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矿岩高压辊磨的试验研究
2011-07-27
在小型高压辊磨试验样机上对南芬铁矿石、花岗石和石灰石进行了静压粉碎试验K 给出了三种物料的辊磨筛分结果M分析了系统压力和辊间隙对辊磨效果的影响规律M探讨了 高压辊磨在铁矿石粉碎中应用的可行性.
1 9 9 7年 2 月 东 北 大 学 学 报 ; 自 然 科 学 版 Γ Feb. 1 9 9 7 第 18 卷 第 1 期 JournalofN o rtheasternU niversity ; N atural Science Γ V o l118ΚN o. 1 Ξ 矿 岩 高 压 辊 磨 的 试 验 研 究 ① 高航 杨 晓 明徐 小 荷   东 北 大 学 机 械 工 程 学 院 Κ沈 阳110006Γ ; 东 北 大 学 资 源 与 土 木 工 程 学 院 Κ沈 阳 110006Γ ; 摘要在 小 型 高 压 辊 磨 试 验 样 机 上 对 南 芬 铁 矿 石 、花 岗 石 和 石 灰 石 进 行 了 静 压 粉 碎 试 验 Κ 给 出 了 三 种 物 料 的 辊 磨 筛 分 结 果 Μ分 析 了 系 统 压 力 和 辊 间 隙 对 辊 磨 效 果 的 影 响 规 律 Μ探 讨 了 高 压 辊 磨 在 铁 矿 石 粉 碎 中 应 用 的 可 行 性 . 关 键 词高 压 辊 磨 Κ矿 岩 Κ粒 度 . 分 类 号 TD 451ΜTG 23113 使 用 高 压 辊 磨 机 对 矿 岩 静 压 粉 碎 可 显 著 提 高 后 续 球 磨 机 的 粉 磨 效 率 Κ节 省 电 耗 、钢 耗 Κ已 [ 1Κ2 ] . 但 是 在 诸 如 铁 矿 石 等 坚 硬 物 料 的 在 水 泥 生 料 、熟 料 等 物 料 粉 碎 作 业 中 得 到 了 成 功 的 应 用 粉 碎 应 用 尚 不 多 见 . 我 国 铁 矿 石 贫 矿 多 Κ需 要 选 矿 加 工 的 铁 矿 石 占 98% Κ而 粉 碎 能 耗 约 占 选 厂 [ 3 ] 能 耗 的 70% Κ其 中 大 多 数 又 耗 于 粉 磨 作 业 . 能 否 将 高 压 辊 磨 技 术 应 用 于 铁 矿 石 的 粉 碎 就 成 为 矿 山 节 能 的 一 个 重 要 课 题 . 基 于 此 Κ作 者 在 已 研 制 成 功 的 GM 600自 200 型 高 压 辊 磨 试 验 样 机 上 对 矿 石 高 压 辊 磨 工 艺 及 其 应 用 开 展 了 系 统 的 研 究 . 本 文 仅 对 南 芬 铁 矿 石 、花 岗 石 和 石 灰 石 三 种 物 料 的 粉 碎 效 果 进 行 了 比 较 和 分 析 . 1 高 压 辊 磨 机 粉 碎 原 理 和 试 验 方 法 高 压 辊 磨 机 主 要 由 两 个 压 辊 组 成 Κ一 个 为 定 辊 Κ一 个 为 可 水 平 方 向 移 动 的 动 辊 Κ见 图 1 所 示 . 动 辊 受 到 来 自 液 压 系 统 强 大 的 推 力 Κ使 两 个 相 向 转 动 的 压 辊 间 的 物 料 层 受 到 大 约 50~ 2 00M Pa的 挤 压 力 Κ使 被 啮 入 的 物 料 成 为 饼 状 或 碎 裂 Κ从 而 使 后 续 球 磨 容 易 Κ达 到 增 产 、节 能 的 目 的 . 试 验 所 用 高 压 辊 磨 机 的 主 要 技 术 参 数 有 Π辊 径 600 mm Κ辊 宽 200 mm Μ主 电 机 功 率 2 自 7 kW Κ最 大 静 压 力 1 000 kN Μ设 计 最 大 入 料 粒 3 图 1  高 压 辊 磨 机 原 理 图 度 30 mm ; 实 际 可 达 60 mm ΓΜ设 备 生 产 能 力 15 20 töh. ~ Ξ 1996204225 收 到 .① 男 Κ35Κ博 士 Κ副 教 授 . 国 家 : 八 五 Φ科 技 攻 关 后 续 暨 : 九 五 Φ科 技 攻 关 项 目 ; 编 号 Π852625201201Γ. 第 1 期 高航 等 Π矿 岩 高 压 辊 磨 的 试 验 研 究 107 液 压 系 统 的 压 力 和 两 压 辊 的 初 始 间 隙 大 小 是 高 压 辊 磨 机 上 能 够 调 节 物 料 粉 碎 效 果 的 两 个 基 本 工 艺 参 数 . 合 理 选 择 液 压 系 统 的 压 力 和 初 始 辊 间 隙 Κ可 使 设 备 发 挥 最 佳 的 粉 碎 效 果 . 为 了 测 定 上 述 工 艺 参 数 对 辊 磨 效 果 的 影 响 规 律 Κ探 索 高 压 辊 磨 粉 碎 铁 矿 石 的 可 行 性 Κ试 验 选 用 了 南 芬 铁 矿 石 、 花 岗 石 和 石 灰 石 三 种 物 料 做 对 比 分 析 Κ其 入 料 粒 度 为 25~ 60 mm Κ平 均 4 0 mm. 试 验 前 Κ先 将 待 辊 压 物 料 装 满 料 仓 Κ然 后 空 载 启 动 设 备 . 待 设 备 运 转 平 稳 时 Κ快 速 打 开 料 仓 门 使 物 料 连 续 不 断 地 落 入 两 压 辊 之 间 进 行 辊 磨 . 在 整 个 辊 磨 作 业 中 随 机 从 出 料 口 采 样 以 备 筛 分 Κ每 次 采 样 物 料 重 约 3 000~ 4 000 g. 经 高 压 辊 磨 后 的 物 料 通 常 存 在 许 多 料 饼 等 块 物 . 为 了 准 确 测 定 辊 磨 后 的 真 实 筛 分 结 果 Κ须 将 这 些 料 饼 做 简 单 的 松 散 处 理 . 本 试 验 中 采 用 人 工 手 碎 方 法 将 料 饼 松 散 Κ然 后 再 将 样 品 置 于 标 准 拍 击 振 动 筛 上 筛 分 Κ即 可 得 到 辊 磨 筛 分 结 果 . 2 试 验 结 果 与 分 析 2 11系 统 压 力 对 辊 磨 粒 度 分 布 的 影 响 液 压 系 统 压 力 p 的 大 小 直 接 代 表 了 辊 磨 物 料 静 载 压 力 F 的 大 小 . 二 者 的 关 系 如 下 式 所 示 F = S p 5 2 式 中 ΨS 为 液 压 缸 工 作 腔 的 有 效 面 积 . 本 试 验 中 ΨS = 1125自 10 mm . 图 2 至 图 4 给 出 了 上 述 三 种 物 料 在 不 同 系 统 压 力 条 件 下 的 辊 磨 筛 分 结 果 . 统 计 结 果 表 明 Κ采 用 高 压 辊 磨 工 艺 可 使 物 料 的 图 2  石 灰 石 在 辊 间 隙 为 10 mm 时 的 粒 度 筛 下 曲 线 — 8 M PaΜ○ — 6M PaΜ○û — 4M Pa. 图 3  花 岗 岩 辊 间 隙 为 10 mm 时 的 粒 度 筛 下 曲 线 ● — 8 M PaΜ○ — 6M PaΜ○û — 4M Pa. ● 平 均 破 碎 比 高 达 30 以 上 . 系 统 压 力 越 大 Κ则 破 碎 比 越 高 . 当 系 统 压 力 达 到 8 M Pa 时 Κ三 种 物 料 的 平 均 出 料 粒 度 ;R ittinger 粒 度 Γ均 小 于 1 10 mm. 其 中 200 目 以 下 细 粒 度 的 物 料 比 例 高 达 10%~ 15% Κ10 mm 以 上 的 粗 粒 度 物 料 不 足 2%. 分 析 这 些 大 块 物 料 多 数 是 辊 两 侧 漏 出 和 1 已 压 酥 而 未 松 散 开 的 物 料 . 图 4  南 芬 铁 矿 在 辊 间 隙 为 10 mm 时 的 粒 度 筛 下 曲 线 进 一 步 分 析 试 验 结 果 可 知 Κ辊 磨 压 力 对 辊 磨 效 果 的 影 响 存 在 某 一 临 界 值 Κ即 当 压 力 达 到 ● — 8 M PaΜ○ — 6M PaΜ○û — 4M Pa. 该 临 界 值 时 Κ继 续 增 加 压 力 则 破 坏 程 度 不 再 明 显 增 加 . 岩 石 硬 度 越 高 Κ强 度 越 大 Κ则 临 界 压 力 亦 越 高 . 初 步 计 算 表 明 Κ临 界 压 力 大 小 与 物 料 的 抗 破 碎 强 度 直 接 相 关 . 在 本 试 验 条 件 下 Κ辊 磨 南 芬 1 08 东 北 大 学 学 报 ; 自 然 科 学 版 Γ 第 18 卷 铁 矿 石 时 系 统 压 力 取 8 M Pa 为 宜 ; 对 应 静 压 力 000 kN ΓΜ辊 磨 花 岗 石 时 系 统 压 力 取 7~ 6M Pa 1 为 宜 ; 对 应 静 压 力 875~ 750 M PaΓΜ辊 磨 石 灰 石 时 系 统 压 力 取 5~ 6 M Pa 为 宜 ; 对 应 静 压 力 625 ~ 750M PaΓ. 2 12压 辊 初 始 间 隙 对 辊 磨 效 果 的 影 响 压 辊 初 始 间 隙 ; 以 下 简 称 辊 间 隙 Γ不 仅 对 辊 磨 过 程 的 稳 定 性 有 影 响 Κ对 辊 磨 效 果 亦 存 在 较 大 图 5  花 岗 岩 在 8M Pa 下 不 同 辊 间 隙 的 粒 度 筛 下 曲 线 的 影 响 . 一 般 说 来 Κ辊 间 隙 越 小 Κ则 辊 磨 效 果 越 好 Κ见 图 5 所 示 . 但 生 产 能 力 ; 即 物 料 的 通 过 量 Γ会 随 之 减 小 Κ允 许 的 最 大 入 料 粒 度 亦 随 之 减 小 . 因 此 在 实 际 使 用 高 压 辊 磨 机 时 Κ必 须 同 时 兼 顾 辊 磨 效 果 、 生 产 能 力 和 设 备 造 价 三 者 之 间 的 关 系 . 3 铁 矿 石 高 压 辊 磨 的 可 行 性 分 析 上 述 粉 碎 试 验 结 果 表 明 Κ高 压 辊 磨 铁 矿 石 具 有 较 大 破 碎 比 和 令 人 满 意 的 粉 碎 效 果 Κ但 需 要 设 备 能 提 供 更 大 的 静 压 力 Κ此 外 坚 硬 铁 矿 石 在 静 压 粉 碎 时 可 产 生 较 大 的 冲 击 载 荷 . 物 料 的 入 料 粒 度 越 大 Κ则 冲 击 载 荷 亦 越 大 Κ对 压 辊 的 破 坏 亦 越 严 重 . 这 一 点 在 试 验 时 通 过 观 察 辊 压 后 的 压 辊 表 象 已 得 到 了 证 实 . 从 节 能 的 角 度 来 看 Κ矿 石 越 坚 硬 难 磨 Κ则 采 用 高 压 辊 磨 的 节 能 效 果 也 越 [ 4Κ5 ] . 高 压 辊 磨 技 术 能 否 成 功 地 用 于 铁 矿 石 等 坚 硬 物 料 的 粉 碎 Κ显 然 关 键 在 于 压 辊 表 面 耐 显 著 磨 性 和 抗 冲 击 韧 性 是 否 能 同 时 满 足 工 业 化 生 产 的 要 求 . 国 内 现 有 的 压 辊 材 料 或 因 耐 磨 性 差 Κ或 因 抗 冲 击 性 能 差 Κ无 法 适 应 铁 矿 石 高 压 辊 磨 的 工 况 . 采 用 表 面 堆 焊 高 性 能 耐 磨 材 料 是 提 高 压 辊 使 用 寿 命 的 方 向 . 为 GM 600自 200 型 高 压 辊 磨 机 而 研 制 的 一 种 耐 磨 药 芯 焊 丝 经 工 业 化 连 续 粉 碎 试 验 ; 累 计 破 铁 矿 石 6 000 多 吨 ΓΚ已 表 现 出 良 好 的 综 合 机 械 性 能 Κ其 磨 损 率 小 于 5 götΚ基 本 上 可 以 满 足 工 业 化 生 产 对 压 辊 使 用 寿 命 的 要 求 . 进 一 步 的 试 验 仍 在 进 行 中 Κ以 期 进 一 步 提 高 材 料 的 耐 磨 性 [ 6 ] . 和 抗 冲 击 韧 性 4 结论 ; 1Γ高 压 辊 磨 矿 岩 可 获 得 较 大 的 破 碎 比 Κ在 本 试 验 条 件 下 Κ当 入 料 平 均 粒 度 为 40 mm 时 Κ 出 料 平 均 粒 度 可 小 于 1 mm. 2Γ对 于 不 同 的 物 料 Κ辊 磨 压 力 存 在 某 一 临 界 值 . 当 压 力 达 到 该 临 界 值 时 Κ继 续 增 加 压 力 Κ 物 料 的 破 碎 程 度 不 再 明 显 增 加 Κ而 功 耗 却 随 压 力 的 增 加 而 继 续 增 大 . 3Γ压 辊 初 始 间 隙 对 辊 磨 后 物 料 的 粒 度 有 较 大 影 响 . 在 满 足 设 备 生 产 能 力 和 入 料 粒 度 条 件 下 Κ初 始 间 隙 越 小 越 好 . 4Γ高 压 辊 磨 铁 矿 石 不 仅 要 求 压 辊 有 良 好 的 硬 度 和 耐 磨 性 Κ而 且 要 求 压 辊 有 较 大 的 抗 冲 ; ; ; 击 韧 性 Κ努 力 提 高 压 辊 表 层 材 料 的 综 合 机 械 性 能 是 高 压 辊 磨 技 术 能 否 应 用 于 铁 矿 石 等 坚 硬 物 料 粉 碎 的 关 键 . 第 1 期 高航 等 Π矿 岩 高 压 辊 磨 的 试 验 研 究 109 参 考 文 献 1 2 马 玉 聪 . 高 压 辊 磨 新 技 术 的 进 展 . 金 属 矿 山 Κ1991; 10ΓΠ56~ 58 Schonert K. A first survey of grinding w ith high2comp ression roller m ills. International Journal of M ineral Process2 ingΚ1988; 22ΓΠ401~ 412 3 4 5 徐 小 荷 . 矿 石 粉 碎 原 理 和 降 低 粉 碎 能 耗 途 径 之 我 见 . 世 界 有 色 金 属 Κ1988; 4ΓΠ14~ 16 黄 士 芳 Κ董 平 川 . 高 压 辊 磨 机 的 实 验 室 模 拟 试 验 . 西 安 冶 金 建 筑 学 院 学 报 专 集 Κ1989; 10ΓΠ10~ 13 杨 晓 明 Κ高 航 Κ徐 小 荷 . 辊 压 机 用 于 粉 碎 矿 岩 的 工 业 试 验 . 矿 山 机 械 Κ1996; 4ΓΠ8~ 11 Experim ental Study of O re2rock Crushing w ith H igh2com 2 p ression Ro ller M ill Gao H ang ΨY ang X iaom ing ΨX u X iaohe ABSTRACTStatic crushing tests of N anfen iron o reΚgranite and lim estone are m ade on the sm all2size high2 comp ression ro ller m ill. The classification of the o res crushed and the effects of the hydraulic p ressure and the initial clearance betw een two ro llers on crushing results are p resented. A lso the feasibility of high2com 2 p ression ro ller m ill in crushing iron o re is discussed in the paper. KEY WORDS  high2comp ression ro llingΚo re2rockΚgrain size. ≅R eceived A p ril 25Ψ1996Σ
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