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大型半自磨机、自磨机排矿口磨损和设计的改进

2017-10-30 来源:ca88亚洲城手机版 点击数:0次
大型半自磨机、自磨机排矿口磨损和设计的改进

 

摘要
大型半自磨机和自磨机的排矿口的磨损很大,主要是由于大量的地矿和泥浆会通过排矿口排出。由于磨机的规范尺寸越来越大,从 32ft 升至 40ft ,高度,局部的磨损逐渐突显出传统排矿口的局限性,从而排矿口的改进便成了一种必要。这篇文章阐述了外圆角排矿口在设计方面的改进。使用较好的耐磨材料,从而提高传统橡胶或铬钼钢排矿口的磨损寿命。同时,本文也介绍了主要的设计方案,以减少安装期间重衬的时间及提高一致性和安全性,为磨机操作员提供重要的机会。从之前的许多案例研究得出, 2004 年以来的磨损数据和重衬历史清楚地说明,较好的部件有着更长的寿命,从而减少了产品生产期间的重衬次数,最终提高了磨机可用性,同时,也有效地提高了磨矿吨位。
导言
排矿口(有时也称泥浆排矿口),是所有地矿和泥浆通过半自磨机或自磨机背部的泥浆提升板系统后的最终出口(图 1 )。磨机的尺寸和扬程铅井安排常常直接决定了排矿口部件和配置的数量。大型半自磨机或自磨机的排矿口常常采用典型的橡胶或铸钢,在完全安装完成的时候,构成了一个完全环。
铣削加工和格子板尺寸及开区对磨机排矿口和衬板的性能和预期寿命有着极大的影响。下图概括了 Bullnose 排矿口在传统橡胶和铬钼钢排矿系统上的改进。
1- 典型的铣削加工原理图
设计参数
   除了用来计算泥浆深度的设计以外,有几个重要的设计特征常常直接决定了半自磨、自磨机排矿口系统的基本设计标准。随着磨机渐渐朝更大的尺寸发展,磨机衬板的尺寸也将渐渐变大。排矿口的主要因素常常取决于磨机扬程的铅井模式,重衬机的安全工作荷载提升能力和安装的用于接收进入磨机的给料中空轴颈开口。对耐磨材料的选择对衬板整体重量,尤其是对衬板耐磨性能及衬板寿命有着至关重要的影响。
排矿口
传统来说,大型半自磨机、自磨机的排矿口由许多部件构成,组成了磨机出料端中心的最后一个出口。如今,有两个特别的排矿口使用在大型半自磨机或自磨机上,由橡胶或者铸钢制成,每个方法都包含不同的设计,来减缓磨机的磨损。不同的材料和组合也产生了不同的结果。
橡胶排矿口
橡胶排矿口的部分(如图 2 3 所示)常常为低碳钢架,橡胶也以橡胶层的结构排列,决定了产品的寿命。橡胶制造商也在生产过程中将陶瓷片面板放在磨损较多的区域,提高了整个磨损寿命。相比整个钢铁部件,整套橡胶组合件在重量上有很大的优势,因此用在了更大的部件中。
近来,排矿口底板的配置进行了一定的改变,目的是让整套底板更容易安装,如:提供一个隔板或者对底板的宽度进行更改。
2- 低碳钢架的橡胶排矿口
完全铸铬钼钢排矿口
   完全铸铬钼钢排矿口一直以来都是原始设备制造商( OEM )在设计橡胶排矿口的替代品。虽然完全铸铬钼钢排矿口和橡胶排矿口在大型磨机中有相似的磨损寿命,但是设计安装时采取的方法不同,整个排矿口的重量也存在很大的不同。完全铸铬钼钢排矿口的形式常常是一个整体的部件,它的规格也受到磨机重衬机安全工作荷载能力的限制。因此,在安装一套时,需要更多的零部件(如图 4 5 所示)。
   每个部件都不同,可以分为独立的顶盘和底盘,近来来则用螺栓将喷嘴和底盘分开(如图 6 7 所示)。有时,随着零部件的减少,排矿口部件的尺寸增大而导致排料尺寸的增加,便开发了一些设计,意图通过给料末端中空轴颈来给料。以上这些选择都可以解决整个生产过程中出现的重量问题,同时,在重新配置衬板组合之前,就可以丢弃掉磨损的部件。由于这两种情况下的磨损模式在底盘和独立的顶盘里都存在,因此,置换磨损部件时,往往不能与原来设计好的底盘匹配。
 
6 和图 7- 二片式完全铸铬钼钢排矿口部件

 

 

  以上提供的替代口在性能,安装及直接影响整个运行寿命周期成本的排矿口寿命上均有它们的优势和劣势。
Bullnose- 排矿口系统
   目前,正在对半自磨机和自磨机排矿口的性能,流量及磨损模式进行全面的研究。目的是提高 Bullnose 排矿口系统的可行性,从而提高磨损寿命和整个周期成本。
泥浆流量和磨损模式
矿石和泥浆通过排矿格子板后,流入了泥浆提升板中。在泥浆提升板腔中一共有两种传统的运输方式:一是泥浆采用直接路径,减少生命周期;二是成为粗粒矿物,延长生命周期。最常见的是,一部分粗粒矿物被困,并反向循环回到髓室进行另一轮磨矿(图 8 )。沿着这条途径,他们设计出了一个独特的磨损模式,最终影响了整个衬板的使用寿命。
8- 泥浆提升板的流型
大部分排矿口鼻型出口都未能成功地进行排矿,在产品进入中空轴颈前并通过固定螺栓的主要垂直叶片时,其内部主要为排矿口,如图 9 10 所示。排矿口的磨损和泥浆提升板腔直接受磨矿类型的影响,如是双向磨矿还是单向磨矿,不同的类型会产生不同的设计。
9- 磨损的橡胶排矿口                  10- 磨损的钢铁排矿口
磨损监测
   Bullnose 排矿口安装的位置,为了确保能在新设计中得到排矿口的磨损寿命,需要通过磨损程序得到相关的磨损数据,这些数据可以进一步地用在产品上,从而最大化消费者的利益。排矿腔关键区域的磨损点数据也输入了磨损程序中,用来预测在预定的改变后其估计寿命和磨矿吨位(图 11 12 )。
Bullnose 设计特点
Bullnose 排矿口设计的发展主要在于用最安全和最有效的方式安排排矿口组件,同时,还要延长排矿口的寿命周期,产生最大吨位。
3D 电脑辅助设计软件( CAD )开发了整套设计,确保 Bullnose 工具和铸造模拟中整套组件的安装,设计计算,电脑数控( CNC )。这套技术的设计意图是保证每个阶段通过演绎出来的生产过程没有任何损失。
通过最初的设计计算,得出设计过程中两个重要的部分。一,选择合适的材料可以最大化排矿口的使用寿命,减少产品的整体重量。二,设计的方法是用最有效地方法完成每个部件的安装,同时,在不使用适配器时,用到的组件完全配套,易于安装。
为了延长衬板的寿命,所有的鼻锥和叶片都需镶铸在白色铁料的内部,展示了磨损材料的完整横截面。相比之前在这个方面失败的设计,此设计在磨损方面有了很大的提升。这个区域具体的厚度和形状的定位要符合排矿口配件和磨机运行条件及运行的要求。
其余部件由复合低碳钢和橡胶制造,最小化整机重量,同时,在磨损较小的区域提供了合适的磨损特征。典型地说,每个组合中部件的数量在替换为 Bullnose 整套钢铁排矿口时,能够减至一半。同时,整个排矿口组件的整体数量也可以减少 40%
Bullnose 排矿口由一个完整的键控系统设计得出,确保最后一个排矿口都能熟练地安装起来,并且不需要移动其他配套的部件( Faulkner Criss Weidenbach Mosher 2007 )。在图 15 中, Bullnose 锁在排矿口的 Nose 和底盘上。这一特点对于衬板的维修和安排是至关重要的,能让 Bullnose 区别于其他部件,独立地安装在磨机中。生产的每一个新 Bullnose 在车间都会通过一个全方位的校检台,确保所有部件能够正确地安装,同时,也检查了所有空隙(如图 16 所示)。
为了减少每次安排时出现的停机时间, Bullnose 排矿口在顶端都有铸造吊环,能够完全吊住衬板机,这样一来,在固定衬板时能产生良好的机动性。同时,在某些情况下,每次安装时还能够减少 50% 的重衬时间(如图 17 所示)。随后,根据客户量身定做两个互成 90 度的吊环,如果可以乃至螺栓孔,则能提高重衬次数。
   每一个 Bullnose 排矿口通过全铸节的叶片窜入扁圆埋头螺栓(匹配扬程的最大尺寸)。这样易于安装,并在拧紧过程中,能阻止螺栓旋转出来。另外,有必要的时候,可以在设计中加入中空轴颈。为完成最后的安装(图 18 ),还在最里面的 ID 中安装了全铸件扣环,保证并减少操作期间的任何移动。同时,也使用了 M36 或( 1 ½ “ )扁圆埋头螺栓。
除了现有的 Bullnose 特征,在 Bullnose MK2 ”的设计中也有了进一步的提高,包括全退税鼻锥系统,减少连接过程中出现的所有泥浆。”主要”设计与新系统的结合,充分地密封了磨机排矿尾端中心,从而提高了磨机细度和性能流量(如图 19 20 所示)。
摘要
   Bullnose 排矿口系统的设计特点产生了积极的影响,通过提高磨损材料延长了衬板寿命,通过使用特有的关键系统减少了整个重衬时间,同时,也提高了衬板机的全兼容性。
在磨机操作过程中,相对传统的全橡胶或铸件的钢铁排矿口, Bullnose 排矿口是一种可行的替代品。通过以下三个案例分析可以得出此结论。
案例分析
    如下内容为三个案例分析,分析了所有不同尺寸的磨机安装 Bullnose 排矿口的好处。由于自磨机,半磨机机的运行条件不一,之前安装的排矿口的设计和用料的不同,安装 Bullnose 排矿口的好处也不同。
案例分析 1-32ft 半自磨机
第一个案例分析结果取自 32ft 半自磨机。表 1 中详细地列出了原始铸件钢铁排矿口系统获得了 10 6 个月的使用寿命,生产量为 5 1 百万吨。 Bullnose 排矿口系统 在原始铬钼钢铁排矿口的基础上增加了 95% 的产量,使用寿命增加了 113% (从原来的 322 天增至 685 天)。除了延长整个使用寿命, Bullnose 排矿口系统的整个重量减少了 41% ,磨机衬板的重量减少了 9520kg 。相比原始的 16 个钢铁部件, Bullnose 排矿口系统只安装了 8 个部件,从而减少了一半的安装时间。图 21 和图 22 展示了前 5 5 5 个月监测到的磨耗率对比情况。
Bullnose 排矿口系统产生了较好的运行结果,整个衬板的寿命从 10 6 增至 22 5 个月,减少了衬板的重量和安装的时间( Weidenbach Griffin 2007 )。
1-32ft 半自磨机 Bullnose 安装 - 案例分析 1
21- 运行 5 个月后的铬钼钢铁排矿口系统的磨损情况
22- 运行 5 5 个月后的 Bullnose 排矿口系统的磨损情况
案例分析 2-38ft 半自磨机
第二个案例分析结果取自 38ft 半自磨机。表 2 中详细地列出了原始橡胶排矿口系统取得的理想结果:在运行期间加工的吨位和预定的衬板时间,其使用寿命增加到了最长的时间,为 8-10 个月;上次检查结果得出,安装的 Bullnose 排矿口系统运行了 9 2 个月。同时,超声波磨损测量预值测定 Bullnose 的磨损寿命为 20 个月,磨矿吨位相似。因此,磨矿吨位和时间均为原来的两倍。
磨损率的对比明显,如图 23 24 所示。图 21 展示了排矿口中心的橡胶排矿口的磨损情况,在 10 个月后拆除,产生了 11 2 百万吨的产量。图 23 展示了运行 9 个月时检测的 Bullnose ,此时处于良好状态,鼻部和叶片的磨损度最小。
2-38ft 半自磨 Bullnose 安装 - 案例分析 2
23- 运行 10 个月后拆除的橡胶排矿口系统的磨损情况
24- 运行 9 个月后的橡胶排矿口系统的磨损情况
案例分析 3
第三个案例分析结果通过 40ft 半自磨机得出。表 3 具体列出了安装的第一个 Bullnose 排矿口和原始橡胶排矿口在运行相同时间后得到拆除,目的是为了在相同的 14 5 个月后得到真实的磨损对比情况。通过磨损数据可以得出, Bullnose 排矿口的拆除时间过早。安装的第二个 Bullnose 排矿口相比原始排矿口,增加了 26% 的吨位,同时,整个磨损寿命也增加了 15% ,从 510 天增至 442 天。排矿口的性能在安装的第三个排矿口上体现出来,磨损寿命增加了 49% ,从 442 天增至 658 天,吨位也在原来的基础上增加了 55%
Bullnose 排矿口系统,在保持原有生产率的条件下,显著的提高了磨损寿命,从 14 5 个月提升至 21 6 个月。
3-40ft 半自磨机 Bullnose 排矿口安装 - 案例分析 3
结论
   迄今为止,磨机运行和服务阶段中同时测算出的磨机性能,在安装 Bullnose 排矿口后明显得到了提升。每年的衬板都需要在设计上得到改进,磨损性能需要提高,改变的次数也需要减少,这些特征都能在 Bullnose 排矿口系统中得到体现。同时,这个系统也显著地减少了每次操作的成本。
致谢
本文作者在此感谢 Bradken 参与 Bullnose 产品的开发和制造工作的所有同事,同时,也感谢 Bradken 同意本人发表这篇文章。
 
 

http://www.cnmmlm.com/ask/expert/1 

 

 
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