摘要：球磨机存在衬板磨损快、更换频率高、维修费用高、耗电大等问题。因此，对同种工况不同衬板的使用周期、投资费用对比分析后，选用合适的磁性衬板对选矿厂节能降耗起着重要作用。
关键词：球磨机; 磁性衬板; 对比分析; 节能降耗;
Application of Magnetic Liner in Primary Mill of Concentrator
Huang Rongqing
Fujian Makeng Mining Co., Ltd.
Abstract：There are many problems in ball mill, such as fast waste of lining plate, high relacement frequency, high maintenance cost and large power consumption. Therefore, after comparing and analyzing the life cycle and investment cost of different liners under the same working conditions, magnetic liners play an important role in energy saving and consumption reduction of concentrator.
前言
球磨机主要靠筒体内部衬板带动钢球运动进行磨矿，是选矿工艺中核心设备之一，存在衬板磨损快、更换频率高、维修费用高、耗电大等问题,如何选用合适的衬板直接影响球磨机的工作效率[1,2]。马坑矿业选矿厂原磨机均用锰钢材质的衬板，经技术论证后，二段磨用橡胶材料的衬板。为了降低选矿成本，提高公司利润，又将III系列一段磨机MQY3254的锰钢衬板更换为磁性材料的衬板。
1 工况简介
选矿厂磨选工艺共有三个系列的球磨机，每个系列又分两段：每个系列一段都是使用锰钢衬板，更换周期12个月；二段使用橡胶衬板，更换周期18个月。为了提高磨矿效率、降低衬板更换频率，先后到潘洛铁矿、小娘坑矿业等单位实地考察，实践表明磁性衬板质量稳定，使用效果好。磁性衬板与锰钢衬板的对比分析如表1。最终，将III系列一段磨机MQY3254的锰钢衬板更换为磁性衬板。
2 锰钢衬板失效分析
以钢球为研究对象进行受力分析，其质量m，重量G，筒体转速w。衬板点所受摩擦脚ασ，A为衬板与钢球的接触点，如图1所示，A1点为钢球初始状态，N为球介受到离心力，G为球介的重力，线l1为A1点处的切线，l2为过A1点与OA1线的垂线，l1与l2的夹角为球介受衬板作用的摩擦角ασ。
表1 衬板改造前后的对比分析
图1 钢球在锰钢衬板作用下的受力分析
在A1初始状态下球介所受的力：
法向上：Fn=Ncosασ+Gcos（α+ασ）
切线上：Ft=f Fn+Gsin（α+ασ）+Nsinασ
从图1可知，钢球受筒体衬板的摩擦力及自身重力合力作用下做顺时针转动。当球介运动到A2点时的受力分析如图1所示：
法向上：Fn=-Ncosασ+Gcos（α+ασ）
切线上：Ft=f Fn-Gsin（α+ασ）-Nsinασ
式中：f为摩擦系数
锰钢衬板的形状对钢球所受摩擦角ασ影响很大，导致摩擦角ασ角度变化及厚度变薄最终导致衬板失效。
3 磁性衬板的工作原理
磁性衬板靠磁性外壳吸附小球和磁性矿物形成保护层，离衬板的中间表面层越近，细物越多，分布越均匀。因此中间层主要是小碎状和粗粒状矿料，外侧主要是小碎球和粗粒磁性物质[3]。在球磨机正常运转期间，中间细料被磁化产生磁性互相吸引，外侧的保护层处于不断受磨损-填补的动态平衡状态，从而达到保护磁性衬板的表面，有效降低衬板磨损，延长使用寿命的效果。理论上磁性衬板不会磨损，但是实际受限于球磨机的直径，矿浆的腐蚀性、保护层介质之间相互摩擦，会导致磁性衬板的金属骨架的损耗，到其功能失效之后即需要重新更换。
4 改造技术措施
更换磁性衬板时，首先要把球磨机内壁清理平整，球磨机筒体原有的螺栓孔先用锥形木塞塞住，筒体内壁贴上磁铁，衬板相互之间不留间隙，尤其筒体两端与磁性衬板之间有间隙的位置，先按间隙大小、切割好的钢板经螺栓固定在端盖上，再装小磁块，其余需用碎小磁块、精矿粉、碎钢球等磁性物质塞满，以免磨矿时钢球、矿浆等流入间隙，造成端盖板磨损。磁性衬板安装完毕后，在运转前需在衬板表面撒入精矿粉，然后再加入碎小钢球，在磁性衬板的表面形成最初的保护层，减少矿物、球介对衬板直接磨损。筒体磁性衬板在磨机的运转过程中不断地吸附矿料自造保护层，使其在磨矿过程中不受到物料及球介等的冲击磨损[4]。
5 改造后的效益
5.1 环境效益
磁性衬板不漏浆，噪音小，改善了现场环境卫生，减少对环境的污染。
5.2 节能降耗
电流在原有的基础上下降7A,每小时节电量约100度，节能降耗效果明显。
5.3 设备经济效益
三系列一段现使用的锰钢衬板购买费用为34.2万元，安装费用为4.8万元，使用周期约1年；更换磁性衬板的费用约44万元，使用周期大约5年。以锰钢衬板安装5年之内更换4套计算，预计节约更换三系列一段球磨机衬板费用（34.2万元+4.8万元）×4-44万元=112万元。
5.4 生产效益
磨选三系列一段处理磁性矿石的量为135t/h，每次更换锰钢衬板按照48小时计算，更换磁性衬板需要约24小时，能够多处理铁精矿共计(48×4-24）×135=22680t。
5.5 磨矿细度
在现有处理磁性矿石的量为135t/h的基础上，磨矿细度提高了1%～2%，有利于后续精选。
6 结语
磁性衬板是锰钢衬板使用寿命的5倍左右，能够有效降低磨矿成本，提高磨机的效容积、作业效率，提高台时处理量，降低筒体螺栓使用，避免筒体漏浆，同时延长大小齿圈使用寿命，并降低磨机周围噪声。另一方面，磁性衬板薄、单体小，质量轻，能耗低，维护量小，安装方便，减轻职工劳动强度。
参考文献
[1]周宏喜，杨俊平，袁树礼，等. HM型磁性衬板在有色金属矿大型磨机中的应用[J].有色金属,2018(2):74-75.
[2]林阳辉.调节筒体转速补给磨损衬板对球磨机球介轨迹影响的研究[D].江西理工大学,2015:6-7.
[3]伏彦雄.磁性衬板在铜冶炼渣选球磨机中的运用[J].工艺与装备,2019(10):113-115.
[4]吕永斌.磁性衬板在选厂二段磨矿的应用实践[J].设备运维,2018(08):43.
