矿产资源是不可再生资源，随着世界工业化进程的加快，矿产资源的供求矛盾日益突出，尤其是在我国，矿石日趋贫化，如果应用传统的矿物破碎选别手段，其生产工艺复杂、自动化程度低、生产效率及产出低，严重制约了我国金属矿山的精矿质量和有用矿物回收率的提高。随着近几年矿业界对“多碎少磨”理念的认识，国内的很多大中型金属矿山已完成了粗、中、细碎设备的更新换代，而从目前国内外选矿技术及设备进展情况看，使用高压辊磨机作为大型化选矿设备已成为业界的共识。高压辊磨机有生产能力大、破碎比大的特点，可以使进入球磨机的物料尽可能地小，以减少球磨机功耗，从而实现节能降耗、低成本、高效率和高产出的集约型经济增长。
我国从年马钢凹山铁矿引进德国Koppern公司的一台mm×mm高压辊磨机并成功应用开始，主要采用了德国的进口设备，其中较为典型的有河北司加营研山铁矿的两台德国KHD生产的mm×mm高压辊磨机，山东黄金昌邑铁矿的一台mm×mm高压辊磨机。另外在有色金属行业，金堆城钼业引进了德国Koppren公司的一台mm×mm高压辊磨机，于年投入使用；山东黄金三山岛金矿也于年投入使用了一台KHD公司的mm×mm高压辊磨机。随着国内矿山对高压辊磨机选矿流程的不断认可，对设备的需求也越来越多，但进口设备有价格昂贵、不能及时解决问题以及维护复杂等缺点。随着我国加工装备技术的发展及耐磨技术的提高，国内的一些生产厂家已经完全可以制造出满足矿山使用的整机设备，而且已于近几年在工业上有所应用，得到了用户的肯定。目前，国内可以为用户提供各种型号高压辊磨机的生产厂家主要有中信重工机械股份有限公司(以下简称“中信重工”)、成都利君实业有限公司(以下简称“成都利君”)以及合肥水泥研究设计院(以下简称“合肥水泥院”)。这三家公司的高压辊磨机都在水泥建材行业上有着大量的应用，在设备使用上积累了丰富的经验。
1 高压辊磨机介绍
1.1 基本原理
高压辊磨机是以“层压破碎”原理(见图1)工作的高效节能设备[4]，其最重要的特征是挤满给矿和瞬间层压破碎。为了保证挤满给矿，必须保证高压辊磨机的进料部分与辊子端面密封性好，且在进料装置内有一定的料位；层压破碎要求高压辊磨机的给矿最大粒度要小于挤压辊的工作间隙，矿物产品颗粒只有一小部分接触高压辊磨机的辊面，大多数矿石的破碎是通过物料之间的相互挤压来实现的，这一特征使得高压辊磨辊胎的单位磨耗远远低于常规破碎设备。而且瞬间破碎还可以使物料在设备中的滞留时间缩短，从而使高压辊磨的台时处理能力得以大幅度提高。
图1 高压辊磨机工作原理
1.2 结构特点
高压辊磨机主要由机架、挤压辊、减速器、万向联轴器和电动机等组成。挤压辊在机架上平行安放，其中一只为定辊，辊轴固定；另一只为动辊，辊轴可以在一定的范围内平移和偏离平行位置。动辊与液压系统相连，保证两只相向转动的辊子之间形成高压，松散的物料在2个辊子之间得到挤压，在很短时间内体积减小，最后在两辊间隙最小处压力达到最高值，固体物料颗粒在瞬间得到破碎并在颗粒内部(尤其是较大颗粒)形成晶格损伤和微小裂纹。其主要技术优势有：①生产效率高；②降低粉磨电耗，改善选别指标；③工艺灵活，适应性强；④工作环境好，设备运转平稳；⑤在处理磁铁矿时能实现“提早抛尾”。
2 国产高压辊磨机的应用情况
2.1 在傲牛铁矿的应用
辽宁抚顺罕王集团傲牛铁矿从事采矿、选矿作业，原处理矿石能力为万t/a，矿石有用矿物主要是磁铁矿(含褐铁矿)，少量磁黄铁矿及微量黄铜矿等；脉石矿物以石英、角闪石和绿泥石为主，含少量透闪石、微斜长石及微量磷灰石等。矿石为磁铁贫矿，磁铁矿和脉石石英呈黑白相间条带状。矿石氧化程度很低(磁性率均小于2.7)，属易选原生矿石。原矿化学成分分析结果如表1所列。
经过大量考察，该铁矿于年完成改造，碎矿工艺选用了两段破碎加高压辊磨闭路流程，如图2所示。其中一段破碎选用美卓公司的C型颚式破碎机，二段破碎选用美卓公司的HP型圆锥破碎机。高压辊磨机为中信重工生产，型号为GM-60，辊压产品经过湿式直线振动筛筛选，大于3mm物料返回高压辊磨机继续挤压，小于3mm产品进行湿法磁选抛尾。该流程可以将入磨原矿品位由28%提高到39%，提前抛掉35%的品位为4.5%的粗粒尾矿，提前抛尾效果十分显著。完成改造后，年处理量提高到万t。
图2 傲牛铁矿高压辊磨机工作流程
通过分析可知，该铁矿的矿石品位低，SiO2含量高，原矿石球磨功指数为16.17kW·h/t，属于硬度高、易破难磨的矿石，这对高压辊磨机的辊面耐磨性提出了一定的挑战。由中信重工生产的GM-60型高压辊磨机辊子直径为mm，辊子宽度为mm，装机功率为kW，通过量为~t/h，辊面采用了在国内外铁矿石行业比较流行的镶嵌硬质合金柱钉结构。
由于该矿山的矿石抗压强度较高，需要施加较大的挤压力才可以粉碎矿石，以达到用户的选别要求，这就要求高压辊磨机的运行压力比较高。根据现场不断的观察调整，最终运行比压强设定为4.3N/mm2
左右，满足了生产需要。为了减少辊面磨损，延长其使用寿命，在结构上，合理布局柱钉，选择合适的柱钉硬度以及露头高度，经过一段时间使用后，料垫形成良好(见图3)，因此，使用效果与使用寿命均得到了保证。使用一年以来，设备基本没有大的故障，利用率高，可靠性好。
图3 中信重工高压辊磨机辊面
由于高的压力会产生高的电耗和磨损，该设备运行单位电耗为1.7kW·h/t，但对于整个系统来说，所带来的效益远远超出了预期。在能耗与钢耗上，每生产1t铁精粉可节电3~5kW·h，钢耗减少0.9~1.2kg。分析物料挤压前后的粒级对比，物料经过一次辊压后产品中-3mm的含量为55%，新增加34%，-目含量新增加8%，具体粒级如表2所列。经辊压磨挤压后用湿法磁选抛尾，可以将入磨原矿品位由18%提高到27％，提前抛掉48.8％的品位为8.5％的粗粒尾矿，提前抛尾效果十分显著。而由于设备的自动化程度高，故障率低，这也间接节约了系统的日常维护成本。
2.2 在白石联营铁矿的应用
山西原平白石联营铁矿主要从事铁矿石的采矿、选矿作业，每天处理铁矿石0t，生产品位达65%的铁精粉。该地区为难选矿石，矿石品位只有14%，属于条带状构造的鞍山式沉积变质铁矿床，矿体围岩主要为变闪岩、绿泥石片岩和绢云母片岩等。根据矿石的成因、矿物组合和结构构造，将铁矿石划分为4个自然类型，即石英型、镜铁型、闪石型和砾岩型；按工业划分标准，分为原生矿与氧化矿(分别包括贫矿和次贫矿)两大类。全矿区原生矿与氧化矿的储量比约为2.7∶1。在氧化矿石中，石英型约占2/3，闪石型约占1/3。
由于原矿品位低，只有14%左右，难以达到球磨机的入选品位要求。为了提高处理能力和降低选矿厂的能耗，粗碎采用一台国产的PXZ型旋回破碎机，中碎为3台圆锥破碎机，细碎采用成都利君生产的一台CLM/型高压辊磨机，以及合肥水泥院生产的一台HFCG/型高压辊磨机(一用一备)。利用高压辊磨机的超细碎技术将圆锥破碎机的产品破碎至10mm，然后进入强磁选预选抛尾，抛尾后的矿石含铁品位达到33%以上，大大提高了进入球磨机的入选品位，很好地解决了原系统铁矿石入选品位低、生产成本高的问题。
该矿山高压辊磨机系统为开路、边料返回流程，如图4所示。成都利君高压辊磨机的辊子直径为2m，宽为1m，装机功率为kW，辊面采用镶嵌硬质合金结构(见图5)，来料粒度为0~60mm，通过量约1t/h，设计出料粒度为10mm。实际产品中粒度小于5mm的含量可以达到60%，很好地满足了后续工艺的要求。该设备于年底投入使用以来，运行可靠，辊面寿命也满足了用户的需求。合肥水泥院的高压辊磨机的辊子直径为1.6m，宽为1.4m，装机功率为kW，辊面也采用镶嵌硬质合金结构(见图6)，来料粒度为0~45mm，通过量可达t/h，作为备用高压辊磨机，实际使用时间较短，但在使用过程中挤压效果较好，为用户节约了能耗与钢耗。
图4 白石联营铁矿高压辊磨机流程
图5 成都利君高压辊磨机辊面
图6 合肥水泥院高压辊磨机辊面
除此之外，河北承德建龙铁矿高压辊磨机(中信重工)、马钢姑山铁矿高压辊磨机(中信重工)、攀钢白马铁矿高压辊磨机(成都利君)、攀枝花安宁铁钛有限公司高压辊磨机(成都利君)、合肥大昌矿业高压辊磨机(合肥水泥院)等多个矿山都使用了国产的产品，这些高压辊磨机无论从挤压效果还是辊面寿命上，都得到了用户的认可，为国产矿用高压辊磨机的使用与推广提供了借鉴，也为国内选矿业起到了积极的推动作用。
3 结语
高压辊磨流程作为国内矿山选矿的一种新的工艺，由于其对物料的适应能力强，且有着节能环保的优点，与其他选矿工艺相比，具有明显的竞争优势。而国产高压辊磨机的大力发展更可以推动矿山选厂的改造与建设，在为用户赢得利益最大化的同时，也为我国资源紧张的现状做出了贡献。
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