非磁性矿磁性衬板的研制和应用.pdf

3 8 有色金属 选矿部分2 0 1 0 年第2 期 非磁性矿磁性衬板的研制和应用 杨俊平，阎信卫 北京矿冶研究总院，北京1 0 0 0 4 4 摘要咖型大型磨机磁性衬板在国内包钢、鞍钢大型铁矿选矿厂都得到了成功运用。磁性衬板用于磁铁矿磨矿使 用寿命长、提高磨机作业率、节球、节电。但针对非磁性矿物的应用有一定难度，为此对磁性衬板的结构和磁系进行优化， 设计出针对非磁性矿的专用磁性衬板，在不含磁性矿物成分的某铜矿选矿厂推广应用。取得了良好的应用效果。 关键词H M 型大型磨机磁性衬板；非磁性矿 中图分类号T D 4 5 7文献标识码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 0 0 2 - 0 0 3 8 - 0 3 改革开放以来，我国国民经济飞速发展，综 合国力逐步提高，基础设施、住宅工程的建设都 达到空前的规模，这都对金属的冶炼、矿石的开 采造成了巨大的刚性需求。我国金属矿山的矿石 开采量居世界前列，各矿山选矿厂用于处理矿石 的大中型球磨机有数千台，衬板是磨机的主要易 损部件，这些磨机每年就消耗衬板1 0 万t 以上， 耗费资金数亿元。 磁性衬板是靠磁力在衬板工作面吸附一层磁性 物质，形成保护层，减少衬板工作面与运动介质和 物料直接接触，从而达到减轻磨损、延长衬板寿命 的目的。对磁性矿种，磁性衬板寿命一般为高锰钢 衬板的4 ～6 倍，而且可增大磨机容积，提高处理 量，减轻磨机负荷，降低电耗，不需维护，大大提 高磨机作业率。以磁性衬板取代高锰钢衬板，每年 可为矿山带来直接效益上亿元，节约钢材数万吨。 由此也可节约大量的基础能源材料，实现重视环 保、节约资源、节能降耗的矿山综合发展战略目标。 因此十几年来，国内外许多单位都在进行磁性 衬板的应用研究，以求更多地取代高消耗的钢衬 板。目前北京矿冶研究总院研制的H M 型大型磨机 磁性衬板已经在包钢、鞍钢、中钢等大型铁矿得到 了成功应用，为铁矿选矿厂节能降耗、提高装备水 平、减轻工人劳动强度做出了巨大贡献。近年来， 北京矿冶研究总院根据非磁性矿石不同于磁铁矿石 的特点，对吸附层的组成和吸附条件进行了研究， 使磁性衬板在非磁性矿中也得到了很好的推广应 用。在不含磁性矿物的某铜矿选矿厂应用磁性衬 收稿日期2 0 0 9 1 0 - 1 5 作者简介杨俊平 1 9 7 1 一 。女，河南巩义人。高级工程师。 板，根据使用情况进行考察分析磁性衬板的寿命 为锰钢衬板寿命的3 4 倍，低于应用于磁铁矿的寿 命；可以提高磨机处理能力，大大提高磨机作业 率；安装拆卸方便，降低工人劳动强度；降低噪 音，改善选矿厂环境条件。因此，磁性衬板在某非 磁性矿选矿厂的应用成功。为类似不含磁性矿物的 矿山在磁性衬板的应用方面提供了成功的范例，对 提高此类矿山的装备水平和技术水平、节能降耗、 提高资源利用率具有一定的现实意义，可以带来较 大的经济效益和社会效益。 1国内外概况 国外在2 0 世纪7 0 年代，提出了用磁性衬板保 护球磨机筒体和溜槽的创意。1 9 8 0 年瑞典S k e g a 公 司橡胶衬板的创始人B e r t i lB r a n d t 在专利中提出了 8 种较实用的橡胶磁性衬板结构。这些结构的磁路 设计基本相同，主要区别在于衬板的外形。 1 9 8 3 年1 月，加拿大的第十五届选矿会议上 介绍了磁性磨机衬板在诺兰达矿山有限公司H o m e 选矿厂的试验和应用情况。该厂于1 9 8 1 年1 0 月在 一台m 2 ．1 m x 3 ．6 6 m 的二段炼铜熔渣磨机的局部筒体 安装了轻型橡胶磁性衬板，在磨机运转的第一个 月，发现所有的元件都被细粒渣和磨矿介质所覆 盖，使用较理想。后来又进行了更广泛的试验。 瑞典T r e l l e b o r g 橡胶制品公司于1 9 8 1 年在 L K A BK i r a n a 选矿厂的一台中5 ．9 m x 7 ．7 m 二段砾磨 机t 进行了磁性衬板的试验，结果能耗降低了1 1 粥白， 砾石耗量降低3 0 ％，运转5 0 0 0 h 后没有明显的磨 万方数据 2 0 1 0 年第2 期 杨俊平等非磁性矿磁性衬板的研制和应用 3 9 损。据报道，1 9 8 7 年该选矿厂的3 台砾磨机均安 装了橡胶磁性衬板，当磨机转速率提高到8 6 ．2 ％后。 处理量增加了4 ％。1 9 8 6 年的国际矿山设备展览会 上展出了该公司的样品。 原苏联黑色金属选矿研究设计院研制的磁性衬 板类似T r e l l e b o r 磁性衬板，用于磨矿介质不大于 4 0 m m 的磨机，寿命延长1 ．7 倍，节电1 ．4 ％4 ．4 ％， 节省磨矿介质2 ．7 ％～4 ％。 国外在2 0 世纪9 0 年代初期开始在北欧、加拿 大、美国、南美、非洲等一些国家推广应用了磁性 衬板。 国内对磁性衬板的研制开始于2 0 世纪8 0 年代 末。北京矿冶研究总院于1 9 8 7 年开始磁性衬板的 研究，研制的橡胶金属磁性衬板于1 9 9 2 年通过 中国有色金属工业总公司的鉴定，1 9 9 7 年为包钢 选矿厂巾3 ．6 m x 6 ．0 m 溢流型球磨机研制成功H M 型 全套磁性衬板，使磁性衬板在矿山的使用取得了突 破性进展，首次实现了磨机衬板的全部磁性化，通 过了中国有色金属工业协会的鉴定并被评为国家重 点推广产品。 另外沈阳光大科技研究所、长沙矿冶研究院 和鞍山黑色冶金矿山设计院等单位也进行了此类 研究。 目前国内磁性衬板在铁矿的二段磨机上的使用 正处于黄金推广期，因为2 0 世纪9 0 年代末的第一 批磁性衬板的使用周期已经结束，其卓越性能和使 用效果得到了矿山的充分认可。现在正在成批的取 代锰钢衬板。 2H M 型非磁性矿用磁性衬板的特点 2 ．1 非磁性矿用磁性衬板的工况条件分析 究其普通磁性衬板应用于非磁性矿物不能成功 的原因，在于磨矿时衬板工作面很难形成稳定的保 护层，致使保护磁性材料的衬板表层很快磨穿，造 成磁性材料的破坏而使衬板失效。比较典型的是云 南某矿，曾使用过东北某两家企业的磁性衬板，端 衬板仅用半年，筒体衬板也只用到不足两年，原因 就是适用于铁矿的磁性衬板结构不适于该矿，因为 该矿含铁磁性矿物少，磨机规格大，磨矿介质大， 几乎不能形成稳定的保护层，使磁性衬板很薄的保 护外壳很快磨穿，磁性材料一旦失去了保护外壳， 在磨矿介质的冲击下几乎不堪一击，磁性材料的破 碎使磁场混乱，很快就造成衬板的脱落失效。 这种情况与保护层的组成结构有很大关系，磁 性衬板用于磁性矿时，在衬板表面吸附一层由介质 和磁性矿物形成的致密的保护层。保护层的骨架是 由介质和介质碎块构成，其间填充磁性矿物，使保 护层很结实致密，介质碎块和扁平状介质越多，保 护层也越结实不易流动。填充于保护层骨架之间的 磁性矿粉起到很大的作用，如果没有这些磁性矿 粉，这些吸附的介质就容易滑动，衬板表面的磁力 线也很难闭合，进一步增加了保护层的不稳定性。 即使在人工添加磁性矿物的情况下，其保护层能稳 定形成的周期也相对较长。 2 ．2 非磁性矿用磁性衬板的技术特点 普通磁性衬板的结构显然不适用于非磁性矿的 吸附条件，必须增加人工干预的成分，除制定添加 磁性矿物的工作程序外，关键是要改进磁性衬板的 结构。使磁性衬板表面吸附的保护层在磨机的运转 过程中不易流失，毕竟靠不断地添加磁性矿物来保 持其衬板寿命不太为用户所接受，在现场磨机连续 运转的情况下也不太可能实现。一般磁性衬板能形 成稳定保护层的周期是两到i 个月，在处理磁性矿 物的前提下这个周期还比较容易接受，但对于非磁 性矿，需要不断添加磁性矿和碎介质，这么长的周 期显然不能接受。为此必须缩短这个周期，我院开 发了专用于非磁性矿的磁性衬板，其独特的磁系结 构和外形结构设计使衬板在短期内能形成稳定的保 护层，并且在衬板使用的周期内尽量少进行添加磁 性矿物的外界干预，这样才会为用户所接受。 与普通磁性衬板相比，不能仅仅靠增大磁场强 度来实现吸附层的稳定，还必须根据该矿磨机的特 点进行磁系结构的优化设计，增大极距和磁系宽 度，优化磁场的均匀性，增加磁场深度，外形上更 是加上了减少保护层流动的阻隔带。实践证明，该 衬板应用于该铜矿，收到了较好的效果，目前在二 段磨矿以及一选后再磨都使用了该型衬板，收到了 较好的使用效果。 3H M 型磁性衬板在不舍磁性矿物的 某铜矿选厂的应用 云南某铜矿属云南资源较大的企业之一，矿石 性质稳定，设计采选规模为2 0 0 0 t ／d 。该铜矿矿石 属坚硬的长石、石英砂岩硫化矿。硫化铜矿物主要 以辉铜矿为主，次为铜蓝、斑铜矿，黄铜矿含量较 少；脉石矿物以石英、长石为主，其次为方解石、 黏土矿物等，矿石中伴生有银。原矿多元素分析结 果见表1 ，铜矿物物相分析结果见表2 。从表1 可 万方数据 4 0 有色金属 选矿部分2 0 1 0 年第2 期 以看出矿物成分中铁含量极低，且都没有磁性矿 物。矿物中8 1 ．4 ％为硫化铜，其余为氧化铜，且其 中7 3 ．4 5 ％为次生硫化铜矿。铜矿物嵌布粒度细，银 伴生于矿体中，分选出铜矿物的同时，就可将伴生 的银回收。 表1原矿多元素化学分析结果 T a b l e1M u l t i - e l e m e n ta n a l y s i sr e s u l t so fr u n - o f - f l l i n eo r e ％ 塑型兰塞蔓垡塑竺盒墨堡塑姿生堡垡塑坚圭堕垡塑 璺塑 质量分数 O ．1 00 ．110 ．8 30 ．0 91 ．1 3 占有率8 ．8 59 ．7 57 3 ．4 5 7 ．9 51 0 0 ．0 该铜矿选矿工艺流程为四段磨矿、分步浮选的 流程。由于该矿矿石较硬，原矿经三段磨矿后进行 两次粗选，一次粗选和二次粗选的精矿再进入四段 磨矿进行再磨，磨到一7 4 m 1 0 0 ％时进入三次精选 流程，二次粗选的尾矿再进行一次扫选，扫选精矿 回一次粗选。这种选矿流程有利于调整各段的药 剂，分别提高铜金属和银金属的回收率。 其中在二段、三段磨中3 ．2 m x 3 ．1 m 球磨机中使 用了H M 型磨机磁性衬板，安装后衬板表面磁场强 度达到1 2 0 r o T ，衬板表面吸附的保护层非常均匀， 收到很好的使用效果，推翻了其前得出的用磁性衬 板不如橡胶衬板的结论。该选矿厂曾于2 0 0 3 年对 该矿使用的锰钢衬板、磁性衬板、橡胶衬板分别进 行了较系统的考察和分析，由于其采用的不是北京 矿冶研究总院的磁性衬板产品，所以使用寿命和电 耗等指标都不尽如人意。目前该矿采用我院针对其 矿石性质特点专门设计的磁性衬板，得到了满意的 使用效果。由于其原矿中不含磁性铁，所以在使用 的初期必须加入人工保护垫层，以利于保护层的形 成，当然由于磁性衬板特殊的工作原理所制约，磁 性衬板在该矿的寿命必然不如铜陵系的含铁铜矿， 但其寿命与高锰钢衬板相比可以达到其4 倍左右， 由于安装拆卸方便、筒体不漏矿浆、噪音小等优 点，大大提高磨机作业率，为选矿厂带来巨大的经 济效益和社会效益。 4 结论 1 磁性衬板不仅可以在铁矿山成功应用，在 不含磁性矿物的铜矿也可以收到较好的使用效果。 2 磁性衬板在非磁性矿山使用同样可以收到 寿命长、提高磨机处理能力、提高磨机作业率、降 低介质消耗、安装拆卸方便、降低工人劳动强度、 降低噪音、改善选矿厂环境条件等效果。 3 针对不同矿石特点，磁性衬板的寿命有差 别，对于非磁性矿，磁性衬板的寿命略低。 4 针对目前成功使用磁性衬板的铜矿矿石性 质的研究可以得出结论，磁性衬板在全国非磁性矿 矿山都有积极的推广意义。 参考文献 [ 1 ] 杨俊平．H M 型大型磨机磁性衬板研制和应用[ J ] ．有色 金属选矿部分，2 0 0 2 ， 3 2 9 3 2 ． [ 2 ] 李书文．锰钢衬板、橡胶衬板、金属磁性衬板的选用[ J ] ． 矿山机械，2 0 0 3 。 4 2 8 2 9 ． D E S I G NA N DA P P L I C A ．1 1 0 NO F ⅡMM A G N E T I CL D m l 峪F O RN O N 朋A G N E ’n CM D 咂R A L Y A N GJ u n p i n g ，Y A HX i n w e i B e y i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e y i n v10 0 0 4 4 ，C h i n a A B S T R A C T A f t e rt h ea p p l i c a t i o no fH Mm a g n e t i cm i l ll i n e r sf o rl a r g eg r i n d i n gm i l l si nB a o t o uS t e e l ’Sc o n c e n t r a t o r a n dA n s h a nS t e e l ’Sc o n c e n t r a t o ri sa c h i e v e d ．W ec a l lg e tt h ec o n c l u s i o n H Mm a g n e t i cl i n e r sh a v el o n g e r s e r v i c el i f e ，h i g h e rg r i n d i n go p e r a t i o nr a t e ，l o w e rc o n s u m p t i o no fg r i n d i n gm e d i a ，l o w e rp o w e rc o n s u m p t i o no f g r i n d i n g , B u ti t i sd i f f i c u l tf o rn o n - n m g n e t i cm i n e r a lS ow ed i do p t i m i z a t i o nd e s i g nf o ri t ss t r u c t u r ep a r a m e t e r a n dm a g n e t i cs y s t e m s ．T h en e wm a g n e t i cm i l ll i n e r si sa c h i e v e di nac o p p e rm i n eo fn o n - - m a g n e t i cm i n e r a lW e c a l lf i n dac o n c l u s i o n t h ea p p l i c a t i o no fH Mm a g n e t i cl i n e r si sa c h i e v e di nn o n - m a g n e t i cm i n e r a l ． K e yw o r d s H Mm a g n e t i cl i n e r sf o rl a r g eg r i n d i n gm i l l s ；n o n - m a g n e t i cm i n e r a l 万方数据