立磨粉磨技術(shù)

1．前言
　　100多年來(lái)，各種型式的管磨一直是礦物加工最常用的粉磨工具。然而在某些工業(yè)領(lǐng)域，例如水泥工業(yè)已經(jīng)發(fā)生了變化，現(xiàn)在已采用立磨進(jìn)行烘干粉磨。這是因?yàn)槟芎慕档筒⑶掖朔N磨機(jī)的烘干能力提高。
　　80年代后期引進(jìn)了高壓研磨技術(shù)，即輥壓機(jī)技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)在水泥工業(yè)被廣泛接受，進(jìn)行熟料和礦渣的粉磨，同時(shí)還應(yīng)用到礦物原料的加工。應(yīng)用過(guò)程中積累的經(jīng)驗(yàn)提高了烘干粉磨的總體效益。
　　采用顆粒間研磨原理的立式輥磨得到普及幾乎已有100年，然而在過(guò)去的30年，高產(chǎn)量磨機(jī)的開(kāi)發(fā)伴隨水泥需求量的增漲，其設(shè)備裝機(jī)能力則穩(wěn)步加大。立磨操作使用的壓力低于高壓磨機(jī)。物料的磨蝕性起著重要作用并且可以考慮應(yīng)用耐磨鑄件的問(wèn)題。該粉磨工具的機(jī)械穩(wěn)定性也很高。
2．萊歇立輥磨
　　基于90多年的經(jīng)驗(yàn)，萊歇公司在提供立輥磨方面享有良好的信譽(yù)。在美國(guó)和日本的許可證制造廠已生產(chǎn)許多年。90年前萊歇磨首次誕生時(shí)主要用于發(fā)電廠的煤粉磨，目前萊歇磨已成為水泥工業(yè)粉磨原料、熟料和高爐礦渣以及電廠、水泥窯和高爐粉磨煤粉的知名粉磨工具。
　　目前最大規(guī)模的此類磨機(jī)是LM63.4，粉磨水泥原料的能力是840t/h（90μm篩篩余為15%），裝機(jī)容量6000kW以下。類似磨機(jī)已在礦物加工行業(yè)投入使用，同樣用于磷酸鹽、石灰石、石膏以及其它工業(yè)礦物原料的粉磨。
3．萊歇磨的設(shè)計(jì)
　　在浮選和相關(guān)工藝中，萊歇磨的喂料細(xì)度覆蓋很廣，水泥原料粉磨200μm篩余1~5%非常普遍。無(wú)煙煤和石油焦篩余要求很小，90μm篩篩余低于5%已成功達(dá)到。在水泥生產(chǎn)或粒狀高爐礦渣生產(chǎn)中，45μm篩10%或低于10%的細(xì)度已常見(jiàn)。
　　萊歇磨上使用的是平磨盤(pán)和錐形磨輥。物料間的研磨在旋轉(zhuǎn)的磨盤(pán)和磨輥之間的空隙內(nèi)進(jìn)行（見(jiàn)圖1）。磨機(jī)喂料進(jìn)入磨盤(pán)中央，借助離心力和摩擦力向磨盤(pán)邊緣移動(dòng)。以此方式被安裝在磨盤(pán)外緣上的兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)或六個(gè)錐形磨輥咬住。磨輥與液壓缸相連，為物料的研磨提供粉磨壓力。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 圖1 萊歇磨的粉磨原理
　　錐形磨輥的傾斜產(chǎn)生了剪切力，剪切力保障了研磨并將物料輸送到磨輥下面。傾斜度的設(shè)計(jì)使剪切力維持在最低，以防止磨輥過(guò)于磨損。
　　磨盤(pán)襯里和磨輥由耐磨高鉻鑄件制成。碾磨后的顆粒離開(kāi)磨盤(pán)由氣流帶入動(dòng)態(tài)高效選粉機(jī)，該選粉機(jī)與磨機(jī)一體（見(jiàn)圖2）。
　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　 圖2 萊歇磨斷面
　產(chǎn)品顆粒隨氣流離開(kāi)磨機(jī)，返回的顆粒隨新鮮喂料回到磨盤(pán)做進(jìn)一步粉磨。研磨所需的壓力由稱為“液壓氣動(dòng)彈簧裝置”的系統(tǒng)提供。圖3是液壓系統(tǒng)原理。液壓缸高壓側(cè)50~100bar的粉磨壓力將粉磨力導(dǎo)入磨輥和磨盤(pán)空隙間的物料上。液壓缸低壓側(cè)的壓力大約是高壓側(cè)的10%，這樣可以使磨輥有一定的彈性運(yùn)動(dòng)。通過(guò)兩側(cè)壓力的設(shè)定對(duì)物料的擠壓特性進(jìn)行了調(diào)節(jié)，從而使磨輥的移動(dòng)更具剛性和柔性。兩個(gè)流程均與液壓缸上的存儲(chǔ)器相連，為此使磨輥的移動(dòng)更加平穩(wěn)。
　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　 圖3 液壓——?dú)鈩?dòng)彈簧系統(tǒng)
　　此種配置使粉磨作業(yè)處于很低的振動(dòng)程度。立輥磨的每一對(duì)磨輥有兩個(gè)獨(dú)立的液壓裝置，可向每對(duì)磨輥施加不同的壓力，這樣極有力利于咬合性能不好的物料。
　　萊歇磨上的液壓—?dú)鈩?dòng)彈簧裝置具有多用性，因?yàn)樗梢葬槍?duì)磨機(jī)喂料研磨性能的變化，即礦體本身的非均質(zhì)性或含水量的波動(dòng)，方便地調(diào)節(jié)粉磨工藝。
4．粉磨設(shè)備的設(shè)計(jì)

　　圖4是粉磨設(shè)備流程圖。物料通過(guò)空氣鎖風(fēng)閥喂入磨機(jī)，所需要的氣流從磨機(jī)下部進(jìn)入磨機(jī)?？諝馔ㄟ^(guò)磨盤(pán)邊緣附近的噴嘴環(huán)并將物料向上攜帶進(jìn)入選粉機(jī)。通過(guò)磨機(jī)的氣流由系統(tǒng)風(fēng)機(jī)導(dǎo)入。粉磨后的物料在通過(guò)高效選粉機(jī)的旋轉(zhuǎn)籠之后離開(kāi)磨機(jī)，選粉機(jī)與磨機(jī)成為一體。產(chǎn)品由磨機(jī)后面的收塵器收集下來(lái)并送入儲(chǔ)庫(kù)，以便進(jìn)入后面的工序。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用，收塵器可由旋風(fēng)筒代替（見(jiàn)圖5）。

　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　 圖4 粉磨系統(tǒng)

　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　 圖5 裝有旋風(fēng)筒和空氣再循環(huán)裝置的粉磨系統(tǒng)
　　圖4中的流程是開(kāi)路循環(huán)。如果需要可以安裝成閉路循環(huán)，以保證磨機(jī)出口的溫度控制（見(jiàn)圖5），此外還可以在磨內(nèi)進(jìn)行烘干。在這種情況下，可將熱氣體引入流程以提供烘干熱源。
5．采用萊歇磨進(jìn)行礦物加工
　　實(shí)驗(yàn)設(shè)備測(cè)試
　　在安哥拉亞美利加研究實(shí)驗(yàn)室和南非約翰內(nèi)斯堡的設(shè)計(jì)和研究中心各安裝了一臺(tái)CM3.6型實(shí)驗(yàn)設(shè)備（見(jiàn)圖6）。根據(jù)磨機(jī)的流量，該臺(tái)實(shí)驗(yàn)設(shè)備可以進(jìn)行不同的配置。它可以閉路形式安裝在不同浮選設(shè)備上，亦可與浮選設(shè)備一通操作。

　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　 圖6 南非約翰內(nèi)斯堡AARL安裝的實(shí)驗(yàn)設(shè)備
　　在這臺(tái)設(shè)備上對(duì)許多不同礦石進(jìn)行了加工。由Smit et al公布的結(jié)果表明，在用立磨進(jìn)行烘干粉磨作業(yè)時(shí)，在產(chǎn)品回收和質(zhì)量方面還有提高的潛力。在某些情況下甚至可以在浮選工藝中使用更粗一些的產(chǎn)品，并且同樣可以得到傳統(tǒng)磨機(jī)較細(xì)喂料所得到的相同質(zhì)量的產(chǎn)品。但是結(jié)果表明，每種礦石均應(yīng)與后序設(shè)備，例如浮選池一道進(jìn)行測(cè)試。因此可以對(duì)磨機(jī)設(shè)定值進(jìn)行研究，例如對(duì)礦物原料釋放的影響，試劑消耗和種類以及其它參數(shù)的影響。
6．輝巖礦的粗磨
　　南非FOSKOR公司為其Phalaborwa廠的擴(kuò)建對(duì)不同烘干粉磨技術(shù)進(jìn)行了廣泛的可行性研究，對(duì)來(lái)自Phalaborwa的磷灰?guī)r夾雜輝巖的礦石進(jìn)行了粉磨試驗(yàn)。在這項(xiàng)研究中對(duì)萊歇磨的性能進(jìn)行了研究。第一次粉磨試驗(yàn)在萊歇公司的設(shè)計(jì)和研究中心進(jìn)行。此后，一臺(tái)約2t/h的LM3.6試驗(yàn)設(shè)備和一500kg/h的浮選設(shè)備在Phalaborwa安裝。結(jié)果表明，萊歇磨的產(chǎn)品回收率及產(chǎn)品質(zhì)量均優(yōu)于原有濕法棒磨機(jī)。
根據(jù)可行性研究結(jié)果，在Phalaborwa廠新生產(chǎn)線安裝了一臺(tái)LM50.4烘干粉磨機(jī)，在480μm篩余20%條件下，產(chǎn)量達(dá)到825t/h（見(jiàn)圖7）。圖8是粉磨設(shè)備流程圖。在項(xiàng)目的最初階段打算將選粉機(jī)的粗砂排掉并用于其它用途。

　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　 圖7 安裝在Phalaborwa廠的LM50.4型立磨

　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　 圖8 Phalaborwa廠設(shè)備流程圖
　　選粉機(jī)安裝在高處，為此，位于粗砂錐體底部的雙路溜子可使粗砂迅速返回磨盤(pán)或從磨機(jī)和粉磨流程退出。由于項(xiàng)目進(jìn)展變化，將粗砂排出系統(tǒng)的可能性沒(méi)有予與考慮。該臺(tái)磨機(jī)自2000年夏天投入使用。
7．結(jié)論
　　如前所述，由于其液壓—?dú)鈩?dòng)彈簧系統(tǒng)，萊歇磨可以處理不同特性的磨機(jī)喂料。
　　與傳統(tǒng)粉磨設(shè)備相比，立輥磨提供了一系列優(yōu)點(diǎn)?？傊?，與球磨機(jī)相比其喂料粒度明顯大（80~120mm），為此可以取消第三級(jí)破碎流程。
對(duì)限制物料水分的地方采用烘干粉磨是一個(gè)優(yōu)勢(shì)。此外，礦石新釋放的表面不受周?chē)簯B(tài)的影響。烘干粉磨設(shè)備可獨(dú)立從上步流程和下步流程操作，這樣可在不影響其它操作條件下優(yōu)化設(shè)備性能。粉磨后的產(chǎn)品儲(chǔ)存在庫(kù)內(nèi)，在生料制備工藝停機(jī)時(shí)可起到緩沖作用。另外還可控制浮選設(shè)備內(nèi)的泥漿密度。采用萊歇磨烘干粉磨礦石的首次經(jīng)驗(yàn)證實(shí)，由于產(chǎn)品質(zhì)量有所改善，粉磨設(shè)備以及后序流程易于操作，此項(xiàng)技術(shù)還有很大潛力。萊歇公司還將繼續(xù)與采礦和礦物原料加工領(lǐng)域的公司合作，繼續(xù)此項(xiàng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)。