量比原礦增加12.63 個百分點，-0.63 mm粒級含量比對輥機產(chǎn)品多10.25個百分點。

（2）預(yù)燒結(jié)后的礦樣使用高壓輥磨機碎樣比對輥機碎樣效果好，粒度分布更加均勻，產(chǎn)品相對更細(xì)。高壓輥磨機應(yīng)在干法混合球磨制粉工藝中是可行的，最優(yōu)的碎樣效果還需后續(xù)試驗尋找，在干法混合球磨技術(shù)制粉工藝中還應(yīng)與球磨機共同考慮。