陳代彥,許瑞超,沈 心,高 霖

(中建材(合肥)粉體科技裝備有限公司， 安徽 合肥 230051)

HFKG高壓輥磨機新型耐磨柱釘輥面技術(shù)

陳代彥,許瑞超,沈 心,高 霖

(中建材(合肥)粉體科技裝備有限公司， 安徽 合肥 230051)

為了提高高壓輥磨機柱釘輥面的耐磨性和可靠性，最新研發(fā)了HFKG高壓輥磨機耐磨柱釘輥面技術(shù)，該技術(shù)解決了高壓輥磨機在粉碎高硬度礦石時普遍存在的不耐磨、磨損不均勻、輥面剝落、斷釘、掉釘、崩塊等一系列難題，工程應(yīng)用結(jié)果表明，HFKG高壓輥磨機柱釘輥面技術(shù)累計帶料時間長、破碎效果好、應(yīng)用范圍廣，具有推廣價值。

HFKG高壓輥磨機；柱釘輥面；礦石硬度；輥面壽命；大柔性液壓系統(tǒng)

高壓輥磨機又稱輥壓機，采用高壓料床粉碎原理，由于其顯著的節(jié)能特點，在水泥行業(yè)取得了巨大成功，近年來，在我國金屬礦山破碎領(lǐng)域也逐漸開始應(yīng)用，高壓輥磨機粉碎金屬礦物時，物料內(nèi)部產(chǎn)生大量裂紋，使其在后續(xù)工序的球磨機內(nèi)易于磨細，節(jié)約能耗30%左右，并能實現(xiàn)磨前拋尾；與常規(guī)破碎—磨礦流程相比，具有提高礦石易磨性、提高金屬浸出率、提高礦物解離率以及浮選回收率等優(yōu)點。

高壓輥磨機的核心部件為兩只輥子，其高壓粉碎力由輥子傳遞給物料，輥面直接與物料接觸，在強大的擠壓力作用下，輥面承受劇烈的磨粒磨損、犁溝磨損，同時輥面會產(chǎn)生擠壓凹坑的現(xiàn)象，這些累積凹坑會導(dǎo)致輥面材料的疲勞磨損，尤其在金屬礦石破碎領(lǐng)域，礦石原料硬度高、石英含量多，輥面磨損速度驚人，已成為制約高壓輥磨機在礦物加工領(lǐng)域推廣應(yīng)用的瓶頸，目前，國內(nèi)外普遍采用柱釘輥面技術(shù)，但在運轉(zhuǎn)過程中柱釘輥面承受著巨大的正壓力、切向力及交變應(yīng)力，受力情況非常復(fù)雜，柱釘輥面的磨損及失效現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，如何提高柱釘輥面的耐磨性和可靠性已成為亟待解決的一大難題。

1 HFKG高壓輥磨機柱釘輥面的特點

1.1 硬度與韌性兼優(yōu)

高壓輥磨機柱釘輥面在金屬礦山破碎領(lǐng)域的應(yīng)用過程中存在柱釘斷裂、崩塊及磨損等問題，尤其國內(nèi)鐵礦石硬度高、石英含量大，為了提高柱釘耐磨性，其材質(zhì)基本上都選用WC類硬質(zhì)合金，此類合金特點是硬度高，而韌性偏低，抗沖擊能力稍差。HFKG高壓輥磨機耐磨柱釘采用先進生產(chǎn)工藝，嚴格控制原材料粉末粒徑分布，同時根據(jù)應(yīng)用經(jīng)驗，調(diào)整原材料成分，使柱釘微觀組織結(jié)構(gòu)致密性更好，孔隙度更小，研制出了硬度與韌性相統(tǒng)一的硬質(zhì)合金釘，并在許多廠家得到了成功應(yīng)用，效果顯著，在鐵礦石普氏硬度f=14～16條件下，柱釘輥面的累計帶料時間達8000 h；而最新研發(fā)的耐磨柱釘輥面在鐵礦石普氏硬度f=13～16的條件下，其使用壽命可達18000 h。

1.2 采用大柔性液壓系統(tǒng)

高壓輥磨機是應(yīng)用高壓力粉碎不均勻的塊狀物料進行工作，為保證粉碎效果，擠壓應(yīng)力必須高于某一特定值(50～300 MPa)，因此，系統(tǒng)長期處于高負荷和高沖擊的惡劣工作狀況下。HFKG柱釘輥面技術(shù)的液壓系統(tǒng)采用大容量蓄能器并在工作時處于開啟狀態(tài)，可以大幅度提高液壓系統(tǒng)的柔性，稱之為“大柔性液壓系統(tǒng)”，在異物和大塊物料進入高壓輥磨機時，可以大幅降低系統(tǒng)受到的沖擊，使高壓輥磨機在高負荷、低沖擊的狀態(tài)中穩(wěn)定可靠的運行，不僅有效地降低傳動系統(tǒng)沖擊負荷，也為延長柱釘輥面的使用壽命提供有利條件。不同容量蓄能器的液壓系統(tǒng)在有異物進入高壓輥磨機系統(tǒng)時，柱釘輥面所承受的沖擊應(yīng)力見圖1。

從圖1可以看出，當液壓系統(tǒng)采用的蓄能器容量為2×4 L時，其輥面所承受的沖擊應(yīng)力值高達16×104MPa, 當蓄能器容量為2×8L時，輥面所承受的沖擊應(yīng)力值降至5×104MPa,當蓄能器容量增加值2x40 L時，柱釘輥面所承受的沖擊應(yīng)力值只有2.2×104MPa, 所以大柔性液壓系統(tǒng)對柱釘輥面具有很強的保護作用，可以減輕柱釘由于異物的進入而承受巨大的沖擊應(yīng)力，降低柱釘斷裂的可能性。

1.3 其它特點

HFKG高壓輥磨機柱釘輥面技術(shù)通過優(yōu)化耐磨柱釘?shù)亩S布置方式，減少柱釘輥面的應(yīng)力集中，解決了柱釘輥面整塊剝落及輥子沿輥寬方向磨損不均勻等問題，而針對高壓輥磨機輥子端面普遍存在的嚴重磨損問題研發(fā)出防磨側(cè)擋板，有效避免了輥子端面磨損，提高了高壓輥磨機的擠壓效果及可靠性，同時也延長了側(cè)擋板的使用壽命。

圖1 喂入異物時輥面沖擊應(yīng)力曲線

2 HFKG高壓輥磨機柱釘輥面技術(shù)的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用范圍

HFKG高壓輥磨機新型耐磨柱釘輥面技術(shù)應(yīng)用范圍廣，已在鐵礦石、鋁礬土、鋼渣、礦渣、鈦渣及水泥等破碎領(lǐng)域得到了較大規(guī)模應(yīng)用，從2009年至今已有61臺套柱釘輥子投入使用，其規(guī)格逐漸系列化,輥子直徑從1200 mm到2000 mm都有相應(yīng)的產(chǎn)品在現(xiàn)場應(yīng)用，隨著HFKG柱釘輥面技術(shù)的不斷成熟與發(fā)展，高壓輥磨機正向其他有色金屬、貴金屬及球團等領(lǐng)域推廣。

2.2 應(yīng)用效果

2.2.1 安徽大昌礦業(yè)集團有限公司

安徽大昌礦業(yè)集團有限公司擁有5條年產(chǎn)30萬t鐵精粉的選礦廠，2011年選用5臺HFKG160-120高壓輥磨機對原有選礦粉磨車間進行改造，并相繼投產(chǎn)。該選礦廠的鐵礦石普氏硬度系數(shù)f=14～16，其中二選廠東最先投產(chǎn)，柱釘輥面的累計帶料時間為6700 h；而三選廠西于2012年投產(chǎn)，根據(jù)二選廠東的經(jīng)驗，該廠控制入高壓輥磨機的礦石粒度≤35mm，至今輥面累計帶料時間已有4000 h，輥面狀況良好，預(yù)計該輥面的最終累計帶料時間為10000 h。

2.2.2 山西繁峙縣騰飛礦業(yè)選冶有限責(zé)任公司

繁峙縣騰飛礦業(yè)選冶有限責(zé)任公司的筆鋒選廠分公司于2011年開始應(yīng)用HFKG150-60高壓輥磨機對原有鐵礦石破碎系統(tǒng)進行改造，2011年11月投產(chǎn)使用，該選廠鐵礦石非常堅硬、難磨，其普氏巖石硬度系數(shù)f高達18～20，普通堆焊輥面工作不到200 h就要進行堆焊維護，根本無法進行連續(xù)生產(chǎn)，使用HFKG150-60高壓輥磨機耐磨柱釘輥面技術(shù)以來，輥面累計帶料運行時間達6500 h，累計粉碎礦石150萬t，給企業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

2.2.3 福建省德化鑫陽礦業(yè)有限公司

該廠鐵礦石普氏巖石硬度系數(shù)f=12～14，其使用的HFKG150-60高壓輥磨機于2013年6月正式投產(chǎn)，該柱釘輥面選用最新研發(fā)的硬質(zhì)合金釘，2013年11月對該廠應(yīng)用的柱釘輥進行了磨損測量，此時，該高壓輥磨機已累計加壓帶料2500 h，輥面平均磨損量約為2 mm，最大磨損量為4 mm；2014年10月對該高壓輥磨機輥面又進行了一次測量，此時固定輥與活動輥的磨損曲線如圖2所示，輥子邊緣的磨損量為3～4 mm，中間部位磨損的平均值為12 mm，此時該輥面累計帶料8500 h，HFKG高壓輥磨機耐磨柱釘輥面設(shè)計的最大磨損值可達30 mm，根據(jù)這兩次的測量數(shù)據(jù)與輥面的磨損狀況，預(yù)計該高壓輥磨機耐磨柱釘輥面的最終累計帶料時間可達18000 h。

圖2 2014年10月磨損測量(8500 h)

3 結(jié) 論

在礦業(yè)加工領(lǐng)域的應(yīng)用中,高壓輥磨機能提高系統(tǒng)產(chǎn)量、節(jié)約電耗、提高礦物的分解率和浮選率，和常規(guī)破碎—磨礦流程相比，高壓輥磨工藝具有流程適應(yīng)性強、配置靈活、易于實現(xiàn)自動控制、可提高礦石的可磨度、可實現(xiàn)濕式粗粒拋尾以及節(jié)能降耗等特點，節(jié)省能耗約30%。2010年以前，國內(nèi)選礦行業(yè)的高壓輥磨機主要依靠進口，并且只有少數(shù)選礦廠家進行了嘗試應(yīng)用，取得很好的效果。隨著國家節(jié)能環(huán)保政策的引導(dǎo)和驅(qū)動下，高壓輥磨機技術(shù)勢必在礦物加工領(lǐng)域逐步得到推廣，而HFKG高壓輥磨機新型耐磨柱釘輥面技術(shù)的研發(fā)過程中形成了一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的成果，不僅滿足了國內(nèi)金屬選礦廠粉磨系統(tǒng)的建設(shè)及技術(shù)改造需要，還為參與國際市場競爭做好了充分的準備。

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2014￣12￣10)

陳代彥(1983-)，男，湖南邵陽人，工程師，本科，從事高壓輥磨機裝備的研究與開發(fā)，Email:hfchendaiyan@163.com。