駱啟亮

摘要磁性襯板是一種新型的球磨機(jī)襯板,在細(xì)磨段磨機(jī)特別是鐵礦山已獲得廣泛應(yīng)用，通過(guò)對(duì)玉溪礦業(yè)大紅山銅礦一選廠首次在二段磨機(jī)上試用了磁性襯板，運(yùn)行幾年的情況表明：應(yīng)用磁性襯板對(duì)磨礦細(xì)度無(wú)不利影響，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠，具有安裝方便、球磨運(yùn)轉(zhuǎn)率高、襯板消耗低、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。本文主要對(duì)磁性襯板的發(fā)展及其使用性能做了充分闡述，并對(duì)高梯度磁性襯板的優(yōu)點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了分析探討，以供同行借鑒參考。

關(guān)鍵詞磁性襯板銅礦山二段磨段

1.前言

在粉磨領(lǐng)域，球磨機(jī)作為大宗物料粉磨的主要設(shè)備，廣泛應(yīng)用于各金屬礦山。大紅山銅礦作為現(xiàn)代化的銅礦山，現(xiàn)有大小規(guī)格球磨機(jī)共13臺(tái)，在生產(chǎn)過(guò)程中，現(xiàn)一般選廠采用高錳鋼襯板，但年消耗量較大，更換周期短，經(jīng)常發(fā)生漏礦，需定期計(jì)劃性停機(jī)整體更換，檢修人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，檢修時(shí)間長(zhǎng)，降低了磨機(jī)的作業(yè)率，增加了備件成本。因此，針對(duì)上述情況，我們根據(jù)一選廠的現(xiàn)狀及近幾年來(lái)使用發(fā)展成熟的新型襯板─磁性襯板的特點(diǎn)，在一選廠Ⅲ系列Ⅱ段Ф2700×3600球磨機(jī)（即7#磨）上進(jìn)行了磁性襯板的試用研究。從近幾年來(lái)的試用情況看，襯板吸附層良好，磁性無(wú)太大的衰減，磨損程度在預(yù)料范圍以內(nèi)，礦粒無(wú)磁化現(xiàn)象。磁性襯板應(yīng)用在銅礦Ⅱ段磨礦上，具有安裝方便，節(jié)省更換時(shí)間，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，且節(jié)能等效果。

2.磁性襯板的國(guó)內(nèi)外概況和發(fā)展趨勢(shì)

20世紀(jì)70年代，挪威和美國(guó)就有人提出了用磁性襯板保護(hù)球磨機(jī)筒體的思想。1980年瑞典Skega公司橡膠襯板的創(chuàng)始人Bertil Brandt在其發(fā)明專利中提出了8種較實(shí)用的磁性襯板結(jié)構(gòu)，都是用橡膠、聚氨脂等高分子材料包裹永磁體，使襯板工作面依附1層保護(hù)層，而襯板與筒體之間用螺栓固定。

80年代中、后期，北京礦冶研究總院、沈陽(yáng)光大科技研究院、長(zhǎng)沙礦業(yè)研究院和鞍山黑色冶金礦山研究設(shè)計(jì)院等單位先后進(jìn)行了磁性襯板的研制工作。磁性襯板重量輕，是普通錳鋼襯板重量的70％，省球、節(jié)電、噪音小，不需要螺栓固結(jié)，安裝方便，運(yùn)行過(guò)程中不漏礦漿，并且可以降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

3.磁性襯板的安裝與使用情況

3.1磁性襯板的結(jié)構(gòu)

該磁性襯板使用硬質(zhì)條形永久磁鐵作為磁性單元，將數(shù)個(gè)磁性單元的N極和S極相對(duì)交錯(cuò)排列，鑲嵌進(jìn)保護(hù)材料中，組成磁性襯板塊，并形成一系列的磁回路。磁回路的形成極其重要，它具有兩個(gè)功能：第一：將襯板牢固地吸附在磨機(jī)外殼上；第二：吸附磨機(jī)中易磁化的物料，如球磨機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中磨剝下來(lái)的鋼球碎球、碎塊等，形成襯板保護(hù)層。

3.2磁性襯板的工作原理

在磁性襯板的磁場(chǎng)作用下，襯板表面吸附+25mm左右的鋼球保護(hù)層，由于磁性襯板中磁性單元的極和S極交錯(cuò)排列，被吸附的保護(hù)層呈現(xiàn)波紋狀，對(duì)物料有提升作用，同時(shí)也連續(xù)不斷地補(bǔ)充磨損的保護(hù)層。保護(hù)層使礦料和磨礦介質(zhì)不直接作用于襯板表面，以減緩襯板表面的受力和磨損，延長(zhǎng)襯板的使用壽命。

4.磁性襯板的性能

(1) 磁性襯板的使用壽命：磁性襯板的使用壽命鐵礦二段、三段一般為6-8年，有色金屬礦二段、三段一般為4-6年。

(2) 磁性襯板重量輕，是錳鋼襯板重量的40~50%，所以能使球磨機(jī)電耗降低，比使用錳鋼襯板降低7~10%。

(3) 磁性襯板能使球磨機(jī)球耗降低，比錳鋼襯板降低10%左右。

(4) 磁性襯板能使球磨機(jī)不漏礦，不研磨軸瓦，無(wú)磁團(tuán)聚現(xiàn)象。

(5) 磁性襯板易安裝，正常情況下一天安裝完畢，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

(6) 磁性襯板使用環(huán)境：（1）介質(zhì)溫度0℃-80℃。（2）使用鋼球直徑Ф60及以下。

(7) 磁性襯板能使球磨機(jī)的磨礦粒度比高錳鋼更細(xì)，并能增加磨機(jī)的產(chǎn)量，磨機(jī)作業(yè)率能提高1%以上。

5.高梯度磁性襯板的優(yōu)點(diǎn)

(1)襯板表面磁場(chǎng)強(qiáng)度高，磁場(chǎng)梯度大，吸附襯墊層薄，能提高球磨機(jī)產(chǎn)量。單位距離，磁場(chǎng)強(qiáng)度的變量為磁場(chǎng)梯度，其差越大，梯度越高。高梯度磁性襯板，距工作表面20mm，其磁場(chǎng)強(qiáng)度已經(jīng)下降得很弱，故其吸附襯墊層薄，包括磁塊保護(hù)殼及吸附襯墊層只有45mm左右，這樣球磨機(jī)容積增加了，就保證了球磨機(jī)的產(chǎn)量。經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐證明不但不影響產(chǎn)量，反而增加了產(chǎn)量。磨礦粒度比高錳鋼襯板更細(xì)。生產(chǎn)過(guò)程中不產(chǎn)生磁團(tuán)聚。

(2)工作表面磁力強(qiáng)，形成的吸附襯墊層堅(jiān)固耐用。高梯度磁性襯板由于采用比鍶鐵氧體磁能積高十倍的強(qiáng)磁性材料，一般使用六個(gè)月后，測(cè)其表面磁場(chǎng)強(qiáng)度為1300~2500高斯，使其吸附襯墊層有足夠的強(qiáng)度，即使Ф100的鋼球下落，也不能破壞其牢固結(jié)構(gòu)。高梯度磁性襯板的壽命為高錳鋼襯板壽命的4~6倍。

(3)重量輕、節(jié)電節(jié)鋼球。高梯度磁性襯板由于采用了薄而輕的新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其重量只是高錳鋼襯板的50~60%。這樣減輕了球磨機(jī)軸功率，一段節(jié)電可達(dá)15~20%。此外，經(jīng)過(guò)多家礦山測(cè)定節(jié)省鋼球10%，噪聲也明顯下降。

(4)球磨機(jī)作業(yè)率提高約為1.5%。采用高錳鋼襯板的球磨機(jī)，因筒體螺栓松動(dòng)漏礦而每周停機(jī)緊固時(shí)間約0.5小時(shí)，一般球磨機(jī)每年需要更換襯板2次（高錳鋼襯板平均使用壽命按6個(gè)月計(jì)算）每次需48小時(shí)。而采用高梯度磁性襯板的球磨機(jī)不用緊固螺栓，三年才更換一次襯板，這樣就大大提高了球磨機(jī)作業(yè)率，約為1.5%。

(5)減輕了檢修工人勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了大量緊固件。高錳鋼襯板塊度大，重達(dá)幾百公斤，安裝需吊車配合，且不安全。采用高梯度磁性襯板，由于單塊高梯度磁性襯板重量只有20Kg左右，安裝搬運(yùn)方便、安全，并且它是靠自身磁力吸貼筒體內(nèi)表面，因此高梯度磁性襯板安裝省時(shí)省力，節(jié)約大量緊固件，省去了因筒體螺栓孔漏礦而經(jīng)常緊固螺栓的繁鎖勞動(dòng)。

(6)節(jié)省大量襯板投資，降低了選礦成本。高梯度磁性襯板用于一段磨礦，其壽命為高錳鋼襯板的4~6倍，二段磨礦可使用六年以上。根據(jù)冶金工業(yè)部備品備件消耗定額和各廠實(shí)際使用情況，高錳鋼襯板用于一段磨礦，使用期為半年，有的廠礦使用期為3~4個(gè)月；用于二段磨礦，使用期為1年，有的廠礦使用期為7~8個(gè)月。也就是說(shuō)，正常情況下高梯度磁性襯板使用壽命是高錳鋼的6倍。考慮高梯度磁性襯板制造成本高這個(gè)因素，用高梯度磁性襯板代替高錳鋼襯板其投資節(jié)省30~50%（因不同規(guī)格球磨機(jī)有所不同）這樣，選礦廠襯板投資降低了，選礦成本也就降低了，從而增加了礦山經(jīng)濟(jì)效益。

(7)社會(huì)效益。使用磁性襯板可大大減輕維修工人勞動(dòng)強(qiáng)度，減少更換襯板時(shí)間，提高磨機(jī)作業(yè)率。使用磁性襯板后，整個(gè)球磨機(jī)筒體螺栓孔全部被堵，避免了漏漿，設(shè)備、地板衛(wèi)生清潔，環(huán)境衛(wèi)生得到改善，對(duì)清潔文明礦山和花園式礦山建設(shè)創(chuàng)造了條件。

6.大紅山銅礦7#磨使用磁性襯板情況及經(jīng)濟(jì)效益分析

6.1 7#磨更換磁性襯板前后相關(guān)參數(shù)對(duì)比：

(1)有效容積及磨礦效率對(duì)比：有效容積由18.58m3減小到17.97m3，更換磁性襯板前后，7#磨的球磨效率均為0.6—0.7t/m3*h

(2)處理能力及磨礦細(xì)度分析：更換前100—110噸/小時(shí)，更換后110—150噸/小時(shí)，更換前后磨給礦細(xì)度為65—75%之間，排礦細(xì)度更換前在78—85%，更換后在75—80%，溢流細(xì)度更換前在85—90%，更換后在80—85%之間。

(3)7#磨更換磁性襯板前后篩上給礦量及篩上量對(duì)比：篩子給礦量由30—45噸/小時(shí)增加到55—60噸/小時(shí)，細(xì)度由90%以上降低為80—85%，篩上量更換前5—10噸/小時(shí)，更換后15—25噸/小時(shí)。

Ⅲ段磨礦相關(guān)參數(shù)表

系列名稱 考察時(shí)間 鐵原礦品位% III磨機(jī)處理量(噸/小時(shí)) 給礦細(xì)度% 排礦細(xì)度% 磨礦效率(t/m3*h) 旋流器溢流細(xì)度% 立式機(jī)精礦細(xì)度% 篩上給礦(噸/小時(shí)) 振篩篩上量(噸/小時(shí))

111系列更換前 2006年10月18日 23.72 105.88 67.3 78.8 0.655 86.4 90.7 47.69 8.24

2007年1月25日 21.23 100.52 71.4 82.6 0.606 89 92.1 29.89 1.99

111系列更換后 2007年8月15日 23.4 133.34 67.2 77.7 0.779 81.8 82.5 56.38 15.81

2007年8月26日 22.4 148.98 63.9 75.6 0.970 81.8 78.5 55.96 21.24

2007年10月26日 22.4 103.05 68.8 79 0.585 87.3 89.5 53.06 16.75

通過(guò)以上數(shù)據(jù)可以看出（詳見附表一），7#磨更換為磁性襯板后，襯板表面由于吸附有磁精礦、碎鋼球等介質(zhì)，實(shí)際有效容積小于17.97，磨礦能力受到影響，從更換后的三個(gè)月內(nèi)III系列鐵精礦細(xì)度降低了3—4%個(gè)百分點(diǎn)，回收率與III系列差距為2—3%，精礦品位基本一致。

6.2經(jīng)濟(jì)效益分析

(1) 大紅山銅礦一選廠Ⅲ系列Ⅱ段Ф2700×3600球磨機(jī)（即7#磨）一套高錳鋼襯板價(jià)格為17萬(wàn)元，使用壽命按最好的情況1年半計(jì)算，平均每年襯板費(fèi)用為11.33萬(wàn)元；而一套7#磨的高梯度磁性襯板價(jià)格為28萬(wàn)元，使用壽命按6年計(jì)算，其平均每年襯板費(fèi)用為4.67萬(wàn)元。這樣，一臺(tái)7#磨每年可節(jié)省襯板費(fèi)用6.66萬(wàn)元。

(2) 因?yàn)榇判砸r板不需螺栓聯(lián)接，使用磁性襯板后，每年可節(jié)省螺栓等材料費(fèi)0.3萬(wàn)元。

(3) 由于磁性襯板重量大大減輕，從而減輕球磨機(jī)軸功率，電流下降10A，可降低電耗7~10%。

(4) 使用磁性襯板后，球磨機(jī)容積增大，磨礦細(xì)度提高，每天處理礦量增大，選礦成本降低。

(5) 由于磁性襯板表面吸附大量碎球，它不但起到保護(hù)作用，而且還起磨礦介質(zhì)作用，從而節(jié)省鋼球，每處理一噸原礦可節(jié)約鋼球0.1Kg。

(6) 因使用磁性襯板可減少緊固螺栓和更換襯板的時(shí)間，這樣就大大提高了球磨機(jī)作業(yè)率，約為1.5%。

另外，磁性襯板重量輕、體積小、不用螺栓固定且安裝方便，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度；使用磁性襯板減少了停機(jī)檢修時(shí)間，杜絕金屬流失，不會(huì)產(chǎn)生磨機(jī)吐球現(xiàn)象，不會(huì)造成砂泵和旋流器堵塞，不產(chǎn)生漏礦現(xiàn)象。使用磁性襯板球磨機(jī)噪音降低，有利于文明生產(chǎn)，改善工人作業(yè)條件。

7.結(jié)論

綜上所述，通過(guò)對(duì)磁性襯板特點(diǎn)和大紅山銅礦Ⅱ段磨實(shí)際使用情況的研究分析，以及使用的經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比分析，磁性襯板在大紅山銅礦一選廠7#磨上使用是成功的，后在其它系列Ⅱ段磨上也全面進(jìn)行了推廣使用，都取得了較好效果和可觀的經(jīng)濟(jì)效益。因此，磁性襯板是球磨機(jī)襯板史的重大變革，必將得到廣泛推廣應(yīng)用，并且具有一定的研究?jī)r(jià)值和可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

8.參考資料

[1]王金瑋, 相煒鵬. 磁性襯板在鉬礦山一段大型球磨機(jī)的應(yīng)用[J] . 中國(guó)鉬業(yè), 2005.2。

[2] 蘇興強(qiáng), 周魯生, 段其福. 金屬磁性襯板應(yīng)用進(jìn)展[J]. 金屬礦山, 2006. 3。