金属矿山球磨机衬板研究和应用进展

王著

摘 要：不同矿物不同磨段对磨机衬板的使用寿命和成本有着重要影响。本文通过对磨衬板磨损原理、衬板材质的梳理，结合衬板的生产实践，对球磨机衬板的使用提出了建议。

关键词：金属矿山；球磨机；衬板

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.217

随着我国优质铁矿石等资源的日渐匮乏，低品相的物料开始大量进入选矿环节，使得球磨机的研磨效率降低，而衬板则是最主要的磨机消耗件。据统计资料显示，我国磨机衬板的损耗约为0.2kg/t，而西方发达国家（如加拿大、美国等）的这一数据仅为0.05 kg/t。可知，我国球磨机衬板质量的提升还有很大空间。

1 球磨机衬板磨损的原理

球磨机工作时，带动物料、研磨介质和水经过给料装置进入筒体，主电机带动筒体旋转，物料在筒体内部经研磨介质（钢球）撞击、及研磨介质之间及研磨介质与衬板之间的研磨，完成研磨过程。在这一过过程中，球磨机衬板与物料、研磨介质直接接触，介质和物料对衬板形成磨削与冲击，这是衬板磨损的最主要原因。

2 金属材质球磨機衬板

（1）高铬铸铁球磨机衬板。高铬铸铁是在原有C、Cr、Si、Mn、Mo等金属元素的基础上，添加少量Cu、Ti、V、B等元素制成，其硬度HRC≥56，具有良好的抗磨损性，使用广泛。其主要缺陷是，作为球磨机衬板使用时，容易在高温种变形。另外，材质中大量碳化物的存在使其在物料和介质的冲击下，易发生碎裂。近些年来，我国对高铬铸铁进行了大量的研究与试验，适量添加W、B、Ti、V、Re等，减少Mo、Cu、Ni等的使用，在提高高铬铸铁性能的同时降低了生产成本。而近几年开始使用的稀土钒钛高铬铸铁是以少量的稀土元素V、Ti取代价格高昂的Mo、Cu等材料，经改进工艺制得。该材料的硬度HRC=62.6，韧性也有了很大的提高，性能远高于传统高铬铸铁，推广价值较大。

（2）合金铸钢系列球磨机衬板。耐磨合金衬板是近些年首先以进口方式得到认可的，其在冲击力较弱的中小型球磨机和二段磨机上使用较为广泛。其中使用比较多的主要有高韧性抗热耐磨铸钢、高耐磨贝氏体铸钢、高硼铸钢、铬钼铸钢、中铬合金耐磨铸钢等。

高耐磨性高铬铸钢是以高铬铸铁为原料，减少C、MO、Ni、Mn、Cu含量，增加极少量稀土元素，使用“淬火+回火”热处理工艺制成，使其韧性、耐磨性大大提高。

高耐磨贝氏体铸钢以Mn、Cr、Si为主要合金原料，少量添加MO、Ni、Ti 等，使用“正火+回火”热处理工艺制成，其硬度HRC=49，且抗冲击韧性性能突出。其耐磨性约为高碳铸铁衬板的2倍，适合制造磨机衬板。

高硼铸钢是以低碳钢为原料，加入1.2%-3.0%的B及少量Mn、Cr、Ti、V 和Re等，使用使用“淬火+回火” 热处理工艺制成。其硬度HRC=58，主要用于冲击力较小的研磨作业区，其耐磨性约为高锰钢的2倍，且具有可靠性高成本低的特点。

铬钼铸钢使用“油淬+回火”热处理工艺制成。因其具有硬度高（HRC=56）、强度高、韧性好、耐磨性好、抗弯拉能力好、使用寿命长（3倍与普通高锰钢的）等特点，在国内得到广泛认可，并开始研制生产。

3 橡胶材质球磨机衬板

（1）橡胶衬板。橡胶球磨机衬板是在20世纪50年代在国外得到认可，开始主要应用中小磨机，现已广泛应用到各型球磨机中，其工作温度一般≤70℃。

国内开始大范围使用橡胶衬板开始于上世纪60年代，与金属衬板相比，橡胶衬板具有如下优点：1）耐磨、抗腐蚀、寿命长等优点；2）橡胶衬板的自重仅为同体积钢制衬板的1/7，可大降低球磨机电损耗，降低安装维护的劳动强度。3）减少研磨材料损耗；4）降低球磨机工作噪声。

但球磨机大量使用橡胶衬板会降低球磨机单位时间的处理量，提高单位能耗，因此橡胶球磨机衬板主要是使用在球磨机端盖部位。

（2）橡胶—金属复合衬板，随着技术的发展，球磨机大型化趋势已经势不可挡，球磨机的直径达到了7.9m，半自磨机的直径更是达到了12.2m。大型球磨机内金属衬板受到的冲击和磨损急剧增大，大大降低了衬板的使用寿命。而如果使用橡胶衬板又会影响磨机工效。因此，业界开始使用橡胶—金属复合衬板。

橡胶—金属复合衬板由合金钢和橡胶材料交错模压成型，在与物料、研磨介质直接接触部位使用合金材料，衬板与筒体的固定部位使用低成本的普通钢材，而两者中间部分使用橡胶，即可缓冲减震又可降低衬板重量。这种衬板在保证球磨机工效的同时，减轻了衬板重量，降低了单位产量能耗，提高了衬板寿命。

4 磁性球磨机衬板

（1）磁性衬板的工作原理。磁性衬板是将磁性材料制造的衬板安装于球磨机内壁，工作工程中，磁性衬板在其表面吸附一定厚度的物料作为保护层，可大大降介质与物料对衬板的研磨作用，提高衬板使用寿命。

实践证明，磁性衬板的使用寿命那个是普通钢制衬板的4-8倍。国外磁性衬板多使用橡胶磁性衬板，而国内受限于成本则多使用钢制磁性衬板。

（2）磁性衬板在磁性矿山的应用。国内大型铁矿矿石中磁化率为6300-12000m3/kg，在磁性衬板作用下极易形成吸附层，利于磁性衬板的推广使用。目前，首钢、鞍钢、包钢等的二段磨机上已经广泛使用磁性衬板。

某大型铁矿的二段磨机使用的磁性衬板的使用寿命，已经达到了普通钢制衬板的7倍，且具有如下优点：①磁性衬板较薄，可提高磨机容积，使磨机工效提高3.16%；②对精矿品位、产品粒度、回收率等无影响；③磁性衬板自重低，安装维护方便，人工成本低，并由降低单位产量能后、降低生产噪声等优点。

5 结束语

针对矿山种类、磨矿段数的不同，选用合适的磨机衬板可提高工效、降低单位产量能耗、提高衬板使用寿命。在物料、磨料冲击力大的一段球磨机上，筒体可使用抗冲击较强的高锰合金钢制衬板，端盖可使用橡胶衬板或橡胶——合金复合衬板；磁性矿山大型二段磨机可使用此磁性衬板；中小型磨机的一段可使用耐磨合金铸钢衬板，端盖使用橡胶衬板；二段可使用高铬铸铁衬板或橡胶衬板。

参考文献：

[1]杨俊平.金属矿山球磨机衬板研究和应用进展[C].2016（第七届）中国矿业科技大会.沈阳：现代矿业杂志社会议论文集，2016：5.

[2]黄汝清.新型球磨机衬板耐磨钢的研究及生产应用[D].昆明理工大学，2002.endprint