粒群粉碎原理及辊压机的应用

彭建安(成都建筑材料工业设计研究院有限公司装备技术分公司 610110)

粒群粉碎原理及辊压机的应用

彭建安
(成都建筑材料工业设计研究院有限公司装备技术分公司 610110)

辊压机通常也称为高压辊磨机，这种机器和惯性粉碎机有较大差别，主要是运用了粒群粉碎原理，且具有节能效果好、产量高、效率高、占地面积小、使用期限长、维修率低等多种优势，因此广泛运用于物料磨碎等工作中。本文首先介绍了粒群粉碎的原理，然后分析了辊压机的工作原理，最后结合实际案例，研究了辊压机的具体应用方法。

粒群粉碎；原理；辊压机；应用

在物料粉磨领域，传统的圆锥破碎机工作效率较低，且能量消耗较大，已经难以满足当前社会科学技术不断发展的需要。辊压机属于一种新型粉磨设施，其工作效率高、能耗低、噪音小，不仅能用于新厂房，还适用于旧厂房的技术改良。在粉磨过程中根据粒群粉碎原理科学运用辊压机，能够提高粉磨效率，获得理想的物料粉磨成果。

一、粒群粉碎原理

在辊压机内部，物料通常是以挤满给料的形式放进机器中，做成料饼。料饼表层直接和辊压机的表层触碰，并受到来自辊面的压力。除此之外，料饼内部的颗粒也会受到这一压力的影响，从而被碾碎成粉末。这种内部颗粒相互受力而引起的粉碎现象，可以称为粒群粉碎、粒间粉碎或是料层粉碎。粒群粉碎原理是辊压机实施具体工作的重要基础。在粒群粉碎原理下，料饼内部的颗粒全都因受到相互压力而粉碎，并非只是受到来自辊面的压力。某公司制造的辊压机，其最高产量达到了3000t/h。由于料饼内部所有颗粒在压力的传输过程中都会出现粉碎现象，因此能量利用率能够达到空间的高度，且辊面不易被磨损。某公司在运用辊压机碾碎坚硬的金属矿石时，其辊压机的单位能耗仅仅是0.8到3kW°h/t，比正常的粉碎机少了10%到50%左右，且辊面的使用期限都在1500小时到2000小时以上，其性能十分优秀。

对于常规的破碎机而言，较细的颗粒处在较粗颗粒之间的缝隙内，不会直接遭受机器产生的压力，因此彻底粉碎的几率很低。利用辊压机进行粒群粉碎，则较细的颗粒也能够充分受到颗粒间的相互作用力，使整个料饼全部粉碎，从而达到良好的粉磨效果。这一现象体现在粉碎目标的粒度分布之上，即是细颗粒的含量比常规破碎机更高。这对于后续工作的开展，比如在球磨机中进行细磨，或是制作炼铁所需的球团给料等，能够起到良好的效果。

二、辊压机的工作原理

现阶段，辊压机已经广泛运用于原材料工业部门中，比如水泥厂、选矿厂等。辊压机和以往的旧式对辊破碎机比起来，前者的给料粒级总体小于排料口粒级，而后者则是比排料口更大的粗粒级。在辊压机当中，细粒级之所以不会直接从排料口排出，而是在机器内部粉碎，其主要原因就是采取了挤满给料的方法，也就是将给料里的细粒级挤压为密实的料饼，而并非以松散的颗粒形态放进机器中。对于辊破碎机或是其余的常规破碎机而言，其破碎工具如齿板、钢球、辊子等，都把作用力集中在了较大的物料颗粒上，而细颗粒却难以直接受到粉碎压力的作用，或是受到的压力较小，因此会直接由排料口排出机器外。

放进辊压机的细粒级会在辊子之间几百吨压力的作用之下，以整体的形态被碾压至粉碎。施加于物料颗粒上的压力会先把料饼碾压密实，所以，辊压机所排出的料饼，其容重会达到物料自身密度的85%到88%左右。此外，圆锥破碎机也会使用挤满给料的方法，但和辊压机的工作原理又有所不同。在圆锥破碎机中，物料进到机器内部就会分散开来，仅仅是单体颗粒在动锥及固定锥之间得到碾压粉碎。但在普通的破碎机内，物料一般会在宽度较窄的排料口周围产生堵塞现象，出现类似于挤满给料的情况。这一情况会让机器受力，从而衬板的磨损程度也会增加，导致产量降低。虽说普通的破碎机出现堵塞问题时，也会产生一定的粒群粉碎效用，但并不显著，且排料也不够通畅。但被辊压机压实并碾碎的料饼，却会以接近于辊面圆周线的速度（1到1.25米每秒），以压片的形态排到机器外，所以，最终获得的产量很高。

某公司曾经针对一种铁矿石运用辊压机实施了压碎实验，其实验结果显示，如果按照铁矿山每年生产1700万吨铁矿石的数据计算，把辊压机与圆锥破碎机进行比较，从使用数量看，则需要 6台圆锥破碎机完成碾压工作，但辊压机只需 1台就能完成。从占地面积看，使用圆锥破碎机需占地350平方米，辊压机只占130平方米。从作业率看，圆锥破碎机作业率大约80%，而辊压机则高于95%。从单位能耗看，圆锥破碎机约消耗 1.92kWh°t-1，辊压机只消耗 1.6kWh°t-1。根据以上数据可以看出，和传统的圆锥破碎机比起来，辊压机产量更高，占地面积小，且辊面使用期限长，效率高，能耗低，因此能广泛运用于物料粉磨过程中。

三、辊压机的具体应用

（一）智利公司对辊压机的应用

智利的CMH公司，运用了1台—170/180型号的辊压机，其作用力为16MN，辊直径为170毫米，辊面宽度为180毫米。该公司用这台辊压机替代普通的圆锥破碎机，将铁矿石压碎。辊压机把粒度小于63.5毫米的给料粉碎为6.35毫米左右的颗粒，且细颗粒占了75%到80%的比例。经统计，辊压机的产量达到了2000t/h，其单位能耗低于1.4kW°h/t，名义压力为5N每平方毫米，且电机容量达到了2× 1800kW。

（二）非洲毛里塔尼亚公司对辊压机的应用

非洲毛里塔尼亚的SNIM公司，配置了两台34英尺的Aerofall型自磨机，用于碾碎铁矿石。该自磨机0到30毫米的产品送到筛孔1.6毫米的筛子上，实行细分处理。筛选后的产品送到型号RP16—170/180辊压机内，然后压碎到65%到80%的颗粒直径都低于1.6毫米为止。筛选过后的产品再进行磁选，在磁选过程中，铁矿需返入辊压机内接受再次粉碎。这一公司中设置了两台该型号的辊压机，每台的产量都达到了1450t/h。这类辊压机的单位能耗低于1.3kW°h/t，其名义压力为5N每平方毫米，电机容量达到2×900kW。

（三）巴西CVRD公司对辊压机的应用

巴西CVRD公司把RP15—140/180型号的辊压机安置于球磨机前方，并把炼铁所需的球团给料初步磨碎，以此提升球磨机产量与产品的比表面，也就是利用透气法所算出的比表面。该辊压机的产量达到了715t/h，给料比表面是500Blaine （cm2/g），所含水分是8.5%，产品比表面是900Blaine（cm2/g），单位粉碎所耗电能低于2.4kW°h/t，最高名义压力是5N每平方毫米，电机容量达到了2×1750kW。（四）印度Kudremukh公司对辊压机的应用

印度 Kudremukh公司在运用辊压机时，先把制作球团的过滤精矿采用 7—140/110型号的辊压机进行细致碾磨，提升其比表面积，以便满足球团制作的需要。其给料比表面积达到了1500Blaine，水分含量是10.6%，经过辊压机碾碎过后其比表面积提升到了1900Blaine。这一型号的辊压机产量达到了550t/h，单位电能消耗低于2.2kW°h/t，其最高名义压力是4.6N每平方米，电机容量是2×660kW。

（五）美国公司对辊压机的应用

美国一家公司采用了三台32英尺的自磨机，用于粉碎铁燧岩。自磨机产品当中包含了一些75毫米左右的石块，这些石块堆积在自磨机中，很难碾碎。这时候运用辊压机粉碎石块，可以提升自磨机的工作效率。把自磨机送到砾磨机深度进行碾碎，石块送到7—140/80型号的辊压机中，完全粉碎之后再送回自磨机，确保自磨机内达到最佳颗粒分布状态。该公司原本计划让每台自磨机的产量提升到80t/h，实际上提高到了120到150t/h。该辊压机的辊面使用期限长达10000小时。

结束语：

辊压机属于最近一段时间新发展起来的物料粉碎机器设备，这种粉碎机和普通的粉碎机有较大差别。其主要是运用了粒群粉碎的原理，具有节约能源、粉碎比例高、辊面使用期限长、效率高、占地面积小等多种特征，因此不但能够用在细碎作业中，也可以运用于粗磨与超细磨碎等工作过程中。

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1007-6344（2016）06-0010-01