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磁性衬板在刘塘坊铁矿3245型球磨机中的应用
2020-06-23
中钢安徽刘塘坊矿业公司选矿厂在二段磨矿采用磁性衬板的基础上,开展了一段球磨 机磁性衬板的应用实践。 结果表明:在矿石性质和其他工艺技术参数可比的情况下,一段磨矿使用磁 性衬板,可降低磨矿电力单耗约11%,衬板使用寿命延长6~9 倍,衬板使用费用降至锰钢衬板的 70%左右,提高球磨机作业率。 因此,现场一段球磨机使用磁性衬板技术上可行,经济上合理,应予推 广应用。
Serial No. 612 April 2020 现ꢀ 代ꢀ 矿ꢀ 业 MODERN MINING 总第 612期 2020 年 4 月第 4 期 · 实用技术· 磁性衬板在刘塘坊铁矿 3245 型球磨机中的应用 李志刚ꢀ 沈ꢀ 清ꢀ 任ꢀ 云ꢀ 赵志伟 ( 中钢集团安徽刘塘坊矿业公司) ꢀ ꢀ 摘ꢀ 要ꢀ 中钢安徽刘塘坊矿业公司选矿厂在二段磨矿采用磁性衬板的基础上,开展了一段球磨 机磁性衬板的应用实践。 结果表明:在矿石性质和其他工艺技术参数可比的情况下,一段磨矿使用磁 性衬板,可降低磨矿电力单耗约 11% ,衬板使用寿命延长 6 ~ 9 倍,衬板使用费用降至锰钢衬板的 7 0% 左右,提高球磨机作业率。 因此,现场一段球磨机使用磁性衬板技术上可行,经济上合理,应予推 广应用。 关键词ꢀ 磁性衬板ꢀ 填充率ꢀ 保护层 DOI:10. 3969 / j. issn. 1674-6082. 2020. 04. 070 ꢀ ꢀ 磁性衬板在国外的发展始于 20 世纪 70 年代,20 板安装时靠磁性吸附在清理干净后的球磨机筒体的 内壁上,无需螺栓固定,原螺栓孔用橡胶塞由里向外 塞紧。 其磁性材料的磁性强弱与磁性衬板的形状相 匹配,并考虑到球磨机规格、转速、钢球大小等因素的 影响。 一台球磨机的筒体磁性衬板分为几种不同的 形状,并按一定次序安装,便于球磨机运行中物料和 钢球的提升。 刘塘坊矿业公司一段球磨机筒体磁性 衬板共有 4 种不同的形状,安装排列方式见图 1,筒 体衬板安装后效果见图 2。 世纪 80 年代瑞典人提出了 8 种比较实用的磁性衬板 结构,20 世纪 90 年代早期,磁性衬板已在加拿大、美 [ 1-3] 。 我国的磁性衬板研究和 国等国家得到广泛应用 开发应用始于 20 世纪 80 年代中后期,其中,北京矿 冶研究总院研制的磁性衬板比较成熟,并应用于宝钢 选矿厂。 随着科学技术的不断发展,磁性衬板研究得 以不断深入,在二次球磨机中的应用已日渐成熟,在 一段球磨机中的应用也开始从小型球磨机向大型球 磨机发展。 中钢集团刘塘坊矿业公司选矿厂的碎磨工艺流 程为三段一闭路破碎、二段闭路磨矿。 其中,一段球 磨机为 MQY3245 型,改造前采用波浪式块状 Cr-Mn- Mo 合金铸钢衬板;二段球磨机为 MQY2736 型,采用 磁性衬板,于 2011 年 9 月投入生产,至今仍然在使 用。 随着一段球磨机磁性衬板技术的日渐成熟,刘塘 坊矿业公司于 2018 年 12 月 14 日完成了一段球磨机 磁性衬板的更换安装,并于当日投料生产。 通过 1 a 多的生产实践,发现磁性衬板形成致密的保护层后, 与使用锰钢衬板时的主要区别在于:球磨机磨音、磨 矿单位电耗、按精粉计的单位电耗及钢球消耗均有所 降低,衬板使用寿命明显提高。 生产实践表明,刘塘 坊矿业公司一段球磨机使用磁性衬板技术上可行、经 济上合理。 图 1ꢀ 一段磨机筒体磁性磁性衬板安装排列 1 —磁性衬形状 1;2—磁性衬板形状 2; 3 —磁板衬板形状 3;4—磁性衬板形状 4 图 2ꢀ 筒体磁性衬板安装后的局部效果示意 1 ꢀ 磁性衬板的安装 刘塘坊一段球磨机选用的磁性衬板为钢外壳磁 2 ꢀ 磁性衬板保护层的形成 磁性衬板交替排列安装在球磨机的内壁上,形成 性衬板,是将磁性材料嵌入到合金铸件中,磁性材料 与合金铸件间用结构胶粘合形成单块衬板。 磁性衬 曲面磁系,其表面产生足够的磁场,用以形成足够厚 度的致密的保护层。 球磨机初次使用时,为了尽快形 成保护层,需要在磁性衬板安装完毕后加入直径约 ꢀ ꢀ 李志刚(1972—),男,工程师,237471 安徽省六安市霍邱县周家 20 mm 的钢球,钢球加入量以钢球均匀铺满磁性衬板 镇。 2 65 总第 612 期 现代矿业 2020 年 4 月第 4 期 为限。 球磨机工作过程中,碎钢球和磁性矿物被吸附 在衬板表面,形成磁性衬板的保护层,由于保护层牢 固的吸附在磁性衬板表面,阻止了矿浆介质与磁性衬 板的直接接触,大大削弱了矿浆及其他介质对衬板的 机械磨损和电化学腐蚀程度,极大地延长了衬板的使 用寿命。 随着球磨机处理矿量的增加,磁性衬板仍会 发生轻微磨损,随着磨损的增加,更接近磁极表面,其 表面磁场强度会相应增强,对生产过程中产生的碎球 等的磁吸力增大,保护层更加致密,保护效果会更好, 对磁性衬板的磨损会减弱。 图 3ꢀ 球磨机低转速和正常转速时磨矿介质的运动情况 更强,而安装锰钢衬板的球磨机钢球的抛落作用较 弱,以泄落为主。 因此,采用磁性衬板的球磨机填充 率应该低于锰钢衬板的球磨机填充率,以便更好地发 磁性衬板安装完成后,将 ϕ20 mm 的钢球装入球 磨机内,采用球磨机慢传的方式尽可能将钢球均匀分 散在筒体内表面。 停止慢传,人工进一步将钢球分散 均匀,确保小钢球均匀吸附在磁性衬板的表面。 球磨 机初次使用时,按计算好的钢球级配装入钢球。 中途 需要更换磁性衬板的,将倒出的钢球再装入球磨机内 即可。 开启球磨机慢传使钢球分散,即可投料生产。 投料之初,布好的保护层比较疏松,局部保护层缺失, 投料运行 24 h 后,随着磁性衬板对磁性物料和碎钢 球的吸附,原局部缺失的保护层也已形成,球磨机累 计运转 1 个月后,随着保护层内磁性物料和碎钢球的 吸附、移动和紧缩,磁性衬板保护层越来越致密,从外 表观察,保护层表层均匀地布满了大小钢球及矿料, 形成了抗破坏能力较强的保护层。 # 挥钢球的冲击或摩擦作用。 1ꢁ2 球磨机填充率及磨 矿产品细度检测结果见表 1,第 2 批次时球磨机投料 前钢球运行轨迹照片见图 4。 # 表 1ꢀ 1-2 球磨机填充率及磨矿产品细度检测结果 批 次 净空高度/ m 球面以上 充填率 磨矿细度 / % (ꢁ200 目) / % 钢球运行 轨迹描述 抛落为主,落点在筒体截 面 1 / 2 至对面筒衬之间 1 2 3 1. 863 1. 910 1. 927 34. 36 27. 95 29. 91 30. 19 抛落为主,落点在筒体截 面 1 / 2 至 3 / 4 之间 32. 37 31. 66 抛落为主,落点大部分在 筒体截面 1 / 2 处 3 ꢀ 钢球填充率的控制 磨矿主要靠磨矿介质提升后抛落产生的冲击作 用和泄落产生的摩擦作用实现,磨矿介质提升的高度 与抛落或泄落运行轨迹,主要决定于球磨机的转速和 球磨机介质装填量以及球磨机衬板的形状。 球磨机 采用磁性衬板后,钢球运行轨迹还与磁性衬板的磁性 强弱有关。 在球磨机转速一定时,钢球提升高度随钢 球填充率呈正相关,填充率高提升高度大,以冲击作 用为主。 填充率过大,提升后大部分钢球会抛落过 远,甚至会砸向对面筒体内衬。 球磨机在工作时,沿 旋转方向形成一个向上的倾斜面,这个倾斜面是以动 态的形式存在,一方面提升到一定高度的钢球抛落或 泄落,另一方面处于下部的钢球被不断提升上去,所 以,这个倾斜面始终存在于球磨机工作过程中。 当钢 球填充率较高、抛落过远时,该部分钢球的冲击作用 不但不能有效磨矿,甚至还会增加钢球的消耗,对安 装磁性衬板的球磨机而言,还会破坏磁性衬板保护 层,缩短筒体磁性衬板的使用寿命。 球磨机低转速和 正常转速时磨矿介质的运动情况见图 3。 图 4ꢀ 第 2 批次时球磨机投料前钢球运行轨迹照片 4ꢀ 应用效果 球磨机矿石处理量受多种因素的影响,由于本文 # 介绍的考察期内仅将 1-2 球磨机的衬板由锰钢衬板 更换为磁性衬板,其他工艺没有进行明显的调整,因 此,本分析时段内生产数据变化均视为由球磨机衬板 更换所致。 4. 1ꢀ 处理量的变化 # 1-2 球磨机衬板更换前后处理量的变化情况见 表 2。 # ꢀ ꢀ 由表 2 可以看出,1-2 球磨机衬板更换前的平均 处理量为 63. 1 t/ h;更换磁性衬板后的处理量逐月上 升,磨合期的平均处理量为 58. 1 t/ h;更换磁性衬板 后稳定期的平均处理量为 65. 3 t/ h,表明更换磁性衬 板可提升球磨机产能。 本公司一段球磨机磁性衬板平均厚度约 85 mm, 保护层平均厚度约 25 mm,安装磁性衬板并形成致密 保护层后的有效衬板厚度约 110 mm,而高锰钢筒体 衬板平均厚度为 86 mm,表明更换磁性衬板后球磨机 刘塘坊矿业公司选矿厂的生产实践表明,安装磁 # # 性衬板的 1ꢁ2 球磨机与安装锰钢衬板的 1ꢁ1 球磨机 在钢球填充率一致情况下,钢球的运行轨迹相差较 大,采用磁性衬板的球磨机钢球提升更高,抛落作用 2 66 ꢀ ꢀ 李志刚ꢀ 沈ꢀ 清等:磁性衬板在刘塘坊铁矿 3245 型球磨机中的应用ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2020 年 4 月第 4 期 # # # 表 2ꢀ 1-2 球磨机衬板更换前后处理量 ꢀ ꢀ 由表 3 可以看出,1-1 球磨机采用锰钢衬板,1-2 # 运行时间 处理量 台时处理量 球磨机采用磁性衬板情况下,1 球磨机工作时的功率 阶段 时间段 # / h / t / (t/ h) 为 580 kW、吨精粉耗电 23. 74 kWh,2 球磨机工作时 # 2 018-01 018-02 018-03 018-04 018-05 018-06 018-07 均值 675. 8 194. 5 393. 0 232. 9 208. 6 219. 0 116. 5 291. 5 408. 6 164. 2 286. 4 295. 6 376. 1 335. 9 39 829 12 951 26 467 14 024 13 265 14 654 7 476 58. 9 66. 6 67. 3 60. 2 63. 6 66. 9 64. 2 63. 1 56. 5 59. 7 58. 1 64. 5 66. 1 65. 3 的功率为 511 kW、吨精粉耗电 21. 12 kWh,分别较 1 2 2 2 2 2 2 球磨 机 低 11. 89% 和 11. 04% 。 按 照 年 产 精 粉 2 4 4 4 万 t、平均电价 0. 667 元/ kWh 计,全年可节约电费 1. 94 万元。 更换前 . 3ꢀ 钢球单耗的变化 钢球消耗与多种因素有关,一般认为,钢球消耗 主要与其本身性能、矿石性质和颗粒大小有关,其次 还与球磨机内径和转速、钢球级配、钢球充填率、磨矿 18 381 23 106 9 797 2 019-01 # 浓度、衬板形状等有关。 1-2 球磨机改用磁性衬板后 磨合期 2019-03 2 019 年全年钢球消耗数据见表 4。 表 4ꢀ 一、二系列按吨精粉的钢球消耗数据 均值 16 452 19 068 24 867 21 968 更换后 2 019-05 1 2 稳定期 2019-06 磨矿生产系列 均值 按精粉计的一段磨矿钢球单耗/ (kg/ t) 1. 188 1. 104 # 内的有效容积减少约 3. 12% 。 一般情况,有效容积 减少意味着球磨机处理能力降低,但现场安装磁性衬 板后球磨机的处理能力不降反升,这与球磨机运行过 程中,磁性衬板保护层仍然有一定的磨矿作用,而且 磁性衬板在钢球提升和泄落过程中,钢球对矿石的研 磨作用较使用锰钢衬板更强有关。 ꢀ ꢀ 由表 4 可以看出,矿石性质可比情况下 1 球磨 # 机钢球 单 耗 为 1. 188 kg / t, 2 球 磨 机 钢 球 单 耗 为 # 1. 104 kg / t,较 1 球磨机钢球单耗少 0. 084 kg / t,按照 年产精粉 24 万 t 计,采用磁性衬板年节约钢球 20. 16 t,对应节约钢球费用为 13. 12 万元。 使用磁性衬板可降低钢球消耗与其形成了衬板 保护层有关,一方面增加了球矿接触表面、提高了研 磨作用,另一方面有助于提升钢球高度、增大冲击力, 此外钢球填充率的降低也为降低钢球消耗提供了保 障。 4 . 2ꢀ 球磨电耗的变化 刘塘坊矿业公司球磨机磨矿电耗成本约占选矿 生产总成本的 45% ,球磨机磨矿电耗的增减对生产 成本的控制至关重要。 一般情况下,球磨机输入功率 一方面用于提升球磨机内物料和钢球的高度,另一方 面用于克服球磨机运行中的各种摩擦阻力。 当同一 套球磨机各种阻力一定、转速一定时,其功耗主要与 球磨机荷载有关,即与衬板质量、钢球质量及球磨机 4. 4ꢀ 磁性衬板的使用寿命及磨音变化 磁性衬板只有形成了致密的保护层才能有效延 长其使用寿命。 磁性衬板安装完毕加入小球的目的 就是让小球吸附在磁性衬板表面形成保护层骨架,在 球磨机实际工作过程中,一些碎钢球也被吸附到磁性 衬板的表面形成保护层骨架。 铁磁性较强的铁矿粉 颗粒由于磁力作用充填于这些骨架的空隙中,随着钢 球的冲击作用和保护层内移动作用,保护骨架和充填 于其间的铁矿粉的磁作用力越来越强,保护层也越来 越致密。 致密的保护层可以极大程度减缓钢球和矿 石颗粒对磁性衬板的磨损,而且,由于保护层的缓冲 作用,起到了吸声降噪的效果,球磨机噪音大幅度降 低。 据统计,球磨机噪声比锰钢衬板降低 12 ~ 15 dB。 在使用寿命方面,据有关企业的实际运行数据, 一段球磨机磁性衬板可连续使用 2 ~ 3 a,是锰钢衬板 寿命的 6 ~ 9 倍。 磁性衬板使用寿命的大幅度延长可 显著减少衬板更换次数,提高球磨机作业率。 # 内物料质量等有关。 1-2 球磨机采用磁性衬板,其衬 板质量比锰钢衬板小,钢球填充率和球磨机荷载有一 # 定程度的降低,所以,球磨机电耗应有所降低。 1-2 球磨机更换磁性衬板后 1 系列和 2 系列磨矿电耗对 比情况见表 3。 # 表 3ꢀ 1-2 球磨机更换磁性衬板后 1 系列和 2 系列磨矿电耗对比 功率/ kW 单位精粉耗电/ (kWh / t) 月份 # # 2 球磨机 # # 1 球磨机 1 球磨机 2 球磨机 1 583 661 602 594 502 542 537 533 532 505 487 480 511 24. 05 26. 17 26. 22 27. 72 22. 13 22. 43 22. 64 22. 55 19. 95 19. 86 20. 54 18. 90 21. 12 2 3 4 5 6 7 556 552 580 23. 74 22. 15 23. 74 5ꢀ 结ꢀ 语 8 综上所述,由于磁性衬板具有可以形成致密保护 平均 层以及磁性衬板重量轻的特点,一( 下转第254页) 2 67
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