某金礦選礦廠球磨機(jī)襯板及分級設(shè)備優(yōu)化改造

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)動并配合鋼球在筒體內(nèi)的運(yùn)動使物料充分與襯板摩擦實現(xiàn)對物料的粉碎[1]，因此球磨機(jī)襯板對物料的粉碎起著關(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)處理量等因素對襯板失效的影響，并針對相關(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，使其滿足實際作業(yè)要求。此外，也有學(xué)者對球磨機(jī)襯板提升條、襯板材料、安裝設(shè)計進(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)率成為一項重要課題。為此，本文對選礦廠磨礦系統(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)分級設(shè)備的運(yùn)行成本，提高了磨礦系統(tǒng)的各項工藝指標(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臺球磨機(jī)的進(jìn)、出料端端蓋襯板在設(shè)計及初始使用時均采用合金鋼襯板，與橡膠襯板相比，其質(zhì)量較重，安裝費(fèi)時費(fèi)力。其進(jìn)、出料端端蓋襯板采用等厚設(shè)計，使用后發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)、出料端端蓋襯板磨損嚴(yán)重至無法使用時，其筒體襯板磨損較小，能繼續(xù)使用較長時間，同時更換勢必造成材料的浪費(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，需要的停車時間較長，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設(shè)備。一段磨礦分級工藝由于分級粒度粗、礦漿濃度高、分級黏度大等問題，導(dǎo)致水力旋流器分級效率普遍較低，循環(huán)負(fù)荷高。分級作業(yè)水力旋流器組每組4臺(2用2備)設(shè)備，每2臺水力旋流器并聯(lián)并與1臺渣漿泵構(gòu)成閉路循環(huán)。在實際生產(chǎn)中，因2臺水力旋流器共用1臺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臺水力旋流器分級效果差異較大，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臺水力旋流器之間的分級差異，對其進(jìn)行優(yōu)化。此外，選礦廠已投入使用的6臺球磨機(jī)，每臺球磨機(jī)需配套2～4臺水力旋流器，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，價格昂貴。

2 球磨機(jī)襯板及分級設(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臺球磨機(jī)的進(jìn)、出料端端蓋襯板由初始時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，可縮短更換襯板時的停機(jī)時間，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，設(shè)計更合理。根據(jù)經(jīng)驗，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的勞動強(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，但是因為磨損較輕，因此也設(shè)計成較薄的襯板，最終使整個筒體襯板盡量達(dá)到同等壽命。經(jīng)過工業(yè)試驗，使用效果較好，既節(jié)約了成本又不再增加檢修時間。

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，對每臺球磨機(jī)襯板提出了相應(yīng)的技術(shù)要求：一是根據(jù)每臺球磨機(jī)的工況不同，對筒體襯板的外形尺寸和材質(zhì)提出了明確要求，以延長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，減少安裝時間和故障停車時間。

2.3 水力旋流器優(yōu)化

2.3.1 壓力監(jiān)測

在每臺水力旋流器的進(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更換，盡可能減少因部件差異造成的分級差異。

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

圖3 水力旋流器優(yōu)化前后效果對比

2.3.2 磨損配件修復(fù)再利用

通過更換新型高鋁陶瓷內(nèi)襯修復(fù)磨損配件，節(jié)約成本，延長其使用壽命。對更換下來磨損嚴(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個月(購買的新大錐壽命為6個月)，小錐可保證使用4個月(購買的新小錐壽命為3個月)，曲體和中心分配器可保證使用10個月(購買的新曲體、中心分配器壽命為8個月)。修復(fù)水力旋流器部件的成本比購買新部件的成本低，其成本對比如表1所示。

表1 水力旋流器部件修復(fù)與購買新部件成本對比

2.4 優(yōu)化效果

1)通過對球磨機(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，按每臺球磨機(jī)每年平均更換2次襯板計算，每次至少可節(jié)約6 h，則磨礦系統(tǒng)每年可減少檢修時間12 h。

2)通過對磨礦系統(tǒng)中水力旋流器進(jìn)行優(yōu)化，有效改善了各項工藝指標(biāo)，可減少影響系統(tǒng)工作的維修時間10 h。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，水力旋流器部件修復(fù)再利用每年可節(jié)約成本40余萬元。

3 結(jié) 語

球磨機(jī)作為粉碎礦石的關(guān)鍵設(shè)備，對磨礦系統(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)維修時間6 h；同組2臺水力旋流器的濃度差異控制在3 %以內(nèi)，細(xì)度差異控制在5 %以內(nèi)，減少影響系統(tǒng)工作的維修時間10 h；此外，水力旋流器部件修復(fù)再利用可節(jié)約成本40余萬元。