某材料厂预烧结产品高压辊磨与对辊机碎矿对比试验

尚立君

（河北钢铁集团矿业有限公司机电检修分公司）

磁性材料是一种重要的功能材料，广泛应用于各类电力、电子产品中。硬磁材料是相对于软磁材料而言的，是指磁化后不易退磁，能长时间保留磁性的一种铁氧体材料［1-8］。这种材料不仅可以用于电信器件中的录音器、微音器、拾音器、电话机以及各种仪表的磁铁，而且在污染处理、医学生物和印刷显示等方面也得到了应用［9-10］。制备铁氧体有陶瓷法、化学共沉淀法、水热合成法、溶胶-凝胶法和熔盐法等，工业上批量生产铁氧体的主要方法为陶瓷法，多采用干法混合球磨技术进行铁氧体的制造，其传统生产工艺流程为原料选取→配料→1 次球磨→混料→预烧→粉碎过筛→加入2次配方→2次球磨→压制成型→烧结→磨削加工［11-14］。在制备过程中，通过2 次球磨将预烧料颗粒磨得细小均匀可获得更高的矫顽力，这就对工艺和机械设备提出了更高的要求。球磨机入料的性质决定了球磨产品的性质，粉碎过筛流程采用传统的对辊破碎机，为了使2次球磨入料性质更好，应探索使用新型设备用于预烧料的破碎［15］。

铁氧体磁性材料也是高能耗产业，伴随着磁性材料产业链的转移，我国已经成为“磁都”，每年铁氧体的产量快速增长。在“双碳”目标的引领下，材料企业的“节能降耗、降本增效”工作迫在眉睫。高压辊磨机作为一种高效节能的粉碎设备，经过高压辊磨机粉碎的产品粒度小、分布均匀，粉碎产品内部可产生大量裂纹，能够有效降低bond 球磨功指数，节能效果明显［16-19］。高压辊磨技术在干法混合球磨技术制粉工艺中受到关注。

本研究以某材料厂预烧结后的矿样为对象，考察高压辊磨工艺对磨矿效果的影响，并与对辊机磨矿效果对比，为提高磨矿效率及节能降耗提供基础依据。

1 试样性质

试样为某材料厂预烧结后的矿样，对矿样进行混匀、缩分，取样后进行粒度筛析，考察初始粒度组成情况（表1）。

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由表1 可知，样品的粒度分布不均，3.0～5.0 mm粒级含量25.45%，占比最多，+3.0 mm 粒级是试验中的主要处理对象。

2 试验方法

2.1 试验设备

试验采用中钢天源自主研发的GM100/30型高压辊磨机，该辊磨机由给矿料仓、给矿闸板（液压）、辊磨机主机等组成，物料可通过行车吊装卸入给矿料仓中，通过高压辊磨机后排出。其中，高压辊磨机辊径1 000 mm，辊宽300 mm，转速0～20 r/min，柱钉辊面，最大工作压力9.0 MPa、最小辊间距5 mm，压力、间距均可调节，装机功率132 kW×2（图1）。

试验采用2PG0425 型对辊破碎机，辊径400 mm，辊宽250 mm，进料口小于25 mm，间距可调节，电机功率3 kW×2，处理能力1.5～10 t/h（图2）。

2.2 试验方法

称取一定质量的矿样，在适宜条件下进行碎矿试验，将碎矿产品混匀后取样进行筛析。

3 试验结果及讨论

3.1 高压辊磨碎矿试验结果

称取150 kg 原矿，设置高压辊磨机辊间距10 mm、转速10 r/min 进行开路试验，产品粒级筛析结果见表2。

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由表2 可知，3.0～5.0 mm 粒级含量16.63%，占比最多；与表1 相比，-5.0 mm 粒级含量比原矿增加12.01 个百分点，3.0～5.0 mm 粒级含量比原矿减少8.82 个百分点， -0.63 mm 粒级含量比原矿增加12.63个百分点。

3.2 对辊机碎矿试验结果

称取30 kg 原矿，设置对辊破碎机辊间距为18 mm进行开路试验，产品粒级筛析结果见表3。

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由表3可知，3.0～5.0 mm粒级含量24.04%，占比最多；与表1相比，-5.0 mm粒级含量比原矿增加0.42 个百分点，3.0～5.0 mm 粒级含量比原矿减少1.41 个百分点，-0.63 mm 粒级含量比原矿增加2.38个百分点；与表2 相比，-5.0 mm 粒级含量比高压辊磨产品少11.60个百分点，3.0～5.0 mm 粒级含量比高压辊磨产品多7.41 个百分点，-0.63 mm 粒级含量比高压辊磨产品少10.25个百分点。

高压辊磨试验和对辊试验的粉碎产品粒度较细，运用罗辛-拉姆勒分布对其粒度特性进行描述，R-R方程为［20］

式中，R为粒度大于x的正累计产率，%；d为颗粒直径或筛孔宽，mm；b为与产物粒度相关的参数；n为与物料性质有关的参数。

不同碎磨条件下产品粒度回归结果见表4。

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当d＜＜exp（1/b）时，b对R降低的影响起主要作用，b越大，R越小，R下降越快，粒度分布就越均匀［20］。2 种试验下均为d＜＜exp（1/b），可知高压辊磨试验产品的粒度分布更加均匀。

4 结 论

（1）预 烧 结 后 的 矿 样3.0～5.0 mm 粒 级 含 量25.45%，占比最多。高压辊磨机产品3.0～5.0 mm 粒级含量比原矿减少8.82个百分点，3.0～5.0 mm粒级含量比对辊机产品多7.41 个百分点；高压辊磨机产品-0.63 mm 粒级含量比原矿增加12.63 个百分点，-0.63 mm粒级含量比对辊机产品多10.25个百分点。

（2）预烧结后的矿样使用高压辊磨机碎样比对辊机碎样效果好，粒度分布更加均匀，产品相对更细。高压辊磨机应在干法混合球磨制粉工艺中是可行的，最优的碎样效果还需后续试验寻找，在干法混合球磨技术制粉工艺中还应与球磨机共同考虑。