磨機(jī)泄漏治理探討

蘇軍，武宏

1國(guó)家電投山西鋁業(yè)有限公司 山西原平 034100

2西安建筑科技大學(xué) 陜西西安 710055

磨機(jī)適用于有色或黑色金屬礦山選礦廠及氧化鋁廠的濕磨作業(yè)，它以鋼棒或磨球?yàn)檠心ソ橘|(zhì)，可將一定大小的礦塊磨碎至符合入選要求的粒度，為選礦作業(yè)準(zhǔn)備物料[1]。磨機(jī)在氧化鋁領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，山西某廠一期、二期共有 11 組磨機(jī)，每組均由棒磨機(jī)和球磨機(jī)兩段磨組成，分別進(jìn)行粗磨和細(xì)磨，為下道工序提供合格的原礦漿。

無論是球磨機(jī)或棒磨機(jī)都存在筒體螺栓、進(jìn)料管和減速機(jī)泄漏問題。料漿泄漏會(huì)導(dǎo)致車間跑冒滴漏，從而增加清理工作量，污染現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，亟需改進(jìn)和優(yōu)化。

1 技術(shù)分析與改進(jìn)

1.1 筒體螺栓密封泄漏

磨機(jī)筒體螺栓失效泄漏會(huì)造成磨機(jī)檢修頻次增加，工人勞動(dòng)強(qiáng)度增大，備件的更換周期縮短，嚴(yán)重時(shí)泄漏的礦漿流入大齒輪后附著在齒形面上，會(huì)導(dǎo)致大、小齒輪加速磨損或斷裂，造成磨機(jī)停運(yùn)。筒體螺栓孔不斷變形擴(kuò)大，也會(huì)對(duì)筒體造成不可逆轉(zhuǎn)的傷害，密封治理愈加困難。

1.1.1 原因分析

(1) 襯板鑄造做工粗糙導(dǎo)致襯板間隙過大，螺栓孔內(nèi)雜質(zhì)未清除干凈，磨機(jī)運(yùn)行過程中襯板受到長(zhǎng)時(shí)間沖擊振動(dòng)，導(dǎo)致螺栓松動(dòng)；

(2) 磨機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn) 2～ 4 個(gè)月后，螺栓密封組件松動(dòng)，螺栓桿和筒體部螺栓孔間隙變大，密封圈加速失效；

(3) 密封圈質(zhì)量差、彈性不足、老化過快；

(4) 扁頭螺栓斷裂，螺母松動(dòng)或脫絲，密封緊固失效。

1.1.2 改進(jìn)方案

根據(jù)筒體螺栓泄漏和筒體螺栓內(nèi)徑變形擴(kuò)大的情況，重新設(shè)計(jì)筒體螺栓密封組件，如圖 1 所示。該套流阻密封組件基于原磨機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)，主要由流阻錐環(huán)、流阻密封、密封外套、密封壓套、螺母和輔助扳手組成。各部件作用如下：

圖1 改進(jìn)后的螺栓密封組件Fig.1 Improved bolt sealings

(1) 流阻錐環(huán) (異型墊) 用作筒體孔徑與螺栓之間的填充物，防止螺栓受擠壓和相對(duì)運(yùn)動(dòng)磨損筒體孔徑而導(dǎo)致螺栓松動(dòng)，造成密封泄漏。

(2) 流阻密封 (異型密封圈) 在流阻錐環(huán)外配有異型密封圈，主要用于包裹螺栓和筒體部位，內(nèi)設(shè)螺紋，增強(qiáng)密封性能。

(3) 密封外套 用于壓縮密封圈，增加密封圈與筒體、螺栓之間的密封性，確保密封圈與密封點(diǎn)緊密結(jié)合。

(4) 密封壓套 主要用于壓緊密封圈和密封外套，防止螺栓松動(dòng)導(dǎo)致的密封泄漏。

(5) 螺母 與原筒體螺栓螺母作用相同，整體緊固密封。

(6) 輔助扳手 緊固密封時(shí)的專用輔助緊固扳手。

1.2 磨機(jī)進(jìn)料管密封泄漏

若進(jìn)料管泄漏，泄漏料漿必須用母液持續(xù)沖洗，母液與漏漿長(zhǎng)期共存，會(huì)造成料漿循環(huán)量增加，污水泵電耗與備件消耗增加。進(jìn)料管長(zhǎng)期泄漏將會(huì)導(dǎo)致進(jìn)料部位長(zhǎng)期結(jié)疤，一旦清理不及時(shí)，料漿將會(huì)進(jìn)入進(jìn)料管軸瓦油箱，造成油泵磨損、油箱高壓閥組工作故障，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致磨機(jī)進(jìn)料端中空軸和軸瓦磨耗增大。

1.2.1 原因分析

(1) 礦石通過磨機(jī)機(jī)頭下礦與循環(huán)母液混合，再通過磨機(jī)進(jìn)料螺旋送入磨機(jī)內(nèi)部進(jìn)行研磨。由于磨機(jī)使用達(dá) 10 年之久，進(jìn)料螺旋磨損嚴(yán)重，基本起不到向內(nèi)送料作用，反而會(huì)從進(jìn)料密封處向外倒料，現(xiàn)場(chǎng)泄漏嚴(yán)重。

(2) 固定給料管和旋轉(zhuǎn)筒體部結(jié)合處的簡(jiǎn)易環(huán)狀密封難以阻止棒磨機(jī)進(jìn)料管導(dǎo)致的返料現(xiàn)象，造成現(xiàn)場(chǎng)漏漿嚴(yán)重。

1.2.2 改進(jìn)方案

根據(jù)進(jìn)料管進(jìn)料方式和磨機(jī)進(jìn)料端蓋、進(jìn)料螺旋結(jié)構(gòu)，優(yōu)化設(shè)計(jì)磨機(jī)進(jìn)料密封，將磨機(jī)進(jìn)料管動(dòng)密封改為靜密封，將動(dòng)密封部件改為陶瓷與橡膠之間的配合，如圖 2 所示。該密封組件主要包括進(jìn)料管、橡膠陶瓷錐組件、法蘭橡膠彈性組件、推進(jìn)支架和壓緊環(huán)組件。各部件設(shè)計(jì)及要求如下：

圖2 改進(jìn)后的進(jìn)料管密封組件Fig.2 Improved feeding pipe sealings

(1) 進(jìn)料管 與原磨機(jī)進(jìn)料設(shè)計(jì)相同，但要求進(jìn)料管外管滿足一定的圓度與光潔度，外管靜密封無泄漏。

(2) 橡膠陶瓷錐組件 安裝在進(jìn)料管上，陶瓷錐面與橡膠板進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)，形成新的動(dòng)密封。

(3) 法蘭橡膠彈性組件 安裝在進(jìn)料端端蓋上，用來密封端蓋，防止端蓋泄漏；新安裝的密封膠墊與陶瓷錐面形成新的動(dòng)密封方式，發(fā)揮柔性密封優(yōu)勢(shì)，達(dá)到防漏的目的。

(4) 推進(jìn)支架 用于固定陶瓷錐密封，一旦發(fā)生泄漏，可在不停車的情況下推進(jìn)陶瓷錐，調(diào)整密封緊度。

(5) 壓緊環(huán) 用于緊固陶瓷錐與進(jìn)料管密封，確保進(jìn)料管緊固可靠無泄漏。

1.3 減速機(jī)密封泄漏

減速機(jī)密封泄漏，造成現(xiàn)場(chǎng)污染和潤(rùn)滑油的損失，導(dǎo)致人工清理工作量及潤(rùn)滑油消耗增加。密封泄漏嚴(yán)重制約設(shè)備產(chǎn)能，影響正常生產(chǎn)，增加了設(shè)備維護(hù)成本，大幅降低了企業(yè)效益[2]。

1.3.1 原因分析

現(xiàn)場(chǎng)某棒磨減速機(jī)到目前為止已連續(xù)使用 14年。在日常運(yùn)行中存在多處密封漏油的情況，雖經(jīng)多次處理，仍效果不佳。現(xiàn)場(chǎng)衛(wèi)生環(huán)境較差，近期發(fā)生過球磨減速機(jī)內(nèi)部潤(rùn)滑油管脫落導(dǎo)致齒輪損壞事件。

1.3.2 改進(jìn)方案

棒磨減速機(jī)與球磨減速機(jī)結(jié)構(gòu)基本一樣，根據(jù)減速機(jī)潤(rùn)滑油路及密封面泄漏情況，從改變密封方式和潤(rùn)滑油管連接方式出發(fā)，將原來密封膠平面密封改造成 O 形條密封，徹底改善減速機(jī)運(yùn)行狀況，達(dá)到治理泄漏的目的。

(1) 在減速機(jī)下箱體密封面沿內(nèi)側(cè)邊緣 20 mm處加工矩形密封槽 (密封槽總長(zhǎng)度約 4 m)，槽寬 10 mm，槽深 6.3±0.16 mm，槽底部粗糙度Ra1.6，并配φ8 mm 的 O 形氟橡膠條；

(2) 在上箱體兩側(cè)面加工φ16.5 mm 的同心孔，配套φ16 mm×2.25 mm×500 mm 鍍鋅鋼管，并在其柱面一側(cè)開設(shè) 8 個(gè)φ3 mm 的油孔，兩端加工 M16×1.5螺紋 (螺紋長(zhǎng)度 100 mm)，并封堵其中一端；

(3) 將原減速機(jī)與油站連接管更換成軟管，將剛性連接改為柔性連接，有效避免振動(dòng)引起的密封泄漏。

2 應(yīng)用效果

2.1 筒體螺栓密封改進(jìn)效果

磨機(jī)筒體螺栓泄漏嚴(yán)重，再加上磨機(jī)前六排筒體螺栓孔徑擴(kuò)大變形，筒體螺栓的泄漏和治理困難重重。采用改進(jìn)后的螺栓密封組件，解決了筒體螺栓泄漏問題，改善了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境，減少了料漿清理和螺栓復(fù)緊的工作量；同時(shí)也有效防止了筒體螺栓孔徑變形導(dǎo)致的螺栓磨損，后期僅需更換相關(guān)的橡膠密封墊，維護(hù)方便；由于有效避免了磨機(jī)漏漿引起的齒面異常磨損，延長(zhǎng)了小齒輪使用壽命。

2.2 磨機(jī)進(jìn)料管密封改進(jìn)效果

改進(jìn)后的進(jìn)料管密封組件，既有橡膠圈柔性特征，密封效果好；又有陶瓷的耐磨特性，使用壽命長(zhǎng)；二者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，后期僅需更換橡膠密封圈，維護(hù)極為方便。現(xiàn)場(chǎng)安裝使用后，解決了進(jìn)料管密封泄漏的問題，避免了料漿進(jìn)入軸瓦油箱的風(fēng)險(xiǎn)，解決了油箱污染和高壓閥組卡閥的問題，降低了設(shè)備主要備件損壞的風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 減速機(jī)密封改進(jìn)效果

通過密封方式升級(jí)優(yōu)化，提升了減速機(jī)箱體和油管密封效果，改善了現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境衛(wèi)生，減少了人工清理工作量，降低了因泄漏造成的油品日常消耗。

3 結(jié)語(yǔ)

從磨機(jī)運(yùn)行的實(shí)際情況出發(fā)，通過分析磨機(jī)密封泄漏原因，設(shè)計(jì)改進(jìn)密封組件結(jié)構(gòu)，有效解決了磨機(jī)長(zhǎng)期存在的筒體螺栓、進(jìn)料管及減速機(jī)密封泄漏問題，磨機(jī)后期維護(hù)簡(jiǎn)單方便，減少了備件費(fèi)用，降低了運(yùn)行成本，使用效果良好。