MQG3231球磨机内部结构优化提高磨矿效能的改造

方俊杰 张春岐

（山东黄金集团 三山岛金矿，山东 烟台 261442）

1 改造背景

三山岛金矿新立选矿厂磨矿流程为二段磨矿分级系统，一段由MQG3.2*3.1m球磨机与2FLG2400分级机配套，二段由两台并列的MQY2.1*3.0m与FX500-GK-4旋流器组成的磨矿分级系统。MQG3.2m×3.1m格子型球磨机电机型号为TDMK600-24，功率为600kW，电压为6O00v。球磨机适宜的工作转速，为该球磨机临界转速的78%。

近几年选矿以科学技术为依托，生产规模不断扩大，一段磨矿处理能力已达100万吨，选矿单位能耗为14.18kw.h/t，磨矿能耗为6.69kw.h/t。我们对MQG3.2*3.1m球磨机运行状态进行了大量研究及检测，磨机运行过程中不仅矿物硬度和粒度、pH值、磨机类型等都对磨矿效能有直接影响，而且球磨机磨矿效能除与选矿工况条件外，还与设备自身结构型式有着密切关系。MQG3.2*3.1m球磨机的负荷逐年增高，因此对磨矿设备提出了更高的要求，球磨机带来一系列的影响也逐渐凸现，具体表现在：

第一，球磨机格子板开孔率偏小、只有8.78%，影响球磨机通过量，生产能力受到较大的制约。衬板寿命及使用周期相对变短，使用周期较低，只有6个月。

第二，衬板磨损严重，达到6个月时少部分衬板只有1.0cm，部分衬板断裂，极易损伤筒体。断裂冲击作用表现在：钢球强烈冲击在衬板上致使筒体衬板经常断裂，结束了衬板的寿命。有大量钢球冲击衬板的痕迹，并且在衬板问题上看到“金属流”。经常用降低衬板的硬度和加厚衬板的方法来缓解这种现象。但是这种方法虽然可以阻止衬板断裂，可是还会造成大量的“金属流”。这种金属流对铸造厂的压力甚至比衬板断裂还要严重，尽管衬板并没有断裂。当时的控制方式是以非常的高转速运转，使钢球直接冲击衬板，加重了这种结果。

第三，球磨机格子板靠近给料喇叭口处衬板磨蚀大，衬板使用周期（6个月）内得多次处理，造成非正常停车，影响磨机作业率，全年作业率为96.53%。

第四，磨矿介质钢球配级需要调整，否则影响磨矿效率。

2 优化磨机内部结构、提高球磨机效能的技术改造

2.1 衬板材质的选择

球磨机新衬板村质试验：新型ZGMn13-2，与生产厂家淄博（山东中铝集团）进行了协商，新衬板进行了耐磨生产试验。球磨机衬板除了承受研磨体与物料的冲击和磨损之外，还有提升研磨体的作用。随着物料粉磨技术的快速发展，球磨机趋于大型化，对衬板材料的性能提出了更高的要求，提高其耐磨性重点研究的课题，目前广泛应用的衬板材料主要有高锰钢、合金耐磨钢、高铬铸铁。ZGMn13-2高锰钢应用广泛，但多限于冲击大、应力高、磨料硬的情况下而且其屈服强度低、易于变形。低、中合金耐磨钢是以硅、锰为基础，加入铬、钼、镍以及其它微量元素而发展起来的，具有较好的强韧性，低，中冲击载荷下的耐磨性优于高锰钢，但存在淬透性和淬硬性低的不足，耐磨性较差。高铬铸铁组织中含有超过20%的高硬度共晶碳化物，具有优异的耐磨性，但有合金元素含量高、生产成本高及高温热处理易变形和开裂的不足，普通白口铸铁和低合金白口铸铁碳化物硬度低，碳化物呈连续状分布，脆性大，使用中易剥落甚至开裂。

厂家用线切割机在衬板本体上切取试样，检测衬板的强度、韧性和硬度。试样010 FniIl×130 mrll。冲击韧性试验在摆锤式冲击试验机上进行。有预制裂纹的试样在MTS New810试验机测断裂韧性。新衬板材料具有良好的强韧性和高硬度，是一种性能优良的耐磨材质。

工业性生产对比试验历时4320小时，称重测算磨损率，新衬板磨损率48.29g／t，而原衬板磨损率50.26g／t，磨损率降低了4.07%。新球磨机衬板用量比较，新衬板成本更低、运费少、总价格低。衬板材质的优化对于降低成本、减少消耗，提高经济效益是必然途径。

2.2 衬板类型的改造

我厂MQG3.2m×3.1m球磨机的筒体衬板都是长条形的，这种衬板造型简单，不带螺栓孔。但是衬板规格相对较少，有6种。衬板数量有筒体衬板131块，端衬板16块，大小格子板16块。其安装方式是每路由两种长度的三个衬板组成，按衬板一长一短标配，依次沿简体周长排列成阶梯形状。每路两块状衬板中间是锲形压条，其借助于螺栓固定于简体中。更换一套衬板往往需要3d左右时间，而且这种衬板在使用过程中，衬板厚度相对来说偏小130mm，磨去60mm后，压条螺栓磨损，条形衬板就容易掉下来，既磨损简体，叉易造成矿浆泄漏，给安全文明生产带来了不利的影响。

采用波浪形沟槽衬板。由于磨矿负荷较大，条形衬板相对较薄，周期短，这种衬板通过螺栓直接固定在简体上，而且这种形状的衬板有能力把磨矿介质提升到较高的高度，从而增强介质的冲击能力，提高球磨机的生产能力 这套波浪形衬板规格只有5种，数量也只有131块。且相邻两块衬板的一边设计成斜边，有效地减少了矿浆环流对球磨机简体的磨蚀。原衬板平均厚度为130mm，考虑到设备运转周期将衬板厚度加大至150mm，由于衬板数量少，仍然拆装方便，因此现在安装一套波浪形衬板只需2d左右。和原来相比节省了10%的检修时间，同时大大降低了工人的劳动强度，提高了球磨机的运转率。

磨机原采用的格子板是衬板孔剖面为锥形孔，格子板厚度为110mm，孔径为18/24mm，在使用中发现格子板存在排矿不畅的缺陷，锥形孔的排布不利于聚集在排矿端附近的难磨粒子(顽石)及时排出，使得磨机排料粒度很细，返砂粒度也较细，在处理量超过120吨以上时很容易“胀肚”，通过计算，原格子板的开孔率仅为8.78%。为此，我们与生产厂家及时联系论证，同时组织车间专业人员到上海东蒙、山东中铝集团考察，最后将出料格子板孔的排列方式进行了优化，将格子板孔径由原18/24扩大为20/26，开孔率提高5.12%，但采用这种措施后，球磨机，平均负荷501kW，在充填率为44.2%的情况下，在磨矿指标优化的情况下处理矿量平均能达到125吨，提高了2.45%。磨矿产品粒度-74μm仍然占44-48%。 现在的球磨机大格子板（8块），小格子板（8块），通过对3.2m×3.1m格子型球磨机对比，我们发现使用改进后的衬板及增加开孔率后的球磨机台效提高了2.01t／h，钢球单耗下降了 0.01kg／t矿，同时单位村板费用下降了 0.086 元／t矿。

2.3 钢球充填级配与充填率的优化

考虑到了磨机的直径较大，对钢球的抗冲击性有较高的要求，选用了电炉生产的多元合金铸造钢球，但在停车检查中发现，这种铸球仍然存在一定的破碎现象，碎球占用了不少的充填率和能量消耗。为此我们将铸造钢球改为锻造钢球，锻造钢球的碎球率大大降低。同时采取的另一项措施是定期清除返回皮带上的碎钢球，使磨机排出的碎球不再进入循环，进一步提高磨矿介质的效率。

钢球配比由原 ф100：ф80：ф60=4：3：3，调整为 ф120：ф100：ф80：ф60=1：5：4：3。 充填率由原 42.18%调整至 44.06%。

3 结语

通过球磨机内部结构的优化改造，整个磨矿作业率提高1.26%，磨机利用系数进一步提高0.02 t/m3台时。衬板寿命延长19天，选矿规模化与设备大型化总是唇齿相依。一台球磨机的运行状态固然与外部生产工艺控制因素，如粒度、磨矿分级参数等有很大的关系，但内部结构对磨矿效能的作用同等重要，据生产工艺的要求，适当提高格子型球磨机开孔率，合理选用抗磨材料、改进衬板的结构型式及安装工艺，以及内部钢球级配调整等入手改造，实现了磨矿效能的最优化。因此，在选矿生产过程中，降低磨损材料消耗，创造球磨机最佳工作状态，是提高磨矿效能，提高生产效率及经济效益的重要途径。