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1、- 1 -“多碎少磨多碎少磨”的最佳技术解决方案的最佳技术解决方案实现实现磨前干磁选磨前干磁选 提高入磨矿石品位提高入磨矿石品位摘要：专利技术产品中环粉碎机是借鉴和综合了卧辊磨、立磨、辊压机等各种辊磨机特点的基础上，利用层压破碎工作原理和结构上的先进性，开发的一种结构简单、使用方便，节能降耗明显，具有广泛适用性的一种新型增产节能细粉碎设备。1、前言众所周知，磨矿碎矿工艺中电耗占整个生产综合电耗的 70%左右，而磨矿的效率远低于破碎的效率，且磨矿的单位能耗又远高于破碎的单位能耗。在实际生产中磨矿的成本是破碎成本的数倍之多，因此要降低矿物加工作业的费用、降低能耗与材耗，首先要降低磨矿费用。降低磨矿
2、费用的最有效的途径就是通过降低磨矿的给料粒度，即降低破碎产品最终粒度的办法来实现“多破少磨” ，从而使总的粉碎（包括碎矿和磨矿）费用大幅度下降，最终提高选矿效率和效益，实现增产节能。破碎和粉磨粒度与单位产品的能耗在图 1中曲线表示。曲线 1 为破碎机单位产品电耗，它随排料粒度减小而增加；曲线 2 表示为磨矿单位电耗，它随喂料粒度减小而降低；而曲线3 表示为综合电耗近似于抛物线。由此可见，在一定的工况条件下，一定有最佳的入磨粒度，此时综合能耗最低。 图图 1 1 破碎和粉磨粒度与单位产品能耗关系破碎和粉磨粒度与单位产品能耗关系在相当长时期，各行业都把入磨粒度界定在 25mm，即破碎机排料小于或等
3、于 25mm 进入磨机。这是鉴于当时的破碎机技术而言。在没有引入新的技术、新的材料等情况下，如果刻意地把入磨粒度降为最小（如 10mm） ，对难- 2 -破碎物料将会造成破碎机增加的能耗大于磨机的节能而得不偿失。自从辊压破碎理论在破碎机械上运用之后，入磨粒度的界定值变小成为现实，据国外文献报道，按目前破碎机械可以达到的先进水平，入磨粒度可以控制在68mm 之间，如若再进一步降低入磨粒度就有一定难度或要在设备设计理念上有所创新。当前，比较理想的预粉磨设备主要是立磨和辊压机。以辊压方式实施粉磨的立磨和辊压机，其能量有效利用率高，能耗低，结构紧凑，占地面积小，但立磨机械结构复杂，系统通风费用高；辊压
4、机辊压高，结构复杂，振动大，维修费用高，系统通风能力低，所以，这些辊磨机的应用都有一定的局限性。法国 FCB 公司在深入研究粉磨机理和现有各种粉磨设备的基础上，开发出了一种具有球磨机的可靠性和产品质量，立磨的紧凑结构，辊压机能耗低的全新结构的卧式辊磨机（Hoyizontal Roller Mill） ，简称卧辊磨。它主要在于为挤压粉磨工艺找到了一条能充分发挥节能潜力的新途径。但由于其结构及材料选择仍有待完善，在实际应用中，机械和工艺操作等方面的故.障一直较多，有待于科技人员进一步研究，使其广泛应用于各种粉磨作业，以满足在节能降耗方面获得更大的收益。专利技术产品中环粉碎机是借鉴和综合了卧辊磨、立
5、磨、辊压机等各种辊磨机的特点基础上，开发的一种结构简单、使用方便，节能降耗明显，具有广泛适用性的一种新型细粉碎设备。2、管磨机、立磨、辊压机、卧辊磨和中环粉碎机的结构、工作原理2.1 辊压机的结构和工作原理辊压机的结构和工作原理辊压机的结构（略） 。工作原理：辊压机工作时两辊相向旋转。辊子上方为一喂料斗，料位保持一定的高度，在物料的重力作用下，松散物料强制给入两个相向运动的辊子之间。同时，辊子旋转时借助于辊子对物料的摩擦力（即钳入力）将物料拉入。在重力和钳入力的共同作用下，物料挤入辊间，- 3 -两辊间的物料在高压力作用下被压实成料饼，物料颗粒被粉碎或出现微裂纹。2.2 立磨的结构和工作原理立
6、磨的结构和工作原理立磨的结构（略） 。立磨的工作原理：物料从回转磨盘中心喂入，由于受离心力的作用而向磨盘周围移动，进入轨道。磨辊在加压机构的作用下，向轨道中的物料床施加粉磨力，物料受到压缩和剪切作用后继续向盘边缘移动。热风从围绕磨盘的环形喷嘴中高速向上喷出，把粉磨后的物料带进磨机上部的选粉机进行分级，同时烘干物料，成品由热风带出磨机由收尘器收集下来，粗粉则返回磨盘与新喂入的物料一起再重新粉磨，如此循环往复进行粉磨作业。2.3 卧辊磨的结构和工作原理卧辊磨的结构和工作原理卧辊磨主要是由一个支托在液压滑履上的回转筒体和一个横卧在筒体内的自由回转压辊组成的（图 2） 。回转筒体由电机通过减速机、传动
7、小齿轮、大齿圈驱动。筒体粉磨带附有耐磨衬板圈，压辊借助液压缸向衬板上的物料施压，并随回转筒体转动。卧辊 图图 2磨由喂料机、粉磨带和卸料带三部分组成，物料借助于特殊结构装置均匀地喂入压辊中。根据物料粉磨工艺要求，通过控制机构可以调整物料的辊压次数，以达到调整出料细度的目的。从入料端入磨的物料进入以超临界转速回转的筒体中，在离心力的作用下紧贴在回转筒体衬板上，经筒体内压辊多次辊压后排出。出磨物料经提升机入选粉机，粗料返回磨机，而细料经过收尘器作为成品送入成品库。2.4 中环粉碎机的结构和工作原理中环粉碎机的结构和工作原理中环粉碎机属于双回转体设备，内、外回转体分别通过电机经减速机驱- 4 -动以
8、不同速度旋转。内回转体是数个中速回转可调节的非刚性辊轮组，外回转体是一个以超临界转速回转的镶有特殊结构衬板的筒体。物料由机体侧面进料，边部卸料，筒体旋转，磨辊组随主轴公转本身又自转（图 3） ，采用中速、中压对料层实施反复辊压及搓揉粉碎。通过调整内回转体的施压装置，可调整辊轮对料层施加的压力大小，以便满足不同的工况要求（辊轮的压力是内回转体的施压装置施加的压力和内回转体旋转产生的辊轮离心力的叠加合力） 。通过调整内回转体上的调整装置可以调整辊轮与衬板之间的间隙大小，并与挡料环配合最终控制料层厚度。图图 4 4 中环粉碎机原理简图中环粉碎机原理简图中环粉碎机的粉磨原理与立磨、辊压机和卧辊磨同为辊
9、压粉磨，即均借助滚动的压力辊直接将能量传递给被粉磨的物料，实现多次挤压而完成粉磨过程。3 3、几种辊磨机的特点相比较中环粉碎机虽然属于辊压粉碎，但其结构完全不同于立磨、辊压机和卧辊磨，既有其可比共性，也有明显区别的差异性特点。3.1 中环粉碎机中环粉碎机与其它几种预粉磨设备之可比性特点与其它几种预粉磨设备之可比性特点- 5 -3.1.1 中低压操作中低压操作在以辊压原理操作的辊磨机中，中环粉碎机属中低压操作，它的工作压力一般约相当于辊压机压力的 1/501/100；辊压机是高压操作，其工作压力约为 50350Mpa。辊压机易损件磨损、断裂，操作中易振动，硬物混入时不安全。另外，高压下压成料饼不
10、易散开，影响粉磨效率和节能效果，如增设一台打碎机，就要增加投资和电耗。立磨一般在 10Mpa 压力下工作，相当于卧辊磨的 1/71/10，其操作安全可靠，而且也不会因压成料饼而影响粉磨效率，但物料在磨内进行选粉，物料循环量高，靠气力输送也消耗掉一定能量。卧辊磨的工作压力介于立磨和辊压机之间，它的工作压力一般约相当于辊压机压力的 1/5，达 70100Mpa。采用中压操作兼具二者的优点可以获得较高的节能效果，不仅电耗低，且金属磨耗也低。3.1.23.1.2 咬入角和料层厚度咬入角和料层厚度辊压机、立磨、卧辊磨和中环粉碎机物料咬入角取决于几何要素和物料特性。辊压机两个压辊的咬入角一般为 60。立磨
11、的物料咬入角取决于辊子和盘的断面形状，平滑表面的圆柱辊和平盘的咬入角一般只有 120，卧辊磨和中环粉碎机的辊轮和筒体衬板咬入角比立磨大，一般为 180（表 1） 。（表 1）项目立磨辊压磨中环粉碎机、筒辊磨中环粉碎机、筒辊磨原理非密闭空间内一次性料层间挤压破碎封闭空间内一次性料层间挤压破碎非密闭空间内多次性料层间挤压破碎磨床几何形状柱面+平面柱面+柱面柱面+内环面- 6 -挤压角/12618名义挤压应力 F/MPa0.50.75101.53.0辊面运动速度/（m/s）26受离心力控制1.52.0受喂料特性控制46受离心力控制料层厚度与咬入角和辊子的直径成正比，即：咬入角越大，辊经越大，料层的厚
12、度也越大。由于卧辊磨和中环粉碎机的咬入角最大，因此，其料层比辊压机料层厚。法国奎亚斯（Cruas）公司的辊压机用于预粉磨时料层厚度为 810mm，两个辊子的直径为 800mm。意大利特利诺公司的卧辊磨辊子直径和该辊压机的相同，也是 800mm，但其料层厚度却是 2227mm。料层厚度与辊子的直径成正比，如辊压机的辊轮直径是 1600mm，其工作料层厚度则为 20mm。如若卧辊磨辊子的直径也是 1600mm，其工作料层厚度可达 4560mm。中环粉碎机与卧辊磨相当，立磨的料层厚度则介于上述两种磨之间。3.1.3 辊磨机的转速辊磨机的转速辊压机的最初设计目标是采用高转速以达到高产量和高效率。但是实
13、验中发现，这样不可避免地产生振动。为避免振动，1000mm 的辊子最高线速度不能超过 11.5m/s。立磨也倾向于高速度，但其转速不能过高或过低。过低时离心力小，物料难以很好地均匀分布在粉磨盘上；过高时离心力过大，物料很快飞撒到磨盘以外，得不到充分粉磨。为了尽可能保持高速度，又要避免上两种现象的出现，很多立磨都在磨盘周围设置挡料圈，而布料不均也会加大振动。为保证卧辊磨内正常的物料流动，进入筒体内的物料在离心力的作用下迅速贴壁，筒体最低转速不应低于 1.2 倍的临界转速。理论上卧辊磨的最高速度不受限制，所以卧辊磨的转速可以表达为：1.2nn。中环粉碎机转速与卧辊磨转速相当，筒体的低速也不应低于
14、1.2 倍的临界转速，使物料经特殊喂料装置进入筒体内在离心力的作用下迅速贴壁，受- 7 -到数个均布的辊轮反复滚动碾压粉碎。辊轮的线速度与卧辊磨相当。3.1.43.1.4 物料的循环物料的循环辊压方式不同，物料通过粉磨带的方式不同。辊压机的物料是一次或多次不经分级地垂直穿过辊子中心（一般熟料仅粉磨一次，由于对循环物料没有分级，难免浪费能源。 ） ，且辊压机的辊子两边有物料溢流。由于辊子两边的压力和中间的压力不一样，可使边料经过选粉机的循环次数多达 712 次。立磨内物料同时完成绕磨盘轴线的周围运动和沿磨盘径向的向外运动，通过顶部分离器来控制物料循环率，一般为 330 次（不能实际测量） 。卧辊
15、磨的物料沿螺旋线轨迹被辊子多次挤压。挤压次数可以在磨机操作中予以控制。出磨粗物料即通过旁路直接返回卧辊磨入料口，也可以经过选粉机作为普通循环料返回磨机。卧辊磨的循环量大大低于辊压机。进入中环粉碎机的物料在筒体超临界转速作用下迅速贴壁，而且由于中环粉碎机为双回转体结构形式，紧贴筒体的物料在筒体 3600范围内合理分布并随筒体旋转，不断地受到数个均布辊轮不受工作区域局限的反复碾压作用。由于中环粉碎机目前采用中速、中低压操作方式，一般为细碎作业或超细碎作业。出磨的粗物料可通过分级经过旁路返回中环粉碎机入料口，其循环量可以根据工艺要求和物料特性作出调整，对用于超细粉碎的可在粉碎腔内实现一次性出磨成品。
16、3.1.53.1.5 物料滑动及多次挤压物料滑动及多次挤压辊压机的咬入角和两辊间的喂料间隙小，易使辊子物料出口产生较大的物料滑动，这是辊压机磨耗高的原因之一。立磨中有物料的侧向滑动，特别是物料在离心力的作用下沿径向向外溢流，辊子与边缘不均匀的料层接触，使辊子外端处的物料滑动更大。卧辊磨中物料在离心力作用和内部装置作用下使料床非常均匀。由于咬入角大，没有压辊和回转筒体间的相对滑动现象。多次挤压粉磨是卧辊磨的一个主要特征。卧辊磨粉磨同一物料，采用不同的循环负荷和不同挤压次数- 8 -可获得不同的产品粒度分布曲线和操作指标。这就使卧辊磨的操作有较大的灵活性。中环粉碎机中物料在离心力作用和内部装置作用下使料床合理分布。由于咬入角大，没有辊子和回转筒体间的相对滑动现象，由于中环粉碎机筒体回转，辊子随主轴公转和在料层阻力作用下自转，均布的数个辊轮在筒体内3600范围内满负荷工作，多次挤压粉磨也是中环粉碎机的一个主要特征。所以中环粉碎机可以采用简单的结构方式
