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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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(lèi)。

(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(hù)依據(jù)選礦廠(chǎng)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(lèi)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(chēng)結(jié)構(gòu)，低襯板為“丄”形對(duì)稱(chēng)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(hù)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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