一種用于大型半自磨機的弧形排料襯板結構

劉建平

1洛陽礦山機械工程設計研究院有限責任公司 河南洛陽 471039

2礦山重型裝備國家重點實驗室 河南洛陽 471039

磨礦是固體礦物資源高效開發和有效利用的重要環節，礦用磨機是磨礦的核心設備，其作業效率對礦物資源的高效利用意義重大。在礦物加工中，磨機功耗占總能耗的 70% 以上，因此，提高磨機的作業率是礦物加工領域始終追求的目標[1]。磨機的作業率主要取決于磨機的工作參數、關鍵部件的結構和參數等，其中襯板是保證磨機加工效率的關鍵零部件。襯板的材料和制造工藝決定了襯板的耐磨性和壽命，其結構參數決定了磨機的性能及磨礦效率。隨著磨機大型化，襯板結構對磨機產能的影響越來越大，成為制約磨機效率提升的關鍵因素[2]。

1 襯板存在問題

目前大型礦用半自磨機的襯板結構如圖 1 所示，其主要存在以下問題：

圖1 現有半自磨機襯板結構Fig.1 Structure of present liners for SAG mill

（1)礦漿提升器與格子板的提升條均為徑向直線形狀，當磨機旋轉時礦漿被提起，沿著提升器朝磨機中心流動，通過錐形排料口排出磨機外。當礦漿超過排料點時，則會通過格子板孔返流到磨機內部，徑向直線形狀結構的礦漿提升器排料能力不足，過大的礦漿返流量使得精細礦漿聚集在物料中，極易形成礦漿池，降低磨機效率，同時還會加大對礦漿提升器的磨損，降低礦漿提升器的使用壽命[3-4]。

（2) 外圈礦漿提升器采用單塊結構，剛性較差且襯板數量過多，安裝拆卸工作量大，襯板螺栓孔均為直線型布置，長短螺栓布置不合理，螺栓受力不均衡，容易松動斷裂。

（3) 由于進料端襯板提升條較低，底板沒有保護結構，導致進料端襯板壽命較短，更換次數增多，造成停機次數與時間增多，降低了磨機的生產效率[5-6]。

（4) 筒體襯板提升條均為對稱結構，當磨機單向旋轉時，只能使用一面提升物料，且螺栓孔處沒有保護臺加以保護，使螺栓在磨機運行過程中極易發生磨損、松動，存在螺栓斷裂以及襯板掉落等安全隱患。

（5) 內圈礦漿提升器的提升條均為長提升條，使得礦漿排料口過于狹窄，阻礙了礦漿的順利排出，導致磨機漲肚，處理量下降。

（6) 出料端排料器圓周方向分為若干塊，數量過多，安裝拆卸工作量大，效率較低，且提升條長度過長，礦漿對提升條的磨損嚴重，造成排料器整體壽命較低[7-8]。

2 改進措施與效果

針對以上半自磨機運行中襯板出現的問題，筆者對襯板進行了結構優化，提出弧形排料襯板結構，優化后的襯板總體結構如圖 2 所示。

圖2 優化后的襯板總體結構Fig.2 Overall structure of optimized liner

（1) 如圖 3 所示，將外圈礦漿提升器與格子板的提升條設計為大弧形結構，這樣能夠更有效地將物料提升至出料口排出，大大減少物料的回流量，避免形成礦漿池，減少礦漿提升器的磨損。對磨機旋轉一周徑向放射狀提升條與大弧形提升條排料量進行離散單元仿真分析 (見圖 4)，結果顯示弧形提升條的排料能力明顯優于徑向放射狀提升條的排料能力，如圖 5 所示。

圖3 大弧形提升條的礦漿提升器與格子板結構Fig.3 Structure of slurry lifter and grid plate of largearced lifting bar

圖4 徑向放射狀提升條與大弧形提升條排料能力仿真Fig.4 Simulation of radial lifting bar and large-arced one in discharge ability

圖5 排料能力仿真結果對比Fig.5 Comparison of simulation results of discharge capacity

（2) 如圖 6 所示，將外圈礦漿提升器設計成二合一結構，剛性加強，襯板數量減少，且將長短螺栓間隔布置，螺栓受力更均衡，可有效防止磨機運行過程中出現的螺栓斷裂問題。

圖6 優化后的外圈礦漿提升器結構Fig.6 Structure of optimized outer slurry lifter

（3) 如圖 7 所示，將進料端內圈襯板、中圈襯板及外圈襯板的提升條提高，并在底板設置可提高強度、保護底板的長條凸臺，可有效提高進料端襯板的壽命。

圖7 優化后的進料端襯板結構Fig.7 Structure of optimized liner at feeding end

（4) 如圖 8 所示，將進料端、中間段及出料端的筒體襯板的提升條截面設計成非對稱結構，即將提升條提升物料的一面面角加大，此結構可以配合磨機單向旋轉，減少材料浪費。

圖8 優化后的非對稱襯板結構Fig.8 Structure of optimized asymmetric liner

（5) 如圖 9 所示，將內圈礦漿提升器的提升條按照長短交錯排布，可擴大排料口的面積，使排料更加順暢，避免磨機漲肚。

圖9 優化后的內圈礦漿提升器結構Fig.9 Structure of optimized inner slurry lifter

（6) 如圖 10 所示，將排料器設計成整圓結構，并縮短提升條長度，可使排料器數量大大減少，降低了提升條的磨損，減少了襯板安裝拆卸時間，提高了排料器的使用壽命。

圖10 優化后的排料器結構Fig.10 Structure of optimized discharger

3 結語

通過離散單元法，將半自磨機出料端襯板由徑向放射狀結構改為弧形結構，提高了排礦效率，解決了排料能力不足的問題；改進了礦漿提升器的結構，可有效防止螺栓斷裂；對進料端襯板、筒體襯板以及排料器進行了結構優化，有效提高了襯板壽命，避免金屬材料浪費，減少了襯板安裝拆卸時間。通過以上襯板改進措施，達到了磨機生產效率與襯板壽命的同時提高，是襯板結構設計的方向。