高壓輥磨機(jī)是20世紀(jì)80年代中期發(fā)展起來的一種新型高效節(jié)能粉碎設(shè)備。設(shè)備工業(yè)應(yīng)用之初，受輥面耐磨技術(shù)的制約，主要用于水泥工業(yè)領(lǐng)域。隨著高壓輥磨機(jī)合金柱釘輥面、液壓耦合傳動以及萬向傳動軸輥軸直連等關(guān)鍵技術(shù)的日趨成熟，其被成功應(yīng)用于國內(nèi)外金屬礦山特別是鐵礦山，用以粉碎中等以上硬度的金屬礦石。高壓輥磨機(jī)具有處理能力大、粉碎產(chǎn)品粒度細(xì)、粉碎效率高和設(shè)備作業(yè)率高等優(yōu)點(diǎn)，是鐵礦石細(xì)碎和超細(xì)碎的理想設(shè)備。筆者結(jié)合鐵礦選礦生產(chǎn)實(shí)踐歷史，綜述高壓輥磨機(jī)碎磨工藝及其在鐵礦石粉碎中的工業(yè)應(yīng)用。

1　高壓輥磨機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理

　　高壓輥磨機(jī)與對輥破碎機(jī)類似，都有2個(gè)工作輥，但其粉碎原理完全不同。高壓輥磨機(jī)由機(jī)架、高壓工作輥、液壓系統(tǒng)和給料系統(tǒng)等部分構(gòu)成。高壓輥磨機(jī)的工作部件是1對平行排列且相向轉(zhuǎn)動的高壓輥，每個(gè)輥?zhàn)佑?臺電動機(jī)通過行星齒輪減速機(jī)驅(qū)動，其中固定輥位置固定，動輥可在水平滑道上移動。滑動輥軸上的液壓系統(tǒng)提供極高的工作壓力(最高達(dá)300MPa)到工作輥面上。

　　高壓輥磨機(jī)的工作原理為層壓粉碎，于20世紀(jì)70年代末由德國的舒納教授提出，目前已成為節(jié)能粉碎設(shè)備研制和改造的指導(dǎo)思想。高壓輥磨機(jī)工作時(shí)，給料通過可調(diào)節(jié)開口大小的給料器進(jìn)入高壓輥磨機(jī)兩輥之間的破碎腔，實(shí)行擠滿給料，在料柱自身重力和2個(gè)壓輥相向轉(zhuǎn)動的雙重作用下，入料被強(qiáng)行擠入不斷壓縮的破碎腔中并被壓實(shí)，達(dá)到一定壓力時(shí)遭到粉碎，最終形成密實(shí)但充滿裂縫的片狀料餅產(chǎn)品排出。料餅內(nèi)存在大量的細(xì)粒、微細(xì)粒及顆粒內(nèi)微裂紋，這使料餅機(jī)械強(qiáng)度很低，間接提高了磨機(jī)處理能力和磨礦效率。高壓輥磨機(jī)層壓粉碎原理如圖1所示。

圖1　高壓輥磨機(jī)的層壓粉粹原理示意

2　典型破碎工藝流程

　　在常規(guī)破碎工藝中，高壓輥磨機(jī)主要用于三段一閉路破碎流程中的第三段細(xì)碎設(shè)備和第四段超細(xì)碎設(shè)備，其典型破碎工藝流程分為開路流程和閉路流程，其中閉路流程又分為帶邊料返回的閉路流程和帶檢查篩分的閉路流程。典型破碎工藝流程如圖2所示。

圖2　高壓輥磨機(jī)典型破碎工藝流程

　　采用開路破碎流程的典型礦山有三山島金礦新立選礦廠、金堆城鉬業(yè)公司百花嶺選廠、馬鋼和尚橋鐵礦選廠等。三山島金礦8000t/d選礦廠破碎工藝流程采用三段破碎流程，其中中碎采用檢查篩分，配置1臺PR140/110型高壓輥磨機(jī)進(jìn)行開路細(xì)碎。高壓輥磨機(jī)入料粒度<25mm，破碎產(chǎn)品粒度為P80=10mm，破碎產(chǎn)品中-0.075mm含量約占18%。該廠高壓輥磨機(jī)采用柱釘耐磨輥面，輥面使用壽命長達(dá)10000h以上，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率為93%，采用先進(jìn)的液壓控制系統(tǒng)和穩(wěn)定的操作系統(tǒng)。高壓輥磨機(jī)開路破碎流程的優(yōu)點(diǎn)是配置簡單，運(yùn)行穩(wěn)定，占地面積小，生產(chǎn)成本低，操作與管理方便；缺點(diǎn)是采用開路流程，未考慮高壓輥磨機(jī)的邊緣效應(yīng)，把邊料未粉碎的粗顆粒礦石也作為高壓輥磨機(jī)最終產(chǎn)品，成品中粒度跨度大，粗細(xì)分布不均，影響最終的破碎效果。

　　采用帶邊料返回閉路流程的典型礦山有司家營鐵礦和賽普魯塞爾雷它銅礦等。司家營鐵礦二期1500萬t/a選礦廠破碎系統(tǒng)的細(xì)碎采用高壓輥磨工藝，采用2臺德國洪堡·威達(dá)克公司生產(chǎn)的RP1718型高壓輥磨機(jī)，將粒度為50~6mm給料破碎至產(chǎn)品粒度P80=8mm。高壓輥磨機(jī)增設(shè)邊料返回工藝，通過切邊法把壓輥邊緣粗粒產(chǎn)品返回高壓輥磨機(jī)繼續(xù)破碎，邊料循環(huán)量可根據(jù)選廠實(shí)際情況調(diào)節(jié)，輥?zhàn)又胁颗诺V產(chǎn)品輸送至球磨機(jī)進(jìn)行磨礦。帶邊料返回的高壓輥磨閉路破碎流程同樣具有配置簡單、運(yùn)行穩(wěn)定、占地面積小、生產(chǎn)成本低、操作與管理方便等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又考慮到了邊緣效應(yīng)和側(cè)漏情況。采用邊料返回閉路流程時(shí)，要特別注意根據(jù)實(shí)際情況選擇適宜的邊料循環(huán)量，以滿足對高壓輥磨機(jī)處理能力和粉碎產(chǎn)品粒度的要求。

　　采用帶檢查篩分閉路流程的典型礦山有山東黃金集團(tuán)昌邑鐵礦、馬鋼南山鐵礦、重鋼西昌礦業(yè)有限公司太和鐵礦、澳大利亞OneSteel選廠、智利CMH公司和西澳BGM公司等。澳大利亞OneSteel選廠的碎礦流程中采用德國魁伯恩公司生產(chǎn)的2臺高壓輥磨機(jī)進(jìn)行物料的超細(xì)碎，該破碎流程于2007年6月投入運(yùn)行。高壓輥磨機(jī)與濕式篩分構(gòu)成閉路，將粒度為-25mm給料破碎至3~0mm的超細(xì)碎產(chǎn)物。高壓輥磨機(jī)輥面采用柱釘點(diǎn)陣輥面，帶檢查篩分閉路破碎工藝流程實(shí)現(xiàn)了入料的高效破碎，使最終粉碎產(chǎn)品粒度范圍更窄、顆粒內(nèi)部的微裂紋更豐富、-0.075mm細(xì)料含量更高，后續(xù)磨礦更容易，有利于改善有用礦物的精礦品位和回收率。高壓輥磨機(jī)閉路破碎工藝流程的最大優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能降耗、增產(chǎn)提質(zhì)和簡化后續(xù)磨選流程。高壓輥磨機(jī)的破碎產(chǎn)品以料餅形式居多，要根據(jù)現(xiàn)場情況選擇干式或者濕式閉路篩分作業(yè)。若采用干式閉路篩分作業(yè)，則篩分前通常需設(shè)置打散工藝。此外，篩分設(shè)備的篩孔尺寸選擇影響篩分效率和高壓輥磨機(jī)的處理能力。