碎礦和磨礦是礦物原料加工和利用中兩個最關鍵、也是能耗最高的工序，它的消耗構成了整個選礦廠生產成本的主要部分，功耗和鋼耗占選礦廠生產成本的60%以上。特別是磨礦工序，其單位能耗又遠比破碎工序能耗高得多，功耗占整個礦物粉碎作業的89%-93%，占整個選礦廠的30%-60%。破碎和磨礦的工作原理表明，強化破碎，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展有限責任公司研發的雙層多級盤式輥壓破碎機是一種具有完全自主知識產權的新型高效超細碎破碎設備，具有多級串聯破碎、破碎比大、能耗低的特點，不僅可以取代原工藝流程中的初、中、細三段破碎，更可以將原來的兩段磨礦簡化成一段，從而實現破磨作業節能30%~50%的作用。
1、工作原理
    雙層多級盤式輥壓破碎機的工作原理，其核心部分是磨盤以及磨輥。加壓裝置通過加壓臂和磨輥均勻地對物料施加壓力。同時，磨盤轉動造成盤與輥之間的相對運動，導致對物料的連續碾壓破碎作用。
    物料通過進料口進入上層磨盤的軌道上，上層磨盤由一組對稱放置的磨輥組成，構成第一級破碎單元。物料借助與磨盤和磨輥之間的相對運動被破碎，在磨盤的邊緣設有兩個擋料板以及兩個出料口，經過第一次粉碎的物料由出料口排出進入下層磨盤軌道。下層磨盤上由兩組破碎單元構成，形成第二級和第三級破碎，這兩組破碎單元的破碎比不同。物料在下層磨盤上經兩次破碎后，由出料口排出，完成粉碎過程。
    雙層多級盤式輥壓破碎機的粉碎過程中既有中細碎的作用，也有粗磨的作用。尤其是在細碎與粗磨的過程中，由于雙層多級盤式輥壓破碎機實施的是準靜壓粉碎，排出的產品中不僅含有一定比例的細粒成品，而且在非成品顆粒的內部也會產生大量裂紋，從而改善了物料后續粉磨的可磨性，降低粉磨能耗，增加粉磨系統的生產能力，還能大幅度降低能耗。雙層多級盤式輥壓破碎機細碎和粗磨的工作過程中物料破碎發生在物料顆粒底部，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碎磨效率高。
    雙層多級盤式輥壓破碎機與傳統的粉碎技術有三點本質的不同：基于多碎少磨的技術路線，實現了多級連續串聯破碎；雙層多級盤式輥壓破碎機實施的是準靜壓粉碎，這種準靜壓粉碎方式相對于沖擊粉碎方式更能節省能耗：雙層多級盤式輥壓破碎機在細碎粗磨階段實施的是料層粉碎，是物料與物料之間的相互粉碎。這種原理的粉碎效率相對于傳統的破碎和球磨技術有明顯的提高，磨損也明顯的減少。
2、雙層多級盤式輥壓破碎機的結構特點
    雙層多級盤式輥壓破碎機是由北京礦冶研究總院研發的一種高效節能的超細碎粉碎設備。雙層多級盤式輥壓破碎機采用磨盤以及磨輥的結構形式破碎物料。雙層多級盤式輥壓破碎機一改水泥行業現有的立磨結構，將磨盤分為上下兩層，呈上小下大的結構形式。上層設置一組破碎單元，下層設置兩組破碎單元，以增大設備的破碎能力，同時上下兩層磨盤串聯，實現超細破碎的目的。在雙層多級盤式輥壓破碎機中，每層磨盤上采用設置兩個以上的破碎輥為一個破碎單元的結構，每一破碎單元中的各破碎輥采用與磨盤不同的間隙，從而實現不同的破碎比，經過破碎單元的串聯組合，達到增大破碎比的目的，從而實現多級破碎。
3、磨盤以及磨輥結構設計
    雙層多級盤式輥壓破碎機磨盤和磨盤的組合方式對破碎機的粉碎效果就有很大的影響，由于雙層多級盤式輥壓破碎機的入料粒度為60mm左右，故第一級破碎主要為粗碎，以單顆粒破碎的方式工作，經過第一級破碎之后物料的粒度降低，為了實現細碎磨的功效，在后續的粉碎過程中，采用料層粉碎的方式進行細碎磨，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構形式。這種結構形狀簡單、易于加工。磨輥分上下兩層，上層磨盤起粗碎磨的作用，下磨盤起細碎磨的功用，考慮到設計的輥壓破碎機的生產能力和進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，下層設置兩組磨輥，呈對稱布置，第一組輥子的直徑為400mm，輥寬350mm，第二組輥子直徑為300mm，輥寬350mm。具體結構見圖3和圖4所示。
    為了減少磨盤的磨損，同時為了便于拆裝維修，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，采用平面襯板，在破碎粒度較小的物料時，為形成料層采用齒形襯板。
  磨輥采用的是組合結構，傳統的磨輥基本上都采用的是一體鑄造出來，重量較大，維修木方便，在破碎物料時，由于磨輥的上下竄動對磨盤產生了很大的沖擊作用力，大大地加速了設備的損壞程度，降低了設備的壽命。采用組合磨輥的結構，不但可以降低生產成本，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，同時拆裝方便，便于維修。減少了磨輥對磨盤的沖擊作用力，提高了設備的使用壽命。
    磨盤和磨輥是雙層多級盤式輥壓破碎機的重要工作部件，其可選擇的傳動布置方案有三種：(1)磨盤帶有動力，磨輥為從動輪； (2)磨輥帶有動力，磨盤為從動輪； (3)磨盤和磨輥均帶有動力。雙層多級盤式輥壓破碎機采用的是第一種傳動布置方案，這種方案的突出優點是僅需要一套動力源和減速裝置即可，結構簡單。這種動力布置方案，可以使得磨盤與磨輥的線速度不同，在粉碎過程中使得物料受到更大的剪切作用，產生更多的細顆粒。
    因為在雙層多級盤式輥壓破碎機的破碎過程中，物料經過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生，不論是針對單顆粒的破碎還是料層粉碎，磨輥對于物料施加的破碎力是十分重要的。對于整個設備而言，設備的加載力的大小和加載系統緩沖效果都直接影響著設備的產量、產品的粒度以及整機的壽命。當入料量或者人料粒度發生變化時，及時減緩由負載變化引起的振動是必要的。
    雙層多級盤式輥壓破碎機采用的是液壓加載的方式。液壓加載具有加載裝置簡單、加載力大，且調整靈活方便、能夠滿足不同硬度物料的要求、可控性強等優點，尤其是這種加載系統對沖擊載荷的緩沖效果良好。
    磨盤與磨輥的間隙的調整裝置也是很重要的，根據物料的人料粒度變化的大小以及物料的硬度等，調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，這樣才能發揮高壓加載的特點，而料層的厚度與入料量和盤輥間隙的大小相關。為了使得磨盤與磨輥不接觸，減少金屬之間的磨損與振動，使設備在空載下啟動，也應有間隙調整裝置。雙層多級盤式輥壓破碎機采用調整螺釘限位方式來完成盤輥間隙的調整。
    在物料的粉碎過程中，如果出現磨盤的轉速過快或者有較大的顆粒，會使得物料在離心力作用下被甩到磨盤邊緣與機架之間的間隙中，然后落到磨盤底部，出現漏料現象。漏料直接影響了設備的生產效率并且造成能量的浪費。在雙層多級盤式輥壓破碎機中設置了擋料圈結構，能夠很好地減少漏料的現象。
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