高压辊磨机在矿物加工领域的应用.doc

Se ries N o. 408  金  属  矿  山  总 第 408期 June 2010 M ETA L M INE 2010年第 6期 专题综述 * 刘建远  1  黄瑛彩  2 1. 北京矿冶研究总院; 2. 马钢集团南山 矿业公司 摘  要  结合国内外一些典 型的工业实例, 从金刚石矿粉碎、铁矿石加工、有色和贵金 属矿石粉碎 3方面综述 了高压辊磨机在矿物加 工领域的应用进展和现状, 并分析了高压辊磨机在矿 物加工领域的发展趋势。 关键词 高压辊磨 机 矿物加工 粉碎 Applications of H igh Pressure Gr inding Rolls in M ineral P rocessing 1 2 1. Beijing G eneral Research Institute of M ining and M etallurgy; 2. M asteel N anshanM in ing C o. , L td. Abstrac t In comb ination w ith som e typ ica l industrial applica tion cases a t hom e and abroad, the prog ress and the sta tus of h igh pressure gr ind ing ro lls in the fie lding of m ineral processing from three aspects o f the comm inution of diam ond o res, the processing of iron ore, and the comm inution of non ferrous and prec ious m eta l o res are rev iew ed, and the future d irections o fH PGR app lications in m inera l processing are ana ly zed. K eywords H igh pressure gr ind ing ro lls, M ine ra l processing, Comm inution 高压辊磨机 又称辊压机 是一种新型节能粉 碎设备, 自上世纪 80年代问世以来, 在水泥行业的 应用推广非常迅速, 但在矿物加工领域的应用总体  粉碎中的应用已成为该行业的一种标准工艺过程。 澳大利亚的阿盖尔 A rgy le金刚石矿是此领域 内将高压辊磨机应用于破 碎流程并不断改 进的典 来说进展较慢 [ 1] 。近些年来随着辊 面磨损问题逐 型 [ 3 5] 。 1990年, 该矿为了应对当时出矿 矿石硬度 渐得到克服和解决, 它在矿物加工领域的应用已有 不断扩大之势。除了起步较早的在金刚石矿解离粉 碎方面的应用外, 高压辊磨机目前应用最多的是在 铁矿石加工领域作为铁精矿球团前的细磨设备, 以 及作为原矿的细碎或超细碎设备。国外也有将它用 于有色和贵金属矿石粉碎流程上的报道。本文从国 内外一些典型的工业应用实例出发, 综述高压辊磨 机在矿物加工领域应用的进展、现状和发展趋势。 1 金刚石矿解离粉碎 高压辊磨机在金刚石矿 金伯利岩 解离粉碎 方面的 应 用 研 究 最早 始 于 南 非 的戴 比 尔 斯 De Beers公司。早在上世纪 80年代中期高压辊磨机 问世后不久, 该公司进行的粉碎试验结果已经表明, 除了可取得节能降耗的效果之外, 高压辊磨机还能 在较大的辊间距下得到较细的粉碎产物, 而较大的 辊间距可避免粉碎过程对高价值的大颗粒金刚石的 破坏。随后该公司在南非的珀勒米尔 Prem ier金 刚石矿安装了世界上第 1台用于金刚石解离粉碎的 越来越高、磨蚀性越来越大的状况并提高生产能力, 安装了 1台高压辊磨机, 用于粉碎 - 75 mm 含量约 为 80 的第 2段圆锥破碎机产物。此高压辊磨机 压辊直径为 2 200 mm, 压辊宽度为 1 000 mm, 由 2 台功率为 1 200 kW 的定速电机驱动。设备处理量 可达 600 t/h, 产物 作为原第 3 段圆 锥破碎机 的给 矿, 其粒度为 - 1 mm 含量超过 30 。投产后经过 约 2年的时间达到了预期的稳定生产要求。在取得 经验的基础上, 该矿于 1994年安装了第 2台高压辊 磨机, 它与第 1台高压辊磨机平行作业, 以进一步提 高生产能力。第 2台高压辊磨机的尺寸与第 1台相 同, 但由 2台功率为 1 800 kW 的可变速电机驱动。 两台高压辊磨机均为光滑辊面, 由镍硬合金材质的 段块组成。由于辊面磨损比较严重, 连续使用 6星 期左右就需要更换辊面段块。在这期间内可处理约 * 国家自然科学基金项目 编号 50874016 。 刘建远 1958 , 男, 北京矿冶 研究总 院矿物 加工科 学与技 术国家 重点实验室, 教授 级高级 工程师, 博士, 100044 北京 市西 直门外 高压辊磨机 [ 2 3] 。目前, 高压辊磨机在金刚石矿解离 文兴街 1号。 1 高压辊磨机在矿物加工领域的应用 L iu Jianyuan H uang Y ingca i 总第 408期  金  属  矿  山  2010年第 6期 50万 t矿石, 辊面被磨掉约 150 mm。更换辊面所需 时间约为 30 h; 此外, 还要定期用专门的设备对辊面 进行磨平处理, 以防辊面上出现过大的浴缸状磨损 凹坑, 影响设备正常工作。因辊面磨损引起的停机 维修和更换是影响设备运转率的主要因素。试车投 产后经历过多方面的不断改进, 设备运转率从 42 提高到 76 。高压辊磨机的应用解决了碎矿流程  工和材料的价格已显著上涨。 2 铁矿石加工 高压辊磨机在铁矿石加工领域的应用主要包括 铁精矿球团前的预处理以及矿石原料的细碎或超细 碎。 用高压辊磨机代替球磨机或与球磨机配合使用 作为铁精矿球团前的预研磨设备目前已广泛被业界 处理量的瓶颈问题, 碎矿系统生产能力由 450万 t/a 接受 [ 2] 。 1994年, 瑞典的 LKAB公司率先在马尔姆 提高到超过 600万 t/ a。 随着这两台高压辊磨机的投产, 阿盖尔金刚石 矿的碎矿流程由原来的 3段变成了 4段。这里的第 4段其实是一个再碎作业段, 用于破碎重介质预选 的轻产物。 20世纪 90年代末在该矿进行的研究发 现, 通 过将 粗 粒尾 矿 的粒 度上 限 由 8 mm 降到 6 mm, 可明显提高金刚石的解离效果和回收率, 但这 也会显著增加第 4段 破碎的循环负荷 量。研究表 明, 若在第 4破碎段采用 1 台高压辊磨机来取代 2 台圆锥破碎机, 就可使整体生产能力保持不变, 即不 增加循环负荷量。当时正值高压辊磨机的柱钉辊面 技术取得突破性进展并在北美的两个矿山投入使用 之时。具有柱钉点阵的辊面不仅显示了可通过形成 自生式保护层减缓辊面磨损的优点, 而且具有提高 设备处理量的效果。半工业试验证实阿盖尔矿的矿 贝尔格特 M alm berget 球团 厂安装 了 1 台辊 径为 1 000 mm, 辊宽为 320 mm, 处理量为 50 t/h的高压 辊磨机来研磨铁精矿, 收到了提高物料成球性能并 减少能耗的效果。随后该公司于 1995年又在基如 那 K iruna球团厂安装了另一台辊径为 1 400 mm, 辊宽为 1 600 mm 的高压辊磨机, 处理量达 750 t/h。 在这之后, 巴西、印度及北美的一些球团厂纷纷采用 高压辊磨机对球团给矿进行预处理。 2003年, 巴西 的淡水河谷 CVRD公司一共购置了 6台高压辊磨 机用于 3 个球 团厂 的预处 理作 业, 其中 处理量 为 1 200 t/h的 1台、处理量为 1 000 t/h的 2台、处理 量为 650 t/h的 3台。在我国, 武钢集团程潮铁矿率 先于 2002年在其新建的 120 t/a 球团厂中引进了 1 台处理能力为 210 t/h的高压辊磨机并于 2003年底 投入生产, 取得了改善成球性能、提高生球质量的的 石物料可在 柱钉辊面上形 成结实的保 护层。 2002 效果 [ 7] 。随后我国的其他球 团厂也开始引 进高压 年, 该矿安装了第 3台高压辊磨机并随即投入运行。 辊磨机作 为铁精矿球团前的预 处理设备 [ 8] 。在球 第 3台高压辊磨机的压辊直径为 1 700 mm, 压辊宽 度为 1 400 mm, 采用柱钉点阵辊面, 由 2台 950 kW 的可变速电机驱动, 设备处理量在 300 t/h 至 800 t/ h之间。通过预先筛分将给矿粒度控制在 25 mm 以 下并筛去 - 6 mm 的 细粒, 产物 粒度为 - 8 mm 占 80 且 - 1. 2 mm 占 36 。投产后第 1套辊面持续 工作了 3 764 h, 共处理 2 030 555 t矿石, 因机械故 团厂的应用中, 高压辊磨机既可独立承担提高铁精 矿细度及比表面积的任务, 也可将它置于球磨机之 前, 提高球磨给矿的细度和整个系统的处理能力。 高压辊磨机在铁矿石破碎流程中的应用已有不 少成功的工业实例。智利 CMH 公司的洛斯科罗拉 多斯 Los C olorados选厂是全球第 1家用高压辊磨 机取代传统的破碎机完成细碎作业的新建铁矿石选 障原因引起的停机时间少到可以忽略。投产后第 1 厂 [ 9 10] 。该厂投产于 1998年底, 年产 520万 t铁精 年的设备运转率远低于预期, 一个重要的原因在于 辊子边缘位置的辊面上不能形成自生式保护层, 磨 损严重, 每运行 320 h 就要对辊子边缘进行硬质表 面堆焊, 所需停机时间约为 60 h。后来, 随着对磨损 部件的不断改进以及辊面设计的升级, 辊面寿命比 起初提高了约 70 。尤其是新型侧边柱钉的应用, 完全取消了对辊子边缘进行表面堆焊的需要, 使设 备运转率得到很大的提高。高压辊磨机的运行费用 与磨损件的消耗快慢直接相关, 最近几年该矿在这 方面的费用支出一直在减少, 虽然在这段时间内人 2 矿作为下游球团厂的给料。露天开采的矿石最大块 度为 1. 2 m, 用旋回破碎机粗碎后进入双层筛筛分, 双层筛上层筛孔尺寸为 75 mm, 下层筛孔尺寸为 45 mm。筛上物料 75 mm 经标准圆锥破碎机中碎 后, 与筛下物料 - 75 mm 合并作为高压辊磨机的 给矿。此给矿的实际粒度分布为最大粒度约 65 mm 且 - 38 mm 约占 80 。高压辊磨机辊径 1 700 mm, 辊宽 1 800 mm, 柱钉点阵辊面, 驱动功率 2 1 850 kW, 最大处理量 2 000 t/h, 与打散机和筛分机构成 闭路循环作业。高压辊磨机的排矿产物经 2台打散 刘建远等 高压辊磨机在矿物加工领域的应用 机打散处理后分配给 5台上、下层筛孔尺寸分别为 19 mm 和 7 mm 的双层振动筛。筛上产物 7mm 通过皮带输送机返回高压辊磨机的给矿仓; 筛下产 物 - 7 mm 作为后续干式磁选抛尾的给矿, 其细度 为 - 6. 35 mm 约占 80 。原来安装的 2台打散机 是根据半工业试验时的物料性质确定的, 用来使呈 压饼状团聚的高压辊磨机排矿产物松散, 以保证后 续干式筛分有足够高的筛分效率。后来, 随着矿石 性质的变化, 实际排矿压饼变得较为松脆, 可以在物 料的输运和筛分过程中自行松散, 打散机因此而被 停用。此高压辊磨机实际作业处理量为 1 600 t/h, 比能耗约 1. 1 kW h /,t 循环负荷约 30 。柱钉辊面 的工作寿命为 14 600 h。在半工业试验中通过比较 物料球磨功指数显示出的高压辊磨机对下游球团厂 球磨机生产能力的正面影响得到了工业生产实践的 证实, 在满足磨矿细度为 P80 44 m 的条件下, 依 矿石性质的不同, 球团厂球磨处理量的提高幅度为 27 44 。 美国密歇根 州的恩派尔 Em p ire 铁矿率先将  2010年第 6期 降至 20 0 mm 外, 一个关键的举措是在碎矿与磨 矿系统之间加入以高压辊磨机为核心的超细碎工段 来进一步破碎 20 0 mm 的细碎产物, 并在此阶段 抛弃一部分粗粒尾矿。所采用的高压辊磨机辊径为 1 700 mm, 辊宽为 1 400 mm, 柱钉点阵辊面, 驱动功 率为 2 1 450 kW, 设备处理量约 1 300 t/h, 比能耗 为 1. 1 kW h / t。高压辊磨机的排矿产物通过筛孔尺 寸为 3 mm 的湿式圆筒筛打散筛分和直线振动筛筛 分, 筛上产物经磁滑轮干选丢弃一部分粗粒尾矿后 返回高压辊磨机, 筛下产物进入湿式磁选, 磁选尾矿 通过螺旋分级机分出粗粒尾矿和细粒尾矿, 磁选精 矿送入主厂房进一步磨选。此超细碎系统于 2006 年 2月开始负荷试车, 高压辊磨机调试工作较顺利, 但与之配套的其他国产设备暴露的一些问题影响了 调试进程。在随后的约 1. 5 a时间内, 该厂对影响 生产的部分配套设备和局 部工艺进行了改 造和优 化, 基本解决了湿式筛分及物料输送等方面的诸多 问题。超细碎系统于 2007年 7月起进入连续稳定 的生产运行。第 1套柱钉辊面的工作寿命已接近 2 高压辊磨机应用于自磨 流程中顽石的破碎 [ 11 ] 。该 万 h, 至今还在使用。高压辊磨机的投产不但取得 高压辊磨机辊径 1 400 mm, 辊宽 800 mm, 柱钉点阵 辊面, 驱动功率 2 670 kW, 安装于 1997年, 用来与 1台圆锥破碎机一起破碎来自 3台自磨机排矿中粒 度为 12 75 mm 的顽石 物料。自磨机排矿产物经 筛分得到的顽石物料通过圆锥破碎机开路破碎后作 为高压辊磨机的给料。高压辊磨机给料最大粒度为 63. 5 mm, 作 业 处理 量 为 400 t/h, 比 能 耗 为 1. 7 kW h /,t 排矿产物细度为 - 2. 5 mm 占 50 。高压辊 了节能降耗的效果, 而且使主厂房的入磨粒度由 20 0 mm 降至 3 0 mm, 加上实现了将合格的粗粒尾 矿提前抛弃并送往排土场堆存, 主厂房的磨矿负荷 及细粒尾矿的浓缩输送量显著减少, 从而提升了选 厂整体的生产能力并缓解了尾矿库容不足对产能的 制约。 新近建成的澳大利亚万斯地尔 One Stee l选厂 每年处理磁铁矿矿石 520万 ,t 其碎矿流程中亦采用 磨机的排矿产物直接返回自磨机中。原定的应用目 高压辊磨 机进行矿石物料的超 细碎 [ 5] 。分 为两个 标是将自磨系统的处理能力至少提高 20 , 而实际 效果是处理能力的提高幅 度超过 33 。据有关报 道, 该设备的运转率达 95 , 柱钉辊面的工作寿命 可高达 17 000 h。 马钢集团南山矿业公司凹山选厂是国内首家成 功地将高压辊磨机应用于铁矿石超细碎生产作业的 平行系列的超细碎回路于 2007年 6月投入运行, 每 个系列各有 1台辊径和辊宽均为 1 400 mm 的高压 辊磨机与湿式筛分构成闭路, 将粒度为 - 37 mm 占 80 的给 矿物料破碎 至 3 0 mm 的 超细碎产 物。 湿式筛分的 3 mm 筛上产物返回高压辊磨机, 筛下 产物进入湿式磁选 粗选 , 磁选尾矿直接抛尾, 磁 矿山企业 [ 12] 。该选厂原破碎流程为常规的三段一 选精矿再经筛孔尺寸为 700 m 的筛子筛分, 筛下 闭路流 程。 2000年 后, 随着凹 山采场 进入开 采末 期, 选厂逐步过渡到处理品位低、硬度高、嵌布粒度 较细且不均匀的高村采场矿石。为了应对矿石性质 的变化, 稳定铁精矿产量, 必须解决碎矿、磨选和尾 矿处理等一系列瓶颈问题。在碎矿系统的技术改造 方面, 该厂除了完成原碎矿系统的更新升级、在提高 系统生产能力的同时将碎矿产物粒度由 35 0 mm 产物进入后续的磨选回路, 700 m 的筛上产物返 回高压辊磨机。高压辊磨机 辊面一开始采 用的是 H exadur表面抗磨蚀技术, 因磨损严重, 现已改用柱 钉点阵辊面。 3 有色和贵金属矿石粉碎 早期在一些有色金属矿山安装的试验性高压辊 磨机均遭遇辊面磨损过于严重的问题。尽管如此, 3 总第 408期  金  属  矿  山  2010年第 6期 美国亚利桑那州的塞浦路斯希尔立塔 Cyprus S ieri ta铜矿仍以扩大产能 和减少运行 费用为目 标, 于 1995年安装并投产了当时世界上最大的高压辊磨  段提供的流程和工艺技术数据, 细化对运行费用的 分析, 以及了解此工艺对下游磨矿、浮选和氰化浸出 的影响, 该矿于 1993年下半年设立了一个试验厂进 机 [ 13 14 ] 。该 机的 辊径 为 2 400 mm, 辊宽 为 1 400 行高压辊磨机粉碎的半工业试验。试验厂用的高压 mm, 驱动功率为 2 2 250 kW。在采场已被粗碎至 - 150 mm 的原矿经圆锥破碎机中碎 第 2段 和细 碎 第 3段 后作为球磨给矿。高压辊磨机在破碎 流程中的位置为与第 3段破碎机平行作业, 给料粒 度为 - 70 mm 占 100 , 平均处理量为 1 600 t/h, 产 物中 - 250 m 的含量占 20 25 。该设备在 1 年内处理约 600万 t矿石, 虽然取得的粉碎效果和 对后续作业指标的影响均不错, 而且经各方面的不 断优化后运转率也达到了可接受的范围, 辊面磨损 仍是个主要问题, 它与当时金属市场的不景气一起 制约了业主在这方面的进一步投资。 近些年来高压辊磨机在铜矿石破碎方面的工业 应用已有所突破。已经投入生产运行的实例包括哈 萨克斯坦的 K asachsm ys铜矿用辊径 1 700 mm, 辊宽 1 400 mm 的高压辊磨机进行矿石的细碎, 处理量约 1 000 t/h; 秘鲁 的 C erro Verde 铜钼 矿用 4 台辊径 2 400 mm, 辊宽 1 650 mm 的高压辊磨机进行矿石的 细碎, 每台处理量 达 2 500 t/h; 以及印度尼西亚的 PT Freeport铜金矿用 2台辊径 2 000 mm, 辊宽 1 500 mm 的高压辊磨机进行矿石 的超细碎, 每台处理量 1 450 t/h。 在黄金矿山采用高压辊磨机进行矿石破碎的试 验研究起步也比较早。上世纪 90年代, 澳大利亚的 KCGM K algoorlie Conso lidated Go ld M ine 和 BGM Boddington Gold M ine这 两个黄金矿山 曾分别就 地建立过试验厂进行高压辊磨机的半工业试验, 以 获得较接近生产运行实际的有关数据, 为项目决策 提供依据。两家矿山的试验结果大体上是一致的, 但因各自的实际情况有异, 两家矿山最终作出的决 辊磨机辊径为 900 mm, 辊宽为 250 mm, 驱动功率为 2 90 kW。矿石通过颚式破碎机 和圆锥破碎机破 碎至 - 50 mm 占 100 后作为高压辊磨机 的给矿。 高压辊磨机的排矿产物通过分料装置分出边缘产物 边料 和中部产物分别堆存, 边料所占的比例可在 0至 50 之间任意调节。该试验提供了关于给矿粒 度、物料含水量、辊面类型等因素对设备处理量及粉 碎效果影响的定量数据, 同时也暴露了给矿颊板磨 损、辊面柱钉折断、设备运转率低及需要强化粉尘控 制等一系列问题。对高压辊磨机产物的筛分试验在 12 mm 和 6. 75 mm 的筛分粒度下进行, 结果表明不 需专门的打散处理就可取得大于 90 的筛分效率。 试验还表明, 高压辊磨机粉碎产物的球磨功指数比 常规破碎物料的球磨功指数低约 17 。但此工艺 对下游浮选和氰化浸出的好处未能得到显现。根据 研究结果, 为达到所需的扩产效果需要使用 2台光 滑辊面的高压辊磨机并新增 1台球磨机, 选择光滑 辊面是因为当时的柱钉辊面尚处在研发初期, 还未 成熟。最终的评估分析认为, 采用高压辊磨机工艺 在投资和运行费用上并没有优越性, 不是该矿扩大 产能的最佳选择。因此, 采用高压辊磨机的工艺方 案未能得到认可。 位于西澳的 BGM 于 1987 年开始出产黄金, 首 先开采的氧化矿资源仅可 维持生产 14 a。上世纪 90年代初, 该矿开始评估处理矿床氧化帽下方的大 量低品位含金铜原生矿的可行性。碎矿流程的备选 方案之一就是利用高压辊磨机进行细碎。尽管当时 的柱钉辊面技术尚处于研发初期, 辊面磨损和设备 运转率问题会影响对高压辊磨机碎矿工艺的选择, 策不同 [ 5, 15] 。 但该工艺的高效节能还是得到肯定。 1996年, 该矿 位于南澳的 KCGM 于 1993年开始考虑引入高 压辊磨机粉碎工艺将矿石处理能力从 4. 8 M t/a提 高到 7. 5 M t/a 的可行性。初期的工程化研究以实 验室小型高压辊磨机的粉碎试验结果为依据, 研究 结果表明, 与其他方案相比, 在原有流程的第 3段破 碎回路中加入高压辊磨机作业来降低后续球磨的给 矿粒度, 可节省投资和运行费用。但该研究也分析 了在实际应用高压辊磨机时需要解决的一些工艺技 术问题。为了在连续生产的条件下检验初期研究阶 4 开发了一个试验性的原生矿露天采场, 用来给半工 业试 验 厂 供矿。试 验厂 使 用 的高 压 辊 磨机 正 是 1993年在 KCGM 使用过的那一台。半工业试验开 始于 1996年初, 试验矿石共计 33 000 ,t 在浅表矿选 厂破碎至 - 35 mm 占 100 后作为高压辊磨机的给 矿。整个半工业试验进行得比在 KCGM 试 验厂要 广泛和深入, 包括为确定设备工作参数的开路试验, 为了解设备运转率和磨损情况的闭路试验, 以及为 评估对下游作业的影响生产试料。将筛上物料返回 刘建远等 高压辊磨机在矿物加工领域的应用 高压辊磨机的闭路试验共做了 3套, 其中两套的筛 分粒度为 12 mm, 另一套的筛分粒度为 7 mm。设备 总共处理了 28 000 t给料 包括筛分返回物料 , 获 得最终产物 18 000 。设备的运转率为 90 , 给矿 颊板和辊面的磨损仍被认为是会影响选择高压辊磨 机方案的最大风险因素。另外, 粉尘控制也是需要 关注的问题。高压辊磨机粉碎产物被送往浅表矿选 厂继续进行下游处理。考查结果表明, 与处理常规 破碎流程的产物相比, 球磨的作业功指数略有降低, 但后续的氰化浸出结果并没有显著的差异。在这期 间对采用半自磨的方案也进行了深 入的研究和比 较, 同时业主还购进了邻近的一个金矿以增加资源 总量。随着近些年来柱钉辊面技术的不断完善, 采 用高压辊磨机的方案终于于 2006年 2月获得批准。 工程建设始于 2007年初, 投产时间为 2009年 7月, 生产能力为每年处理 3 500万 t矿石。原矿开采出  2010年第 6期 认为会碾平和过磨这些粗大金粒而影响回收率, 因 而选择了矿石经高压辊磨机细碎后先利用重选回收 这些粗粒金, 重选尾矿再经球磨机磨矿后通过重选 及浮选加浸出回收残余金的流程。用于细碎的高压 辊磨机辊径为 1 000 mm, 辊宽为 500 mm, 处理量为 100 t/h, 与筛分粒度为 4 mm 的筛分作业构成闭路。 该回路投产于 2006年第 3季度, 最初采用的筛分粒 度为 2 mm 的筛分作业曾出现过返砂含水量过高的 问题。另外, 也暴露出物料的磨蚀性被低估, 采用的 H exadur辊套辊面的磨损速率超过预期等问题。投 产后不久由于采矿方面的原因而停 产。直到 2008 年, 该矿才开始重新投入生产, 处理的物料石英含量 较高, 辊面磨损过快问题仍有待解决。 最近几年, 有色金属矿山对高压辊磨机的认可 程度正在提高。随着全球矿业的逐渐复苏, 高压辊 磨机制造厂家目前已经得到或正在得到这方面的新 来后先用旋回破碎机 共 2台 粗碎至 - 150 mm 占 订单 [ 6] 。陕西金堆城钼业公 司成为国内首 家引进 80 , 再运送至选厂, 经圆锥破 碎机 共 5 台 中碎 高压辊磨机用于细碎作业的有色金属矿山 [ 17] 。高 后用筛孔尺寸为 50 mm 的振动筛筛分, 筛下产物作 为高压辊磨机的给矿, 筛上产物返回中碎。细碎用 的 4台高压辊磨机辊径为 2 400 mm, 辊宽为 1 650 压辊磨机在贵金属矿山的应用也有进一步的突破, 新近南非有两家铂族矿物选厂安装了高压辊磨机并 已相继投入运行, 一家是新厂建设, 另一家则是老厂 mm, 柱钉点阵辊面, 驱动功率为 2 2. 8 MW。高压 扩产改造 [ 6, 18] 。这两个项目有一定的示范意义, 下 辊磨机的排矿产物经过筛分粒度为 11 mm 的湿式 筛分, 筛上物料返回高压辊磨机, 筛下产物进入由水 力旋流器和球磨机组成的磨矿回路, 最终获得细度 为 - 150 m 占 80 的粗磨产物。 面分别给予简要的介绍。 Ang lo P latinum 公司的莫加拉文那矿 M ogalak w ena M ine, 前身属 PPL公司 北选厂是个新建项目, 碎矿系统设计的年处理能力为 700万 t。在流程选 俄罗斯的查帕德诺依 Zapadnoye矿是全球首 择时曾考虑过 4 段常规破碎 两段磨浮方案, 4 段 家成功地将高压辊磨机应用于破碎生产流程的黄金 常规破碎 高压辊磨机闭路细碎 两段磨浮方案, 矿山 [ 16] 。该矿投产于 2003 年夏季, 每年处理矿石 以及粗碎加 SABC带顽石破碎的半自磨, 顽石破碎 100万 t。原矿经颚 式破碎机粗碎至 - 100 mm 后, 再由反击式破碎机与振动筛构成的回路中碎至 - 20 mm, 作为高压辊磨机的给矿。用于第 3段破碎的是 1台辊径 1 000 mm, 辊宽 900 mm 的高压辊磨机, 驱 动功率 2 400 kW。高压辊磨机排矿产物通过湿法 分散和筛分粒度为 1. 4 mm 的高频细筛, 筛上物料 经脱水后返回高压辊磨机, 筛下产物进入由球磨机、 多段旋流器及尼尔森分选机组成的 磨矿加重选回 路。各段重选的粗精矿再分别精选获得高品位金精 矿, 精选尾矿作为后续氰化浸出的给矿。高压辊磨 机柱钉辊面的工作寿命为 8 800 h。 第 2家应用高压辊磨机的黄金矿山是澳大利亚 采用常规破碎设备或采用高压辊磨机 方案。为此 进行过的相关试验和研究包括辊面磨损试验、实验 室小型试验、半工业试验和计算机模拟计算比较等。 最终确定采用 1台大型高压辊磨机进行细碎作业。 矿石经旋回破碎机和圆锥破 碎机两段破碎 至 - 65 mm 后作为高压辊磨机的给矿。辊径 2 200 mm, 辊 宽 1 600 mm 的高压辊磨机由两台 2 800 kW 的电机 驱动, 处理量 2 400 t/h。高压辊磨机闭路细碎产物 的粒度为 - 8 mm, 其中 - 1 mm 粒级的含量达 50 。 此产 物 即 为后 续 两段 磨 浮 回路 的 给 矿。该 厂 于 2008年初投产运行。投产初期遭 遇的一些设计方 面和运行方面的问题包括给矿沿辊宽不均匀而引起 维多利亚州的本迪沟 Bendigo 金矿 [ 5] 。该矿矿石 的辊子歪斜、给矿装置磨损、扬尘、轴承升温过高等, 的特点是含有大量粗粒金, 常规的破碎磨矿流程被 这些问题正在逐步得到解决。  5 t 总第 408期  金  属  矿  山  2010年第 6期 No rtham Platinum 公司的 UG2铂族矿物选厂在 扩产改造中引进高压辊磨机的目的是在增加生产能 力的同时降低生产成本, 提高分选指标。该厂原来 的流程未能到达原设计的粗磨细度, 两段磨浮回路 的第 1段是用棒磨机处理 - 20 mm 的中碎产物。钢 棒的磨损情况严重, 钢耗量达每吨矿石 2 kg, 且每运 行 2 d就要花 0. 5 h 添加新棒。扩产改造项目的内 容除了引进高压辊磨机进行超细碎外, 还将原来的 棒磨机改作球磨机, 并在高压辊磨机粉碎产物进入 磨矿之前加入调浆和闪速浮选作业。采用的高压辊 磨机辊径为 950 mm, 辊宽为 650 mm, 驱动功率为 2 200 kW, 处理量 为 160 200 t/h, 给矿粒 度为 - 32 mm, 产物细度 为 - 1 mm 占 75 。该 系统于 2008年 6月初开始投产, 很快就进入稳定运行。初 步的考查分析结果表明, 不但原定的提高生产能力 的目标得到实现, 而且提高选别指标和节能降耗所 带来的经济效益非常可观, 项目投资仅用 90 d就得 以收回。 4 发展趋势 与在水泥行业取得的的巨大成功相比, 高压辊 磨机在矿物加工各行业的应用受到诸多因素的制约 而进展缓慢。尽管如此, 自 1986年首次进入金刚石 矿业以来, 高压辊磨机在矿物加工领域的工业应用 一直在不断发展, 安装投产的设备数量在逐年增加。 纵观发展过程, 可将近 25年来此新型粉碎设备的工 业应用进展大致划分为 3个阶段 ∀ 20 世纪 80年 代中期至 90年代初期, 在水泥行业和金刚石矿业得 到广泛应用并成为行业标准生产流 程中的设备配 置; 20世纪 90年代中期至 21世纪头 10年初期, 在铁矿石加工领域的逐步推广应用与柱钉辊面技术 的研发和改进相互促进, 伴随着在铜矿山和黄金矿 山半工业规模 和工业规模的试验性应用; ∃ 21世 纪头 10年的中期起, 开始在有色和贵金属矿山的硬 质矿石破碎流程中得到大规模应用。  业为重要标志, 高压辊磨机在硬质矿石破碎流程中 的地位开始得到业界认可, 对采用高压辊磨感兴趣 的矿山企业开始不断增加, 高压辊磨机制造厂家接 到的订单也在增加。 从全球矿业的发展看, 经济有效地开发利用各 种贫细杂矿产资源已是大势所趋。选矿厂扩大生产 规模及使用大型化设备能有效降低处理贫细矿石的 单位生产成本, 已成为行业的发展趋势之一。在碎 矿和磨矿工艺流程的沿革中, 自磨 /半自磨工艺正是 通过设备的大型化、单机生产能力的提升以及碎磨 段数的减少所带来的流程简化顺应了这个趋势。近 几十年来, 带有自磨 /半自磨过程的工艺流程已在许 多选矿厂得以采用, 这种工艺流程突破了传统的 3 段碎矿加磨矿的粉碎模式, 在国外已成为碎磨工艺 设计上新的常规流程, 尽管自磨 /半自磨工艺本身也 存在比能耗偏高、对物料性质波动敏感、对一些矿石 类型不适用等问题, 并不能完全取代传统的碎矿磨 矿流程。但另一方面, 包括自磨机在内的各种大型 碎矿和磨矿设备的尺寸也会受到诸如制造、运输、安 装等因素的制约, 不能无限制地大型化。相比之下, 高压辊磨机具有处理量大、占地面积小、设备结构紧 凑、组件对运输和安装条件的要求较低等优点, 它在 碎矿和磨矿流程中的应用可为进一步提升选厂碎磨 系统的处理能力创造条件。而且, 它所带来的节省 粉碎能耗和介质消耗的效果, 符合节能降耗和低碳 经济的社会发展方向。可以预期, 高压辊磨机在矿 物加工领域的应用对今后碎矿和磨矿工艺流程的影 响, 至少将不亚于这几十年来自磨 /半自磨工艺的应 用所带来的影响。 在高压辊磨机本身的大型化方面, 各设备制造 厂家践行了不同的设计理念。目前德国主要的高压 辊磨机制造厂家有 3个, 即蒂森克虏伯集团的珀利 休斯 Po lysius公司、KHD 洪堡威达克 H um bo ld t- W edag 公司和魁伯恩 K ppern公司。珀利休斯公 据统计 [ 6] , 截至 2009 年底, 全球范围内投入工 司占有全球最大的市场份额; KHD洪堡威达克公司 业应用的高压辊磨机在金刚石生产领域已有 35台, 在铁矿石加工领域已有 50台, 在有色和贵金属矿山 用于硬质矿石破碎的也已超过 35台。自 20世纪 90年代后期起, 安装台数增长最快的是铁矿石加工 行业, 包括铁精矿球团前的预处理和铁矿石的细碎 及超细碎。 2006年后, 以秘鲁 C erro V erde铜钼矿安 装的 4台大型高压辊磨机成功投产运行以及澳大利 亚 BGM 金矿定购 4台大型高压辊磨机用于细碎作 6 以其研发的柱钉点阵辊面技术在矿物加工领域有独 特的优势; 魁伯恩公司进入矿物加工领域较晚, 但在 中国和澳洲市场上已有不错的表现。在设备的大型 化方向上, 珀利休斯公司采取的是增大辊径而保持 较小辊宽的做法, 这种设备可处理较大粒度的给矿, 但因边缘效应较 大, 产物中 边料的比例偏 高; KH D 洪堡威达克公司和魁伯恩公司采取的