立磨粉磨技术 

摘要:粉磨技术多年来一直不断变化，而立磨更加盛行。现已证实，通过采用烘干粉磨工艺进行颗粒间研磨可提高粉磨效率。莱歇公司Heinz Schaefer博士在文中讨论了使用莱歇磨研究矿石和矿物质原料的情况，表明在特殊情况下与传统管磨湿磨工艺相比，可提高产品回收率和产品质量。

1．前言 
　　100多年来，各种型式的管磨一直是矿物加工最常用的粉磨工具。然而在某些工业领域，例如水泥工业已经发生了变化，现在已采用立磨进行烘干粉磨。这是因为能耗降低并且此种磨机的烘干能力提高。 
　　80年代后期引进了高压研磨技术，即辊压机技术。这项技术在水泥工业被广泛接受，进行熟料和矿渣的粉磨，同时还应用到矿物原料的加工。应用过程中积累的经验提高了烘干粉磨的总体效益。 
　　采用颗粒间研磨原理的立式辊磨得到普及几乎已有100年，然而在过去的30年，高产量磨机的开发伴随水泥需求量的增涨，其设备装机能力则稳步加大。立磨操作使用的压力低于高压磨机。物料的磨蚀性起着重要作用并且可以考虑应用耐磨铸件的问题。该粉磨工具的机械稳定性也很高。 
2．莱歇立辊磨 
　　基于90多年的经验，莱歇公司在提供立辊磨方面享有良好的信誉。在美国和日本的许可证制造厂已生产许多年。90年前莱歇磨首次诞生时主要用于发电厂的煤粉磨，目前莱歇磨已成为水泥工业粉磨原料、熟料和高炉矿渣以及电厂、水泥窑和高炉粉磨煤粉的知名粉磨工具。 
　　目前最大规模的此类磨机是LM63.4，粉磨水泥原料的能力是840t/h（90μm筛筛余为15%），装机容量6000kW以下。类似磨机已在矿物加工行业投入使用，同样用于磷酸盐、石灰石、石膏以及其它工业矿物原料的粉磨。
3．莱歇磨的设计 
　　在浮选和相关工艺中，莱歇磨的喂料细度覆盖很广，水泥原料粉磨200μm筛余1~5%非常普遍。无烟煤和石油焦筛余要求很小，90μm筛筛余低于5%已成功达到。在水泥生产或粒状高炉矿渣生产中，45μm筛10%或低于10%的细度已常见。 
　　莱歇磨上使用的是平磨盘和锥形磨辊。物料间的研磨在旋转的磨盘和磨辊之间的空隙内进行（见图1）。磨机喂料进入磨盘中央，借助离心力和摩擦力向磨盘边缘移动。以此方式被安装在磨盘外缘上的两个、三个、四个或六个锥形磨辊咬住。磨辊与液压缸相连，为物料的研磨提供粉磨压力。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　<!--图片标记1--> 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 图1 莱歇磨的粉磨原理 
　　锥形磨辊的倾斜产生了剪切力，剪切力保障了研磨并将物料输送到磨辊下面。倾斜度的设计使剪切力维持在最低，以防止磨辊过于磨损。
　　磨盘衬里和磨辊由耐磨高铬铸件制成。碾磨后的颗粒离开磨盘由气流带入动态高效选粉机，该选粉机与磨机一体（见图2）。
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　　　　　　　　　　　　　　　　　 图2 莱歇磨断面 
　产品颗粒随气流离开磨机，返回的颗粒随新鲜喂料回到磨盘做进一步粉磨。研磨所需的压力由称为“液压气动弹簧装置”的系统提供。图3是液压系统原理。液压缸高压侧50~100bar的粉磨压力将粉磨力导入磨辊和磨盘空隙间的物料上。液压缸低压侧的压力大约是高压侧的10%，这样可以使磨辊有一定的弹性运动。通过两侧压力的设定对物料的挤压特性进行了调节，从而使磨辊的移动更具刚性和柔性。两个流程均与液压缸上的存储器相连，为此使磨辊的移动更加平稳。
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　　　　　　　　　 图3 液压——气动弹簧系统 
　　此种配置使粉磨作业处于很低的振动程度。立辊磨的每一对磨辊有两个独立的液压装置，可向每对磨辊施加不同的压力，这样极有力利于咬合性能不好的物料。
　　莱歇磨上的液压—气动弹簧装置具有多用性，因为它可以针对磨机喂料研磨性能的变化，即矿体本身的非均质性或含水量的波动，方便地调节粉磨工艺。 
4．粉磨设备的设计 

　　图4是粉磨设备流程图。物料通过空气锁风阀喂入磨机，所需要的气流从磨机下部进入磨机。空气通过磨盘边缘附近的喷嘴环并将物料向上携带进入选粉机。通过磨机的气流由系统风机导入。粉磨后的物料在通过高效选粉机的旋转笼之后离开磨机，选粉机与磨机成为一体。产品由磨机后面的收尘器收集下来并送入储库，以便进入后面的工序。根据实际应用，收尘器可由旋风筒代替（见图5）。 
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　　　　　　　　　　　　　 图4 粉磨系统 
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　　　　　　　　　　　 图5 装有旋风筒和空气再循环装置的粉磨系统 
　　图4中的流程是开路循环。如果需要可以安装成闭路循环，以保证磨机出口的温度控制（见图5），此外还可以在磨内进行烘干。在这种情况下，可将热气体引入流程以提供烘干热源。
5．采用莱歇磨进行矿物加工 
　　实验设备测试 
　　在安哥拉亚美利加研究实验室和南非约翰内斯堡的设计和研究中心各安装了一台CM3.6型实验设备。根据磨机的流量，该台实验设备可以进行不同的配置。它可以闭路形式安装在不同浮选设备上，亦可与浮选设备一通操作。

　　在这台设备上对许多不同矿石进行了加工。由Smit et al公布的结果表明，在用立磨进行烘干粉磨作业时，在产品回收和质量方面还有提高的潜力。在某些情况下甚至可以在浮选工艺中使用更粗一些的产品，并且同样可以得到传统磨机较细喂料所得到的相同质量的产品。但是结果表明，每种矿石均应与后序设备，例如浮选池一道进行测试。因此可以对磨机设定值进行研究，例如对矿物原料释放的影响，试剂消耗和种类以及其它参数的影响。 
6．辉岩矿的粗磨 
　　南非FOSKOR公司为其Phalaborwa厂的扩建对不同烘干粉磨技术进行了广泛的可行性研究，对来自Phalaborwa的磷灰岩夹杂辉岩的矿石进行了粉磨试验。在这项研究中对莱歇磨的性能进行了研究。第一次粉磨试验在莱歇公司的设计和研究中心进行。此后，一台约2t/h的LM3.6试验设备和一500kg/h的浮选设备在Phalaborwa安装。结果表明，莱歇磨的产品回收率及产品质量均优于原有湿法棒磨机。
根据可行性研究结果，在Phalaborwa厂新生产线安装了一台LM50.4烘干粉磨机，在480μm筛余20%条件下，产量达到825t/h（见图7）。图8是粉磨设备流程图。在项目的最初阶段打算将选粉机的粗砂排掉并用于其它用途。
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　　　　　　　　　　 图7 安装在Phalaborwa厂的LM50.4型立磨

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　　　　　　　　　　 图8 Phalaborwa厂设备流程图 
　　选粉机安装在高处，为此，位于粗砂锥体底部的双路溜子可使粗砂迅速返回磨盘或从磨机和粉磨流程退出。由于项目进展变化，将粗砂排出系统的可能性没有予与考虑。该台磨机自2000年夏天投入使用。 
7．结论 
　　如前所述，由于其液压—气动弹簧系统，莱歇磨可以处理不同特性的磨机喂料。
　　与传统粉磨设备相比，立辊磨提供了一系列优点。总之，与球磨机相比其喂料粒度明显大（80~120mm），为此可以取消第三级破碎流程。 
对限制物料水分的地方采用烘干粉磨是一个优势。此外，矿石新释放的表面不受周围液态的影响。烘干粉磨设备可独立从上步流程和下步流程操作，这样可在不影响其它操作条件下优化设备性能。粉磨后的产品储存在库内，在生料制备工艺停机时可起到缓冲作用。另外还可控制浮选设备内的泥浆密度。采用莱歇磨烘干粉磨矿石的首次经验证实，由于产品质量有所改善，粉磨设备以及后序流程易于操作，此项技术还有很大潜力。莱歇公司还将继续与采矿和矿物原料加工领域的公司合作，继续此项技术的开发。