陈代彦,许瑞超,沈 心,高 霖

(中建材(合肥)粉体科技装备有限公司， 安徽 合肥 230051)

HFKG高压辊磨机新型耐磨柱钉辊面技术

陈代彦,许瑞超,沈 心,高 霖

(中建材(合肥)粉体科技装备有限公司， 安徽 合肥 230051)

为了提高高压辊磨机柱钉辊面的耐磨性和可靠性，最新研发了HFKG高压辊磨机耐磨柱钉辊面技术，该技术解决了高压辊磨机在粉碎高硬度矿石时普遍存在的不耐磨、磨损不均匀、辊面剥落、断钉、掉钉、崩块等一系列难题，工程应用结果表明，HFKG高压辊磨机柱钉辊面技术累计带料时间长、破碎效果好、应用范围广，具有推广价值。

HFKG高压辊磨机；柱钉辊面；矿石硬度；辊面寿命；大柔性液压系统

高压辊磨机又称辊压机，采用高压料床粉碎原理，由于其显著的节能特点，在水泥行业取得了巨大成功，近年来，在我国金属矿山破碎领域也逐渐开始应用，高压辊磨机粉碎金属矿物时，物料内部产生大量裂纹，使其在后续工序的球磨机内易于磨细，节约能耗30%左右，并能实现磨前抛尾；与常规破碎—磨矿流程相比，具有提高矿石易磨性、提高金属浸出率、提高矿物解离率以及浮选回收率等优点。

高压辊磨机的核心部件为两只辊子，其高压粉碎力由辊子传递给物料，辊面直接与物料接触，在强大的挤压力作用下，辊面承受剧烈的磨粒磨损、犁沟磨损，同时辊面会产生挤压凹坑的现象，这些累积凹坑会导致辊面材料的疲劳磨损，尤其在金属矿石破碎领域，矿石原料硬度高、石英含量多，辊面磨损速度惊人，已成为制约高压辊磨机在矿物加工领域推广应用的瓶颈，目前，国内外普遍采用柱钉辊面技术，但在运转过程中柱钉辊面承受着巨大的正压力、切向力及交变应力，受力情况非常复杂，柱钉辊面的磨损及失效现象经常发生，如何提高柱钉辊面的耐磨性和可靠性已成为亟待解决的一大难题。

1 HFKG高压辊磨机柱钉辊面的特点

1.1 硬度与韧性兼优

高压辊磨机柱钉辊面在金属矿山破碎领域的应用过程中存在柱钉断裂、崩块及磨损等问题，尤其国内铁矿石硬度高、石英含量大，为了提高柱钉耐磨性，其材质基本上都选用WC类硬质合金，此类合金特点是硬度高，而韧性偏低，抗冲击能力稍差。HFKG高压辊磨机耐磨柱钉采用先进生产工艺，严格控制原材料粉末粒径分布，同时根据应用经验，调整原材料成分，使柱钉微观组织结构致密性更好，孔隙度更小，研制出了硬度与韧性相统一的硬质合金钉，并在许多厂家得到了成功应用，效果显著，在铁矿石普氏硬度f=14～16条件下，柱钉辊面的累计带料时间达8000 h；而最新研发的耐磨柱钉辊面在铁矿石普氏硬度f=13～16的条件下，其使用寿命可达18000 h。

1.2 采用大柔性液压系统

高压辊磨机是应用高压力粉碎不均匀的块状物料进行工作，为保证粉碎效果，挤压应力必须高于某一特定值(50～300 MPa)，因此，系统长期处于高负荷和高冲击的恶劣工作状况下。HFKG柱钉辊面技术的液压系统采用大容量蓄能器并在工作时处于开启状态，可以大幅度提高液压系统的柔性，称之为“大柔性液压系统”，在异物和大块物料进入高压辊磨机时，可以大幅降低系统受到的冲击，使高压辊磨机在高负荷、低冲击的状态中稳定可靠的运行，不仅有效地降低传动系统冲击负荷，也为延长柱钉辊面的使用寿命提供有利条件。不同容量蓄能器的液压系统在有异物进入高压辊磨机系统时，柱钉辊面所承受的冲击应力见图1。

从图1可以看出，当液压系统采用的蓄能器容量为2×4 L时，其辊面所承受的冲击应力值高达16×104MPa, 当蓄能器容量为2×8L时，辊面所承受的冲击应力值降至5×104MPa,当蓄能器容量增加值2x40 L时，柱钉辊面所承受的冲击应力值只有2.2×104MPa, 所以大柔性液压系统对柱钉辊面具有很强的保护作用，可以减轻柱钉由于异物的进入而承受巨大的冲击应力，降低柱钉断裂的可能性。

1.3 其它特点

HFKG高压辊磨机柱钉辊面技术通过优化耐磨柱钉的二维布置方式，减少柱钉辊面的应力集中，解决了柱钉辊面整块剥落及辊子沿辊宽方向磨损不均匀等问题，而针对高压辊磨机辊子端面普遍存在的严重磨损问题研发出防磨侧挡板，有效避免了辊子端面磨损，提高了高压辊磨机的挤压效果及可靠性，同时也延长了侧挡板的使用寿命。

图1 喂入异物时辊面冲击应力曲线

2 HFKG高压辊磨机柱钉辊面技术的应用

2.1 应用范围

HFKG高压辊磨机新型耐磨柱钉辊面技术应用范围广，已在铁矿石、铝矾土、钢渣、矿渣、钛渣及水泥等破碎领域得到了较大规模应用，从2009年至今已有61台套柱钉辊子投入使用，其规格逐渐系列化,辊子直径从1200 mm到2000 mm都有相应的产品在现场应用，随着HFKG柱钉辊面技术的不断成熟与发展，高压辊磨机正向其他有色金属、贵金属及球团等领域推广。

2.2 应用效果

2.2.1 安徽大昌矿业集团有限公司

安徽大昌矿业集团有限公司拥有5条年产30万t铁精粉的选矿厂，2011年选用5台HFKG160-120高压辊磨机对原有选矿粉磨车间进行改造，并相继投产。该选矿厂的铁矿石普氏硬度系数f=14～16，其中二选厂东最先投产，柱钉辊面的累计带料时间为6700 h；而三选厂西于2012年投产，根据二选厂东的经验，该厂控制入高压辊磨机的矿石粒度≤35mm，至今辊面累计带料时间已有4000 h，辊面状况良好，预计该辊面的最终累计带料时间为10000 h。

2.2.2 山西繁峙县腾飞矿业选冶有限责任公司

繁峙县腾飞矿业选冶有限责任公司的笔锋选厂分公司于2011年开始应用HFKG150-60高压辊磨机对原有铁矿石破碎系统进行改造，2011年11月投产使用，该选厂铁矿石非常坚硬、难磨，其普氏岩石硬度系数f高达18～20，普通堆焊辊面工作不到200 h就要进行堆焊维护，根本无法进行连续生产，使用HFKG150-60高压辊磨机耐磨柱钉辊面技术以来，辊面累计带料运行时间达6500 h，累计粉碎矿石150万t，给企业带来了良好的经济效益和社会效益。

2.2.3 福建省德化鑫阳矿业有限公司

该厂铁矿石普氏岩石硬度系数f=12～14，其使用的HFKG150-60高压辊磨机于2013年6月正式投产，该柱钉辊面选用最新研发的硬质合金钉，2013年11月对该厂应用的柱钉辊进行了磨损测量，此时，该高压辊磨机已累计加压带料2500 h，辊面平均磨损量约为2 mm，最大磨损量为4 mm；2014年10月对该高压辊磨机辊面又进行了一次测量，此时固定辊与活动辊的磨损曲线如图2所示，辊子边缘的磨损量为3～4 mm，中间部位磨损的平均值为12 mm，此时该辊面累计带料8500 h，HFKG高压辊磨机耐磨柱钉辊面设计的最大磨损值可达30 mm，根据这两次的测量数据与辊面的磨损状况，预计该高压辊磨机耐磨柱钉辊面的最终累计带料时间可达18000 h。

图2 2014年10月磨损测量(8500 h)

3 结 论

在矿业加工领域的应用中,高压辊磨机能提高系统产量、节约电耗、提高矿物的分解率和浮选率，和常规破碎—磨矿流程相比，高压辊磨工艺具有流程适应性强、配置灵活、易于实现自动控制、可提高矿石的可磨度、可实现湿式粗粒抛尾以及节能降耗等特点，节省能耗约30%。2010年以前，国内选矿行业的高压辊磨机主要依靠进口，并且只有少数选矿厂家进行了尝试应用，取得很好的效果。随着国家节能环保政策的引导和驱动下，高压辊磨机技术势必在矿物加工领域逐步得到推广，而HFKG高压辊磨机新型耐磨柱钉辊面技术的研发过程中形成了一系列具有自主知识产权的成果，不仅满足了国内金属选矿厂粉磨系统的建设及技术改造需要，还为参与国际市场竞争做好了充分的准备。

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2014￣12￣10)

陈代彦(1983-)，男，湖南邵阳人，工程师，本科，从事高压辊磨机装备的研究与开发，Email:hfchendaiyan@163.com。