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困舢机械躺⋯粥期 编 辑 翟 晓 华 5 0 高压辊磨机 搅拌磨碎磨 工艺研究 陈波啦,王亚强啦,王坷刚啦,仝丽娟啦 洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司河南洛阳 4 7 1 0 3 9 2 矿山重型装备国家重点实验室河南洛阳 4 7 1 0 3 9 摘要随着高压辊磨机和搅拌磨等节能设备在矿山领域的推广应用,提出了高压辊磨机 搅拌磨碎 磨工艺,高压辊磨机进行超细碎,搅拌磨进行磨矿作业,取消传统工艺中高能耗的球磨作业。经试验 研究表明,与传统的破碎机 球磨机系统相比,该系统可降低能耗3 0 %以上。 关键词高压辊磨机;搅拌磨;碎磨工艺;能耗 中图分类号T D 4 5 3文献标志码B文章编号10 0 1 3 9 5 4 2 0 2 0 0 5 一0 0 5 0 一0 5 R e s e a r c hO nc o m m i n u t i o np r o c e s s i n V 0 l V i n gh i g h - p r e s s u r eg r i n t I i n g r 0 Ua n ds t i r r i n gm i l l C H E N B 0 1 ’- ,W A N GY a q i a n 9 1 ’- ,W A N GK e g a n 9 1 ’- ,T o N GL i j u a n l ,2 1 L u o y a n gM i n i n gM a c h i n e r yE n g i n e e m gD e s i g nI n s t i m t eC o .,L t d .,L u o y a n g4 710 3 9 ,H e n a n ,C h i n a 2 S t a t eK e yL a b o r a t o r yo f M i n i l l gH e a v yE q u i p m e n t ,L u o y a n g4 7 1 0 3 9 ,H e n a n ,C h i n a A b s t r a c t W i t ht h ep o p u l a r i z a t i o na n da p p l i c a t i o no ft h eh i g h - p r e s s u r eg r i n d i n gm Ua n dt h es t i r r i n gm i l l i n1 1 1 i n i n g 丘e l d ,t h ec o m m i l l u t i o np r o c e s si n V 0 1 v i n gt h eh i g h - p r e s s u r eg r i n d i n gr o Ua n dt h es t i r r i n g1 1 1 i 1 1w a s p m p o s e d ,i nw h i c h t 1 1 eh i 曲巾r e s s u r eg 血d i l l gr 0 1 1w a s 叩p l i e dt ou l 仃a - 丘n ec m s h i n go p e r a t i o na n dt h es t i r r i n g m i l lw a sa p p l i e dt og r i n d i n go p e r a t i o n ,t h u st h eb a nm i l l i n go p e r a t i o nw i t hh i g he n e r g yc o n s u m p t i o ni n 仃£l d i t i o n a lp r o c e s sw a sr e m o V e d .T e s tr e s e a r c hs h o w e dt h ee n e r g yc o n s 硼叩t i o no ft h es y s t e mr e d u c e db y3 0 % c o I n p a r e d 而t 1 1 舰d i t i o n a lp r o c e s si n v o l V i n gt h ec m s h e ra n d m eb a l lm i l l . K e yW b r d s h i g h - p r e s s u r eg r i n d i I 玛r o U ;s t i r r i n g1 1 1 i 1 1 ;c o m m i 删t i o np r o c e s s ;e n e 昭yc o n s u m p t i o n 碎 磨系统是矿产资源加工过程投资巨大、能耗 极高的作业。随着工业矿床贫、细、杂的特点 日益显现,某些矿山选矿给矿粒度已由早期的P 加 7 4u m 减小到R 0 _ 1 0u m 以下”1 ,碎磨系统所承担的 作业比例不断提高,能耗持续增加,尤其进行超细磨 作业时,传统卧式磨机的能耗随着产品粒度变小呈指 数级增长。针对低品位、细粒级嵌布矿石处理量日 益增加的趋势,降低破碎产品粒度,实现“多碎少 磨”,强化粗粒抛尾作业,提高磨矿设备能量利用率 和超细碎能力,是降低碎磨作业能耗的关键【2 】。 在碎磨设备几十年的发展中,高压辊磨机和搅拌 作者简介陈波,男,1 9 9 0 年生,硕士,工程师,主要从事 高压辊磨机设计和粉磨工艺系统的研究工作。 磨取得了突破性进展,因其高效、节能的碎磨效果而 倍受关注,逐步得到国内外的认可和推广。目前,金 属矿山中高压辊磨机和搅拌磨应用于细碎和再磨的工 艺已较为多见,并表现出良好的节能效果。但在各工 艺中两种设备所承担作业的比例较小,多与能量利用 率较低的普通卧式磨机组成碎磨流程,使碎磨系统的 能量利用率依然较低,节能效果有限。 针对传统工艺中存在的问题,现提出高压辊磨机 搅拌磨的碎磨工艺,该工艺结合两种设备的特点, 用高压辊磨机进行超细碎,用搅拌磨进行磨矿作业, 取消传统工艺中高能耗的球磨作业,充分发挥高压辊 磨机和搅拌磨的节能优势,对选厂节能降耗具有重要 意义。 万方数据 舢机械躺⋯辅期因 1工艺可行性分析 1 .1 作业粒度要求 目前,高压辊磨机在工艺系统中的作用主要有 2 种一是作为细碎设备,物料经过高压辊磨机破碎 后,排料经湿式筛分,筛下产品进行抛尾、磨选,一 般产品粒度控制在3m m 左右口1 二是作为超细碎设 备,辊压产品采用风选分级,产品粒度控制在0 .0 7 4 0 .5m m 。搅拌磨用于金矿、钼矿、铁矿、铜矿以及 镍矿等金属矿的细磨和再磨流程中,最大给料粒度为 6m m ,产品粒度为2 ~7 4u m 【1 ~。因此,虽然高压辊 磨机 搅拌磨工艺取消了传统工艺中对上一级破碎作 业与下一级再磨作业过度的球磨作业,但高压辊磨机 的辊压产品可达到搅拌磨的给料粒度,使该工艺能够 实现破碎作业与磨矿作业的连接。 1 .2 细粒级分级方式 高压辊磨机排矿虽然细粒级含量高,但产品的 粒度分布较宽,最大粒度一般与最大给料粒度相差 不大晦1 。因此,当高压辊磨机的排料直接作为搅拌磨 给料时,为满足给料要求,辊压产品需要进行分级作 业。目前与高压辊磨机配套的分级方式主要有干式分 级和湿式分级两大类。 干式筛分效率随筛孔的减小下降很快,当筛分粒 度小于6m m 左右时,一般要采用湿;去【刨分级。因此 该工艺中最终破碎产品不适合采用干式筛分方式。 现场生产中湿式分级多用于产品粒度控制在3 m m 左右的工艺中,料饼一般靠落差和震动打散, 可不设打散设备口1 。当产品粒度要求一1 .0 或一0 .5m m 时,筛孔尺寸降低,由于原矿中脉石矿物组成复杂, 通常存在易泥化矿物,湿式筛分中可能会造成筛孔堵 塞,降低振动筛分效率。另外,闭路筛分尺寸降低, 势必增加高压辊磨机的循环负荷,并且筛上物料水分 随筛孔尺寸的降低而升高,当返料量较大时,高压辊 磨机的给料水分明显增加,使高压辊磨机能耗升高, 并且水分增加后挤压产品中料饼量增加,造成打散困 难。但湿式筛分系统设备少,占地面积小,工艺简 单,布置方便,能耗低。 干式风选可用于细粒级物料分级,设备自身具 备打散功能,风选与辊压机组成闭路的粉磨工艺已在 水泥行业广泛应用。矿用高压辊磨机排料进行风力分 级,产品粒度控制在一0 .5m m 的工艺在现场已有应 用。但是,干式风选分级设备多,磨损严重,占地面 积大,工艺复杂,粉尘大,能耗高。 综合以上分析可知,当湿式筛分分级能够满足系 统对高压辊磨机产品分级粒度要求时,可使高压辊磨 机 搅拌磨工艺流程简化,能耗降低;当湿式筛分分 级系统无法满足分级粒度要求时,可采用千式风选分 级工艺。 2 试验研究 为探索高压辊磨机 搅拌磨工艺作业间的最佳 配合粒度,对该工艺进行了辊压试验和不同给料粒度 条件下的搅拌磨试验,并与传统碎磨工艺进行对比分 析。 试验矿样取自抚顺罕王矿业傲牛铁矿,原矿主 要有用矿物为磁铁矿,矿石密度为3 .3 1g /c m 3 ,矿石 爿6 5 8 .4 5 ,磨损指数4 f _ O .3 1 5 。 2 .1试验内容 2 .1 .1 辊压试验 在实验室以矽4 2 0m m 1 0 0m m 辊压试验机,采 用4 .0 5M P a 的压力、2 2 .5r /m i n 的辊压机转速,对 矿石进行闭路辊压试验,试验结果如表1 、2 所列。 表2 闭路辊压试验产品粒度组成 7 1 1 a b .2S i z ed i s t r i b u 廿o no fp r o d u c tf r o mc l o s e d - c i r c u i t r o Ⅱp r e s s i n gt e s t 3 - 1 c 筛下累计肺 粒度/m m 入料中心料边料混合料 2 6 .5 0 09 1 .2 21 0 0 .0 01 0 0 .0 01 0 0 .0 0 1 9 .0 0 07 0 .0 11 0 0 .0 09 9 .4 69 9 .6 3 1 3 .2 0 05 1 .2 39 9 .3 58 9 .1 99 4 .0 6 6 .7 0 02 5 .9 99 4 .5 85 5 .8 07 1 .6 8 4 .7 5 01 8 .0 38 5 .6 53 5 .8 05 7 .5 3 3 .3 5 01 2 .3 77 5 .2 31 8 .0 74 3 .7 4 2 .8 0 01 0 .8 16 9 .4 31 4 .7 63 9 .4 8 1 .7 0 08 .5 46 0 .9 41 1 .0 73 3 .4 2 1 .1 8 07 .4 25 3 .7 39 .2 12 9 .6 0 O .6 0 05 .9 04 4 .5 46 .8 72 4 .1 2 0 .3 0 04 .4 33 5 .2 04 .9 01 8 .6 8 0 .1 5 02 .8 42 3 .8 43 .0 01 2 .8 5 0 .0 7 51 .6 21 3 .8 31 .6 07 .7 2 表1 闭路辊压试验结果 T h b .1R e s u l t so fc l o s e d c i r c u i tr o Ⅱp r e s s i n gt e s t 试验编号 3 1 3 1 a3 1 b3 1 c 单位通过量/ t s h m 。 2 7 2 .6 82 8 6 .5 32 8 3 .5 02 8 1 .8 0 单位能耗/ k W h t 。1 2 .0 41 .2 91 .5 8 1 .4 7 样品标识中心料 边料 混合料中心料边料混合料中心料边料混合料中心料边料混合料 一3 .3 5m m /% 7 3 .1 0 2 7 .0 65 4 .0 97 8 .1 2 2 5 .5 04 8 .7 47 0 .9 9 2 3 .0 8 4 7 .1 27 5 .2 31 8 .0 74 3 .7 4 P 5 /m m 8 .7 46 .8 52 .8 60 .7 75 .7 83 .4 91 .0 86 .1 43 .7 00 .9 16 .1 73 .9 8 P 8 /m m 4 .2 21 2 .4 59 .2 33 .5 91 1 .2 78 .4 14 .4 61 1 .3 58 .8 23 .9 5”.3 08 .8 0 万方数据 困舢机械糊⋯嬲期 分别制备出一3 .3 5 、一1 .0 0 、一o .5 0m m3 种物料各3 02 .2 试验数据分析 编 k g ,作为搅拌磨试验给料。3 种不同搅拌磨给料粒度 2 .2 .1辊压试验数据分析 辑 组成如表3 所列。 高压辊磨机闭路试验产品粒度组成如图1 所示。 翟 晓 表5 倪件厝讽短八科杠_ | 蔓组厥 l 华 T 抽3s i z 。d i 8 t 。i b u 廿o Ⅱo ff e 。df o 。8 t i 。。i Ⅱgm mt e 8 t% 9 0 ; ./。//。 入料粒度/m m 8 一v / 粒度/m m - 3 .3 5 1 .0 0 _ 0 .5 0 7 0 3 .3 5 01 0 0 .0 01 0 0 .0 01 0 0 .0 0 寒m 2 .3 6 09 2 .2 0 1 0 0 .0 01 0 0 m 蠢5 0 1 .7 0 08 0 .0 01 0 0 .0 01 0 0 .0 0 E ∽ 1 .0 0 06 6 .7 0 1 0 0 .0 0 1 0 0 .0 0 冁 笙孕。 0 .7 1 06 0 .2 08 8 .5 01 0 0 .0 0 9 n副1 一■ 7 4 .1 0 9 4 .6 0 一/ 0 .4 2 55 1 .2 0 ● 1 0 .3 0 04 4 .0 06 3 .7 08 2 .7 0 0 .2 0 03 5 .5 0 5 2 .2 0 6 7 .5 0 ” 0533 55】 1 52 0 .1 2 52 6 .4 03 7 .9 04 9 .0 0 粒度/m n l 0 .0 7 51 8 .6 0 2 6 .2 0 3 3 .7 0 图1辊J 土产品粒腰绀成 0 .0 4 51 3 .1 0 1 8 .5 0 2 3 .3 0 为计算不同产品粒度条件下高压辊磨机的能耗, 0 .0 3 8”.8 01 6 .9 02 1 .5 0 榍据富厍辊窿加闭路湍酴声品艏唐幺日甫{ 符客艏l 耋 ⋯⋯■Ⅻo ●⋯l ’”⋯Ⅲ⋯⋯Ⅷ㈣⋯’⋯■’ 1 7 .2 0 复』l ‘r _ ‘I 壬工下台世j .L 管吉r 亡怕I 靠士几士口了4 二;‘ 斗亘 占5 0 .0 2 89 .1 0 1 3 .7 0 2 1 2 。差竺磨试验⋯⋯⋯⋯篇耋嬲‘篙勰㈣主 .孽篁量要 y 乏2 立式搅堂堂璺碧机功率皇2 署 棼丕聂毫妄8 0 磊计算,不同产磊痘≤桑祥下篙矗箍 k w ,螺旋皇径为;8 0 T m ,.璧 坌质曹矽 21 [ T2 粤警 毒玩鬲篚磊如表5 崭茹‘“ ‘一一一一 。 翌 三塑。姜要 姿竺型j 苎篓屠矿、分时取料方式进 表5 不同产品粒度高压辊磨机的能耗 行试验。试验结果如表4 所列。 T a b .5 E n ;。。.二盖盖。蒜篙三 ;d i n g ,。u 。t 1 .O O一0 .5 0 T h b .4R e s u l t so fs t i r r i n gm mt e s t 粒级/m m _ 3 .3 5 功彩 2 7 .8 一4 5u m入料一75u m磨矿含量/,% 2 2 .3 k W h t 。1 3 5 0 /% 4 6 1 含量/%度/含量/% 间/m i n %o /m 循环负荷/% 1 5 4 O0 ”.8 113.6.6218.8.2516 9 8能耗/ k W h t 。1 3 .7 3 4 2 .4 74 4 .8 26 4 .8 0 1 1 7 J 业l 、b1 击、b 开人坐,| L 口八J 53 .8 5 1 07 .4 7 5 6 .2 16 1 .9 18 2 .1 17 2 厶厶么倪竹僧砜抠烈循刀一们 1 51 1 .0 77 0 .8 17 4 .4 19 1 .2 2 5 1 3 组搅拌磨试验产品中一7 4u m 含量与能耗的关 - 3 .3 5 2 01 4 .4 0 8 2 .2 98 6 .6 39 5 .7 93 6 系如图2 所示。 2 51 8 .5 68 9 .7 19 2 .0 59 7 .5 7 2 7 3 02 1 .9 1 9 3 .S S9 5 .2 59 8 .1 02 5 18.45m / 2 6 .1 9 5 3 0 0O1 6 .8 5 万方数据 舢机械躺⋯辅期因 由图2 可以看出,随着给料粒度的增大,搅拌 磨产品达到相同细度所需能耗越高,并且当细度增加 时,3 .3 5m m 给料的能耗与其他两种给料的能耗差值 增大,具体如表6 所列。 表6 不同给料粒度搅拌磨磨矿能耗 T h b .6E n e r g yc o n s u m p t i o no fs t i r r i n gm i l la t v a r i o u sf e e ds i z e k W h /t 磨矿细度 - 7 4 给料粒度/m m u m 含量 /% 一3 .3 51 .0 0一O .5 0 5 5 3 .3 53 .1 82 .3 5 7 0 5 .9 05 .2 24 .1 5 8 0 8 .7 26 .8 06 .0 5 9 0 1 4 .5 21 0 .1 09 .1 6 2 .2 .3系统试验能耗分析 由辊压试验和搅拌磨试验能耗分析可得高压辊磨 机 搅拌磨系统试验总能耗,如表7 所列。 表7 高压辊磨机 搅拌磨系统能耗 T h b .7 E n e r g yc o n s u m p 廿o n o fs y s t e mi n v o l v i n g h i g h - p r e s s u r eg r i n d i n gr o Ua n ds t i r r i n gm i Ⅱ k W h /t 磨矿细度 一7 4 给料粒度/m m m 含量 /% 一3 .3 51 .0 0一O .5 0 5 56 .7 01 0 .8 31 0 .6 0 7 09 .6 31 2 .8 71 2 .4 0 8 01 2 .4 51 4 .4 51 4 .3 0 9 01 8 .2 51 6 .7 21 7 .4 1 由表7 可以看出,搅拌磨给料粒度为1 .O 和0 .5 m m 时,系统能耗相差不大当磨矿细度要求一7 4 u m 含量为5 5 %、7 0 %、8 0 %,高压辊磨机产品粒度 为3 .3 5m m 时,系统能耗最低当磨矿细度要求一7 4 u m 含量为9 0 %,高压辊磨机产品粒度为1 .0m m 时, 系统能耗最低。 傲牛铁矿现场球磨机磨矿最终产品细度为一7 4 u m 含量为5 5 %左右。综合考虑,高压辊磨机和搅拌 磨作业间的最佳连接粒度为3 .3 5m m 。 当最终磨矿细度要求一7 4u m 含量为5 5 %,高压 辊磨机产品粒度控制在3 .3 5m m 时,由表5 可知高压 辊磨机的能耗为3 .7 3I \ 『h /t 由图2 可得搅拌磨的 能耗为3 .3 5k W h /t ;根据球磨功指数计算可得,球 磨机的能耗为6 .7 6k W h /t ,不同工艺系统能耗对比 如表8 所列。 表8 不同工艺系统能耗对比 T h b .8 C o m p a r i s o no f V a r i o u sp r o c e s si ne n e r g y c o n s u m p t i o n 工艺 能耗/ k W h t 1 对比/% 高压辊磨机 球磨机 1 0 .4 91 0 0 .0 0 高压辊磨机 搅拌磨 7 .0 86 7 .5 0 降低 4 .0 73 2 .5 0 由表8 可以看出,在最终磨矿产品细度要求一7 4 u m 含量为5 5 %,高压辊磨机产品粒度控制在3 .3 5 m m 的条件下,根据试验结果,高压辊磨机 搅拌磨 工艺比高压辊磨机 球磨机工艺能耗降低3 2 .5 %。 3 现场碎磨工艺能耗对比 为探索高压辊磨机 搅拌磨工艺的能耗特点, 以傲牛铁矿为例,对不同的碎磨工艺能耗进行对比分 析。 傲牛铁矿原系统为两段破碎两段磨矿工艺流程, 选厂共有5 条生产线,年产铁精粉3 2 万t 。2 0 1 0 年傲 牛铁矿开始进行设备改造和技术升级,破碎系统采用 高压辊磨工艺,选厂产能得到显著提升,能耗降低。 改造前后2 种碎磨系统对比如表9 所列。 表9 傲牛铁矿2 种碎磨系统对比 ’r a b .9 C o m p a r i s o no f t w ok i n d so fc o m m i n u t i o ns y s t e m i nA o n i nI r o nM i n e 铁精粉产量/安装功率能耗/ 工艺 万t a 。 /k W k W h t 1 破碎机 球磨机 3 22 7 3 85 0 高压辊磨机 球磨机5 04 0 6 54 2 根据傲牛铁矿实验室研究,若针对该现场进行高 压辊磨机 搅拌磨工艺设计,高压辊磨机和搅拌磨作 业间的最佳连接粒度为3 .3 5m m ,与目前现场高压辊 磨机的产品粒度相同,因此现场破碎流程和设备配置 可满足该工艺设计,只需要对后面的磨矿系统进行改 造。 选厂磨矿采用彩4m 6 .7m 溢流型球磨机,装机 功率为18 5 0k W ,运行功率为14 0 0k W ,磨矿细度 约为一7 4u m 含量占5 5 %,选矿比为3 .6 ,吨精矿球磨 机能耗为2 2 .1 8k W h /t 。 由于现场破碎系统能够满足高压辊磨机 搅拌磨 的工艺设计,因此,破碎系统能耗不变。磨矿系统将 球磨机改为搅拌磨,在3 .3 5m m 给料、产品粒度一7 4 u m 含量占5 5 %的条件下,现场选矿比为3 .6 ,则搅 拌磨的能耗为12 .0 6k W h /t 。则新工艺碎磨系统的吨 精矿能耗为4 2 2 2 .1 8 1 2 .0 6 3 1 .8 8k W h ,具体 数据对比如表10 所列,预计高压辊磨机 搅拌磨工 艺比传统破碎机 球磨工艺能耗降低3 6 .2 4 %。 表1 0 不同碎磨系统能耗对比 T a b .1 0 C o m p a r i s o no fV a r i o u sc o m m i n u t i o ns y s t e m i ne n e r g yc o n s u m p t i o n 工艺 能耗/ I d Ⅳh t _ 1 对比脲 破碎机 球磨机5 0 .0 01 0 0 .0 0 高压辊磨机 球磨机 4 2 .0 08 4 .0 0 高压辊磨机 搅拌磨3 1 .8 86 3 .7 6 万方数据 局广山机械第4 8 卷2 0 2 0 年第5 期 编 辑 翟 晓 华 5 4 4 结语 1 根据现场生产经验以及文献报道,高压辊磨 机的排料可以达到搅拌磨给料粒度要求,高压辊磨机 可采用湿式筛分或风选进行粒度控制。 2 实验室试验结果表明,在给料和产品粒度相 同时,搅拌磨磨矿效率比球磨机高。针对傲牛铁矿矿 石给料粒度为3 .3 5m m ,产品一7 4u m 含量为5 5 %的 特点,高压辊磨机 搅拌磨工艺比高压辊磨机 球磨 机工艺能耗降低3 2 .5 %。 3 在傲牛铁矿生产数据的基础上,结合搅拌磨 试验数据,对该矿石进行高压辊磨机 搅拌磨工艺能 耗计算,结果表明,高压辊磨机 搅拌磨工艺比传统 破碎机 球磨工艺预计可节能3 6 .2 4 %。 参考文献 【1 】崔瑞,李茂林,王光辉.国内外矿用搅拌磨的应用及研究 现状【J ] .矿山机械,2 们2 ,4 0 1 2 4 - 1 0 . 【2 】张国旺,肖骁,肖守孝,等.搅拌磨在难处理金属矿细磨 中的应用【J ] .金属矿山,2 0 1 0 ,4 1 4 1 2 8 6 8 9 . 【3 】刘殿阁.高压辊磨机在选矿厂的应用与探讨【J 】.黑龙江科技 冶金,2 0 1 2 1 5 4 5 5 . 【4 】吴任欧.立式搅拌磨机的研究与应用进展【J 】.有色金属 选矿 部分 ,2 0 ” S 1 7 9 - 8 1 . 【5 】罗星臣,张国旺,肖骁,等.高压辊磨机与大型立磨机联 合碎磨工艺研究分析【J ] .矿山机械,2 们8 ,4 6 6 1 5 . 【6 】朱菱,李从德,宋晓刚.高压辊磨机新型应用工艺流程 【J 】.现代矿业,2 0 ”,2 7 2 9 7 9 9 . 【7 】魏盛远,张慧,陈玉平.高压辊磨机在国内外金属矿山的 应用【J ] .现代矿业,2 们3 ,2 9 6 5 8 .口 收稿日期2 0 2 0 0 2 2 0 万方数据
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