楊小慧

(山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司焦家金礦)

引 言

球磨機(jī)被廣泛應(yīng)用于采礦行業(yè)和建材行業(yè)，其利用筒體的轉(zhuǎn)動(dòng)并配合鋼球在筒體內(nèi)的運(yùn)動(dòng)使物料充分與襯板摩擦實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的粉碎[1]，因此球磨機(jī)襯板對(duì)物料的粉碎起著關(guān)鍵作用。張謙等[2]綜述了襯板材質(zhì)、襯板結(jié)構(gòu)、球磨機(jī)充填率、介質(zhì)配比、礦漿濃度、球磨機(jī)處理量等因素對(duì)襯板失效的影響，并針對(duì)相關(guān)因素提出了優(yōu)化策略。于洪軍等[3]利用離散元軟件建立了球磨機(jī)仿真模型，對(duì)球磨機(jī)弧形襯板的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)了優(yōu)化研究，使其滿(mǎn)足實(shí)際作業(yè)要求。此外，也有學(xué)者對(duì)球磨機(jī)襯板提升條、襯板材料、安裝設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究[4-10],以提高球磨機(jī)的使用性能。

隨著處理量的不斷增加，如何提升磨礦系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的性能、工作效率和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率成為一項(xiàng)重要課題。為此，本文對(duì)選礦廠磨礦系統(tǒng)主要設(shè)備球磨機(jī)襯板進(jìn)行了優(yōu)化改造，并進(jìn)一步降低了磨礦系統(tǒng)分級(jí)設(shè)備的運(yùn)行成本，提高了磨礦系統(tǒng)的各項(xiàng)工藝指標(biāo)、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率和金回收率，取得了良好的效果。

1 工程背景

某金礦選礦廠磨浮工段目前在用6套磨礦系統(tǒng),分別是MQY4561磨礦系統(tǒng)2套，MQG3236、MQG2736、MQY3645、MQY3245磨礦系統(tǒng)各1套，用于粉碎金礦石，處理能力13 000 t/d。

磨礦系統(tǒng)中6臺(tái)球磨機(jī)的進(jìn)、出料端端蓋襯板在設(shè)計(jì)及初始使用時(shí)均采用合金鋼襯板，與橡膠襯板相比，其質(zhì)量較重，安裝費(fèi)時(shí)費(fèi)力。其進(jìn)、出料端端蓋襯板采用等厚設(shè)計(jì)，使用后發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)、出料端端蓋襯板磨損嚴(yán)重至無(wú)法使用時(shí)，其筒體襯板磨損較小，能繼續(xù)使用較長(zhǎng)時(shí)間，同時(shí)更換勢(shì)必造成材料的浪費(fèi)和成本的增加；如果根據(jù)進(jìn)、出料端端蓋襯板磨損情況對(duì)球磨機(jī)襯板分次進(jìn)行更換，與整體更換相比，需要的停車(chē)時(shí)間較長(zhǎng)，影響球磨機(jī)的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率。

2套MQY4561磨礦系統(tǒng)采用一段閉路磨礦分級(jí)工藝，使用MQY4561溢流型球磨機(jī)作為磨礦設(shè)備，使用FX660-GT×4水力旋流器組作為分級(jí)設(shè)備。一段磨礦分級(jí)工藝由于分級(jí)粒度粗、礦漿濃度高、分級(jí)黏度大等問(wèn)題，導(dǎo)致水力旋流器分級(jí)效率普遍較低，循環(huán)負(fù)荷高。分級(jí)作業(yè)水力旋流器組每組4臺(tái)(2用2備)設(shè)備，每2臺(tái)水力旋流器并聯(lián)并與1臺(tái)渣漿泵構(gòu)成閉路循環(huán)。在實(shí)際生產(chǎn)中，因2臺(tái)水力旋流器共用1臺(tái)渣漿泵給料造成物料分配不均，水力旋流器給料壓力不同，造成2臺(tái)水力旋流器分級(jí)效果差異較大，進(jìn)料壓力大的水力旋流器溢流中夾粗現(xiàn)象嚴(yán)重。為降低同組2臺(tái)水力旋流器之間的分級(jí)差異，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。此外，選礦廠已投入使用的6臺(tái)球磨機(jī)，每臺(tái)球磨機(jī)需配套2～4臺(tái)水力旋流器，水力旋流器的大錐、小錐、曲體、中心分配器為易損部件，使用周期短，價(jià)格昂貴。

2 球磨機(jī)襯板及分級(jí)設(shè)備優(yōu)化

2.1 進(jìn)、出料端端蓋襯板材質(zhì)及結(jié)構(gòu)優(yōu)化

將6臺(tái)球磨機(jī)的進(jìn)、出料端端蓋襯板由初始時(shí)的合金鋼襯板改為橡膠襯板，進(jìn)料端端蓋襯板改為鋼橡復(fù)合襯板，出料端端蓋襯板改為橡膠襯板(如圖1-a)所示)。結(jié)構(gòu)由整體式改為分體式，分為端蓋襯板和提升條兩部分(如圖1-b)所示)，因提升條不斷提升鋼球和物料，磨損比較快，而端蓋襯板磨損較輕，因此1套端蓋襯板可以配 2套提升條使用，節(jié)約了生產(chǎn)成本。新襯板的提升條有利于輔助提升鋼球，提高球磨機(jī)工作效率，并使固定襯板的螺栓數(shù)量減少一半，可縮短更換襯板時(shí)的停機(jī)時(shí)間，提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率。端蓋襯板上未被螺栓固定的螺栓孔使用膠塞進(jìn)行封堵，如圖1-b)所示。

圖1 改造后進(jìn)、出料端端蓋襯板形狀及布置示意圖

進(jìn)、出料端新端蓋襯板的提升條材質(zhì)采用差異化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)更合理。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)料端端蓋襯板比出料端端蓋襯板磨損更快、更嚴(yán)重，因此，進(jìn)料端端蓋襯板采用鋼橡復(fù)合提升條，而出料端端蓋襯板采用純橡膠提升條，有效減輕了襯板的總質(zhì)量，縮小了進(jìn)、出料端端蓋襯板使用壽命差異。改造后新端蓋襯板的質(zhì)量大幅降低，原合金鋼襯板總質(zhì)量為21 996 kg,現(xiàn)使用的鋼橡復(fù)合襯板總質(zhì)量為7 827 kg,襯板總質(zhì)量減少14 169 kg，減少了約2/3的質(zhì)量，大大減輕了更換襯板時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了檢修效率，節(jié)約了電能。

2.2 筒體襯板相關(guān)參數(shù)優(yōu)化

1)筒體襯板盡量采用等壽命設(shè)計(jì)原則。筒體襯板在靠近進(jìn)、出料端的位置較薄，中間部位較厚，如圖2所示。根據(jù)每臺(tái)球磨機(jī)的情況進(jìn)行合理調(diào)整，例如：進(jìn)料端第一圈襯板雖然是在進(jìn)料端，但是因?yàn)槟p較輕，因此也設(shè)計(jì)成較薄的襯板，最終使整個(gè)筒體襯板盡量達(dá)到同等壽命。經(jīng)過(guò)工業(yè)試驗(yàn)，使用效果較好，既節(jié)約了成本又不再增加檢修時(shí)間。

圖2 球磨機(jī)筒體襯板改造布置方案示意圖

2)結(jié)合工藝需求，對(duì)每臺(tái)球磨機(jī)襯板提出了相應(yīng)的技術(shù)要求：一是根據(jù)每臺(tái)球磨機(jī)的工況不同，對(duì)筒體襯板的外形尺寸和材質(zhì)提出了明確要求，以延長(zhǎng)筒體襯板的使用壽命；二是在保證使用壽命的前提下，明確限制了球磨機(jī)每塊襯板的波峰、波谷尺寸最大值，從而限制了襯板總質(zhì)量，以提高球磨機(jī)處理量；三是因襯板廠家與配套附件(碗形墊、橡膠墊圈)廠家不同，常因其尺寸、形狀不配套而造成麻煩，現(xiàn)要求由制作襯板的廠家統(tǒng)一提供，這樣有利于襯板配套安裝使用，減少安裝時(shí)間和故障停車(chē)時(shí)間。

2.3 水力旋流器優(yōu)化

2.3.1 壓力監(jiān)測(cè)

在每臺(tái)水力旋流器的進(jìn)料短管上安裝壓力表，可以更直觀地觀察每臺(tái)水力旋流器的入料壓力，使其入料壓力在規(guī)定范圍內(nèi)，且同組2臺(tái)水力旋流器的壓力差值不能太大，以保證同組水力旋流器的沉砂嘴等部件同時(shí)更換，盡可能減少因部件差異造成的分級(jí)差異。

以2#MQY4561球磨機(jī)西側(cè)同組2臺(tái)水力旋流器為例，優(yōu)化前2臺(tái)水力旋流器的入料壓力和溢流細(xì)度差別較大，通過(guò)采用上述優(yōu)化措施，取得了較好的應(yīng)用效果。同組南臺(tái)水力旋流器分級(jí)壓力值保持在0.058～0.059 MPa，北臺(tái)水力旋流器分級(jí)壓力值保持在0.060～0.061 MPa(如圖3所示)，2臺(tái)水力旋流器壓力最大差值為0.003 MPa，達(dá)到了同組南北2臺(tái)水力旋流器分級(jí)壓力差值控制在0.015 MPa以下的預(yù)期要求。同時(shí)，工藝指標(biāo)也得到了改善，同組2臺(tái)水力旋流器的濃度差異控制在3 %以?xún)?nèi)，細(xì)度差異控制在5 %以?xún)?nèi)。

圖3 水力旋流器優(yōu)化前后效果對(duì)比

2.3.2 磨損配件修復(fù)再利用

通過(guò)更換新型高鋁陶瓷內(nèi)襯修復(fù)磨損配件，節(jié)約成本，延長(zhǎng)其使用壽命。對(duì)更換下來(lái)磨損嚴(yán)重的水力旋流器大錐、小錐、曲體、中心分配器等部件進(jìn)行修復(fù)，卸除原有殘余陶瓷片內(nèi)襯，重新鋪貼20 mm 厚的新型高鋁陶瓷內(nèi)襯，修復(fù)后的大錐可保證使用8個(gè)月(購(gòu)買(mǎi)的新大錐壽命為6個(gè)月)，小錐可保證使用4個(gè)月(購(gòu)買(mǎi)的新小錐壽命為3個(gè)月)，曲體和中心分配器可保證使用10個(gè)月(購(gòu)買(mǎi)的新曲體、中心分配器壽命為8個(gè)月)。修復(fù)水力旋流器部件的成本比購(gòu)買(mǎi)新部件的成本低，其成本對(duì)比如表1所示。

表1 水力旋流器部件修復(fù)與購(gòu)買(mǎi)新部件成本對(duì)比

2.4 優(yōu)化效果

1)通過(guò)對(duì)球磨機(jī)襯板的優(yōu)化改造，可有效節(jié)約電能，并提高處理量0.78 t/h，年可提高處理礦量6 739.2 t。因進(jìn)、出料端端蓋襯板質(zhì)量減輕，筒體襯板靠近進(jìn)、出料端薄，按每臺(tái)球磨機(jī)每年平均更換2次襯板計(jì)算，每次至少可節(jié)約6 h，則磨礦系統(tǒng)每年可減少檢修時(shí)間12 h。

2)通過(guò)對(duì)磨礦系統(tǒng)中水力旋流器進(jìn)行優(yōu)化，有效改善了各項(xiàng)工藝指標(biāo)，可減少影響系統(tǒng)工作的維修時(shí)間10 h。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，水力旋流器部件修復(fù)再利用每年可節(jié)約成本40余萬(wàn)元。

3 結(jié) 語(yǔ)

球磨機(jī)作為粉碎礦石的關(guān)鍵設(shè)備，對(duì)磨礦系統(tǒng)的工藝指標(biāo)具有重要影響。為有效提高磨礦設(shè)備的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，降低磨礦系統(tǒng)運(yùn)行成本，對(duì)球磨機(jī)襯板材質(zhì)、襯板厚度、襯板布置結(jié)構(gòu)，以及水力旋流器等進(jìn)行了優(yōu)化改造。改造后襯板總質(zhì)量減少14 169 kg，質(zhì)量減輕約2/3；球磨機(jī)系統(tǒng)處理量提高0.78 t/h，每次節(jié)約停機(jī)維修時(shí)間6 h；同組2臺(tái)水力旋流器的濃度差異控制在3 %以?xún)?nèi)，細(xì)度差異控制在5 %以?xún)?nèi)，減少影響系統(tǒng)工作的維修時(shí)間10 h；此外，水力旋流器部件修復(fù)再利用可節(jié)約成本40余萬(wàn)元。