立式螺旋攪拌磨機的使用管理及維修與磨礦效率分析

1、立式螺旋攪拌磨機的使用、維修管理與磨礦效率分析馮永豪云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司 云南 文山 663701摘要近年來，立式螺旋攪拌磨機憑借自身高效、節(jié)能及自分級能力等優(yōu)點，已被廣泛應(yīng)用于金屬及非金屬選礦廠的細(xì)磨及超細(xì)磨工序中。高效與節(jié)能是立式螺旋攪拌磨機的主要優(yōu)勢；然而，在工業(yè)生產(chǎn)運用中，往往因管理、維修及使用不當(dāng)，使其磨礦效率大幅下降，同時能耗增加。因此，本文筆者結(jié)合多年維修管理經(jīng)驗，就立式螺旋攪拌磨機的管理與維修進行討論分析，以降低維修運行成本，提高磨礦效率。關(guān)鍵詞：能耗；效率；螺旋攪拌體；維修立式螺旋攪拌磨機簡稱立磨機，誕生于20世紀(jì)50年代，最早主要應(yīng)用于非金屬礦的粉磨，其磨礦過程主要以研

2、磨為主，明顯不同于傳統(tǒng)球磨機的瀉落沖擊式磨礦。憑借自身高效節(jié)能的優(yōu)勢得到了飛速發(fā)展。20世紀(jì)80年代中后期，立式螺旋攪拌磨機開始應(yīng)用于有色金屬礦的粉磨，并在金礦、銀礦、鉬礦、鉛鋅礦、錳礦、鐵礦、銅礦和鎳礦等選廠的細(xì)磨或再磨作業(yè)中取得良好的效果。立式螺旋攪拌磨機的快速發(fā)展主要得益于其能耗與磨礦效率上的巨大優(yōu)勢，其磨礦效率是傳統(tǒng)臥式球磨機10倍左右，而能耗僅為傳統(tǒng)臥式球磨機的50%，符合當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)節(jié)能降耗的需求。1、立式螺旋攪拌磨機結(jié)構(gòu)及工作原理如右圖所示：立式螺旋攪拌磨機是一種垂直安裝、帶有攪拌裝置的細(xì)磨設(shè)備，主要由主電機、減速器、豎軸總成（簡稱支架）、攪拌螺旋體及筒體等五部分組成。其工作原理

3、簡單說來為電機通過減速器與豎軸總成驅(qū)動螺旋攪拌器回轉(zhuǎn)，帶動研磨介質(zhì)和物料發(fā)生相對運動而產(chǎn)生相互摩擦進行磨礦，利用物料之間及物料與研磨介質(zhì)之間凸凹的不平的表面進行相互咬合，使作用表面反復(fù)產(chǎn)生應(yīng)力促使礦物發(fā)生疲勞破壞，最終起到研磨效果。2、主要部件簡介2.1 螺旋攪拌體螺旋攪拌體是立式螺旋攪拌磨機最為核心的部件，它是礦物研磨工作所需能量的傳遞者與直接參與者；也是立磨機最容易損壞的部件，它是每次檢修維護的重點，檢修質(zhì)量的好壞將直接影響該立式攪拌磨機的磨礦效率與能耗。螺旋攪拌體的螺旋葉片一般采用分體式螺栓支架與耐磨葉片，耐磨葉片與螺旋支架使用螺栓連接，方便今后的檢修更換。在其運行過程中，耐磨葉片屬于易

4、損件，它直接參與到介質(zhì)與礦物的咬合及研磨中；而螺旋支架主要為耐磨葉片提供支持與定位。2.2 電機與減速機電機與減速機是立式螺旋攪拌磨機的動力傳動總成，好比汽車的發(fā)動機與變速箱，主要作用就是提供動力，控制螺旋軸轉(zhuǎn)速。理論上，立磨機的磨礦效率會隨轉(zhuǎn)速的提高而增加。然而電機與減速機配套后的輸出轉(zhuǎn)速必須與螺旋攪拌體的設(shè)計轉(zhuǎn)速一致，轉(zhuǎn)速過快，有可能導(dǎo)致過磨或過載；轉(zhuǎn)速過慢，則會影響立磨機的磨礦效率，從而出現(xiàn)研磨不足、粒度過大等。在日常使用過程中，我們只有按要求進行維護保養(yǎng)，電機與減速機不易損壞，其設(shè)計參數(shù)我們也不會隨便更改，故在本文中不對其進行詳細(xì)介紹。2.3 筒體筒體高度直接影響磨礦介質(zhì)的表面壓力，隨

5、著簡體高度的增加，介質(zhì)的表面壓力逐漸增大，導(dǎo)致各層問的表面摩擦力逐漸增大，此時研磨效果較好；但是當(dāng)增大到一定高度時，隨著高度的增加介質(zhì)表面壓力變化不大。因此，筒體的高徑比是一個非常重要的參數(shù)，選取時需要考慮磨礦介質(zhì)的應(yīng)力強度、攪拌機構(gòu)的轉(zhuǎn)速以及磨礦時間等因素，高徑比通常在1.5：1至3：1之間。立磨選用后筒體高徑比即為定性參數(shù)，我們不會對其進行更改，故本文不再詳細(xì)介紹。2.4 豎軸總成豎軸總成為立磨機的傳動裝置，主要負(fù)責(zé)將減速機低速軸輸出的扭矩傳遞至螺旋攪拌體。其結(jié)果較簡單，由傳動主軸、軸承及軸承室組成，軸承室同時也起到支架的左右。豎軸總成軸承需承受螺旋體的重力以及工作中產(chǎn)生的豎軸向下的作用力

6、。因此必須按要求及時進行潤滑保養(yǎng)，以防止其過早損壞。3、影響立式磨機磨礦效率的主要因素3.1 螺旋直徑立磨機的研磨工作主要發(fā)生在螺旋葉片之上的區(qū)域，當(dāng)螺旋葉片直徑增大時，葉片與研磨介質(zhì)的接觸面積增大，故立磨的磨礦效率會有所提高。但是螺旋直徑不能過大，螺旋直徑的增大會縮小螺旋外緣與筒體內(nèi)壁的環(huán)形區(qū)域間隙，間隙過小易造成卡球，不利于磨礦介質(zhì)在磨機筒體內(nèi)的上下循環(huán)運動，此外螺旋直徑過大會導(dǎo)致螺旋外緣的磨礦介質(zhì)運動速度過大從而會增大筒體內(nèi)壁的磨損速度，因此螺旋直徑的選取必須綜合考慮簡體的結(jié)構(gòu)、磨礦介質(zhì)大小等因素的影響。一般應(yīng)控制在0.75D-0.8D之間（D為筒體內(nèi)徑）。3. 2 螺旋升角螺旋升角既螺

7、旋體螺旋葉片長任意一點處的螺旋切線與該點水平面的夾角。螺旋體在螺旋直徑一定時，螺旋升角與螺距成正比，螺距減小則螺旋升角減小。立磨機的磨礦效率與螺旋升角成反比，在轉(zhuǎn)速計螺旋頭數(shù)一定的情況下，螺旋升角越大，立磨機的磨礦效率就越低。在立式攪拌磨的設(shè)計中，需要根據(jù)立磨機規(guī)格、設(shè)計轉(zhuǎn)速和實際礦石性質(zhì)，來確定合適的螺旋升角才能達到最佳的磨礦效果。3.3 螺旋葉片截面形狀如下圖所示，螺旋襯板的截面形狀通常有矩形截面和梯形截面，螺旋直徑相同時梯形截面的螺旋表面與磨礦介質(zhì)的接觸面積大于矩形截面。梯形截面有助于減小磨礦介質(zhì)由中心向外緣的移動速度，防止部分研磨介質(zhì)脫離螺旋面，從而增加磨礦介質(zhì)與螺旋表面之間的研磨概率

8、，提高磨礦效率。矩形截面 梯形截面3.4 螺旋葉片材質(zhì)立式螺旋攪拌磨機的螺旋葉片有合金鋼、不銹鋼及聚氨酯等材料。合金剛及不銹鋼因自身密度大硬度高，對硬、軟質(zhì)礦物的研磨效果都比較好；但因重量大故能耗高；而聚氨酯材質(zhì)自重輕硬度低，對硬質(zhì)礦物的研磨效果較差，但能耗低。我們螺旋攪拌器耐磨葉片的材質(zhì)選擇上應(yīng)根據(jù)自身工況壞境謹(jǐn)慎選擇，高硬度的礦物的研磨應(yīng)選用合金鋼或不銹鋼，低硬度或軟質(zhì)礦物的研磨應(yīng)選用聚氨酯。3.5 研磨介質(zhì)研磨介質(zhì)的選擇對立式螺旋攪拌磨機的磨礦效率極為重要。因立式螺旋攪拌磨機主要運用于礦物的細(xì)磨及超細(xì)磨工序，磨礦粒度要求極細(xì)，介質(zhì)表面如存在大量坑洼，將被礦粒當(dāng)作天然避難所，躲過滾壓研磨。

9、故在選用研磨介質(zhì)時，應(yīng)選用表面較為光滑的軸承鋼球。我們曾經(jīng)進行過實驗，使用皮帶除鐵器篩分出的硬質(zhì)頑固礦石及相同直徑的普通高、中洛球替代軸承鋼，實驗結(jié)果是磨礦粒度均未達到要求，立磨機磨礦大幅度效率下降！實驗證明，磨礦介質(zhì)的選用對立磨機的磨礦效率有重大影響，在選用時應(yīng)謹(jǐn)慎。4、維修管理過程中應(yīng)注意的問題4.1 相鄰兩片螺旋葉片銜接處起臺螺旋體在運轉(zhuǎn)時，螺旋葉片將受到部分垂直于螺旋面向下的作用力。在該作用力長期影響下，如螺旋支架強度不足，將會在倆片螺旋葉片銜接處發(fā)生塑性變形，導(dǎo)致原本“光滑”螺旋面出現(xiàn)連接臺階。當(dāng)出現(xiàn)該情況時，立磨螺旋攪拌磨機的負(fù)荷會大幅增加，磨礦效率會急劇下降。原因在于大量的磨礦介

10、質(zhì)在逆流而上的過程中，遇到臺階將會被其趕出螺旋體外部返回筒體底部，如此發(fā)生惡性循環(huán)，臺階下部的螺旋葉片加速磨損，螺旋體使用壽命大幅下降。適當(dāng)增加螺旋支架的厚度，能增加螺旋支架的強度，從而防止兩相鄰螺旋葉片連接處起臺現(xiàn)象。4.2 螺旋體耐磨葉片連接螺栓易磨損螺旋葉片與螺旋支架使用螺栓連接，在使用過程中往往因為連接螺栓螺母磨損而使耐磨葉片脫落，如不及時發(fā)現(xiàn)將導(dǎo)致螺旋體螺旋支架損壞、螺旋軸扭轉(zhuǎn)變形、螺旋體卡死、電機及減速機損壞等嚴(yán)重后果。為此，在設(shè)計耐磨葉片時，可在其上增設(shè)連接螺旋螺母沉孔，將連接螺旋螺母有效地保護起來，降低磨損速度，從而可有效防止螺旋體螺旋葉片過早脫落。4.3 螺旋體的整體維修可能

11、導(dǎo)致部分參數(shù)發(fā)生變化 在實際生產(chǎn)過程中，我們可能因螺旋體支架磨損或變形，因而對其全部切除，重新焊接。無論外修還是內(nèi)修，因螺旋支架發(fā)生變形，在螺旋體的螺距及螺旋升角等參數(shù)進行測量時，得到的可能數(shù)據(jù)存在較大的誤差。根據(jù)此數(shù)據(jù)加工成出的螺旋支架，其螺旋升角可能有所增加。導(dǎo)致現(xiàn)有的轉(zhuǎn)速無法促使介質(zhì)在螺旋面上完成自下而上的旋滾運動，而全部堆積與筒體底部。從而導(dǎo)致浸沒于介質(zhì)內(nèi)的螺旋葉片嚴(yán)重磨損，而上部葉片完好的情況。如此長期運行，立磨機將完全喪失研磨功能，并且下部螺旋體將完成損壞。所以，在維修管理過程中，保證維修后的螺旋體螺距、螺旋升角等參數(shù)始終不變，如無需要，我們切不可輕易改變。 4.4 介質(zhì)在離心力或

12、重力左右下過早脫離螺旋體在螺旋體轉(zhuǎn)動過程中，研磨介質(zhì)會受到離心力及部分重力的分力左右，使其向旋轉(zhuǎn)的螺旋體外圈慢慢偏移，最后脫離螺旋攪拌體。如此循環(huán)同樣將使螺旋體上、下部葉片磨損速度失衡，使下部葉片過早損壞。為此，我們可在耐磨葉片外緣增設(shè)擋圈或使用梯形耐磨葉片（內(nèi)低外高）來解決。4.5 正常磨損情況下的周期失衡立磨在運行使用過程中，因重力作用，其筒體下半部的介質(zhì)密度總是高于上半部；也就是說，正常磨損情況下，下半部的螺旋葉片磨損速度總要比上半部快一些，磨損過快的區(qū)域主要發(fā)生在其下部的1/3段！因此，在平時的維修管理中，我們可采用厚度不同的螺旋葉片上下搭配使用，適當(dāng)?shù)脑黾幽p較快區(qū)域的葉片厚度，適當(dāng)

13、減少上半部部分螺旋葉片的厚度，以實現(xiàn)同步磨損，從而提升整個螺旋體的使用壽命，降低維修成本，增加設(shè)備開機率。5、總結(jié) 綜上所述，在立式螺旋攪拌磨機的使用中，主軸轉(zhuǎn)速、螺旋外徑、螺旋面面積、螺旋升角、螺旋材質(zhì)、介質(zhì)選用、葉片結(jié)構(gòu)等諸多原因均會對立磨的磨礦效率產(chǎn)生較大影響。在實際生產(chǎn)中，我們可以根據(jù)生產(chǎn)需要，通過調(diào)整上述一個或多個參數(shù)來增加或降低立磨機的磨礦效率。通過科學(xué)合理的維修管理降低運行成本，增加磨機開機率。通過科學(xué)的使用及選才，增加配件使用周期等。立式螺旋攪拌機聚結(jié)構(gòu)簡單、操作維護方便、占地面積少、運行平穩(wěn)噪音低、細(xì)磨能力強、高效節(jié)能等優(yōu)點于一身，已被廣泛使用金屬及非金屬礦物的細(xì)磨及超細(xì)磨工序中。然而如不能正確使用、維修與