高壓輥磨機是20 世紀80 年代基于層壓粉碎原理開發(fā)出的新型粉磨設備。從1985 年第一臺高壓輥磨機（規(guī)格Φ1.8 m×0.57 m、功率為2 ×240kW） 問世以來，國內外相繼有許多制造企業(yè)生產此類產品。其在水泥行業(yè)、化工行業(yè)以及球團礦細磨中的應用已經相當普遍。由于高壓輥磨機具有生產能力大、產品粒度細、能量有效利用率高、占地面積小等特點，能夠提高球磨機處理能力，并降低磨機能耗和鋼耗，改善選別指標，很快受到各國選礦業(yè)的青睞。近年來，隨著高壓輥磨機一些關鍵問題的解決與優(yōu)化，它在選礦碎磨工藝中的應用有擴大之勢。
1 高壓輥磨技術理論
層壓粉碎是指大量顆粒在有限的空間內，受到強大的外力作用而聚集在一起相互接觸、擠壓，隨著壓力的不斷增加，顆粒間的間隙越來越小，當顆粒間相互傳遞的擠壓應力強度達到顆粒壓碎強度時，顆粒破碎。層壓粉碎大致可分為3 個階段。
1） 密實階段。壓力較小時，物料顆粒彼此靠近、擠緊，保持良好的接觸。此時，體積變化很大，達到一定的密實程度。
2） 粉碎階段。壓力不斷增大，密實度連續(xù)增大，顆粒間的間隙越來越小，直到顆粒間可以相互傳遞擠壓應力。當應力強度達到顆粒壓碎強度時，即開始粉碎過程。
3） 結團階段。壓力在上述粉碎過程達到最大值時，粉碎概率達到最大值，由于破碎腔越來越小，已碎的小顆粒猶如粉末一樣產生結團，此時應迅速排料。
層壓粉碎是在純壓力作用下進行的。試驗證明，當采用單純的壓力、沖擊力和剪切力進行比較時，純壓應力具有比沖擊和剪切良好的粉碎效果。表1列出了料層壓碎和高壓輥磨的對比試驗結果，可以看出兩者非常接近。
2 高壓輥磨設備的發(fā)展
2.1 高壓輥磨機的結構特點
高壓輥磨機包括機架、工作裝置、傳動裝置、施壓裝置、給料裝置以及檢測控制部分等。圖1 為高壓輥磨機的基本結構示意圖。機架由縱梁8 和橫梁7 構成，工作裝置由固定輥5 和活動輥4 組合，電機6 通過減速器構成輥子的傳動變速系統(tǒng)，液壓缸3 為施壓部件，使活動輥4 沿導槽2 能前后移動，根據物料特性提供相應的壓力。
 2.2 設備性能與參數
高壓輥磨機的兩個輥子單獨驅動，用三角膠帶或行星減速器減速。實施準靜壓破碎，通常柱釘輥面輥間單位壓力為1~4.5 N/mm2，Hexadur 輥面可達到6.0 N/mm2。提高輥間壓力，細顆粒產率增加，但設備剛度和功率將隨之顯著增大、處理量也將下降。
兩輥的圓周速度V 取決于物料的粒度、含水量及其粉磨特性。對于任一物料來說，過高的輥速V 都會造成物料與輥面間的相對滑動、加劇磨損。實際應用中，V 的取值一般在1.0~2.0 m/s 之間。給料粒度在理論上不應大于兩輥間的最小間隙。由于物料在第一區(qū)段受到的是單顆粒破碎作用，因此，低于20％的大顆粒給料是允許的。實際中的設備給料粒度多在0~60 mm 范圍，壓輥直徑越大，則允許的給料粒度也越大。寬徑比L/Dw 一般在0.3~0.9 之間。
在輥徑方面主要有兩種發(fā)展趨勢。一種主張采用小的寬徑比。小的寬徑比雖然可以避免給料不均或金屬塊的介入而使兩輥偏斜減小到最小限度，而且輥徑相對增大，咬合能力增強，可以允許較大顆粒或塊料的給入，同時相對大的輥徑允許采用大的軸承，以盡可能地降低軸承上的單位負荷，但是因邊緣效應較大，產物中邊料的比例偏高。另一種觀點則主張采用大的寬徑比，這樣可減小邊緣效應，但在處理硬質物料時對給礦粒度上限的要求較為嚴格，另外需要特別注意保持沿輥寬的給礦均勻，并將壓力分布的自動調節(jié)機制引入到輥子支撐系統(tǒng)中，以防止輥子歪斜過大而影響設備正常工作。
2.3 高壓輥磨設備的改進
高壓輥磨機自問世以來，在應用過程中暴露了一些問題，主要是輥面磨損、主軸承損壞等問題，不同廠家針對不同的問題進行了改進和優(yōu)化。
1） 給料裝置。KHD 洪堡威達克公司生產的高壓輥磨機設有可調節(jié)開口的給料裝置，將喂料倉內待粉碎的物料送入設備的破碎腔，使料流上下連續(xù)形成3 m 以上的料柱，以形成足夠給礦壓力，使輥隙良好，并能夠咬合最佳，防止機器振動。
2） 輥面。KHD 洪堡威達克公司采用該公司獲得專利注冊的柱釘自生式襯板，嵌釘直接在輥面抵抗磨損，平均洛氏硬度為65~67。輥面耐磨性好，使用壽命長（一般大于8 500 h）。蒂森克虜伯plogsius 公司的輥面可裝上耐磨材料制成輪箍或扇形襯板，可用機床修整磨損表面?？鞴旧a的高壓輥磨機輥子采用自行開發(fā)的粉末冶金耐磨輥面（有專利注冊） 與輥體合為一體，完善了原柱釘易于折斷、難修復的弱點，并具備自我修補能力，在改善輥面強度和耐磨性的同時，提高了作業(yè)率和降低鋼耗。
3） 軸承。KHD 洪堡威達克公司配用多排滾柱軸承承受徑向力，由調心推力軸承承受軸向力，軸承座通過機架外部的滑鍵定位。輥子長度由溫度變化引起的長短變化，可通過軸承軸向運動平衡。軸承座可避免扭動，使軸承座與輥子中心線垂直。采用液壓油循環(huán)潤滑確保多排的滾珠軸承所有接觸點上潤滑劑最佳和可靠供應。一般在相同外徑和相同負荷時多排滾柱軸承比自調心滾柱軸承使用壽命長，使高壓滾磨機年作業(yè)率達95%?？鞴镜妮佔优溲b雙列向心自動調心滾柱軸承，確保輥軸可以在很小范圍內瞬時偏離平衡位置，當給料中混有異物時，使設備不受損壞。
4） 液壓系統(tǒng)。KHD 洪堡威達克公司的液壓系統(tǒng)通過大小蓄能器以緩沖物料硬度不同造成壓力變化和釋放輥子間有異物時壓力劇增?？鞴静捎没ハ嗒毩⒌囊簤合到y(tǒng)，通過油缸分別對動輥的兩端施加壓力，完成對給料的高壓擠壓粉碎，兩個系統(tǒng)壓力可以分別設置，在線改變，從而使設備具有高度靈活性和適應性。蒂森克虜伯plogsius 公司液壓系統(tǒng)的長行程液壓缸和活塞蓄能器，不僅可以提供高壓力，還能使可動輥返回，并裝有位置和壓力監(jiān)視裝置。
5） 機架。KHD 洪堡威達克公司的機架由2 個相同頂部和底部桁條、橫梁、接頭元件和橡膠止推軸承組成。從前部可以檢查和維護機器。機架上部（連同橫梁） 可單獨提升，便于更換輥子，且節(jié)省拆裝時間。當輥隙堵塞無法清除時，可停機后卸下橡膠止推軸承，使輥隙增加l00 mm，方便清理塞。魁伯恩公司在機架方面擁有專利的技術，該機架在很短時間內可同時向兩側打開。打開后4 根基柱變成為導軌，便于更換輥胎，大大節(jié)省了停機檢修時間，從而提高了設備作業(yè)率。
6） 監(jiān)控系統(tǒng)。KHD 洪堡威達克公司自行開發(fā)的ROLCOX 和ROLEXPERT 智能監(jiān)控系統(tǒng)，可對壓力修正和輥隙控制，實現了高壓輥磨機自動工作和監(jiān)控。
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