金屬礦山球磨機襯板研究和應用進展

王著

摘 要：不同礦物不同磨段對磨機襯板的使用壽命和成本有著重要影響。本文通過對磨襯板磨損原理、襯板材質的梳理，結合襯板的生產實踐，對球磨機襯板的使用提出了建議。

關鍵詞：金屬礦山；球磨機；襯板

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.217

隨著我國優質鐵礦石等資源的日漸匱乏，低品相的物料開始大量進入選礦環節，使得球磨機的研磨效率降低，而襯板則是最主要的磨機消耗件。據統計資料顯示，我國磨機襯板的損耗約為0.2kg/t，而西方發達國家（如加拿大、美國等）的這一數據僅為0.05 kg/t?？芍?，我國球磨機襯板質量的提升還有很大空間。

1 球磨機襯板磨損的原理

球磨機工作時，帶動物料、研磨介質和水經過給料裝置進入筒體，主電機帶動筒體旋轉，物料在筒體內部經研磨介質（鋼球）撞擊、及研磨介質之間及研磨介質與襯板之間的研磨，完成研磨過程。在這一過過程中，球磨機襯板與物料、研磨介質直接接觸，介質和物料對襯板形成磨削與沖擊，這是襯板磨損的最主要原因。

2 金屬材質球磨機襯板

（1）高鉻鑄鐵球磨機襯板。高鉻鑄鐵是在原有C、Cr、Si、Mn、Mo等金屬元素的基礎上，添加少量Cu、Ti、V、B等元素制成，其硬度HRC≥56，具有良好的抗磨損性，使用廣泛。其主要缺陷是，作為球磨機襯板使用時，容易在高溫種變形。另外，材質中大量碳化物的存在使其在物料和介質的沖擊下，易發生碎裂。近些年來，我國對高鉻鑄鐵進行了大量的研究與試驗，適量添加W、B、Ti、V、Re等，減少Mo、Cu、Ni等的使用，在提高高鉻鑄鐵性能的同時降低了生產成本。而近幾年開始使用的稀土釩鈦高鉻鑄鐵是以少量的稀土元素V、Ti取代價格高昂的Mo、Cu等材料，經改進工藝制得。該材料的硬度HRC=62.6，韌性也有了很大的提高，性能遠高于傳統高鉻鑄鐵，推廣價值較大。

（2）合金鑄鋼系列球磨機襯板。耐磨合金襯板是近些年首先以進口方式得到認可的，其在沖擊力較弱的中小型球磨機和二段磨機上使用較為廣泛。其中使用比較多的主要有高韌性抗熱耐磨鑄鋼、高耐磨貝氏體鑄鋼、高硼鑄鋼、鉻鉬鑄鋼、中鉻合金耐磨鑄鋼等。

高耐磨性高鉻鑄鋼是以高鉻鑄鐵為原料，減少C、MO、Ni、Mn、Cu含量，增加極少量稀土元素，使用“淬火+回火”熱處理工藝制成，使其韌性、耐磨性大大提高。

高耐磨貝氏體鑄鋼以Mn、Cr、Si為主要合金原料，少量添加MO、Ni、Ti 等，使用“正火+回火”熱處理工藝制成，其硬度HRC=49，且抗沖擊韌性性能突出。其耐磨性約為高碳鑄鐵襯板的2倍，適合制造磨機襯板。

高硼鑄鋼是以低碳鋼為原料，加入1.2%-3.0%的B及少量Mn、Cr、Ti、V 和Re等，使用使用“淬火+回火” 熱處理工藝制成。其硬度HRC=58，主要用于沖擊力較小的研磨作業區，其耐磨性約為高錳鋼的2倍，且具有可靠性高成本低的特點。

鉻鉬鑄鋼使用“油淬+回火”熱處理工藝制成。因其具有硬度高（HRC=56）、強度高、韌性好、耐磨性好、抗彎拉能力好、使用壽命長（3倍與普通高錳鋼的）等特點，在國內得到廣泛認可，并開始研制生產。

3 橡膠材質球磨機襯板

（1）橡膠襯板。橡膠球磨機襯板是在20世紀50年代在國外得到認可，開始主要應用中小磨機，現已廣泛應用到各型球磨機中，其工作溫度一般≤70℃。

國內開始大范圍使用橡膠襯板開始于上世紀60年代，與金屬襯板相比，橡膠襯板具有如下優點：1）耐磨、抗腐蝕、壽命長等優點；2）橡膠襯板的自重僅為同體積鋼制襯板的1/7，可大降低球磨機電損耗，降低安裝維護的勞動強度。3）減少研磨材料損耗；4）降低球磨機工作噪聲。

但球磨機大量使用橡膠襯板會降低球磨機單位時間的處理量，提高單位能耗，因此橡膠球磨機襯板主要是使用在球磨機端蓋部位。

（2）橡膠—金屬復合襯板，隨著技術的發展，球磨機大型化趨勢已經勢不可擋，球磨機的直徑達到了7.9m，半自磨機的直徑更是達到了12.2m。大型球磨機內金屬襯板受到的沖擊和磨損急劇增大，大大降低了襯板的使用壽命。而如果使用橡膠襯板又會影響磨機工效。因此，業界開始使用橡膠—金屬復合襯板。

橡膠—金屬復合襯板由合金鋼和橡膠材料交錯模壓成型，在與物料、研磨介質直接接觸部位使用合金材料，襯板與筒體的固定部位使用低成本的普通鋼材，而兩者中間部分使用橡膠，即可緩沖減震又可降低襯板重量。這種襯板在保證球磨機工效的同時，減輕了襯板重量，降低了單位產量能耗，提高了襯板壽命。

4 磁性球磨機襯板

（1）磁性襯板的工作原理。磁性襯板是將磁性材料制造的襯板安裝于球磨機內壁，工作工程中，磁性襯板在其表面吸附一定厚度的物料作為保護層，可大大降介質與物料對襯板的研磨作用，提高襯板使用壽命。

實踐證明，磁性襯板的使用壽命那個是普通鋼制襯板的4-8倍。國外磁性襯板多使用橡膠磁性襯板，而國內受限于成本則多使用鋼制磁性襯板。

（2）磁性襯板在磁性礦山的應用。國內大型鐵礦礦石中磁化率為6300-12000m3/kg，在磁性襯板作用下極易形成吸附層，利于磁性襯板的推廣使用。目前，首鋼、鞍鋼、包鋼等的二段磨機上已經廣泛使用磁性襯板。

某大型鐵礦的二段磨機使用的磁性襯板的使用壽命，已經達到了普通鋼制襯板的7倍，且具有如下優點：①磁性襯板較薄，可提高磨機容積，使磨機工效提高3.16%；②對精礦品位、產品粒度、回收率等無影響；③磁性襯板自重低，安裝維護方便，人工成本低，并由降低單位產量能后、降低生產噪聲等優點。

5 結束語

針對礦山種類、磨礦段數的不同，選用合適的磨機襯板可提高工效、降低單位產量能耗、提高襯板使用壽命。在物料、磨料沖擊力大的一段球磨機上，筒體可使用抗沖擊較強的高錳合金鋼制襯板，端蓋可使用橡膠襯板或橡膠——合金復合襯板；磁性礦山大型二段磨機可使用此磁性襯板；中小型磨機的一段可使用耐磨合金鑄鋼襯板，端蓋使用橡膠襯板；二段可使用高鉻鑄鐵襯板或橡膠襯板。

參考文獻：

[1]楊俊平.金屬礦山球磨機襯板研究和應用進展[C].2016（第七屆）中國礦業科技大會.沈陽：現代礦業雜志社會議論文集，2016：5.

[2]黃汝清.新型球磨機襯板耐磨鋼的研究及生產應用[D].昆明理工大學，2002.endprint