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技術(shù)實(shí)力是中國(guó)礦業(yè)大學(xué)礦山機(jī)械摩擦材料科研基地,、教學(xué)實(shí)習(xí)基地，是河南科技大學(xué)產(chǎn)學(xué)研基地,，是中國(guó)重型機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)員單位,，是摩擦襯墊、塑料襯板等五項(xiàng)產(chǎn)品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定者,。
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某銅礦大型半自磨機(jī)襯板壽命提升研究
發(fā)布時(shí)間：
2025-04-02
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半自磨機(jī)耐磨襯板在服役期內(nèi)穩(wěn)定使用是選礦廠高效穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素。影響半自磨機(jī)襯板使用壽命的因素主要分為磨機(jī)和礦石的固有屬性,、磨機(jī)運(yùn)行參數(shù)以及耐磨襯板質(zhì)量等,。以某銅礦 φ8.8 m×4.8 m 半自磨機(jī)為研究對(duì)象，分析認(rèn)為,，鋼球填加量偏高,、排礫板孔徑偏大以及筒體襯板結(jié)構(gòu)不合理是襯板使用壽命短的主要原因。通過(guò)優(yōu)化鋼球加入量,、格子板排布以及筒體襯板結(jié)構(gòu),，成功將襯板的使用壽命提高至 6 個(gè)月以上。
導(dǎo)讀
半自磨機(jī)耐磨襯板在服役期內(nèi)穩(wěn)定使用是選礦廠高效穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素,。影響半自磨機(jī)襯板使用壽命的因素主要分為磨機(jī)和礦石的固有屬性,、磨機(jī)運(yùn)行參數(shù)以及耐磨襯板質(zhì)量等。以某銅礦 φ8.8 m×4.8 m 半自磨機(jī)為研究對(duì)象,，分析認(rèn)為,，鋼球填加量偏高、排礫板孔徑偏大以及筒體襯板結(jié)構(gòu)不合理是襯板使用壽命短的主要原因,。通過(guò)優(yōu)化鋼球加入量,、格子板排布以及筒體襯板結(jié)構(gòu)，成功將襯板的使用壽命提高至 6 個(gè)月以上,。
大型半自磨機(jī)因其高效的破磨效率成為礦業(yè)企業(yè)最重要的礦石處理設(shè)備之一,。耐磨襯板是半自磨機(jī)的重要部件，其安裝于筒體和端蓋內(nèi)部,，可以提升礦石和破碎介質(zhì),，使二者相互摩擦碰撞，從而達(dá)到破碎,、磨細(xì)礦石的目的,，同時(shí)保護(hù)磨機(jī)本身免受損害。
半自磨機(jī)耐磨襯板在服役期內(nèi)穩(wěn)定使用是選礦廠高效穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素,。影響半自磨機(jī)襯板使用壽命的因素眾多,，主要可以分為三大類。
(1) 磨機(jī)和礦石的固有屬性 是指調(diào)整范圍較小或短期內(nèi)難以改變的參數(shù),，如礦石性質(zhì),、襯板排數(shù)等。
(2) 磨機(jī)運(yùn)行參數(shù) 主要由用戶依據(jù)選礦廠實(shí)際生產(chǎn)任務(wù),、操作習(xí)慣,、物資儲(chǔ)備等實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，如磨機(jī)臺(tái)效,、破碎介質(zhì) (通常為鋼球) 及填充率,、綜合填充率等,。
(3) 耐磨襯板 對(duì)于襯板的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)、制造工藝等,，襯板供應(yīng)商可以根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行較大范圍優(yōu)化改進(jìn),。
筆者以西藏某銅礦 φ8.8 m×4.8 m 半自磨機(jī)為研究對(duì)象,，在保證半自磨機(jī)產(chǎn)能條件下,，通過(guò)調(diào)整磨機(jī)運(yùn)行參數(shù)、優(yōu)化襯板結(jié)構(gòu)和襯板排布方式等,，研究提升半自磨機(jī)襯板使用壽命的方法,。
1 礦石性質(zhì)及額定工藝參數(shù)
銅礦礦石類型為硫化銅礦，礦石性質(zhì)及 JK 落重試驗(yàn)參數(shù)如表1 所列,，半自磨機(jī)工藝參數(shù)如表2 所列,。
表1 礦石性質(zhì)
表2 半自磨機(jī)工藝參數(shù)
A×b 值和 ta 值表征礦石的抗破碎性能，A×b 值和 ta 值越小,，表明礦石越難破碎,；破碎功指數(shù)表征處理 1 m3 礦石所消耗的電能，DWi 值越大,，礦石越難被沖擊破碎,。根據(jù) JK 數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)于半自磨機(jī)而言,，破碎性屬于軟的范圍,。邦德球磨功指數(shù)表征處理1 t 礦石所消耗的電能，BWi 值越大,，表明礦樣越難磨細(xì),，銅礦礦樣在閉路球磨機(jī)工藝下的硬度適中。
磨礦工藝流程為 SABC 閉路運(yùn)行,，礦石經(jīng)破碎機(jī)破碎后進(jìn)入半自磨機(jī),，半自磨機(jī)排出的頑石經(jīng)頑石破碎機(jī)處理后重新進(jìn)入半自磨機(jī)，符合粒度要求的物料進(jìn)入球磨機(jī)進(jìn)行細(xì)磨,。
2 半自磨機(jī)運(yùn)行情況
2.1 磨機(jī)工況
銅礦礦石較軟,，入料粉礦多，半自磨機(jī)的平均臺(tái)效達(dá) 715 t/h,，較額定臺(tái)效提高 14.4%,，礦漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 60%。調(diào)試期添加 φ100 mm 鋼球,，運(yùn)行基本穩(wěn)定后,，按照 0.4～0.5 kg/t 添加 φ120 mm 鋼球，即 7～8 t/d,。更換襯板時(shí),，采用 3D 激光掃描分析技術(shù),，測(cè)得磨機(jī)的鋼球填充率為 13.9%，表明日鋼球添加量偏高,。硫化礦硬度偏低,、易破碎，經(jīng)測(cè)算頑石含量低于5%,，頑石破碎機(jī)未運(yùn)行,，頑石直接返回半自磨機(jī)。
半自磨機(jī)筒體襯板采用高—低—高排布,，高襯板為“丄”形非對(duì)稱結(jié)構(gòu),，低襯板為“丄”形對(duì)稱結(jié)構(gòu)，如圖1 所示,。
圖1 襯板結(jié)構(gòu)
由圖1 可以看出,，高襯板提升面角采用“上大下小”變面角組合方案，提升條有效高度為 215 mm,，有效高度為鋼球直徑的 1.79 倍,；低襯板提升面角為30°，提升條總高度為 200 mm,。“上大下小”變面角組合方案可以使襯板在運(yùn)行初期即可快速達(dá)到磨機(jī)的額定臺(tái)效,，隨著襯板的磨損，提升條下半部面角在壽命中后期達(dá)到最佳提升角度范圍,，延長(zhǎng)襯板提升條處于最佳提升角度的時(shí)間,。
出料端由 28 塊格子板和 4 塊排礫板組成，格子板孔徑為 30 mm,，排礫板孔徑為 70 mm,，排布方式采用每 7 塊格子板中間安裝 1 塊排礫板，如圖2 所示,。
圖2 格子板排布方式
2.2 襯板使用壽命
運(yùn)行初期,，半自磨機(jī)襯板使用壽命為 3～ 4 個(gè)月。襯板壽命不足,、頻繁更換,，降低了磨機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率，客戶急切期望提高襯板使用壽命,，使磨機(jī)安全,、平穩(wěn)運(yùn)行。
3 原因分析
影響半自磨機(jī)襯板使用壽命的因素眾多,，主要包括磨機(jī)和礦石的固有屬性,、磨機(jī)運(yùn)行參數(shù)以及耐磨襯板的質(zhì)量。該銅礦礦石硬度低,、粉礦多,，礦石容易破碎,，但鋼球填充率為 13.9%，相對(duì)于低硬度粉礦而言,，鋼球填充率過(guò)高,；頑石含量低，出料端采用大孔徑排礫板,，導(dǎo)致排料過(guò)快,，靠近出料端蓋的料位低，鋼球直接沖擊襯板的概率增加,，導(dǎo)致襯板表面疲勞磨損加劇和襯板壽命降低,。
相關(guān)研究人員認(rèn)為,，在大型半自磨機(jī)上,，提升條的有效高度 (襯板總高與底板厚度之差) 至少應(yīng)為最大鋼球直徑的 2 倍，提升條高度提升可以減弱鋼球和物料對(duì)底板的沖刷,，同時(shí)減輕襯板底板的早期磨損,；該礦半自磨機(jī)筒體襯板有效高度僅為鋼球直徑的1.79 倍，低于合理范圍,。采用 Mill Traj Liner Design Software 襯板設(shè)計(jì)軟件,，模擬鋼球在筒體內(nèi)的運(yùn)行軌跡，預(yù)測(cè)鋼球拋落位置,。當(dāng)拋落點(diǎn)在料堆趾部時(shí),，破碎效果最佳；當(dāng)拋落點(diǎn)位于趾部以外時(shí),，部分鋼球?qū)⒅苯記_擊襯板,。原襯板結(jié)構(gòu)鋼球拋落軌跡如圖3所示，模擬顯示鋼球沖擊襯板的風(fēng)險(xiǎn)較小,。綜上所述,，鋼球填加量偏高、排礫板孔徑偏大以及筒體襯板高度偏低是襯板斷裂,、襯板使用壽命短的重要原因,。
圖3 鋼球拋落軌跡
4.1 調(diào)整鋼球加入量
磨機(jī)規(guī)格、礦石性質(zhì),、襯板結(jié)構(gòu)以及鋼球硬度等對(duì)鋼球的消耗量均有一定程度的影響,。通常情況下，半自磨機(jī)鋼球的消耗量在 0.4～0.7 kg/t,。按照 7～8 t/d (0.4～0.7 kg/t) 添加鋼球,，襯板更換時(shí)，鋼球填充率達(dá) 13.9%,。分析認(rèn)為,，在該礦礦石粉礦多,、易破碎的工況下，0.4～0.7 kg/t 的添加量偏高,。
為了獲得合理的鋼球添加量數(shù)據(jù),，測(cè)量初始鋼球填充率，按照一定質(zhì)量添加鋼球,，10 d 后停機(jī)檢查鋼球填充率變化,。經(jīng)過(guò)幾輪調(diào)整，當(dāng)鋼球填充率不發(fā)生變化或變化很小時(shí),，即可獲得合理的鋼球添加量數(shù)據(jù),。最終，該礦鋼球添加量被調(diào)整為 0.35 kg/t,，即 6 t/d,。
4.2 排礫板與格子板排布
排礫板主要目的是排除頑石，避免頑石在磨機(jī)內(nèi)富集而降低磨礦效率,。該礦頑石含量?jī)H為 5%,，由排礫板排出的頑石未經(jīng)處理直接進(jìn)入半自磨機(jī)。相同開(kāi)孔面積時(shí),，排礫板的排料效率遠(yuǎn)高于格子板,，會(huì)造成出料端過(guò)度排料、料位偏低的情況,。經(jīng)過(guò)分析評(píng)估,，將 28 塊格子板+4 塊排礫板調(diào)整為 32 塊格子板，從而避免過(guò)度排料,。
4.3 襯板結(jié)構(gòu)優(yōu)化
襯板結(jié)構(gòu)基于筒體襯板提升條有效高度大于 2 倍鋼球直徑以及鋼球拋落點(diǎn)位置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),。原襯板結(jié)構(gòu)提升面角及高度條件下，鋼球拋落點(diǎn)在趾部,。優(yōu)化方案為：在保證襯板質(zhì)量變化不大的前提下,，筒體襯板提料側(cè)面角仍采用“上大下小”變面角組合方案，角度不變,，減小非提料側(cè)面角,，增加提升條有效高度達(dá)到鋼球直徑的 2 倍以上，如圖4 所示,。鋼球的拋落主要依靠相鄰襯板提升條之間的容積,，1 m 長(zhǎng)的原結(jié)構(gòu)襯板運(yùn)行一周的有效提料容積為 2.68 m3，優(yōu)化方案運(yùn)行一周的有效提料容積為 3.74 m3,，鋼球的拋落效率明顯提高,。
圖4 優(yōu)化后的襯板結(jié)構(gòu)
4.4 調(diào)整效果
自2022 年 4 月進(jìn)行襯板壽命提升至今，共使用4 套結(jié)構(gòu)優(yōu)化的襯板，累計(jì)使用壽命均超過(guò) 180 d,，襯板使用壽命得到了較大提升,，且減少了襯板更換頻次，提高了磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)率,。
5 結(jié)語(yǔ)
磨機(jī)和礦石的固有屬性,、磨機(jī)的運(yùn)行參數(shù)以及襯板結(jié)構(gòu)等對(duì)襯板的使用壽命均有較大影響?；谀炽~礦礦石軟,、易破碎、頑石含量低的特點(diǎn),，分析認(rèn)為鋼球填加量偏高,、排礫板孔徑偏大以及筒體襯板結(jié)構(gòu)不合理是造成襯板壽命較低的因素。通過(guò)降低鋼球加入量,，去除排礫板,、全部使用格子板，提高筒體襯板的提升條有效高度和有效提升容積,，成功將半自磨機(jī)襯板的使用壽命提升至 6 個(gè)月以上,。
引文格式：
[1]岳衛(wèi)國(guó),，張磊磊,，魏偉，等.某銅礦大型半自磨機(jī)襯板壽命提升研究.[J].礦山機(jī)械,2025,53(3):35-38.
文章來(lái)源：岳衛(wèi)國(guó),，張磊磊礦山機(jī)械雜志
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