自磨机和半自磨机的尺寸规格.doc

自磨机和半自磨机的尺寸规格及衬板和钢球选择
1、 自磨机和半自磨机的尺寸及发展趋势
自磨机和半自磨机刚出现时规格较小。20世纪70年代中期10.75m(36英尺)自磨机被制造出来,并首先应用于美国希宾铁矿,这是当时最大规格的自磨机。由于受齿轮传动功率的限制,在此后一段较长时间内自磨机规格没有新的突破。直至20世纪90年代中期,随着无齿轮传动方式的应用相继制造了Φ11.58m和Φ12.19m(40英尺)的自磨机。直径为Φ12.20m,电动机动率为20MW,安装于澳大利亚卡地亚山的半自磨机是当今世界上最大的自磨机。据报道,更大规格的Φ12.80m～Φ13.50m 的半自磨机正在设计中。

国内的公司尤其是中信重工机械股份有限公司，先后自主开发并发展自磨机和半自磨机产业，已形成φ5m、φ5.5m、φ6.0m、φ6.1m、φ6.7m、φ7.0m、φ7.3m、φ7.5m、φ8.0m、φ8.8m、φ9.15m（双传动）、φ9.75m（双传动）、φ10.37m（双传动）、φ12.2m（无齿轮驱动）半自磨机系列。

2、 自磨机和半自磨机衬板的选择
2.1衬板材料
磨机衬板的磨损是一个复杂的过程,它包括三方面的材料消磨机理:磨蚀、腐蚀和冲击。每一机理的相关作用及材料的总磨损率系受磨矿环境中的一些参数所支配,如矿石磨蚀特性、粒度、矿浆性质和磨矿操作条件以及衬板材料本身的机械与化学性质。由于每一矿山的矿石类型、磨矿设备和操作条件的综合情况各异,为了寻求最耐磨的磨机衬板材料,均需试验多种可供选择的材料。
一般说来,衬板材料选择都不可能十全十美。在市场上可购得的材料中,包括金属、合成橡胶和陶瓷材料(单独使用或混合使用),各自的耐磨蚀性、耐腐蚀性和抗冲击性均不相同。原料费用和衬板加工费用又限制了材料选择的范围。
磨机衬板材料选择时首要考虑的问题是材料应具有在使用过程中避免断裂的足够韧性。在大型自磨机和半自磨机中,存在着冲击状态,这就完全排除了在直接承受瀑落和泻落负荷的磨机内任何部位使用陶瓷材料作衬里的可能性。
钢和铁是自磨机和半自磨机衬板的最常用材料。虽然橡胶具备一些良好的特性,特别是韧性。除极少数例外,对于作为大型自磨机和半自磨机衬板材料来说,橡胶并不是一种经济的选择,虽然它己广泛用作砾磨机的衬板。据我们的经验,橡胶用作大型自磨机的衬板,其磨损率按单位时间内的体积损失计比马氏体铬钥铁合金材料的磨损率大1一3倍。
为了达到与铬钥铁合金衬板可比的使用寿命,橡胶衬板一般都设计为带有较高的提升板。此种设计型式不论所用衬板材料如何,均可提高衬板寿命。一般来说,橡胶衬板的提升板的高度即使增加50一100%仍抵不过Cr一Mo铁合金衬板的良好耐磨性。此外,橡胶衬板增加的体积减少了磨机内矿石的可用容积,这也就降低了磨机能力。像胶衬板制造厂家己意识到自磨机和半自磨机用橡胶衬板的上述缺点,从而转向研制橡胶一金属复合衬板。

2.11自磨机衬板材料
自磨机所受到的冲击不如半自磨机那样严重,主要是因为没有钢质磨矿介质,而且容积负荷率一般只为35%左右。因此,钢和铸铁可广泛地被选作自磨机衬板材料。但是,这些材料在耐磨蚀性方面和经济效果方面仍有着明显的差别。
除极少数例外,Cr一Mo铁合金作为大型自磨机的衬板材料是最经济的。由于Cr一Mo铁合金的铬和钥含量较高,制造方法又较复杂,一般来说,其价格高于钢和铸铁,但由于其寿命较长,因而维修停机时间相应减少,故此足可低偿其较高的价格。
表l列出了几个用马氏体Co-Mo铁合金与钢铁做自磨机衬板材料的使用性能对比示例。表中耐磨性的排列次序及相对差异同处理钥矿石粗磨球机中用作介质的同类合金的试验结果是基本一致的。
马氏体Cr一Mo合金的耐磨性优于钢铁,主要原因在于其微观结构。一般来说,铸铁合金的微观结构是10一40%块状碳化物组成的,这是在凝固过程中形成的粗晶初生或共析碳化物。这些块状碳化物被金属基质所支持,这种基质可能是奥氏体、马氏体、铁素体一碳化物集合体或是这些物质的混合物,随其化学成分及原先的热过程铸模冷却状态、及续后的热处理而异。虽然总含碳量一般高达3%,但金属基质的含碳量却低得多,通常约为0.5%,因此该基质可认为是一种合金钢。

控制碳化物量及基质微观结构的能力有可能给耐磨性和韧性带来良好影响。具有马氏体一奥氏体基质微观结构的铁比具有珠光体基质的铁的耐磨性要好得多。因此通过调节化学成分及热处理方法来避免珠光体的形成是很重要的。奥氏体含量较低也可能获得较好的耐磨性。控制奥氏体含量的能力,特别是采用亚相变热处理方法意味着奥氏体含量可以按规定的用途予以优化。增加脆性碳化物的含量会降低在静负荷和动负荷条例下的抗断裂韧性。对于碳化物含量高的铁来说,如其碳化物含量与韧度要求一致时,可能具有较好的耐磨性。
通常带有多块断面较小的铸件集合而成的排矿格栅板一般是由珠光体或马氏体Cr一Mo合金制成的。有些操作工人在使用Cr一Mo合金格栅板时,在磨损到50mm之前,即将其拆除。此外,不用小断面铸件的所谓“砾石窗”型格子板,一般是用Cr一Mo合金做成的。
为了降低造价,也用珠光体Cr一MO合金之类的廉价合金制造磨机的最初一组衬板。在预计新选厂调试中操作条件变化很大时,也可用钢衬板。钢衬板的冲击韧度较好,例如,当磨机突然发生半“空磨”时,可减少衬板断裂的危险。试运转期间用低耐磨度的钢衬板还有另一个好处,即可以较快地看出磨损形态,以使今后采用的Cr一Mo合金衬板可在设计上弥补这种磨损形态。

2.12半自磨机衬板材料
在使用直径100一130mm钢球的半自磨机中发生的球与机壳衬板的碰撞使磨机受到严重冲击。在磨机的高球荷(大于10%)及低充填率(低于20%)操作的条件下,冲击情况尤为严重。按这样的操作条件,衬板材料的选择一般只限于韧性很好的钢。合金选择的难度很大,因为从马氏体微观结构中看出,当韧性较好时,就难以达到高耐磨性和高硬度。令人奇怪的是,12%Mn奥氏体钢同时具有较好的韧度和硬度,但一般认为这种材料不适宜作半自磨机的衬板材料。原因是12%Mn钢的屈服强度甚低,会产生很大的塑性形变,导致螺栓断裂,并对磨机机壳施加巨大应力。
珠光体Cr一Mo合金现己十分广泛地用作半自磨机衬板材料。特别是对于必须承受磨球正面冲击的壳体衬板而言,加工良好的珠光Cr一Mo合金具有经得起反复冲击的能力,并且还有相当好的耐磨性能。珠光体Cr一Mo。合金用作磨机衬板及其它耐磨部件己有多年历史,所以其铸造加工方法也熟为人知。
马氏体钢的耐磨强度较之珠光体Cr一Mo。合金高20一40%,用作比机壳衬板所受冲击少些的半自磨机给料端衬板,效果十分良好。

在自磨机和半自磨机问世之时,就出现了衬板的磨损问题,由于当时磨机直径小,自动化程度低,因此对衬板的磨损没有引起重视。随着磨机规格加大和自动化程度提高,衬板磨损问题已变得越来越突出,因衬板耐磨性差,导致频繁更换衬板,降低了设备运转率,提高了磨矿成本。目前制造自磨机和半自磨机衬板的主要材质是高锰钢,高锰钢衬板使用中受到的冲击力较小,很难产生高程度的加工硬化,因此耐磨性较低,不能满足生产要求。并且锰钢衬板寿命短、噪声大、能耗高,严重影响生产和环境。近20a来,橡胶衬板已在自磨机和半自磨机上取得了广泛的应用。橡胶衬板主要有以下优点:1)噪音低;2)橡胶衬板较轻,橡胶的比重约是钢铁的1/5,因此减轻了磨机的重量,减轻了更换衬板的劳动强度,降低了维修费用;3)橡胶衬板的能耗低;4)钢铁衬板的磨损由衬板的硬度和被磨物料的硬度来决定,而橡胶衬板的硬度比被磨物料软得多,其磨损基本与被磨物料的硬度无关,所以当矿石较硬时,采用橡胶衬板合适;5)使用橡胶衬板可降低磨矿成本。

3、 半自磨机钢球大小的选择
以某铜矿进口大型半自磨机φ8. 53m×3. 96m为例,按冲击破碎的力度和几率分析,现用φ130mm钢球偏小,改用重量与最大粒度原矿块相等的φ180mm钢球。处理量增加60%以上,钢球消耗下降40%左右。提出钢球球径加大到原矿最大粒度即φ240mm钢球,钢球抛落几乎都冲砸在矿块上,其冲击破粉碎效果(破碎比、处理量能耗和物耗),都优于任何破碎机和其他磨机。

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