高壓輥磨機應用在氧化鋁礦漿原料生產的新工藝初探

蘇元機

【摘 要】文章論述了高壓輥磨機目前在國內外的應用情況和其所具有的設備特點。中國鋁業廣西分公司氧化鋁廠原料車間在將高壓輥磨機用于料漿生產節能高效方面做出了探索和研究，對在研究實踐過程中高壓輥磨機用于鋁礦石的碎磨工藝上所遇到問題進行了改進和探索。經過不懈的努力，礦石通過高壓輥磨機的碾壓后變得更細更碎，再進入磨機系統研磨生產氧化鋁礦漿原料達到了節約能源、增加產量、降低成本的目的，為高壓輥磨機在氧化鋁料漿生產工藝中的應用提供了成功的經驗。

【關鍵詞】高壓輥磨機；輥磨；二次破碎；礦料細度

【中圖分類號】TQ172.6 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2017）05-0073-03

0 前言

高壓輥磨機是近年來在我國礦山機械領域中廣泛應用的一種物料粉碎設備。相對于礦石碎化方面的各種設備，如圓錐破碎機、顎式破碎機、棒磨機、球磨機等傳統的物料碎化設備，高壓輥磨機是一種由最新碎礦理論作為支撐的高效率超細粉碎新型設備。目前，在水泥廠最為適用，應用于水泥礦山時，也能大幅度地降低生產成本。高壓輥磨機可進行松散物料的中碎、細磨碎和超細磨碎。在選礦工藝中，可布置在球磨機之前，作為預磨設備，也可和球磨機構成混合粉磨系統。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用。近年來，研究者和生產廠家為了將其推廣到金屬礦山，針對金屬礦石的破碎和細磨也開展了大量的試驗和研究，國內多家鋼鐵廠，如攀枝花鋼鐵廠已將高壓輥磨機成功地應用于鐵礦石的破碎生產上，并取得了很好的效果。但就目前的情況來看，國內外對高壓輥磨機應用在氧化鋁生產工藝中的鋁礦石的破碎還沒有成功的先例。中國鋁業廣西分公司為了降低成本，提高磨機系統的生產效率，對高壓輥磨機在氧化鋁料漿生產中的應用做出了嘗試和探索。圖1是中國鋁業廣西分公司氧化鋁廠原料車間的高壓輥磨機。

1 高壓輥磨機的設備特點

高壓輥磨機設備是采用高壓料層粉碎原理，在二次破碎過程中獲得很高的能量利用率，被稱為粉碎設備的一場革命。高壓輥磨機粉碎物料的原理與傳統粉碎技術的不同之處：{1}高壓輥磨機對物料實施的是料層粉碎，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于傳統的動能破碎和球磨機將礦石磨碎的方式，在節能方面有明顯的優勢，物料在輥磨機輥縫的作用下，瞬間被粉碎和通過，物料對設備的磨損非常之小。{2}高壓輥磨機實施的是準靜壓粉碎，這種準靜壓粉碎方式通過輥子壓力來調節物料之間的擠壓應力，其中一個輥子可以在小范圍內水平移動來達到對物料的擠壓，并在輥子圓周轉動的帶動下進一步實現物料與物料的擠壓達到二次破碎的目的，它最顯著的特點在于多碎少磨。

在相同出料細度的情況下，磨礦的效率遠低于破碎的效率，磨礦的單位耗能又遠遠高于破碎的單位耗能。在實際的生產中，磨礦成本是破碎成本的數倍之多，球磨機主要在于“磨”，大多數磨機是先將物料破碎，然后在第一倉內進行粗磨，第二倉內再進行研磨，最后出料。不難看出，球磨機在設備和能耗及人力、管理、檢修維護等方面的成本都很高。但高壓輥磨機對礦料的碎化方式與磨機有本質的不同。與球磨機相比，磨機的重點是在“磨”，通過筒體的轉動帶動筒體內的鋼棒或鋼球磨碎礦料，可以說是多磨少碎。而高壓輥磨機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、細化了再磨，在相同出料細度的情況下，這種先碎再磨的方式明顯節約了能源，單機產能高，效率也高。此外，輥磨機比磨機系統設備的占地面積小，噪音低，操作簡便，不需要過多的人為干預，就設備成本而言可以降低至少一半以上。

總結國內外高壓輥磨機應用的情況并經過統計計算，可以確定它具有以下優勢。

（1）平均生產量可高達1 000 t/h，可使整個系統提產30%～40%。

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

（3）破碎后入磨機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以下細粉含量提高了40%～50%。

（5）設備投資少、配套設備少，占地面積小，可靠性高，作業率可達95%左右。

2 高壓輥磨機在氧化鋁礦漿原料生產中的應用

中國鋁業廣西分公司氧化鋁廠在2013—2016年將高壓輥磨應用到氧化鋁的生產過程中，那么，礦漿原料的生產是否也可以用高壓輥磨機來達到碎磨礦石的目的從而提高磨機效率呢？我們先來看一下濕法氧化鋁礦漿的生產工藝過程：首先礦石通過皮帶系統和混勻取料機在均化庫內得以均化混勻后送至磨頭倉，再進入棒磨機并沖入母液加入石灰原料進行研磨，礦料在棒磨機粗磨后磨出的礦漿進入中間泵池，然后由中間泵將粗磨后的料漿打到水旋器中，水旋器分級后有部分細度合格的料漿直接進入礦漿槽中成為料漿成品，大部分細度不合格的料漿被水旋器分級進入球磨機中進行二次研磨即細磨，細磨后的礦漿進入中間泵池中又被中間泵打到水旋器，這時大部分經細磨后的合格礦漿在水旋器分級的作用下進入礦漿槽中成為合格產品，少部分不合格的料漿再次回到球磨機中細磨，礦石不斷地進入磨機，磨機不斷地研磨生產料漿，往復循環這一過程。

高壓輥磨機將處理后粒度為15～30 mm的礦石通過輥磨機的碎磨后得到更細的礦料，根據輥磨機二次粉碎原理，輥磨出來的礦料不但顆粒很細，而且由于顆粒內部受到擠壓后產生了很多微裂紋，受到了“內傷”的礦料顆粒在磨機的研磨作用下很快離解變成更細的顆粒，使用這種礦料在相同的時間內磨機磨出合格細度的礦漿的產量將大幅度提高。但在實際應用中，由于原礦石中水分含量高于高壓輥磨機對礦料水分的要求，礦料碾碎沒有達到最佳效果。中國鋁業廣西分公司從投產至今一直使用15～30 mm顆粒度的礦石，由于礦山的采礦和礦處理的生產工藝沒有變化；礦料的水分和含泥量也基本保持現有的水平，從取料機的選型到皮帶系統設備的性能參數、磨頭倉及眾多皮帶下料口的參數設計，無不以礦料性質作為設計依據。使用輥磨機后，礦料的性狀發生了很大的變化，黏性變大，容易造成皮帶系統的堵料，所以必須進行大量的改造和探索，才能適應新礦料的生產，這無疑會增加成本，也有悖于使用輥磨機達到降本增效的目的。

使用高壓輥磨機初期，因礦石性質達不到輥磨機對礦料的指標要求，這個指標主是要是水分含量。如果能改變水分含量讓礦料的性質適應輥磨機的要求，那么，生產出合格的物料是完全可以做到的。為此，中國鋁業廣西分公司曾用小型輥磨機做過試驗，通過對礦石進行干處理和搭配一定比例的顆粒礦料，輥磨機壓出了合格的料餅和粉狀、顆料極細的鋁礦料。因此，將礦石中水分控制在入磨標準是高壓輥磨機能碎磨出合格礦料顆粒的關鍵。但對于現階段而言，改變礦石生產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天然干燥的方法去除水分，等礦石的水分含量達到高壓輥磨機入磨要求后再進行輥磨生產，高壓輥磨機不生產時，還是沿用原來的礦漿生產工藝進行生產，通過高壓輥磨機不定期地加入礦漿生產的模式來看，在一定程度上確實達到了提高磨機效率和節能的目的，但由于礦石的水分不能通過天然干燥方式大量且快速地得到控制，高壓輥磨機的實際應用效率并不高。為此，公司也還在不斷地探索采用人工干燥的方法，目前已有幾個方案在研究討論中，其中有采用回轉窯烘干的方法，還有在選礦工藝中將干凈、干燥的礦石另選分類等方法。雖然這些方法的應用會增加資金、人力、物力的投入，但中國鋁業廣西分公司對高壓輥磨機在金屬礦山的應用與研究是沒有停止過的。相關人員在與國內外同行的交流中也總結了一些可用的經驗，下一步將會付諸實踐。相信在不久的將來，高壓輥磨機將會更加全面地應用在氧化鋁礦漿原料的生產中。

3 結語

眾所周知，一種新工藝、新設備、新材料的應用給工業生產帶來的變化是革命性的。企業的進步和發展是靠技術的進步和新生產工藝的應用來實現的。高壓輥磨機搭配磨機交替生產模式是一種新工藝，因為不能完全使用干礦石，高壓輥磨機沒能完全地得到應用。雖有成本的降低和生產效率的提高，但總體效果不是很明顯。高壓輥磨機在水泥行業已成為必備的生產設備，在水泥生產中發揮了巨大的作用。由于氧化鋁礦漿生產工藝的特殊性及企業的地域性，使高壓輥磨機的應用受到了一定的限制，目前在全國仍然沒有一家氧化鋁生產企業把輥磨機真正地應用到實際生產中。中國鋁業廣西分公司率先采用了輥磨機，雖然在這一過程中遇到了很多的波折，但是一旦輥磨機能成功地應用，將成為一種里程碑式的象征。

參 考 文 獻

[1]李小君.高壓輥磨機高設備[Z].成都利君設備有限責任公司，2012.

[2]張健，黃澤爾，陳汝萱.立式磨煤機原煤制粉工藝及安全工藝設計[J].企業科技與發展，2017（2）.

[3]段玉震.高壓輥磨機的研究與應用[J].礦山機械，2013

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[責任編輯：鐘聲賢]