溢流型球磨机研磨体及衬板合理磨损的研究

王刚

（山西华兴铝业有限公司，山西 吕梁 033600）

溢流型球磨机是物料细化加工制备的重要设备。溢流型球磨机是以研磨为主的低转速磨机，里面装有需达到研磨要求的各种规格的钢球和起到耐磨作用、具有提升能力的各种形状的衬板，如何进行钢球添加、降低衬板磨损，对磨机的高效、稳定生产至关重要。

1 溢流型球磨机的钢球合理添加

溢流型球磨机的钢球是球磨机设备研磨物料介质，通过磨机内钢球与物料之间的碰撞、摩擦产生磨剥作用得到较小粒度的合格物料。磨机工作过程中，磨内钢球级配、填充率是否合理关系到磨机的工作效率高低，只有保证各种钢球的级配、填充率在一定范围内，才能与被磨物料的粒度组成相适应，才能取得良好的磨矿效果。填充率确定的情况下，合理选择磨机钢球的级配是提高球磨机产量、质量必不可少的措施。

1.1 溢流型球磨机钢球级配的基本原则

（1）在供料量一定的情况下，处理矿石的硬度、粒度越大，需要对物料的冲击力越大，需要装入直径相对大些的钢球，即物料越硬、粒度越大，钢球直径越大（需在合理范围内）。

（2）磨机同转数下直径越大，冲击力就越大，选钢球直径越小。

（3）使用双仓隔板的球径应比同样排料断面的单层隔仓板要小。

（4）一般磨机初配为四级配球，大、小球少，中间球多，即“两头少，中间多”（20%、30%、30%、20%）。

（5）根据磨出物料细度要求调整磨内钢球大小比例，即钢球越小出料细度越细、磨机处理能力越小。

1.2 溢流型球磨机钢球配比时需要考虑主因素

（1）磨机型号，如筒体直径、长度、衬板厚度、衬板波峰高度等。

（2）生产要求，即用户对合格物料的要求（研磨细度、磨机产能）。

（3）物料性质，指被研磨物料的初始粒度、硬度、韧度及物料湿度等。

（4）规格大小，即规格大小要根据物料要求调整，不能一味的追求大规格。

1.3 溢流型球磨机试车钢球添加技巧

球磨机钢球配比要根据磨机有效长度，前后设备的配套情况，进料粒度、硬度的大小，衬板的结构，预计料浆细度和产量，所用钢球成分，磨机转速等因素综合判断。球磨机安装好后，球磨机各部需要有一个磨合过程。钢球量、物料量要有一个逐渐增加过程。过程大致为添加30%钢球磨机空载4h后检查维护各处螺丝紧固；添加至60%后下40%物料运行24h停车维护检查；加至80%后下60%物料运行72h停车维护消缺。待一切正常，磨机添加余下20%钢球逐步加料至达标达产。

1.4 溢流球磨机钢球级配注意事项

（1）球磨机正常运行时，钢球与钢球、钢球与矿石、钢球与球磨机衬板之间产生的合理磨擦，会使大球磨中、中球磨小。所以在正常情况下不需要添加小球。待长期运行后检查根据磨内情况进行调整钢球级配。

（2）磨机中钢球在运转过程中不断磨损，为保持球荷充填率和球的合理配比，保持球磨机的稳定、高效运行，必须进行合理补球，抵偿磨损，原则上多次少量才能保证磨内填充率的相对稳定，确保磨出物料合格率。

（3）钢球添加的重量，是根据钢球的质量、物料情况，逐步总结出矿石吨耗添加量。以北方氧化铝为例，单段磨机采用新型耐磨钢球铬12标准，处理每吨铝土矿石添加钢球约0.42㎏。

总之，溢流型球磨机的钢球的配比是一个比较复杂的问题。每个选矿厂在选择时都必须认真分析自己的实际情况，通过合理对比，长期研究、积累才能找出适合自己的装球配比。另外，钢球配比还包括球径大小、数量多少和质量好坏，依据所有信息决定比例，务必做到恰到好处，多一分不行，少一分不可。

2 溢流型球磨机的衬板选型及降低磨损

溢流型球磨机由于出料为溢流形式，一般转速相对较低，磨内钢球、物料提升高度较小，物料、研磨体以滚动形式运动为主，会造成物料、钢球与磨机衬板之间的冲击力较小，但摩擦力增大。筒体内表面各种形状的衬板是磨机的主要易损件。磨内衬板的性能和使用寿命都是使用者非常关心的问题。

2.1 衬板的主要功能

（1）磨内衬板是保护端盖及磨机筒体不被损坏、抵抗物料及研磨体的磨损，同时还可增强筒体本身的钢度。

磨机的端盖及筒体是球磨机的主要部件，为保证其长期稳定使用，内部安装各种形式、材质的衬板，使其不会直接承受磨矿介质和被磨物料的冲击和研磨，从而起到保护端盖、筒体的作用，延长整个设备的使用寿命。衬板和磨机本体紧密地结合，还起到了耐磨、增强筒体钢度的作用。

（2）磨内衬板起到传递磨机运动能量的作用

在磨机本体回转运动过程中，利用衬板表面的波峰形状与摩擦力，将研磨体及磨内物料提升到一定的高度，利用其一定的位能和抛落动能，使它们产生“圆弧一抛物线”滚动运动轨迹，达到冲击和研磨物料的目的。

2.2 溢流型球磨机衬板磨损主要原因

2.2.1 衬板与研磨体、物料之间所产生冲击、摩擦

球磨机的工作原理是利用筒体转动，按照实际需要，将钢球、物料提升到一定的高度后下落，冲击筒内及球间的所磨物料，钢球、物料、衬板3者之间得到充分摩擦。连续工作状态下，钢球、物料与衬板就会出现严重的磨损现象，这与钢球数量、质量、进出物料的硬度粒度有着直接的联系。

2.2.2 衬板的材质和形状

衬板的材质直接决定衬板的机械性能，会对衬板磨损速度产生重要影响。衬板材质选择好坏，会大幅度影响磨内衬板的抗疲劳强度和使用寿命，从而无法满足球磨机研磨作业的要求，甚至会出现塑变、起鼓、断裂、脱落等问题。在钢制衬板质量不够稳定的情况下，目前很多企业开始使用双金属耐磨衬板，即能解决衬板与筒体之间的韧性又能解决与研磨体、物料之间的钢性、耐磨性能。

衬板的形状也可直接决定研磨体、物料在磨内的运行轨迹和提升高度，会对磨机的产能及所要产出物料质量有着重大影响。目前使用溢流型球磨机筒体衬板多采用波浪形衬板，磨机转速一定的情况下波峰的高低直接影响研磨体及物料被提升高度，对物料的研磨效果有着至关重要的作用，选择球磨机衬板形状、波纹大小要根据研磨体直径、入磨物料种类硬度粒度及磨出物料固含细度等质量要求，选择相对适合工况条件的优质衬板。

2.3 溢流型球磨机操作对衬板的不良影响

溢流型球磨机的正常运行状态下对研磨体及衬板就是一个大量磨损消耗的过程，但相对稳定的运行和配料方式是减少磨机衬板磨损主要控制方式之一。

球磨机如果经常处于非正常的运行状态（主要指磨机空载或低产能），会给研磨体及衬板的使用带来很大的不良影响。正常情况下，球磨机中的研磨体钢球与所要研磨物料是混合一起的，当钢球以抛物或滑动下落的状态冲击衬板时，被研磨的物料会起到一定的缓冲作用，逐渐的将被研物料细化。当进料量降低或停进时磨内钢球就会直接相互冲击，部分对衬板造成严重的冲击或磨损，从而造成衬板的磨损加重，对部分钢性较大衬板也会造成断裂或脱落。

降低衬板磨损的几点措施：

2.3.1 合理选择合适钢球级配和高质衬板

降低衬板磨损需要从钢球的级配、数量、质量及球磨机衬板与钢球之间的硬度比入手，才能从根本上降低磨机运行过程中对衬板的损耗。在工况稳定的情况下，一定要定期检查磨机的运行壮况，以磨机运行1000h左右进行全面检查一次为宜，重点检查磨内研磨体填充率、级配、破球率、衬板磨损程度、波峰高度等；其次需要严格控制磨机内固含（磨内液固比以氧化铝铝土矿磨制一般为0.35），球磨机空磨或低进料量运行，会导致部分钢球直接冲击、磨损衬板，引起衬板的损耗快速增加。另外，需要注意衬板本身的的材质与硬度，可根据物料情况合理选择衬板的结构及材质。

2.3.2 对衬板具体要求

（1）要有较高的耐磨性。

（2）整体上硬度、组成、结构要均匀。

（3）有较高的抗冲击疲劳持久性，能抵抗一定强度的冲击。

（4）使用过程中不变形、不破碎，不脱落。

随着技术的进步，各种新型材料不断进入我们生产、生活，各种各样的研磨体、耐磨材料衬板也开始应用于球磨机中，如高铬球、合金球、橡胶衬板、双金属复合衬板等都能比较理想解决研磨体、物料及衬板之间摩擦、冲击时的韧性与钢度的矛盾，减少了运行过程中的冲击和磨损，大大提升了使用寿命。目前已成熟使用的双金属复合衬板的耐热性、耐磨性与强度都有了大幅度提升，使用寿命已达到传统锰钢合金衬板的2倍以上，可大大提升设备的运行稳定性和经济性。

2.3.3 抓好球磨机的稳定运行状态

溢流型球磨机的稳定运行是降低球耗、减少衬板磨损的重要举措。球磨机过低负载运行时需要及时调整球磨机的进矿量，从而提高矿的可磨性系数。在衬板安装时，使衬板充分的融入球磨机必须垫减震层（一般情况下使用5mm石棉板或生胶板）。安装完成之后，进行调试，做好参数记录。用组合垫片保证球磨机内固定螺栓具有一定的预紧力，谨防球磨机作业中螺栓松动、断裂。此外，还需要及时补救并根据实际情况对衬板进行更换或部分更换。