贵溪冶炼厂二期渣选球磨机的研制.pdf

2 0 0 2年 1 0月 第 3 1 卷第 5期 有色矿 山 No nf e r r ou s M i n e s Oc t ． ， 2 00 2 V o l _ 31 No． 5 贵溪冶炼 厂二期渣选球磨机 的研制 瞿 铁 ，帅 能 武2 ，罗新 平2 ，刘 玉平2 1 ．中国矿 山机 械 成套制 造 公司 ，河南 洛 阳 4 7 1 0 3 9 ；2 ． 江西 铜 业公 司 ，江 西 贵 溪 3 3 5 4 0 0 [ 关键 词 】球磨 机 ； 结 构特 点 ； 改 造 [ 摘要】介绍了贵溪冶炼厂一期转炉渣选矿设备球磨机情况及二期改造后选用的球磨机性能， 几年的生产实 践 证 明改 造后 球磨 机运 转效 果 良好 。 [ 中图分 类号 】T D 9 2 1 ． 4 [ 文献 标 识码 】B [ 文章 编号 】1 0 0 2 8 9 5 1 2 0 0 2 0 5 0 0 3 9 0 4 De v e l o p m e n t of ba l i mi l l u s e d i n s l a g c O nc e n t r a t i ng i n t he s e c o nd pha s e o f Gu i x i s me l t e r y Qu Ti e ，S HUAI Ne n g wu 2 ，L UO Xi n p i n g 2 ，L I U Yu p i n g ／ 1 ． Ch i n a Mi n i n g Eq u i p me n t Ma n u f a c t u r e C o mp a n y，Lu o y a n g 4 7 1 0 3 9，C hi n a；2． J i a n g xi Co p p e r I n du s t r y Co mp a n y ，Gu i x i 3 3 5 4 0 0 ，C h i n a Ke y wor ds ba l l m i l l ；s t r uc t ur a l f e a t u r e；r e f or m a t i on Abs t r a c t Thi s p a pe r i nt r o d uc e d t he s i t ua t i o n o f ba l l m i l l us e d i n s l a g c o nc e nt r a t i ng i n t he s e c o nd pha s e a f t e r r e f o rm i n g o f Gu i x i s me l t e r y．A f e w y e a r s p r o d u c t i o n p r a c t i c e p r o v e d t h a t b a l l mi l l r u n n i n g e f f e c t i s g o o d． 贵溪冶炼 厂二期 一步工程于 1 9 9 8年 1月完成， 由于 闪速 富氧率提 高， 转炉 吹炼冰铜 品位上升 ； 产生 的转 炉渣性质有较 大 变化 ， 造 成渣选 尾 矿含铜 大 幅 度上升。针对这种 情况 ， 有 关 单位做 了大 量 的技 术 研究工作， 对 一期 选 矿 工 艺 流 程、 工 艺条 件 做 了 改 进 ， 改善 了选 矿 指 标 ， 选 矿 尾 矿 品 位 降 到 0． 6 ％左 右。贵 冶二期 改造 1 9 9 9年底 完成 ， 冶炼能力将达 到 2 0万 t ／ a ， 转炉 渣 量 也将 由 目前 的 3 0 0 t ／ d增 加 到 6 0 0 t ／ d ， 选矿能力也必 须相应扩大， 为 了选 择较合理 二期渣选球 磨机 ， 在一期渣选 球磨机的基础上， 对 二 期球 磨机进行 了研制， 取得 了 良好 的效果。 。 1 一期 球 磨机 情 况 1 润滑 系统 一期 球 磨机 采用 非常 简单 的 润 滑装置， 主轴 承高 低压 润滑 ， 但 没有 高低 压润滑 站。 只在轴承 座侧面设 一高压泵， 无专门油箱， 在 启动和 [ 收稿 日期】2 0 0 2 ． 0 8 1 4 [ 作 者简介 】瞿铁 1 9 6 3一 ， 男 ， 高 级 工 程 师 ， 中 国矿 山机械 成套 制造 公 司副 总经理 。 停 车时从轴 承座下部油池 吸油， 高压顶起轴颈 ， 正常 运 转时靠轴 颈上的甩油勺进行 自润滑。开式齿轮利 用下 部带 油轮将齿轮罩下部油池 中的润滑带上 自润 滑 ， 减速器也是油 池 自润滑 ， 都没 有专 用的 润滑站 。 存在发热和漏油两大 问题 。 夏天有 二 个 月气 温 在 3 8～3 9 ℃ 最 高 4 O ℃ ， 1 、2 球 磨机的减 速器 和 3 球 磨 机 的主轴 承发 热 严重， 控制 系统设 定 允许 温 度 为 6 5 “ C， 大 大 超过 此 值 ， 为此必须 临时设置 风机， 对 发热 点吹风冷却。 1 、3 机开式 齿轮 罩 和 2 球磨 机减 速器 壳体 处漏油严重 ， 考察 其漏 油部位 ， 开式齿轮是从 小齿轮 出轴处漏油， 减速器是 上部视孔盖处漏 油， 因此在结 构上采取一些措施 ， 开式齿 轮 的润滑 方式 二期 拟 延 用一期型式， 但要 作局部改进。 2 球磨机 结构 ①筒 体 内翻 法兰 和端 盖连 接 处有缝隙， 易进入矿浆形成环流 ， 严重磨损端盖和筒 体。②衬板规格太多 一 台磨机 有 8种规 格 ， 主要 是人孔周边 出现多种不 同规格衬板。 3 电控 系统 一期为继 电接触器 系统 。 维普资讯 4 0 有色矿 山 2 0 0 2年 第 3 1卷 2二 期 球 磨机 情 况 2 ． 1 一 段球磨机技术性 能 1 功 能 转炉 渣经 破碎 至 一1 0 mm 后 ， 贮 存于 粉矿仓 ， 然后 用胶带 输送 机运 至 一段 球 磨机进行 磨 矿 。 2 给 矿性 质 给矿 量 7 5 t ／ h 干矿 ； 给 矿浓 度 7 ．5 ％ ； 矿石密度 4． 3 t ／ m0 ； 矿 石松散密度 2 ． 3 t ／ m ； 给 矿 8 0 ％ 通 过 粒 度 为 5 ． 4 mm； 磨 矿 功 指 数 2 5 ． 5 8 k W h ／ t 。 3 磨机技术要求 磨机类 型为湿式 溢流型 ； 磨 机装球率 3 5 ％～4 5 ％ ； 磨机 转速 率 6 6 ％ ～8 6 ％； 产 物 8 O ％通 过粒 度 为 0 ． 1 mm； 返 砂 比 4 0 0 ％ ； 磨 矿细 度 一0 ． 0 7 4 mm占 7 5 ％； 磨机 总 通过 能 力 为 1 2 5 t ／ h ； 磨机 作业 率 9 5 ％以上 ； 最大钢球尺寸 9 0 mm； 衬板材 质为锰钢 ； 要求保证 小齿轮轴 的最小功率 新衬板及 最 小球荷 6 3 3 k W 。 4 球 磨机 主参数 筒体 的内径 3 ． 2 m； 筒体 有效 长度 5 ． 4 m； 筒 体 有 效 容 积 3 9． 4 m 。 球 载 装 球 率 4 0％ 7 3 t 。磨 机转 速 转 速 率 7 5 ％ 1 8 ． 3 r ／ mi n 。传 动型式 为 低 速 同 步 电 动 机一 空 气离 合 器一开 式 齿 轮 。外 型 尺 寸 长 宽 高 1 4 ． 2 2 m 6． 9 8 m 5 ． 8 2 m。设备 总重 1 5 6 ． 5 t 。 2 ． 2 一段球 磨机结构特 点 2 ． 2 ． 1筒体部件 1 筒 体 由 厚 钢 板 卷 曲 焊 接 而 成 ， 材 质 为 Q2 3 5 A， 厚 度 3 6 mm，两 侧 焊 有 法 兰， 材 质 为 铸 钢 Z G 2 3 04 5 0 ， 采 用 L型结 构 使焊 缝 避 开 应 力高 峰 区。焊后 整体淬火和超声 波探 伤。筒体最大部件外 形 尺寸为 夺 3 6 9 2 mm5 4 5 0 mm， 重量约 1 9 ． 6 t 。 2 两侧的端盖 和中空轴连为 整体。 主轴承就 支承 在 中空轴上 ， 材 质 为铸钢 Z G2 3 04 5 0 ， 单 个重 量为 9 ． 4 5 t 。 3 筒 体和 端 盖 内部都 衬有 耐 磨衬 板， 材 质为 低合金钢 Z G 3 2 S i Mn C r 2 Mo T i Re 。 4 装在 中空 轴 内的进 料 口为 锥形 内腔 ， 出料 口为带螺 旋内腔， 材 质 为耐磨球 墨铸铁 QT 6 0 03 。 物料经弯管 式进料装置进入进 料 口。出料 口连接锥 形 法 兰 。 上述零 部件是 球 磨机 的关 键件 ， 对 其强度 和刚 度进行计算 机有限元分析 ， 按 应力分布状况 ， 确定合 理的壁厚和筒体 上 的人孔 位置 ， 对 应 力集 中 区采取 加强措施， 使结构 紧凑 、 合理 、 制造方便 。 2． 2． 2主轴 承 部 件 1 主轴承采 用高 低 压滑 动轴 承 或 称静 动 压 轴承 ， 配置高 低 压润 滑装置 。磨机 启动 和停 车时， 高压 静压 举 升， 正 常运 转时 ， 低 压 动 压 工 作， 高 低 压 自动 切换， 磨机 在任何工 况下， 中空轴颈和轴 瓦 间都保持 0． 1 -0 ． 2 ram 油膜 ， 使传动部件 包括钢球 和物料 总重约 1 9 0 t 运转 平衡， 轴承工 作正常。 2 油腔尺寸 和 油流 参数 压 力、 流量 、 油膜厚 度等 由专用计算 程 序计算 和设 计。严 格控 制 中空 轴和轴 瓦的加工精度， 装 配时不刮瓦， 确保静 压油膜 的形成和 节省装配工作量 。 3 轴 瓦面 为 巴氏合 金， 下 埋冷 却水 管通 水 冷 却。中空轴温度 由温度检测器测量 ， 数据准确 ， 与 电 控 系统联锁 ， 有效 防止轴 瓦过 热引起烧瓦事故 。 4 两 个轴 承， 一 侧固 定， 一侧 游动 ， 轴 瓦和 瓦 座的支承面采用新结 构 ， 轴 瓦腰 鼓 面， 瓦 座 圆柱面 ， 工 作时呈窄带状接触 面， 加工 简便 ， 工 作可 靠 传统 球 面结 构、 制造 复杂、 一旦缺油调心性 能差 。因此 ， 简体 由于 温度 、 载 荷变 化， 安 装误 差 等 引起 的变 形 伸缩和 弯曲 轴承能 自动调正 ， 保证工作正常 。 2 ． 2 ． 3传动部件 渣选 二期工程 中 3 ． 2 m5 ． 4 m 溢流 型球 磨机， 其 传动方式可以采用以下两种 方式 。 1 低速同步 电动机 ， 通过 空气离合器 ， 经 开式 齿 轮 驱 动 筒 体 转 动。 巴 基 斯 坦 山 达 克 铜 矿 夺 5． 0 3 m6 ． 4 m 球 磨机 、 德兴铜 矿 夺 5． 5 m8 ． 5 m 球 磨机等 磨机就是采用这种 传动方式 。 低速 同步 电动机 ， 可以改善 电网功率 因数 ， 简化 传动结 构 ， 提高 传 动效 率 ， 不必 配 置 减速 器。采 用 TD MK型低速 同步 电动机 ， 为 国产磨机 专用 的系列 产 品 。 同步 电动机直接 启动 ， 对 电网冲击很大 ， 通常要 配置 空气 离合器， 电动机先空载 启动节约 用电成本 、 降低对 电网负荷和变 电站 的要求， 在 磨机运转 中， 还 起过载 保护作用。 因此 常为大型球 磨机所采用。如 果 电网磨量很大， 为了节约投资 ， 传动环节中中型球 磨机也 可不配置空气 离合 器 如 中信 重 型机械 公司 生产 用于 中条 山有色 金属公 司 的 争 3 ． 2 m4 ． 5 m 格 子型球 磨机 ， 此时， 启动时 对 电网 的冲击 电流 要增 大很多 。国产 空气 离合 器 已在 多台磨 机上 使用 。 最 大规 格 可与 1 6 0 0 k W 电机 配套 。如果 用 户资 金 充 裕 ， 为 了提高使用可 靠性 ， 也 可购 买进 口的空气离合 器 美国 E a t o n公司 。 维普资讯 第 5期 瞿铁等 贵溪冶炼厂二期渣选球 磨机的研制 4 1 因此 这 个 传 动 方 案 可 以 有 三 种 配 置 方 式 I A 带进 口空气 离合器 ； I 带 国产空 气 离合 器 ； I C 不带空气离合器 。 2 高速绕线 异步电动机， 通 过一级 减速器 ， 经 开式齿轮驱动筒体转 动。中信重型机械公司 出 口澳 大利亚的 巾 3 ． 2 ～q , 4 m球 磨机 ， 外 商指 定采用 这种传 动方式 。 该 电动机转 子接 频敏变 阻器 ， 因此 启动 对 电网 冲击不大， 不必 配置空 气离 合 器。采 用 YR节 能 型 绕线异步 电动机 ， 是成熟 的系列 产品。 以上几种 传动方 案其设 备投 资是很接 近 的， 初 步计算 ， 比价 不包括 电控部分 见表 1 。 表 1 传动方案设备投资比价 ％ 从 以上 初步技 术经 济分析 可 以看 出， 这些方 案 各有其特点， 用户可以根据使用条件 、 操 作 习惯作 出 选 择。 本次球磨机选用 I B方案 ， 其特 点如下 大小 齿轮 的结 构 尺寸和 啮合参 数， 按 国际先进 标准， 进行计 算机优化设计 。 齿型为斜齿 ， 与 直齿 相 比， 具 有承 载能力 高 、 运 行平稳 、 噪音小的优点 。大齿轮 为剖分 式， 剖分 面沿 齿 向为斜面 。轮 幅采用先进 的 Y型结构 ， 保证 齿 轮 良好的刚度 。 齿轮材 质 为 C r Ni Mo系列 ， 大 齿轮合 金 铸 钢 ， 齿面 硬度 HB 2 3 0～2 6 0 ， 小 齿 轮合 金 锻钢 ， 齿 面 硬度 HB 3 5 0～ 3 8 0 ， 大 齿 轮 外 径 4 , 4 8 9 1 mm， 重 量 1 6 ． 3 t 。 自制硬 质合 金滚刀， 保证 中硬齿 面的加工 精 度 ． 还采取其 它技术措 施， 保证齿轮 的使 用寿命。 大 小齿轮 采用喷射润滑装置 。喷射润 滑是借助 压缩 空气 的压力， 将 高粘 度 润滑 油通过 特殊 设计 的 喷射 阀充分混合雾化后 自动 定时定量喷射 至啮合表 面。在齿面上形成具有一定厚度均 匀坚 韧的润滑油 膜达到润滑 目的 。 小齿轮轴的轴承采 用调 心滚子 轴承 。 2 ． 2 ． 4配套部件 1 主电机 采 用低速 同步 电机 ， 简 化 了传 动 系 统 。 改善 了电网功率 因数。 保护措 施完善。 2 空气离 合器 及 配气 装置 ， 若 没 有 空气 离合 器 ， 球 磨机直接启动， 同步电机的启动转矩为额 定转 矩 的 1 ． 7倍 ， 启动 电流 为额 定电流的 6 ． 5倍 ， 对 电网 冲击很大 。本磨机采用空气离合器 ， 实现分段 启动， 启动转矩 为额 定转矩 的 0 ． 4倍 ， 启动 电流 为额 定 电 流的 2 ． 5倍 ， 大大 减 少 电 网的 电压 降 和机 械 损 伤。 正 常运转还 能起到超负载保护 作用。 3 主轴承 高 低压 润滑 站 高 低压 润 滑站 主要 用于磨机主轴承 的润滑 ， 对于延长设备使 用寿命， 降 低磨损， 减 少功 率 消耗起 到 良好 的效果 。包括 高 压 供 油系统和低压供油 系统 。 高压供 油 系统 磨机 启动前 或停止 的 同时 向主 轴承底部 油腔输入 高压 油， 使 主轴 与轴 瓦 间形 成具 有一定厚度 、 一定强 度 的油膜 ， 以减少 启 动力矩 、 降 低启动 电流 ， 避 免轴和轴瓦 的直接接 触， 延 长轴瓦 寿 命 ， 起静 压润滑作用 。 低压供油 系统 磨机正常运转 时， 润滑和冷 却主 轴承， 起 动压润滑作用 。 润滑站 的使 用 环 境 在室 内， 通 风 良好 ， 气 候 干 燥 ， 周 围环境 温度 5 ～4 0 * 3 且 洁净 ， 无 有害 气 体 ； 没 有导 电尘埃 ， 无破坏金属 绝缘 的腐蚀性气体 ； 无爆 炸 性气体 。 润 滑站工 作介 质粘度 等级 根据 主机工况 决 定． 一 般使用 N5 6 ～N2 2 0润滑油。 4 微 拖动装置 由行 星齿轮 传动组 成， 该 装置 投入工 作 时， 筒 体 转速 为 0 ． 0 8 r ／ mi n 。除 在球 磨 机 检 修和更换 衬板时使用外 ， 紧急停车或长期停 车 一 般超 过 4小时 再 次 启动前 ， 慢速转 动， 消除钢 球偏 载， 松动钢球 与矿浆 固结 ， 保证 安 全 启动 ， 避 免空气 离合器过 载， 起 到保护作用。 5 液压千斤顶装置 ， 设置 在筒体 下部 ， 可将筒 体部件整个顶起 最高 2 0 0 ram 进行检 修作业。 2． 2． 5控 制 系统 本 电控 系统 的控 制对象 为 磨机 的主 电机 启动 、 运转 、 停车及所必需的保护和联锁 ， 包括对 润滑系统 的压力 、 流量 、 温 度检 测等控制和保护 。 所需 电源 AC 6 k V、 AC 3 8 0 V、 AC 2 2 0 V， 其 中 AC 6 k V 电源容量为 8 0 0 k W 1 ． 8 ， AC 3 8 0 V 电源容 量 为 5 0 k w 三相 四线制 。 高压控制 系统 球 磨机 采用高 压真 空接触 器起 动柜 ， 同时配备全 数字 励磁 柜， 可对 电机 过 载、 轴 瓦 超温 、 润滑欠 压、 电机过热 、 电机失步等保护 。 低压控 制系统 球 磨机低压 电控 系统 。 动力及控 制 电源为 AC 3 8 0 ／ 2 2 0 V 三相 四线制 ， 总装机 容量约 5 0kW 维普资讯 4 2 有色矿 山 2 0 0 2年 第 3 1卷 电控 系统包 括 主轴 承 静压 启 动、 低 压 润滑 、 干 油喷射 润滑 、 磨机筒体慢速 驱动 、 空气离合器 以及 主 轴承温 度检 测 等部 分 。能 满 足 辅机 和 配 套 部件 启 动 、 停止 、 运行 和事故处理过程 的安全监视 、 控制、 调 节 、 报警 、 连锁 和保护 的要求 。配 供测控设备所需输 入 、 输 出 开 关 量 信 号 为 无 源 点 接 点 容 量 保 证 达 2 5 0 V， 3 A 。开关 量仪表的切换 定值 满足控制要 求， 在被测 参数正常范 围内实现信号 复归。控 制柜具有 防尘 、 防溅性 能 符 合 国家 规 定 的 开 关柜 防护 等级 。 电控 系统采 用 P L C控制 ， 并 在 电控强 电、 弱 电线路 中采 用了有效 的抗 干扰措施 ， 以保证 电控可靠运行 。 电控 系统满 足高低 压润滑 站 启停 过 程的顺控 ， 干油 喷射 润滑装置的控制 ， 并预 留参与顺控 的接 口。 电控 系统 可满足油站热控部分 的各项要求。 1 主轴承 润滑站包括静压 高 压 供油和 低压 润滑两部分 ， 高压供 油用 于 磨机 主 电机 启 动前将 球 磨机筒体顶起 ， 以利 磨机 启动， 低 压润滑用于在磨机 运行 中对 主轴承进 行润滑。 高压油泵 在 磨机 启动 后经 延 时 1 5分钟 可调 自动停止运行 ， 当磨机停止 时 自动启动。 低 压油泵 配有备用泵， 并与工作泵互为备用 ， 当 运行 中工作泵 因故障 停机 或 系统油 压 降低 时， 备 用 泵可 自动投入 ， 达到设定油 压时， 备用泵 自动切除。 高低 压润 滑站装 有 电加热器 及冷 却器， 电控 系 统均 可根据油温检 测仪 表 的设 定值 ， 对 加热 及冷 却 进行 自动控制 。 油箱 内、 出油处及管路 上装有 油压 、 油温 、 油位 、 油流 等报警发 讯装置 ， 电控 系统 配 以相 应 的控制 及 声光报警信号 ， 其 中油压、 油流经 电控 系统给 出与球 磨机主 电机的合 闸、 跳闸控制 相应的联锁控制条件 ， 同时配有声光报警 。 2 干油喷射 润滑 电控 系统 设有温度 控制 ， 当 温 度低于设定值时 ， 温 度控制器动作 ， 电加热器投入 工 作， 并设 有灯光 显示 ， 高 于设 定值 时， 电加热 器停 止工作 。设 有液 位控 制器 一 台， 当油 位低 于设 定值 时， 液位计发 出报警 显示。 3 慢速 驱 动控制 慢速 驱 动 为在 磨机 检修 或 更换衬 板时工作， 慢速驱 动为手动按钮操作 ， 电控系 统给 出与主电机的联锁条件 ， 二者不允许同时工 作。 4 空气 离 合器控 制 电控 装置 随 机械 设备 配 套供应 ， 并与主机 有联锁控制条 件， 控制及操 作方式 详见该设备 的技 术文件。 为适 应磨 机 技术 规 范 中对 电气 控 制 的技 术 要 求 ， 本 电控 系统 采 用 P L C装 备 ， 以 便 留有 与 主控 D C S系统的接 口， 具 备远 方 操 作功 能 ， 包 括控 制 指 令 ， 状 态反馈 启动、 运行 、 停止 及 各类故障报警 、 保 护信号 等。 3 结 语 综上所述 ， 贵冶二期渣选球 磨机具有性 能优 良、 工作可靠 、 配套完善 、 自动化 程 度高等 特 点， 经过 几 年现场的使用证 明效果 良好 ， 为大 型渣选 球 磨机 的 国产化研制 闯出了新路 。 上接 第 3 8页 4结论 通过 实例分 析可 以看 出， 应用数理 统计方 法 确 定矿 山选厂设备零部件 维修周期是可行的 。对 于维 修数据较多的零部件 ， 通 过样本均值对理论均 值 数 学期 望 EX 进行 区 间估 计 ， 取其 下 限 为维 修 周 期 ； 对于维 修数据较 少 的零 部件 ， 取 其算 术平均 值 为维 修周期 的方法在 实践 中是 合理 的， 并 在精 度上 能满 足实际要求 。 [ 参考 文献 ] [ 1 ] 布雷 J 英 ． 以 可 靠性 为 中 心 的维 修 [ M] ． 北 京 机 械 工业 出版社 。 1 9 9 5 ． [ 2 ] 李学 伟 ， 关 忠 良， 陈景 艳 ． 经 济数 据 分 析预 测 学 [ M] ． 北 京 中 国铁道 出版社 。 1 9 9 8 ． [ 3 ] 汪 荣 鑫 ． 数 理 统 计 [ M] ． 西 安 西 安 交 通 大 学 出 版 社 。 1 986 维普资讯