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我国现阶段超细破碎机研究现状及发展趋势分析.【新闻】

2022-08-05 来源:广州机械信息网

我国现阶段超细破碎机研究现状及发展趋势分析

1前言 降低人磨粒度,是矿石粉体工程节能降耗的有效手段,也是提高磨机处理能力的有效方法。矿石的超细破碎是降低入磨粒度最直接、最彻底的方法,所以超细破碎的理论和.. 1前言

降低人磨粒度,是矿石粉体工程节能降耗的有效手段,也是提高磨机处理能力的有效方法。矿石的超细破碎是降低入磨粒度最直接、最彻底的方法,所以超细破碎的理论和设备是目前国内外研究的热门课题之一。本文结合近期国内外超细破碎研究的文献,较详细地评述了高压辊磨机、惯性圆锥式破碎机、冲击式破碎机等矿山用超细破碎机的研究、开发及应用状况。

2超细破碎机

2.1高压辊磨机

高压辊磨机是肋年代问世,具有新的碎矿理论支撑的一种高效率超细粉碎设备。它采用高压料层粉碎理论,显著的二次破碎获得很高的能量利用率,被称为超细粉碎设备的一场革命。自1985年第一台高压辊磨机在水泥行业应用以来,国内外已有数百台成功地应用于生产之中。由于设备工作压力极高,辊面的磨损成为一个重要问题,近年来,研究者和生产厂家为了将其推广到金属矿山,也开展了大量的试验研究。

在碎矿理论方面,1988年HumboldtWedag公司的卜BKlymowsLy和nL3j在研究高压辊磨机的粉碎模型时提出,高压辊磨机模型的核心是描述在具体考虑每个粒级之间能量分布的情况下,料层粉碎中离散粒级群的平衡。认为料层中粒度分布对粉碎的影响是用近似的方法定量的。除了料层粉碎之外,还考虑了辊端的边缘效应以及大于工作间隙的物料的预粉碎。通过研究给出了边缘产品的能量数及粒度分布的评估方法和辊中央与边缘区域之间能量分布的评估方法。1992年姚践谦等人综合散体力学,有限元和破碎理论等多方面的知识,按全新的思路和方法研究了矿岩层压破碎机理,用散体力学建立了破碎腔内料层的散体等效模型,求得了粒间接触力大小和分布以及破碎规律,在新设计的层压破碎试验台上,实验验证了新建力学模型的可行性,揭示了层压破碎的一些新的特性和规律。

1998年王介强、宋守志[刨概述了料层粉碎理论的发展情况,包括粉碎的能耗规律和粉碎的力学理论,提出可采用统计细观损伤力学来研究料层粉碎的动力学过程。

1999年S摩尔等介绍了高压辊磨机(HP-吩)的特性模型。该模型可描述给定规格、辊速和典型矿样时,高压辊磨机的通过能力,粒度范围和驱动功率。它只需由简单的试验室破碎试验和有限的试验室规模高压辊磨机试验工作程序获得输入数据。模型使用这些数据是为了标定的目的,然后能够按比例放大到理论上任何规模的设备。该研究明确地描述了所谓的边缘效应,并指出高压辊磨机的几何尺寸和工作压力与工作间隙有关,从工作间,隙可预计驱动功率,通过量和产品粒度分布。

在实际应用方面,1993年吴建明在介绍粉碎节能理论的基础上,较详细的讨论了德国KruppPolgsius公司的辊压机,德国KHDHumboldtwedag公司的辊压机,美国Fuller公司的辊压机和国内有代表性的合肥水泥研究设计院的辊压机。

1995年徐秉权等人[副研究了GGT-2型ci)500X120高压辊磨机的结构及工作原理,该设备用于处理石灰石时,排矿粒度达到了-4mm80%以上的技术指标,节能效果显著。

1995年俞美、宋宏斌研究了辊压机的粉碎流程及影响辊压机工作可靠性的因素。1997年段玉霞、王素玲等人也研究了辊压机粉碎流程,同时提出了辊压机系统中存在的问题并提出了改造办法。1998年冯国俊等研究了辊压机在氧化铝生产中的应用,矿石的预粉磨,使原料料浆产量有较大提高,解决了因料浆不足影响氧化铝产量的问题,同时对节能、降耗起到了很好的作用。

将辊压机用于粉碎坚硬物料(金属矿石等)的粉碎,也进行了有价值的尝试。1996年东北大学的杨晓明等人研制了600X200型岩矿用辊压机,进行了中试和工业试验,结果表明辊压机对铁矿石等坚硬物料的粉碎体现出增产节能的效果。

1997年的第20届国际选矿会议上,德国的N.帕德泽尔特等介绍了高压辊磨机在铜金矿山的第一次应用,结果表明辊压机作为矿石粉碎的一种新型设备,可以取代第三段和部分取代第二段破碎;降低动力消耗;明显减少磨矿成本;提高金属收率。

降低入磨粒度,多碎少磨,甚至以碎代磨是矿石破碎的发展方向,辊压机无疑是一种非常有前途的设备,其显著的节能效果和大幅度的增产将对金属矿山的矿石破碎带来革命的进展。但是这种设备压力极高导致的一系列问题,还需要开展深入而广泛的研究,才有可能实现在金属矿山的广泛应用。

(2)其它冲击式破碎机

立轴复合式破碎机与LPM立式破磨机很相似,破碎机为主轴筒体式,分上下两层分级破碎,上层为中破碎,下层为细破碎,破碎区是立轴的转辊外圆与筒壁齿板之间构成的圆环破碎腔。上转辊固定有打击板,分布较密,形成较小的破碎腔,以控制被破碎物料达到细破的粒度要求。1996年彭齐伟在介绍设备结构特点的基础上,研究了其结构参数与工艺要求的关系,列出了该设备破碎石灰石和水泥熟料的实测数据。

反击式破碎机也是冲击式破碎机的一种,已经广泛地应用于非金属矿山和化工矿山,由于其击锤头和反击板的磨损问题严重,在大处理量的金属矿山没有得到广泛应用。1998年潘仁和研究该设备的磨损情况,从分析板锤磨耗的主要因素入手,提出了降低板锤磨耗的对策。1998年王静娟进行了低转速多腔型冲击式破碎机的研制和应用研究,通过腔型设计、转速选择,优化了该设备的结构,且对其应用提出了许多工艺方面的要求。

1998年朱瀛波,应东风介绍了高速冲击式超细粉碎及分级设备的结构及工原理,列举了该成套设备的应用实例及优缺点,该成套设备是我国近年来引进消化吸收国外先进技术的一个例子,可以一定程度地满足国内非金属矿超细粉碎工艺的要求。

冲击式破碎机的共同特点是使矿石具有高的冲击速度或破碎机破碎部件具有高的打击速度,矿石在高的速度下冲击固定壁而破碎或破碎部件以高的打击速度打击矿石而使矿石发生破碎,这一特点带来的一个共同的缺点就是固定壁或打击板磨损严重,对于脆性的非金属矿石如化工原料、水泥生熟料等,基本上可以承受这一磨损问题,而对于硬度大,韧性强的金属矿石,这一磨损是难以承受的,因此,这类设备要在金属矿山广泛推广,必须要解决的问题是磨损。立式冲击式破碎机采用自衬里的方式大大降低了磨损,使其在金属矿山的使用变得有望,但高的转子或转盘转速使设备设计和制作的精度要求高,设备的大型化变得困难,这又成为该类设备在金属矿山应用的另一个难题。

2.4WF--水冲圆锥式破碎机

WF-水冲圆锥式破碎机是美国Nordberg公司研制成功的大型超细破碎设备,该设备目前在国外已有厂家工业应用,获得了好的效果。该设备用了金属矿山的矿石破碎时,最终排粒度可达8mm,且因加水破碎消除了细粒级的衬垫作用,大大降低了破碎能耗。我国的云南锡业公司和攀钢集团公司均对这种设备进行过广泛的调研,但认为该设备原理与普通的圆锥式破碎机相似,只在加水破碎方面和设备的大型化方面作了改进,细的排矿粒度是由设备的精密制造实现的。该设备结构复杂,价格昂贵,目前在国内尚未见到成功应用的例子。

2.5其它超细破碎设备

1994年范西省介绍了前苏联全苏水泥机械研究所于1990年研制成功的《Bakmac》型环形干燥辊磨机。这种磨机的工作机构是两个作反向旋转的水平磨辊,矿石在两磨辊间受高压而破碎,在磨辊的上部装有百叶格栅的三角形料斗作为给料装置,磨辊和给料装置安装在一个有提升叶片的环形提升圆筒的内部,经破碎的矿石落人提升圆筒内被缓慢提升到磨辊上部倒人给料斗,再从给料斗中进入两磨辊间进行二次破碎,同样被破碎后的矿石再返回受第三、四次的破碎,从而实现了多次破碎,直至达到要求的粒度后被气体带出成为最终的破碎产品。这种磨机与立式圆盘辊磨机相比,单位能耗低25%-40%,单位金属耗量低25%。该设备适合于水泥行业和非金属建材行业的超细粉碎。

1994年宋希敏介绍了一种颚辊破碎机,该设备是将鄂式破碎机和对辊破碎机结合在一起而形成的。上部为鄂式破碎机,下部为对辊机,采用单电机驱动。该设备破碎比大,高效节能,体积小,重量轻,可作为小型企业的超细破碎设备。

1997年郭东江对BGJ型摆式辊压机进行了设计研究,其意图是在不降低或少降低使用性能的前提下,通过结构优化、采用低成本和适用制造工艺技术等措施,大幅度降低高压辊磨机的造价。通过对传动系统、工作装置、加压装置、进料斗及侧挡板、弹簧的设计,达到了好的技术效果,BGJ630X200型摆式辊压机产量可达t/h,装机功率为2X30kW。

1998年郭东江、李永君又研制了一种PBZ系列摆辊式振动破碎机。该设备在双腔回转破碎机的基础上使破碎辊子发生振动,从而提高了破碎效果。PBZ系列摆辊式破碎机生产能力可达55t/h,出料粒度mm可调,适用于水泥行业的矿石破碎,对于金属矿山坚硬而大量的矿石,同样需要进一步解决辊子的磨损问题。

1998年西安环太公司技术部介绍了美国JCI公司生产的JCl圆锥式破碎机。该设备采用全滚动轴承结构,取代传统的偏心轴与滑动支撑,采用迷宫式密封取代水封结构,提高了机械可靠性及运转平稳性,降低了运转的动力消耗。由于滚动轴承的间隙远小于滑动轴承,故破碎机运转平稳,排矿口的设定值更加精确,使产品粒度下降,当闭合边排矿口调到7.94mm时,产品粒度可达-10mm9O%以上,而且设备的处理能力大,适合于金属矿山细碎和超细碎作业。

1998年孙成林介绍了双腔回转破碎机的设备原理、特点及在金属矿、非金属矿与高铝矾士耐火材料方面的应用。该设备由一个安装于偏心轴上的旋转工作辊与辊子两边两个弯曲的破碎腔组成。给人腔中的物料在偏心回转辊的旋转摆动过程中产生压缩、磨剥、劈裂等综合作用而破碎。1998年刘省秋也对回转式破碎机静态啮角进行了分析。回转式破碎机处于静止状态时,分析其啮角的变化特性,建立数学模型,分析最大啮角和最小啮角产生的条件,得出了计算公式,这对回转式破碎机的研制与设计具有理论价值。

1996年张铁华等介绍了1993年由法国FCB公司和意大利布兹水泥公司联合研制的筒辊磨。该设备的工作部件主要是大筒体和小辊筒,两辊筒相同方向转动,物料从卧式安装的大筒体给矿端给入,在大简体内表面和小辊筒外表面间被压碎,压碎后的物料靠离心力的作用随大筒体内壁旋转,受物料导向板的作用向排矿端移动一段距离后进人破碎区受第二次破碎,如此循环下去,矿石受多次破碎后从排矿端排出成为产品。1994年和1996年文书明等研制的自循环超细粉碎机原理上与法国FCB公司的筒辊磨相似,但在筒体的支承方式上作了大的改进,加大了简体的长度,矿石循环破碎的次数增加,压力进一步下降,从而使得自循环超细粉碎机适合于国内的加工制造水平,设备成本大幅度下降。该设备排矿粒度可达4mm80%以上,当与筛分分级设备闭路碎矿时,最终排矿可达1mm90%以上,具有取代一段棒磨机的潜力。

3结语

近年来,超细破碎设备得到了快速发展,高压辊磨机、惯性圆锥式破碎机、WF水冲破碎机、立式冲击式破碎机等在不同的矿山开始工业化应用,但各种设备均存在各自的局限性,离成为一种通用的超细破碎设备还有一段艰难的历程。国内的超细破碎设备研究,多以引进消化为主,还不能完全适应国内矿山的实际需要。结合我国矿石特点和机械加工水平,开发原理先进,结构简单,制造水平要求不高的新型设备,将是今后我国超细破碎设备研究的发展方向。[环球破碎机]

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