钢胶复合衬板在西藏某选矿厂的应用研究

常 征，解 钊，李 磊，陈长宝

（西藏华泰龙矿业开发有限公司，西藏自治区 850200）

1 研究成果汇总

钢胶复合衬板现已成功推广至选矿厂两系列4000＊8000球磨机。

此项目从2015年5已经开始实施，截止目前接近完成两次使用周期，以下就目前已达到指标、参数汇总如表1。

表1 已达到目标汇总表

附：2017年12月份处理量与一系列钢胶复合衬板应用前后原矿浆粒级统计情况。

表2 12月份两系列球磨机主要作业参数

表3 一系列钢胶复合衬板应用前后原矿浆粒级分布统计

钢胶复合衬板经过几次优化改造后，钢胶复合衬板已达到使用预期，使用寿命大幅延长（使用周期延长7个月）的同时，处理矿量增加5t/h，通过应用前后产品粒级对比可以看出，钢胶复合衬板应用后，有效的降低了粒级两级分化的问题，-200目合格产品提高了0.51%，-400目极细颗粒减少了1.58%，+100目粗颗粒减少了4.17%。对于浮选作业提供了更优质的入选物料，对提高回收率大有帮助。

2 工艺流程分析

6000吨/日选厂设计磨矿流程为一段闭路磨矿流程为：原矿矿石经破碎系统处理至13mm后进入7000t粉矿仓。由圆盘给料机配料后分别进入两系列球磨机，规格为4000mm＊8000mm溢流型球磨机，设计处理能力3000t/d。磨矿产品经渣浆泵加压后进入旋流器分级，沉砂再次进入球磨机进行研磨，溢流产品进入浮选流程，部分顽石从球磨机排料口排出后经大倾角顽石皮带返回磨机给料口，实现一段闭路磨矿。

3 钢胶复合衬板优化改造的研究

选矿厂先前球磨机使用锰钢衬板使得的磨机负荷大，还存在安装拆卸困难、检修时间长、成本高、噪声污染大等缺点。为了改变这一情况，选矿厂对钢胶复合衬板在一段磨矿中展开研究。目前钢胶复合衬板集中应用在多段磨矿系统的二三段磨矿，能极大的降低衬板重量和延长使用寿命，降低磨矿电耗和噪音,但应用于一段磨矿还比较少见，具有一定的挑战性。选矿厂借助磨矿动力学与物料平衡有关理论，分析现场实际运行参数与磨机功耗的关系，通过引入选择函数建立球磨机的动态数学模型，基于灰盒神经网络理论建立了磨机功耗预测模型，并利用Matlab的Simulink组件建立了仿真模型，对所建模型进行仿真分析。模型的效验与扰动试验验证了所建模型的有效性与合理性。

模型建造主要分为两部分，第一部分为初期模型构建，主要针对衬板、提升条宽度，提升条高度，提升条提升角作为建模变量。第二部分为模型修正和优化，通过实际磨损状况反推对模型进行修改。

（1）初期模型构建

表4 磨机关键定量数据如下（磨机定速17r/min）

衬板关键定量数据如下：①磨钢板冲击韧性akv值＞13j/cm2。②耐磨钢板的硬度HRC值=55±5，耐磨钢板为轧钢非铸造钢。③高分子橡胶拉伸强度≥30Map，撕裂≥120Map，硬度（邵氏）65±5，伸长率≥750%。

表5 模型构建模拟结果

图

图2

（2）建模与材料优化阶段。通过高清摄像头影像分析和超声波绘图，查看内部钢球运动轨迹后，发现约有8%的钢球抛射角过高，出现弱离心状态。针对初期应用存在的问题对提升条高度、钢胶复合方式、提升角度、衬板钢材类型进行了调整。

规定主要材料标准，交付代工厂家代工：①磨钢板冲击韧性akv值＞15j/cm2；②耐磨钢板的硬度HRC值=60±5，耐磨钢板为轧钢非铸造钢；③高分子橡胶拉伸强度≥30Map，撕裂≥120Map，硬度（邵氏）65±5，伸长率≥750%。为避免合金瓦与橡胶基体发生脱胶导致寿命锐减，积极引进和采用钢胶复合新材，选矿厂查阅大量文献论文后，联合钢胶复合衬板代工厂家国外引进开姆洛克高分子复合交联剂，该交联剂用量少成本低，应用后实现在高强度冲击、强腐蚀作用、高温差、极限温度环境下的高强度复合不脱落[1]。

由于先期衬板合金瓦为热轧钢板裁切，难以契合复杂衬板形状的要求，决定采用热轧钢热处理二次塑形的方式处理成三维模型标准样式。

表6 入料端模型修正数据

表7 出料端模型修正数据

根据统计结果，在磨矿细度略有提高的同时，处理矿量提升作用明显。目前钢胶复合衬板使用周期已达到14个月，节能降耗、降成本方面已达到甚至超越预期，但从衬板造型方面还有潜力可挖。近期的工作来看，衬板迎球面效率较高，背球面还存在高能耗消耗区，磨矿效率低，通过三维建模与数据模拟发现，背球区通过造型形成弧形面可以进一步提升冲击和研磨作用效果，对减少0.45mm-1.5mm粒级的颗粒作用效果明显[2]。

修正优化后的衬板形状见图3。

图3

4 研究结果分析

（1）应用成果。球磨机由锰钢衬板更换为钢胶复合衬板后，其存在重量小、磨机负荷小、安装拆卸简便、检修时间短、成本低、噪声污染小等优点，且由之前锰钢衬板需每半年更换一次球磨机衬板延长至每一年更换一次，每次检修时间由5天左右缩短至3天，很大程度上提高了选矿厂的整体设备运转率。钢胶复合衬板投入生产后，在同等条件下，噪音降低15分贝，衬板使用寿命延长了100%，单位磨矿电耗下降5%，钢球充填率提高3%，增加处理量5t/h，衬板单耗成本降低了0.2元/吨。在保持处理量增加6%的同时，降低粒级两级分化的问题，-200目合格产品提高了1.11%，-400目极细颗粒减少了1.56%，+100目粗颗粒减少了4.17%。负载下降减少了对磨机中空轴、主轴瓦、气动离合器、大小齿轮的损害，主电机温度下降，有利于主电机绝缘不受到破坏，利于高原电机的长效使用。同时降低了个人劳动强度、提高安装作业效率[3]。

（2）经济、社会效益分析。钢胶复合衬板投入生产后，由于衬板重量减轻76%左右，使磨机电流下降13%左右,电流降低15A，年节约电费123.4万元。衬板用量由原来两系列年平均3.4套减少到2套，节约材料费用103.3万元。日处理量增加240吨，年新增产值3960万元，除去采选成本后，年增加利润1964万元。年节约钢材244吨，减少社会生产钢材产生的二氧化碳治理费用约1.21万元。