鋼膠復(fù)合襯板在西藏某選礦廠的應(yīng)用研究

常 征，解 釗，李 磊，陳長(zhǎng)寶

（西藏華泰龍礦業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司，西藏自治區(qū) 850200）

1 研究成果匯總

鋼膠復(fù)合襯板現(xiàn)已成功推廣至選礦廠兩系列4000＊8000球磨機(jī)。

此項(xiàng)目從2015年5已經(jīng)開(kāi)始實(shí)施，截止目前接近完成兩次使用周期，以下就目前已達(dá)到指標(biāo)、參數(shù)匯總?cè)绫?。

表1 已達(dá)到目標(biāo)匯總表

附：2017年12月份處理量與一系列鋼膠復(fù)合襯板應(yīng)用前后原礦漿粒級(jí)統(tǒng)計(jì)情況。

表2 12月份兩系列球磨機(jī)主要作業(yè)參數(shù)

表3 一系列鋼膠復(fù)合襯板應(yīng)用前后原礦漿粒級(jí)分布統(tǒng)計(jì)

鋼膠復(fù)合襯板經(jīng)過(guò)幾次優(yōu)化改造后，鋼膠復(fù)合襯板已達(dá)到使用預(yù)期，使用壽命大幅延長(zhǎng)（使用周期延長(zhǎng)7個(gè)月）的同時(shí)，處理礦量增加5t/h，通過(guò)應(yīng)用前后產(chǎn)品粒級(jí)對(duì)比可以看出，鋼膠復(fù)合襯板應(yīng)用后，有效的降低了粒級(jí)兩級(jí)分化的問(wèn)題，-200目合格產(chǎn)品提高了0.51%，-400目極細(xì)顆粒減少了1.58%，+100目粗顆粒減少了4.17%。對(duì)于浮選作業(yè)提供了更優(yōu)質(zhì)的入選物料，對(duì)提高回收率大有幫助。

2 工藝流程分析

6000噸/日選廠設(shè)計(jì)磨礦流程為一段閉路磨礦流程為：原礦礦石經(jīng)破碎系統(tǒng)處理至13mm后進(jìn)入7000t粉礦倉(cāng)。由圓盤(pán)給料機(jī)配料后分別進(jìn)入兩系列球磨機(jī)，規(guī)格為4000mm＊8000mm溢流型球磨機(jī)，設(shè)計(jì)處理能力3000t/d。磨礦產(chǎn)品經(jīng)渣漿泵加壓后進(jìn)入旋流器分級(jí)，沉砂再次進(jìn)入球磨機(jī)進(jìn)行研磨，溢流產(chǎn)品進(jìn)入浮選流程，部分頑石從球磨機(jī)排料口排出后經(jīng)大傾角頑石皮帶返回磨機(jī)給料口，實(shí)現(xiàn)一段閉路磨礦。

3 鋼膠復(fù)合襯板優(yōu)化改造的研究

選礦廠先前球磨機(jī)使用錳鋼襯板使得的磨機(jī)負(fù)荷大，還存在安裝拆卸困難、檢修時(shí)間長(zhǎng)、成本高、噪聲污染大等缺點(diǎn)。為了改變這一情況，選礦廠對(duì)鋼膠復(fù)合襯板在一段磨礦中展開(kāi)研究。目前鋼膠復(fù)合襯板集中應(yīng)用在多段磨礦系統(tǒng)的二三段磨礦，能極大的降低襯板重量和延長(zhǎng)使用壽命，降低磨礦電耗和噪音,但應(yīng)用于一段磨礦還比較少見(jiàn)，具有一定的挑戰(zhàn)性。選礦廠借助磨礦動(dòng)力學(xué)與物料平衡有關(guān)理論，分析現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)與磨機(jī)功耗的關(guān)系，通過(guò)引入選擇函數(shù)建立球磨機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，基于灰盒神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論建立了磨機(jī)功耗預(yù)測(cè)模型，并利用Matlab的Simulink組件建立了仿真模型，對(duì)所建模型進(jìn)行仿真分析。模型的效驗(yàn)與擾動(dòng)試驗(yàn)驗(yàn)證了所建模型的有效性與合理性。

模型建造主要分為兩部分，第一部分為初期模型構(gòu)建，主要針對(duì)襯板、提升條寬度，提升條高度，提升條提升角作為建模變量。第二部分為模型修正和優(yōu)化，通過(guò)實(shí)際磨損狀況反推對(duì)模型進(jìn)行修改。

（1）初期模型構(gòu)建

表4 磨機(jī)關(guān)鍵定量數(shù)據(jù)如下（磨機(jī)定速17r/min）

襯板關(guān)鍵定量數(shù)據(jù)如下：①磨鋼板沖擊韌性akv值＞13j/cm2。②耐磨鋼板的硬度HRC值=55±5，耐磨鋼板為軋鋼非鑄造鋼。③高分子橡膠拉伸強(qiáng)度≥30Map，撕裂≥120Map，硬度（邵氏）65±5，伸長(zhǎng)率≥750%。

表5 模型構(gòu)建模擬結(jié)果

圖

圖2

（2）建模與材料優(yōu)化階段。通過(guò)高清攝像頭影像分析和超聲波繪圖，查看內(nèi)部鋼球運(yùn)動(dòng)軌跡后，發(fā)現(xiàn)約有8%的鋼球拋射角過(guò)高，出現(xiàn)弱離心狀態(tài)。針對(duì)初期應(yīng)用存在的問(wèn)題對(duì)提升條高度、鋼膠復(fù)合方式、提升角度、襯板鋼材類型進(jìn)行了調(diào)整。

規(guī)定主要材料標(biāo)準(zhǔn)，交付代工廠家代工：①磨鋼板沖擊韌性akv值＞15j/cm2；②耐磨鋼板的硬度HRC值=60±5，耐磨鋼板為軋鋼非鑄造鋼；③高分子橡膠拉伸強(qiáng)度≥30Map，撕裂≥120Map，硬度（邵氏）65±5，伸長(zhǎng)率≥750%。為避免合金瓦與橡膠基體發(fā)生脫膠導(dǎo)致壽命銳減，積極引進(jìn)和采用鋼膠復(fù)合新材，選礦廠查閱大量文獻(xiàn)論文后，聯(lián)合鋼膠復(fù)合襯板代工廠家國(guó)外引進(jìn)開(kāi)姆洛克高分子復(fù)合交聯(lián)劑，該交聯(lián)劑用量少成本低，應(yīng)用后實(shí)現(xiàn)在高強(qiáng)度沖擊、強(qiáng)腐蝕作用、高溫差、極限溫度環(huán)境下的高強(qiáng)度復(fù)合不脫落[1]。

由于先期襯板合金瓦為熱軋鋼板裁切，難以契合復(fù)雜襯板形狀的要求，決定采用熱軋鋼熱處理二次塑形的方式處理成三維模型標(biāo)準(zhǔn)樣式。

表6 入料端模型修正數(shù)據(jù)

表7 出料端模型修正數(shù)據(jù)

根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，在磨礦細(xì)度略有提高的同時(shí)，處理礦量提升作用明顯。目前鋼膠復(fù)合襯板使用周期已達(dá)到14個(gè)月，節(jié)能降耗、降成本方面已達(dá)到甚至超越預(yù)期，但從襯板造型方面還有潛力可挖。近期的工作來(lái)看，襯板迎球面效率較高，背球面還存在高能耗消耗區(qū)，磨礦效率低，通過(guò)三維建模與數(shù)據(jù)模擬發(fā)現(xiàn)，背球區(qū)通過(guò)造型形成弧形面可以進(jìn)一步提升沖擊和研磨作用效果，對(duì)減少0.45mm-1.5mm粒級(jí)的顆粒作用效果明顯[2]。

修正優(yōu)化后的襯板形狀見(jiàn)圖3。

圖3

4 研究結(jié)果分析

（1）應(yīng)用成果。球磨機(jī)由錳鋼襯板更換為鋼膠復(fù)合襯板后，其存在重量小、磨機(jī)負(fù)荷小、安裝拆卸簡(jiǎn)便、檢修時(shí)間短、成本低、噪聲污染小等優(yōu)點(diǎn)，且由之前錳鋼襯板需每半年更換一次球磨機(jī)襯板延長(zhǎng)至每一年更換一次，每次檢修時(shí)間由5天左右縮短至3天，很大程度上提高了選礦廠的整體設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率。鋼膠復(fù)合襯板投入生產(chǎn)后，在同等條件下，噪音降低15分貝，襯板使用壽命延長(zhǎng)了100%，單位磨礦電耗下降5%，鋼球充填率提高3%，增加處理量5t/h，襯板單耗成本降低了0.2元/噸。在保持處理量增加6%的同時(shí)，降低粒級(jí)兩級(jí)分化的問(wèn)題，-200目合格產(chǎn)品提高了1.11%，-400目極細(xì)顆粒減少了1.56%，+100目粗顆粒減少了4.17%。負(fù)載下降減少了對(duì)磨機(jī)中空軸、主軸瓦、氣動(dòng)離合器、大小齒輪的損害，主電機(jī)溫度下降，有利于主電機(jī)絕緣不受到破壞，利于高原電機(jī)的長(zhǎng)效使用。同時(shí)降低了個(gè)人勞動(dòng)強(qiáng)度、提高安裝作業(yè)效率[3]。

（2）經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益分析。鋼膠復(fù)合襯板投入生產(chǎn)后，由于襯板重量減輕76%左右，使磨機(jī)電流下降13%左右,電流降低15A，年節(jié)約電費(fèi)123.4萬(wàn)元。襯板用量由原來(lái)兩系列年平均3.4套減少到2套，節(jié)約材料費(fèi)用103.3萬(wàn)元。日處理量增加240噸，年新增產(chǎn)值3960萬(wàn)元，除去采選成本后，年增加利潤(rùn)1964萬(wàn)元。年節(jié)約鋼材244噸，減少社會(huì)生產(chǎn)鋼材產(chǎn)生的二氧化碳治理費(fèi)用約1.21萬(wàn)元。