一种用于大型球磨机的磁性衬板发明专利

专利名称：一种用于大型球磨机的磁性衬板

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202210411324.9

专利申请（专利权）人：玉溪大红山矿业有限公司
权利人地址：云南省玉溪市新平县戛洒镇小红山

专利发明（设计）人：岳金龙,邵重阳,唐国栋,饶荣军,刘壮福,吴绍荣,范远仁,李泽志,范帅庭,王琛

专利摘要：本发明公开一种用于大型球磨机的磁性衬板，包括具有保护壳及永磁体的梯形单元、第一平面单元，梯形单元的保护壳上端设平面凹槽Ⅰ及斜面凹槽，第一平面单元的保护壳上端设平面凹槽Ⅱ，平面凹槽Ⅰ及Ⅱ顶面为平面或与筒体内壁面同轴的弧面，斜面凹槽顶面为自平面凹槽Ⅰ顶端下倾的斜面；梯形单元在筒体内背对背形成“八”字形结构，第一平面单元设于背对背的梯形单元外侧。本发明以梯形及平面单元的结构及配合，使筒体、衬板及保护层构成小闭合磁路，并在整体安装后以筒体形成大闭合曲面磁路，从而确保不易脱落并形成较厚的保护层，也不会因为矿石性质原因降低磨矿效率和造成磁场变化，具有安装便捷、寿命长、节能降耗、磨矿效率高的特点。

主权利要求：
1.一种用于大型球磨机的磁性衬板，其特征在于，包括梯形单元（1）、第一平面单元（2），所述梯形单元（1）及第一平面单元（2）均包括金属保护壳、永磁体，所述永磁体设于金属保护壳内，所述梯形单元（1）的金属保护壳上端设置有平面凹槽Ⅰ（101）及斜面凹槽（102），所述第一平面单元（2）的金属保护壳上端也设置有平面凹槽Ⅱ（201），所述平面凹槽Ⅰ（101）及平面凹槽Ⅱ（201）的顶面为平面或与球磨机的筒体（3）内壁面同轴的弧面，所述斜面凹槽（102）的顶面为自平面凹槽Ⅰ（101）顶端向下倾斜的斜面；所述梯形单元（1）在球磨机的筒体（3）内壁面上背对背设置形成“八”字形结构，所述第一平面单元（2）设置于球磨机的筒体（3）内壁面上背对背的梯形单元（1）外侧；所述金属保护壳为高合金无磁钢保护壳。
2.根据权利要求1所述用于大型球磨机的磁性衬板，其特征在于，所述平面凹槽Ⅱ（201）的顶面不高于斜面凹槽（102）的斜面下端；所述平面凹槽Ⅰ（101）、平面凹槽Ⅱ（201）和/或斜面凹槽（102）内设置有向上凸起的耐磨件（4），所述耐磨件（4）之间和耐磨件（4）与槽壁之间预留有可容纳磁性介质的空间。
3.根据权利要求2所述用于大型球磨机的磁性衬板，其特征在于，所述耐磨件（4）为锥形、锥台形或半球形，所述耐磨件（4）的顶端不高于所在平面凹槽Ⅰ（101）及平面凹槽Ⅱ（201）的顶面、斜面凹槽（102）的斜面下端。
4.根据权利要求3所述用于大型球磨机的磁性衬板，其特征在于，所述平面凹槽Ⅰ（101）、斜面凹槽（102）及平面凹槽Ⅱ（201）下方对应的永磁体沿筒体（3）的圆周方向以N极和S极交替排列，相邻的平面凹槽Ⅰ（101）、平面凹槽Ⅱ（201）及斜面凹槽（102）内部下方的永磁体极性相反。
5.根据权利要求4所述用于大型球磨机的磁性衬板，其特征在于，所述第一平面单元（2）的金属保护壳上端设置有至少两条平行的平面凹槽Ⅱ（201），所述第一平面单元（2）与梯形单元（1）的长度相当，所述平面凹槽Ⅱ（201）与斜面凹槽（102）的宽度相当。
6.根据权利要求5所述用于大型球磨机的磁性衬板，其特征在于，所述第一平面单元（2）上端相邻平面凹槽Ⅱ（201）内部下方的永磁体极性相反。
7.根据权利要求2 6中任意一项所述用于大型球磨机的磁性衬板，其特征在于，所述梯~
形单元（1）及第一平面单元（2）为矩形结构且筒体（3）圆周方向的上下两侧面为等倾角的斜面，上下两等倾角斜面延长线的相交线与筒体（3）的中心线重合。
8.根据权利要求7所述用于大型球磨机的磁性衬板，其特征在于，所述平面凹槽Ⅰ（101）、斜面凹槽（102）和/或平面凹槽Ⅱ（201）沿长度方向间隔设置有至少两个耐磨件（4），所述平面凹槽Ⅰ（101）、斜面凹槽（102）和/或平面凹槽Ⅱ（201）沿长度方向的每一行耐磨件（4）的下方设置有一根永磁体或一组极性相同的永磁体。
9.根据权利要求7所述用于大型球磨机的磁性衬板，其特征在于，所述梯形单元（1）及第一平面单元（2）的金属保护壳的硬度不小于300HB，所述平面凹槽Ⅰ（101）、斜面凹槽（102）及平面凹槽Ⅱ（201）的磁场强度不低于2000GS。
10.根据权利要求7所述用于大型球磨机的磁性衬板，其特征在于，所述筒体（3）内壁面上的梯形单元（1）之间还设置有第二平面单元（5），所述第二平面单元（5）的金属保护壳上端设置有平面凹槽Ⅲ（501），所述平面凹槽Ⅲ（501）不低于平面凹槽Ⅰ（101）且内部也设置有向上凸起的耐磨件（4），所述平面凹槽Ⅲ（501）与相邻的平面凹槽Ⅰ（101）下方金属保护壳内的永磁体极性相反。 说明书 : 一种用于大型球磨机的磁性衬板技术领域[0001] 本发明属于磨矿设备技术领域，具体涉及一种安装便捷、使用寿命长、节能降耗、磨矿效率高的用于大型球磨机的磁性衬板。背景技术[0002] 近年来，随着磨矿技术的不断发展，湿式磨矿成为主流工艺，溢流型球磨机作为湿式磨矿中的主要设备，被广泛使用。溢流型球磨机主要用于湿法研磨各种矿石，在磨矿工艺中，向磨机连续给料的同时，也连续给入定量的水，使磨碎后的细小物料与水形成混合流体，矿浆以自流的方式由磨机排除，从而完成磨矿作业。但在连续的磨矿工艺过程中，筒体内装有大量的磨矿介质（钢球）和物料，磨矿介质和物料在离心力和摩擦力的作用下，随着筒体的回转而被提升到一定高度，然后按一定的线速度而被抛落，欲磨制的物料由给料部连续地进入筒体内部，被运动着的矿石和钢球撞击，以及球之间和球与筒体衬板之间的撞机粉碎与粉磨。几者之间的相互撞击运动，钢球按一定的磨耗进行补充，矿石不断研磨后满足要求进入下一道工序，而用于保护磨机筒体及端盖的锰钢衬板在不断的磨损加剧，越来越薄，最终丧失保护功能。为此要进行长时间的停产更换，由于衬板数量大、空间狭窄、操作困难、衬板笨重以及连接螺栓繁多等诸多因素，对更换工作造成了较大的难度，同时在安全方便难于管控，具有较大的安全隐患。而且传统的高锰钢、高铬铸铁、镍铬合金铸钢、耐磨涛铁等衬板，由于衬板结构较大且笨重，使用过程磨损较快，需要通过频繁更换来满足使用要求起到保护作用，同时安装时使用螺栓将其固定在球磨机筒体和端盖上，安装不但费力费时，而且螺栓孔还带来矿浆泄漏等问题。另外，高锰钢衬板在安装过程中由于衬板制造问题及筒体内壁面长期使用后存在的磨损、沟槽及凹凸面等问题，导致衬板安装后的贴合性变差，运行过程中容易出现矿浆在凹槽内形成紊流，从而加剧衬板及磨机本体的磨损，严重影响磨机的正常使用。为此，传统球磨机衬板主要是依靠改变衬板的材质来提高衬板的抗冲击和抗磨损能力，从而延长使用寿命，但其使用寿命最多也只能持续1年左右。[0003] 现有技术中，为了提高球磨机衬板的使用寿命和提高磨矿效率，先后出现了金属磁性衬板和金属—橡胶磁性衬板等形式的磁性衬板，前者将钕铁硼等高场强的永磁体嵌入或粘结在耐磨的金属保护壳内，并使永磁体在金属保护壳内以圆周方向N—S极交替排列，不仅有序形成“波峰"、“波谷"交替的自然排列，从而增大了衬板的摩擦力，有助于保持球磨机的原有工作性能；而且使得金属保护壳通过永磁体稳定的吸附在球磨机的筒体内壁上，形成曲面磁系，从而工作时的碎钢球和磁性矿物被吸附在金属保护壳的表面，形成研磨钢球保护层；由于保护层牢固地吸附在磁性衬板表面，且保护层始终处于磨耗与补充的动态平衡之中，阻止了磨矿介质与磁性衬板的直接接触，大大削弱了磨矿介质对衬板的机械磨损和电化学腐蚀程度，极大地延长了衬板的使用寿命，故金属磁性衬板又被国内外称为“永不磨损衬板”。但是，现有的金属磁性衬板由于仅通过调整其内的永磁体形状及不同的排布结构，从而改变衬板表面的磁场“波峰"及“波谷"分布，以试图提高衬板表面的摩擦力，来保持衬板长使用寿命的同时提高球磨机的磨矿能力；但由于金属磁性衬板的结构限制，普通较薄衬板中的永磁体形状及排布结构难以有较大的变化，因此其表面的场强变化难以有较大的提高，从而导致难以显著提高球磨机的磨矿能力；而部分衬板虽然通过改变结构或提高厚度等措施，使得其内的永磁体能够形成横竖较差的排布，从而增大其表面的场强变化以提高磨矿能力，但又会导致衬板的结构较为复杂而造成成本较高，且较厚的衬板也会导致自重过大而降低与筒体吸附的可靠性，而且较大的厚度还会减少筒体的矿物承载量，从而抵消部分磨矿能力，因此在大型球磨机上仍然仅作为工业试验用，迄今没有推广应用。而金属—橡胶磁性衬板虽然结构简单合理，但磁感应强度低，仅适用于磨矿介质直径≤Ф60mm钢球的二段球磨机衬板。发明内容[0004] 本发明的目的在于提供一种安装便捷、使用寿命长、节能降耗、磨矿效率高的用于大型球磨机的磁性衬板。[0005] 本发明的目的是这样实现的：包括梯形单元、第一平面单元，所述梯形单元及第一平面单元均包括金属保护壳、永磁体，所述永磁体设于金属保护壳内，所述梯形单元的金属保护壳上端设置有平面凹槽Ⅰ及斜面凹槽，所述第一平面单元的金属保护壳上端也设置有平面凹槽Ⅱ，所述平面凹槽Ⅰ及平面凹槽Ⅱ的顶面为平面或与球磨机的筒体内壁面同轴的弧面，所述斜面凹槽的顶面为自平面凹槽Ⅰ顶端向下倾斜的斜面；所述梯形单元在球磨机的筒体内壁面上背对背设置形成“八”字形结构，所述第一平面单元设置于球磨机的筒体内壁面上背对背的梯形单元外侧。[0006] 本发明与现有技术相比具有以下有益效果：[0007] 本发明通过梯形单元及第一平面单元的结构及配合，在球磨机的筒体、本发明及磨矿介质形成的保护层三者构成一个小闭合磁路，并在整体安装后能够以圆形的筒体形成大闭合曲面磁路，从而强化本发明对筒体及磨矿介质的吸附力，从而既确保不易从筒体内壁脱落，而且在工作时能够在衬板表面吸附一层厚厚的磁性物质作为保护层（厚度可达15～30mm），减少衬板工作面与磨矿介质和矿物的直接接触，从而达到减轻磨损、延长衬板寿命的目的，且保护层还起到隔音作用，并能显著降低球耗8～10%，也不会因矿石性质原因而降低磨矿效率和造成磁场发生变化等异常情况的发生。[0008] 2、本发明根据小型球磨机使用磁性衬板的相关数据及经验，结合当前磁性衬板技术的迅猛发展，通过完全改变现有的磁性衬板抗磨损和提高磨矿能力思路，依据对磁性材料和衬板表面磁场分布的研究，按照大型球磨机衬板的磨损规律优化磁性衬板的单体结构，以不同结构的梯形单元及第一平面单元交替排列，从而既能在各单体衬板表面形成更高的磁场强度，而且磁场梯度变化也因为结构及排列方式而能显著提高，使得工作时碎钢球和磁性矿物不仅能被牢固地吸附在衬板表面形成动态保护层，极大地延长了衬板的使用寿命，如直径6m的大型球磨机上使用本发明相较传统高锰钢衬板寿命可提高4～6倍；达到安装初期衬板耐磨、有利于尽快形成保护层，中期保护层稳定性好，末期有利于在衬板中嵌入钢的效果。[0009] 3、本发明通过分体式的结构可在各单体有限的厚度条件下既满足表面场强，又能通过不同的排列显著提高筒体整体的场强变化，从而即可降低各单体的自重而增强工作时与筒体吸附的可靠性，且不会明显减少球磨机筒体的矿物承载量，而且还能降低各单体的结构复杂性以降低成本，磨损后还能根据各单体的状况进行单独更换以降低使用成本，从而能够作为衬板很好的适应大型球磨机的磨矿需求。[0010] 4、本发明的梯形单元及第一平面单元通过分别设置平面凹槽Ⅰ、斜面凹槽及平面凹槽Ⅱ，其凹槽的凸起边缘结构不仅增强了表面磁场的强度和磁场梯度变化，而且还能减少磨矿介质和矿石提升时的滑移量，提高了磨矿介质被有效提升的频次，同时提高了磨矿介质的势能以增加的冲击力，进而提高了研磨效率，降低了能耗；且梯形单元的斜面结构特点及与第一平面单元的高低搭配，既能衬板的提升部位磁场强度提高，而且磁场的作用深度增加形成非线性磁场，从而在筒体圆周方向形成厚度较均匀的保护层，从而可以增大金属保护壳的厚度，使衬板的使用寿命延长。特别是在凹槽中固定设置耐磨件，使得保护层中的磨矿介质和矿石能够填入凹槽壁与耐磨件间之间的空间，从而增强保护层与耐磨件及金属保护壳的结合，使得保护层更加稳定，衬板能够更好的实现对自身的保护。[0011] 因此，本发明具有安装便捷、使用寿命长、节能降耗、磨矿效率高的特点。附图说明[0012] 图1为本发明使用结构示意图之一（局部）；[0013] 图2为图1之梯形单元结构示意图；[0014] 图3为图1之第一平面单元结构示意图；[0015] 图4为本发明使用结构示意图之二（局部）；[0016] 图5为图4之第二平面单元结构示意图；[0017] 图中：1‑梯形单元，101‑平面凹槽Ⅰ，102‑斜面凹槽，2‑第一平面单元，201‑平面凹槽Ⅱ，3‑筒体，4‑耐磨件，5‑第二平面单元，501‑平面凹槽Ⅲ，6‑永磁体，7‑金属保护壳。具体实施方式[0018] 下面结合实施例和附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，依据本发明的教导所作的任何变更或替换，均属于本发明的保护范围。[0019] 如图1、2和3所示，本发明包括梯形单元1、第一平面单元2，所述梯形单元1及第一平面单元2均包括金属保护壳、永磁体，所述永磁体设于金属保护壳内，所述梯形单元1的金属保护壳上端设置有平面凹槽Ⅰ101及斜面凹槽102，所述第一平面单元2的金属保护壳上端也设置有平面凹槽Ⅱ201，所述平面凹槽Ⅰ101及平面凹槽Ⅱ201的顶面为平面或与球磨机的筒体3内壁面同轴的弧面，所述斜面凹槽102的顶面为自平面凹槽Ⅰ101顶端向下倾斜的斜面；所述梯形单元1在球磨机的筒体3内壁面上背对背设置形成“八”字形结构，所述第一平面单元2设置于球磨机的筒体3内壁面上背对背的梯形单元1外侧。[0020] 所述金属保护壳为高合金无磁钢保护壳。[0021] 所述平面凹槽Ⅰ101和/或平面凹槽Ⅱ201的顶面为平行面或与筒体3内壁面同轴的弧形面。[0022] 所述平面凹槽Ⅱ201的顶面不高于斜面凹槽102的斜面下端；所述平面凹槽Ⅰ101、平面凹槽Ⅱ201和/或斜面凹槽102内设置有向上凸起的耐磨件4，所述耐磨件4之间和耐磨件4与槽壁之间预留有可容纳磁性介质的空间。[0023] 所述耐磨件4的下部设置有螺杆段，所述面凹槽Ⅰ101、平面凹槽Ⅱ201及斜面凹槽102的底部设置有螺孔，所述耐磨件4通过螺杆段固定啮合在螺孔内。[0024] 所述耐磨件4的底端抵接永磁体的顶端。[0025] 所述耐磨件4为锥形、锥台形或半球形，所述耐磨件4的顶端不高于所在的平面凹槽Ⅰ101及平面凹槽Ⅱ201的顶面、斜面凹槽102的斜面下端。[0026] 所述耐磨件4的顶端不高于所在平面凹槽Ⅰ101及平面凹槽Ⅱ201的平行顶面或弧形顶面。[0027] 所述平面凹槽Ⅰ101、斜面凹槽102及平面凹槽Ⅱ201下方对应的永磁体沿筒体3的圆周方向以N极和S极交替排列，相邻的平面凹槽Ⅰ101、平面凹槽Ⅱ201及斜面凹槽102内部下方的永磁体极性相反。[0028] 所述第一平面单元2的金属保护壳上端设置有至少两条平行的平面凹槽Ⅱ201，所述第一平面单元2与梯形单元1的长度相当，所述平面凹槽Ⅱ201与斜面凹槽102的宽度相当。[0029] 所述第一平面单元2上端相邻平面凹槽Ⅱ201内部下方的永磁体极性相反。[0030] 所述梯形单元1及第一平面单元2为矩形结构且筒体3圆周方向的上下两侧面为等倾角的斜面，上下两等倾角斜面延长线的相交线与筒体3的中心线重合。[0031] 所述平面凹槽Ⅰ101、斜面凹槽102和/或平面凹槽Ⅱ201沿长度方向间隔设置有至少两个耐磨件4，所述平面凹槽Ⅰ101、斜面凹槽102和/或平面凹槽Ⅱ201沿长度方向的每一行耐磨件4的下方设置有一根永磁体或一组极性相同的永磁体。[0032] 所述梯形单元1及第一平面单元2的金属保护壳的硬度不小于300HB，所述平面凹槽Ⅰ101、斜面凹槽102及平面凹槽Ⅱ201的磁场强度不低于2000GS。[0033] 如图4和5所示，所述筒体3内壁面上的梯形单元1之间还设置有第二平面单元5，所述第二平面单元5的金属保护壳上端设置有平面凹槽Ⅲ501，所述平面凹槽Ⅲ501不低于平面凹槽Ⅰ101且内部也设置有向上凸起的耐磨件4，所述平面凹槽Ⅲ501与相邻的平面凹槽Ⅰ101下方金属保护壳内的永磁体极性相反。[0034] 实施例：[0035] 如图1、2和3所示，以铁系列MQY6095球磨机为例，φ6m球磨机磁性衬板的金属保护壳采用硬度达300 320HB的高合金无磁钢，然后在金属保护壳设置永磁体，使衬板表面场强~达不低于2000GS。同时，按图3和4设计梯形单元1和第一平面单元2的顶端结构，使梯形单元1和第一平面单元2的宽度、长度相同，同时使平面凹槽Ⅰ101、斜面凹槽102及平面凹槽Ⅱ201的宽度相等，并在其内沿长度方向间隔固定设置锥台形的耐磨件4。然后将梯形单元1在球磨机的筒体3内壁面上背对背设置，随后将第一平面单元2紧贴在背对背的梯形单元1外侧，并使第一平面单元2的顶端低于斜面凹槽102的的斜面下端，如前述方式将梯形单元1和第一平面单元2布满筒体3的内表面形成整体的衬板。[0036] 铁系列MQY6095球磨机按上述排布使用本发明后，使用寿命最低按5年计算，平均5年（包括更换衬板所耗费的人工、时间等成本费用）可减少费用投入47.92万元/年。[0037] ①衬板成本：[0038] 本发明之前使用的锰钢衬板费用：123万元/套×5套=615万元，[0039] 本发明之后使用的磁性衬板费用：380万元/套×1套=380万元，[0040] 可减少衬板投入费用：615万元‑380万元=235万元；[0041] ②人工成本：[0042] 按每年因衬板更换、螺栓漏浆等影响因素，导致停机处理所占作业率约1.1%（4d），可减少人工成本费用：[0043] 8人×360元/人.d×4d×4次=4.61万元；[0044] ③平均每年减少衬板备件材料及人力投入：[0045] （235万元+4.61万元）/5（a）=47.92万元/a。[0046] 同步促进MZS8848半自磨机运转率（即系统作业率）每年提高1.1%，按现有生产规模可多产出TFe60%铁精矿1.22万t，预计增加销售利润315.66万元/年。[0047] ①年产值增加：365d×24h×1.1%×535t/h×23.64%×655.99元/t.精矿=799.46万元/a；[0048] ②成本测算：365d×24h×1.1%×535t/h×23.64%×396.98元/t.精矿=467.52万元/a；[0049] ③利润测算：799.46万元/a‑467.52万元/a=315.66万元/a。[0050] 运行过程可使MQY6095磨机电耗降低5%，同步可使MZS8848半自磨机运转率（即系统作业率）每年提高1.1%以上，按现有原矿处理规模，每年可节约电费约：4690kw/535t/h×5%×380万t/a×0.4元/kwh=66.62万元；[0051] 项目产生预期经济效益430.2万元/a。本项目投入使用至今已有1年时间，从各方面检查及研究内容对照，已到达使用要求，在直径6m以上的大型球磨机属首创应用。

专利地区：云南

专利申请日期：2022-04-19

专利公开日期：2024-10-01

专利公告号：2024-10-01