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高压辊磨机在提升细粒级产品产出方面具有明显优势

Published:

2026-03-18

高压辊磨机应用于半自磨预破碎工艺研究及国外实例

半自磨流程在国内外大型、特大型矿山选厂已广泛应用。随着矿山开采深度的加深，部分矿山矿石性质变硬，出现半自磨机处理量下降、磨矿粒度放粗导致精矿回收率降低等问题。国外矿山选厂改造实践证明，在半自磨机前增加预破碎工艺是解决上述问题的有效手段。因国内矿山应用半自磨流程的时间较短，暂没有预破碎流程改造实例。

该研究聚焦半自磨流程改造领域新进展，探讨高压辊磨机应用于半自磨预破碎工艺的特点及应用现状，以期为其他矿山半自磨流程工艺改造提供经验借鉴。

一、预破碎工艺概述

正常半自磨流程采用一段旋回破碎机或颚式破碎机进行粗碎，粗碎后的矿石给入半自磨机。预破碎是指在正常一段粗碎后增加二段破碎。相关研究表明，半自磨机在磨矿时，磨机内总存在一部分临界粒子，粒度为30～90 mm，这部分临界粒子在磨机内既不能成为合格的研磨介质，又不能被有效破碎，它们在磨机内不断积累，会严重影响半自磨机的处理能力，而预破碎的作用就是在矿石进入半自磨机前将这部分临界粒子预先破碎，这样既能减少临界粒子在磨机内的聚集，也能减少过磨，提高半自磨机的处理能力。

预破碎工艺在实际应用时可分为部分预破碎和完全预破碎，这2套方案在国外的半自磨预破碎流程改造中均有成熟案例，典型工艺流程见图1。

部分预破碎是指在粗碎后增加双层振动筛，筛上产品与筛下产品给入半自磨机，中间产品经二段破碎机破碎后给入半自磨机。部分预破碎的好处在于可以精准对临界粒子进行破碎，破碎后给入半自磨机的是粗细分明的2种物料，这种进料不影响粗粒物料冲击破碎的自磨效应，同时细粒物料的增加也不会限制半自磨机处理能力的提高。

完全预破碎是指二段破碎机将粗碎后的粗粒物料全部进行破碎，进入半自磨机的只有临界尺寸以下的细粒物料，该工艺也能降低半自磨机磨矿的需求功率，对处理量的提升具有一定的促进作用；但由于磨机内缺少粗粒物料，半自磨机的冲击破碎效果减弱，需要通过提高钢球充填率来增强研磨作用，这会使磨机负荷提高。

二、高压辊磨机在预破碎工艺中的应用

1.高压辊磨机的设备优势

高压辊磨机相比于传统破碎设备，其具有明显的节能优势。目前，高压辊磨机在大型金属矿山常用于进行三段细碎或四段超细碎，在半自磨流程上能用于顽石的二段破碎，这在国内西藏某铜矿选厂已得到了实际应用。

由于“边缘效应”的存在，高压辊磨机在实际应用时，除了常规的开闭路工艺外，还可采用边料返回半闭路工艺，如图2所示。不同的工艺配置会使高压辊磨机的产品粒度特性不同，在实际应用中可以根据需要进行灵活工艺配置。高压辊磨机开路工艺产品粒度分布较宽，相较于传统破碎机，开路工艺的P₈₀略小，但细粒级含量明显增加；边料返回半闭路工艺的破碎效果优于开路工艺和常规破碎工艺，但与闭路工艺相比还有差距；闭路工艺通过检查筛分控制产品粒度，破碎效率更高，产品粒度更细，破碎效果更好。

2.高压辊磨机应用于预破碎的工艺配置

高压辊磨机应用于半自磨预破碎的工艺流程配置见图3。旋回破碎机破碎后的矿石堆放在粗矿堆，粗矿堆内的矿石经皮带转运到主矿仓，主矿仓通过振动给矿机将粗粒矿石给入半自磨机，将细粒矿石给入中碎—高压辊磨系统；半自磨机磨矿产品经圆筒筛筛分后，筛上顽石返回主矿仓，筛下产品给入闭路球磨系统；中碎—高压辊磨系统接收来自主矿仓相对较细的矿石，接收后先进行检查筛分，筛上物料给入中碎圆锥破碎机，破碎产品返回到主矿仓，筛下物料给入高压辊磨开路系统，开路产品直接给入半自磨机。

3.高压辊磨机应用于预破碎的工艺优势

高压辊磨机应用于半自磨预破碎的工艺配置中同时存在粗碎—半自磨—球磨以及两段破碎—高压辊磨—半自磨—球磨2种碎磨系统，中碎圆锥破碎产品也能通过主矿仓给半自磨系统供矿。半自磨机既能通过主矿仓振动给矿机给矿接收粗粒矿石，也能通过高压辊磨机接收弱化后的细粒矿石，这种配置方式相比普通部分预破碎流程，整体进料粒度偏细且矿石的可磨性也得到了改善，这对降低半自磨机能耗，提高半自磨机产能具有明显的促进作用。同时，半自磨机产出的顽石也能在多段破碎的作用下迅速消耗，可有效规避顽石破碎机破碎效果不佳的风险。

高压辊磨机的“边缘效应”使得高压辊磨机可以通过边料返回半闭路工艺，在不借助筛分设备的前提下进一步降低破碎产品的粒度，这为整个预破碎的工艺配置增加了灵活性。半自磨机在停机期间，即半自磨机在流程中旁路，高压辊磨机可以通过边料返回的方式降低辊压后的产品粒度，以达到球磨机进料的粒度要求，整个流程实际是按两段破碎—高压辊磨—球磨工艺运行，这能最大程度上降低对选厂生产进度的影响，具体工艺流程见图4。

高压辊磨机高效节能的设备优势以及独特的半闭路破碎工艺，决定了它在半自磨预破碎流程中广阔的应用前景。将高压辊磨机引入半自磨预破碎的工艺配置中，能构建出一套与矿石特性高度适配且灵活多变的碎磨工艺，这套工艺内包含了半自磨预先破碎、顽石两段破碎、高压辊磨—球磨等工艺，能够有效降低半自磨机的单位功耗，提高半自磨机处理量。该工艺的配置思路对大型选矿厂的碎磨工艺优化、产能提升、降本增效等均具有重要指导意义。

三、应用实例

目前，国内尚未有高压辊磨机应用于半自磨预破碎流程改造的实例，而国外已有选厂实际应用并取得了较好的效果，例如位于澳大利亚新南威尔士州的Cadia 金矿。Cadia 金矿隶属于澳大利亚最大的黄金生产商Newcrest矿业公司，其矿床储备寿命预估超过2030 年。出于对东部矿体更深、更难磨矿石加工的需要，Cadia 金矿对占整个选厂产能75%的1 号车间进行了改造，采用了世界上第一个真正混合的高压辊磨—半自磨碎磨回路，改造后的工艺流程见图5。

为了应对改造后更高的处理能力，Cadia 金矿额外增加了16 MW 球磨机以及后续的选别浓缩设备，该选厂主要碎磨设备汇总见表1。改造完成后，新回路的灵活性给处理东部矿体产出的缺乏细粒的难磨矿石带来了巨大的潜力。运行调试结果显示，高压辊磨机在半自磨预破碎段的配置显著提高了回路的处理能力，在保证后续浮选粒度的前提下，回路的处理能力稳定达到2 500 t/h，流程的总比能耗为21.2（kW·h）/t，达到了Cadia 金矿预期的改造效果。

四、应用启示

（1）高压辊磨机在半自磨预破碎阶段的应用，增加了整个流程的设备单元与操作单元，尤其是高压辊磨机采用边料返回工艺后，整个流程的连接节点大大增加，这就需要现场根据空间大小合理安排设备、料仓以及皮带等单元的位置，现场预留空间不足，则无法进行高压辊磨机改造。

（2）高压辊磨机需要在挤满给料的条件下才能发挥良好的破碎效果，因此需要在高压辊磨机前设置缓冲料仓，以保证均匀稳定给料。同时，缓冲料仓的容量应根据设备实际通过量进行合理安排，避免料仓拉空导致的设备故障。

（3）较大金属等不可破碎物进入高压辊磨机，会造成辊面或柱钉的损坏，因此在物料进入高压辊磨机前，应设置除铁器或金属探测仪对金属物进行磁选或人工清除，确保金属物不会进入高压辊磨机。

（4）高压辊磨机的引入降低了半自磨机的给料粒度并弱化了矿石，这将会增加半自磨机的处理能力。若要同时保证半自磨机的磨矿效果，需降低格子板以及顽石板的开孔尺寸以及开孔面积，以增加半自磨机的总充填率，更高的总充填率有利于增加半自磨机内的细粒含量。

（5）处理量提升后，半自磨机的单位能耗会降低，产品粒度会放粗，这会增加后续球磨机的运行负荷，球磨机可能成为限制处理量提升的瓶颈。因此，配置高压辊磨机前需要首先评估球磨机的处理能力，必要情况下可以考虑增加球磨机的配置数量。

（6）高压辊磨机应用于半自磨机预破碎流程的投资成本偏高且运行调试困难，在项目设计阶段通常不会考虑。但是，对于服务年限较长、矿石硬度变化较大且现场磨矿设备都有一定富余能力的矿山选厂，可以考虑在后续半自磨预破碎流程改造时采用高压辊磨机。

五、结语

（1）基于高压辊磨机高效节能的设备优势，以及独特的半闭路破碎工艺特点，探讨了高压辊磨机在半自磨预破碎流程改造中的应用配置及工艺特点。

（2）高压辊磨机应用于半自磨预破碎工艺，能构建出一套与矿石特性高度适配且灵活多变的碎磨工艺，这套工艺能够有效降低半自磨机的单位功耗，提高半自磨机的处理能力；但该工艺的改造应用投资较大，运行调试比较困难，还会导致原有磨矿系统负荷失衡。因此，需过详细的系统分析与成本计算后再决定是否采用。

（3）高压辊磨机在半自磨预破碎工艺中的配置思路对大型选厂的碎磨工艺优化、产能提升、降本增效等均具有重要意义。

引用格式

吕冠男, 于伟涛, 袁文沛,等. 高压辊磨机在半自磨预破碎工艺中的应用研究[J]. 现代矿业, 2025(11):214-217.

关键词:

高压辊磨机,单传动高压辊磨机

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