磁性衬板在铜冶炼渣选球磨机中的运用

2018年，我国精炼铜产量达到8200kt，2018年新增产能1600kt，总量将达到9800kt。其中，97%以上由火法冶炼产生。在火法冶炼过程中，每生产1t精炼铜，将伴随产出2～3t的铜冶炼渣，每年产出数量巨大高含铜渣，占用大量土地，造成金属积压。目前，对于铜冶炼渣的处理主要以选矿分离、电炉贫化和湿法提取为主。选矿分离方法因高回收率、低成本成为处理铜冶炼渣的主要方法，大多数铜冶炼企业都配套建了相应规模渣选厂。在这些渣选厂中拥有大量球磨机，球磨机衬板成为了渣选厂主要消耗备件。同时，因冶炼渣耐磨性好、硬度大、金属嵌布粒度较细，要求磨矿细度达到-0.045mm占80%以上，更是加剧了衬板磨损，缩短了衬板使用寿命。从目前使用情况看，高锰钢衬板在一段磨使用寿命为8～10个月，二段磨使用寿命为12～14个月，存在使用成本高、寿命短、磨机作业率低以及安装维护工作量大等缺点。

20世纪80年代末，高铝陶瓷衬板、聚氨酯瓷衬板、橡胶衬板、合金衬板和磁性衬板等各种材质球磨机衬板迅速发展。但非金属衬板抗冲击、剪切能力差，不太适合粗颗粒、高硬度矿物，主要运用于非金属矿山。磁性衬板在铁矿山选厂的球磨机及含铁的有色金属矿山选矿厂球磨机中得到了广泛运用，使用效果理想，成为了铁矿山球磨机标准配件。但在铜冶炼渣选矿厂球磨机中，仍以锰钢及合金衬板为主，磁性衬板鲜有运用。

1　磁性衬板工作原理

磨矿作业过程中，球磨机衬板磨损主要来自磨矿介质钢球、物料和衬板三者之间的相互冲击磨损，以切削磨损、变形磨损为主，最终表现为衬板提升侧严重磨损，出现犁沟、金属疲劳失效出现断裂脱落。磁性衬板，在铁矿球磨

主要原因是铁矿山入磨矿石为磁铁矿，

在衬板表面形成一层保护层。

钢球及物料不与衬板触直接触，层吸附细粒物料，细粒级物料被磁化后牢固吸附在衬板表面。磨矿作业时吸附层与物料钢球之间，达到减轻衬板磨损、延长使用寿命的目的，工作原理如图1所示。

1.磨机筒体；

2.磁性材料；

3.衬板骨架；

4.高强度粘结层；

5.衬板保护层

图1　磁性衬板工作原理示意图

磁性衬板理论上可运用于入磨物料含有磁性物质的球磨机中，但磁性衬板抗冲击能力、保护层抗腐蚀力较合金衬板差，所以在使用磁性衬板过程中，需充分考虑磨机直径、矿物性质、矿浆蚀性以及磨矿介质大小等因素；对于使用磁性衬板的磨机，一般要求入磨物料磁性成分含量在5%左右，磨矿物粒度小于-15mm，钢球直径小于80mm，磨矿矿浆不含酸碱。

2　铜冶炼渣的性质及使用磁性衬板的可行性

铜冶炼渣选矿厂球磨机的入磨物料主要为铜冶炼炉渣，熔融状态的冶炼渣缓冷后形成具有金属光泽、黑色的块状物，其质地致密、坚硬，莫氏硬度达5～8。目前，国内外典型铜冶炼炉渣化学成分如表1所示。

从表1可以看出，铜冶炼渣主要化学成分为铁氧化物和二氧化硅，炉渣中磁性铁含量为5%～29%，满足使用磁性衬板的前提条件。

目前，铜冶炼渣选矿工艺中，磨矿主要采取半自磨+球磨、两段球磨两种磨矿方式。半自磨机通常筒体直径6m 以上，入磨物料粒度约为350mm，钢球直径超过150mm，筒体内物料落差高，对球磨机筒体冲击较大。因此，在半自磨机中磁性衬板难以使用。而对于二段磨矿球磨机，其入磨粒度较细，补充钢球直径小于80mm，用磁性衬板代替传统锰钢衬板具有可行性。

（易门铜业有限公司，玉溪 651100）

摘　要：锰钢衬板在铜冶炼渣选球磨机中具有寿命短、使用成本高的特点，为延长衬板使用寿命、降低磨矿车本，对磁性衬板工作原理、铜冶炼渣性质及磁性衬板在铜冶炼渣选球磨机中的可行性进行了分析。在易门铜业底吹炉渣选φ3200mm×4500mm的格子型球磨机和溢流型球磨机中进行了试用。对比使用情况，表明HM型磁性衬板使用寿命是锰钢衬板的5倍，而维护仅为锰钢衬板的40%，且质量轻，便于安装，筒体捕漏浆，增加了球磨机有效容积，设备处理量提高了5%，能耗降低了4%。取得了良好的使用效果，具有较好的推广运用价值。

关键词：铜冶炼渣 球磨机 磁性衬板

3　HM型磁性衬在底吹炉渣选矿球磨机中的运及用效果

3.1　HM型磁性衬的选择及使用

易门铜业有限公司目前建有底吹炉渣选矿处理系统两套，磨矿均采用两段闭路磨矿。其中，一段磨矿为格子型球磨机，补加钢球φ80mm；二段磨矿为溢流型球磨机，补加钢球φ50mm。冶炼渣含铁40%～42%，其中磁性铁含量20%～26%，入磨物料粒度为d95≤12mm；最终磨矿产品粒度为-0.045mm，占80%。在一系列球磨机对HM型磁性衬板进行了试用，主要设备规格及技术性能如表2所示；磨矿工艺流程如图2所示。

表2　主要设备规格和技术性能

设备名称规格/mm有效容积/m3转速/（rad/min）介质量/t电机功率/kW 二系列格子型球磨机3200×450033.118.355800一次水利旋流器400×2————二系列溢流型球磨机3200×450032.818.345630

二次分级水利旋流器250×4————

原矿

细度

60%

细度-0.045μm占

80%，浓度35%

进入浮选作业

d95≤12mm

图2　磨矿工艺流程图

在使用时，因格子型球磨机、溢流型球磨机结构、入

磨物料粒度和磨矿钢球直径之间存在差异，所以需结合使

用工况充分考虑衬板磁极布置、磁极距、磁场强度及磁场

梯度，最终选取了两种类型不同磁性衬板。格子型球磨机

选用磁场强度高、有介质阻隔带的磁性衬板，格子型球磨

机磁性衬板的磁场特性如图3所示；溢流型球磨机磁性衬

板的磁场特性如图4所示。

图3　格子型球磨机磁性衬板的磁场特性图

图4　溢流型球磨机磁性衬板的磁场特性图

在磁性衬板安装完成后，考虑格子型球磨机入磨物料

粒度较粗，衬板表面吸附层存在间隙，易脱落，对格子型

球磨机进行了人工干预。在使用初期，往格子型球磨机中

加入了渣选尾矿，使用过程中在保护层形成的前3个月固

定加入部分渣选尾矿，3个月后格子型球磨机及溢流型球磨

机筒体的吸附效果如图5、图6所示。

图5　格子型球磨机吸附效果图 图6　溢流型球磨机吸附效果图

3.2　磨损情况及寿命情况

在磁性衬板安装使用6

附层非常均匀牢固，厚度20mm

超过4年，是传统锰钢衬板的3～4