碎礦和磨礦是礦物原料加工和利用中兩個(gè)最關(guān)鍵、也是能耗最高的工序，它的消耗構(gòu)成了整個(gè)選礦廠生產(chǎn)成本的主要部分，功耗和鋼耗占選礦廠生產(chǎn)成本的60%以上。特別是磨礦工序，其單位能耗又遠(yuǎn)比破碎工序能耗高得多，功耗占整個(gè)礦物粉碎作業(yè)的89%-93%，占整個(gè)選礦廠的30%-60%。破碎和磨礦的工作原理表明，強(qiáng)化破碎，盡量減小磨礦的給礦粒度，是提高碎磨效率、降低選礦成本的重要途徑。
由北京礦冶研究總院北京華諾維科技發(fā)展有限責(zé)任公司研發(fā)的雙層多級(jí)盤式輥壓
破碎機(jī)是一種具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型高效超細(xì)碎破碎設(shè)備，具有多級(jí)串聯(lián)破碎、破碎比大、能耗低的特點(diǎn)，不僅可以取代原工藝流程中的初、中、細(xì)三段破碎，更可以將原來(lái)的兩段磨礦簡(jiǎn)化成一段，從而實(shí)現(xiàn)破磨作業(yè)節(jié)能30%~50%的作用。
1、工作原理
雙層多級(jí)盤式輥壓破碎機(jī)的工作原理，其核心部分是磨盤以及磨輥。加壓裝置通過(guò)加壓臂和磨輥均勻地對(duì)物料施加壓力。同時(shí)，磨盤轉(zhuǎn)動(dòng)造成盤與輥之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致對(duì)物料的連續(xù)碾壓破碎作用。
物料通過(guò)進(jìn)料口進(jìn)入上層磨盤的軌道上，上層磨盤由一組對(duì)稱放置的磨輥組成，構(gòu)成第一級(jí)破碎單元。物料借助與磨盤和磨輥之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)被破碎，在磨盤的邊緣設(shè)有兩個(gè)擋料板以及兩個(gè)出料口，經(jīng)過(guò)第一次粉碎的物料由出料口排出進(jìn)入下層磨盤軌道。下層磨盤上由兩組破碎單元構(gòu)成，形成第二級(jí)和第三級(jí)破碎，這兩組破碎單元的破碎比不同。物料在下層磨盤上經(jīng)兩次破碎后，由出料口排出，完成粉碎過(guò)程。
雙層多級(jí)盤式輥壓破碎機(jī)的粉碎過(guò)程中既有中細(xì)碎的作用，也有粗磨的作用。尤其是在細(xì)碎與粗磨的過(guò)程中，由于雙層多級(jí)盤式輥壓破碎機(jī)實(shí)施的是準(zhǔn)靜壓粉碎，排出的產(chǎn)品中不僅含有一定比例的細(xì)粒成品，而且在非成品顆粒的內(nèi)部也會(huì)產(chǎn)生大量裂紋，從而改善了物料后續(xù)粉磨的可磨性，降低粉磨能耗，增加粉磨系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，還能大幅度降低能耗。雙層多級(jí)盤式輥壓破碎機(jī)細(xì)碎和粗磨的工作過(guò)程中物料破碎發(fā)生在物料顆粒底部，物料顆粒之間相互擠壓破碎，物料同輥表面接觸是有限的，破碎發(fā)生在受限制的空間，物料顆粒不允許逃脫，因此破碎效率比常規(guī)碎磨效率高。
雙層多級(jí)盤式輥壓破碎機(jī)與傳統(tǒng)的粉碎技術(shù)有三點(diǎn)本質(zhì)的不同：基于多碎少磨的技術(shù)路線，實(shí)現(xiàn)了多級(jí)連續(xù)串聯(lián)破碎；雙層多級(jí)盤式輥壓破碎機(jī)實(shí)施的是準(zhǔn)靜壓粉碎，這種準(zhǔn)靜壓粉碎方式相對(duì)于沖擊粉碎方式更能節(jié)省能耗：雙層多級(jí)盤式輥壓破碎機(jī)在細(xì)碎粗磨階段實(shí)施的是料層粉碎，是物料與物料之間的相互粉碎。這種原理的粉碎效率相對(duì)于傳統(tǒng)的破碎和球磨技術(shù)有明顯的提高，磨損也明顯的減少。
2、雙層多級(jí)盤式輥壓破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
雙層多級(jí)盤式輥壓破碎機(jī)是由北京礦冶研究總院研發(fā)的一種高效節(jié)能的超細(xì)碎粉碎設(shè)備。雙層多級(jí)盤式輥壓破碎機(jī)采用磨盤以及磨輥的結(jié)構(gòu)形式破碎物料。雙層多級(jí)盤式輥壓破碎機(jī)一改水泥行業(yè)現(xiàn)有的立磨結(jié)構(gòu)，將磨盤分為上下兩層，呈上小下大的結(jié)構(gòu)形式。上層設(shè)置一組破碎單元，下層設(shè)置兩組破碎單元，以增大設(shè)備的破碎能力，同時(shí)上下兩層磨盤串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)超細(xì)破碎的目的。在雙層多級(jí)盤式輥壓破碎機(jī)中，每層磨盤上采用設(shè)置兩個(gè)以上的破碎輥為一個(gè)破碎單元的結(jié)構(gòu)，每一破碎單元中的各破碎輥采用與磨盤不同的間隙，從而實(shí)現(xiàn)不同的破碎比，經(jīng)過(guò)破碎單元的串聯(lián)組合，達(dá)到增大破碎比的目的，從而實(shí)現(xiàn)多級(jí)破碎。
3、磨盤以及磨輥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
雙層多級(jí)盤式輥壓破碎機(jī)磨盤和磨盤的組合方式對(duì)破碎機(jī)的粉碎效果就有很大的影響，由于雙層多級(jí)盤式輥壓破碎機(jī)的入料粒度為60mm左右，故第一級(jí)破碎主要為粗碎，以單顆粒破碎的方式工作，經(jīng)過(guò)第一級(jí)破碎之后物料的粒度降低，為了實(shí)現(xiàn)細(xì)碎磨的功效，在后續(xù)的粉碎過(guò)程中，采用料層粉碎的方式進(jìn)行細(xì)碎磨，故下層磨盤采用帶齒的襯板組合表面，磨輥采用圓柱輥的結(jié)構(gòu)形式。這種結(jié)構(gòu)形狀簡(jiǎn)單、易于加工。磨輥分上下兩層，上層磨盤起粗碎磨的作用，下磨盤起細(xì)碎磨的功用，考慮到設(shè)計(jì)的輥壓破碎機(jī)的生產(chǎn)能力和進(jìn)料粒度以及加工制造工藝和成本，取上下層磨盤直徑大小不同，故確定上層磨盤直徑為1200mm，上磨輥直徑為500mm，輥寬200mm；下層磨盤直徑1500mm，下層設(shè)置兩組磨輥，呈對(duì)稱布置，第一組輥?zhàn)拥闹睆綖?00mm，輥寬350mm，第二組輥?zhàn)又睆綖?00mm，輥寬350mm。具體結(jié)構(gòu)見圖3和圖4所示。
為了減少磨盤的磨損，同時(shí)為了便于拆裝維修，在磨盤的上面采用8塊扇形襯板，襯板通過(guò)螺栓與磨盤連接。考慮到破碎的物料主要為鐵礦石，襯板采用了耐磨材料。根據(jù)入料顆粒的不同，襯板又有兩種，一種為齒形襯板，一種為平面型襯板。在破碎較大顆粒的物料時(shí)，采用平面襯板，在破碎粒度較小的物料時(shí)，為形成料層采用齒形襯板。
磨輥采用的是組合結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的磨輥基本上都采用的是一體鑄造出來(lái)，重量較大，維修木方便，在破碎物料時(shí)，由于磨輥的上下竄動(dòng)對(duì)磨盤產(chǎn)生了很大的沖擊作用力，大大地加速了設(shè)備的損壞程度，降低了設(shè)備的壽命。采用組合磨輥的結(jié)構(gòu)，不但可以降低生產(chǎn)成本，輥面材料采用較好的耐磨材料，大大地提高了磨輥的使用壽命，同時(shí)拆裝方便，便于維修。減少了磨輥對(duì)磨盤的沖擊作用力，提高了設(shè)備的使用壽命。
磨盤和磨輥是雙層多級(jí)盤式輥壓破碎機(jī)的重要工作部件，其可選擇的傳動(dòng)布置方案有三種：(1)磨盤帶有動(dòng)力，磨輥為從動(dòng)輪； (2)磨輥帶有動(dòng)力，磨盤為從動(dòng)輪； (3)磨盤和磨輥均帶有動(dòng)力。雙層多級(jí)盤式輥壓破碎機(jī)采用的是第一種傳動(dòng)布置方案，這種方案的突出優(yōu)點(diǎn)是僅需要一套動(dòng)力源和減速裝置即可，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。這種動(dòng)力布置方案，可以使得磨盤與磨輥的線速度不同，在粉碎過(guò)程中使得物料受到更大的剪切作用，產(chǎn)生更多的細(xì)顆粒。
因?yàn)樵陔p層多級(jí)盤式輥壓破碎機(jī)的破碎過(guò)程中，物料經(jīng)過(guò)第一破碎單元的粉碎后，由出料口滑入下層磨盤的破碎軌道，期間既有單顆粒破碎也有料層粉碎的事件發(fā)生，不論是針對(duì)單顆粒的破碎還是料層粉碎，磨輥對(duì)于物料施加的破碎力是十分重要的。對(duì)于整個(gè)設(shè)備而言，設(shè)備的加載力的大小和加載系統(tǒng)緩沖效果都直接影響著設(shè)備的產(chǎn)量、產(chǎn)品的粒度以及整機(jī)的壽命。當(dāng)入料量或者人料粒度發(fā)生變化時(shí)，及時(shí)減緩由負(fù)載變化引起的振動(dòng)是必要的。
雙層多級(jí)盤式輥壓破碎機(jī)采用的是液壓加載的方式。液壓加載具有加載裝置簡(jiǎn)單、加載力大，且調(diào)整靈活方便、能夠滿足不同硬度物料的要求、可控性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，尤其是這種加載系統(tǒng)對(duì)沖擊載荷的緩沖效果良好。
磨盤與磨輥的間隙的調(diào)整裝置也是很重要的，根據(jù)物料的人料粒度變化的大小以及物料的硬度等，調(diào)整磨輥與磨盤的間隙直接影響著粉碎的效果。尤其在下層磨盤中，磨盤與磨輥之間需要保持一定厚度的料層，這樣才能發(fā)揮高壓加載的特點(diǎn)，而料層的厚度與入料量和盤輥間隙的大小相關(guān)。為了使得磨盤與磨輥不接觸，減少金屬之間的磨損與振動(dòng)，使設(shè)備在空載下啟動(dòng)，也應(yīng)有間隙調(diào)整裝置。雙層多級(jí)盤式輥壓破碎機(jī)采用調(diào)整螺釘限位方式來(lái)完成盤輥間隙的調(diào)整。
在物料的粉碎過(guò)程中，如果出現(xiàn)磨盤的轉(zhuǎn)速過(guò)快或者有較大的顆粒，會(huì)使得物料在離心力作用下被甩到磨盤邊緣與機(jī)架之間的間隙中，然后落到磨盤底部，出現(xiàn)漏料現(xiàn)象。漏料直接影響了設(shè)備的生產(chǎn)效率并且造成能量的浪費(fèi)。在雙層多級(jí)盤式輥壓破碎機(jī)中設(shè)置了擋料圈結(jié)構(gòu)，能夠很好地減少漏料的現(xiàn)象。
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