我國是一個資源大國，鐵礦石開采量居世界前列，每年大約為2.5億t。襯板是磨機的主要消耗部件，一般高錳鋼襯板在一段磨機上使用壽命為6～10個月，在二段磨機上使用壽命為10～18個月。各礦山選礦廠用于處理鐵礦石的球磨機有上千臺，這些磨機每年就消耗襯板5萬t以上，耗費資金約2.5億元。
磁性襯板是靠磁力在襯板工作面吸附一層磁性物質(zhì)，形成保護層，減少襯板工作面與運動的介質(zhì)和物料直接接觸，從而達到減輕磨損，延長襯板壽命的目的。
北京礦冶研究總院擁有全國最大的磁性材料研究中心和生產(chǎn)基地，具有雄厚的技術(shù)力量，于1987年開始磁性襯板的研究，橡膠一金屬磁性襯板于1992年通過原中國有色金屬工業(yè)總公司組織的技術(shù)鑒定；1997年又與包鋼選礦廠合作，為其六系列二次Ø3. 6m×6.Om溢流型球磨機研制了HM型大型磨機全套磁性襯板（包括簡體襯板和端襯板），通過了中國有色金屬工業(yè)協(xié)會的技術(shù)鑒定。
1、國內(nèi)外概況
在20世紀70年代，挪威和美國就有人提出了用磁性襯板保護球磨機簡體和溜槽的建議。1980年瑞典Skega公司橡膠襯板的創(chuàng)始人Bertil Brandt在專利中提出了8種較實用的磁性襯板結(jié)構(gòu)。1983年1月，加拿大的第十五屆選礦會議上介紹了磁性磨機襯板在諾蘭達礦山有限公司Home選礦廠的試驗和應用情況。20世紀90年代初期開始在加拿大、美國、北歐、南美洲、非洲等一些國家和地區(qū)推廣應用磁性襯板。
國內(nèi)對磁性襯板的研制始于80年代末。除北1988年開始研制磁性襯板，1993年通過技術(shù)鑒定，長沙礦冶研究院和鞍山礦山設(shè)計院等單位也進行過此類研究。據(jù)資料介紹，這些單位的磁性襯板大多只能成功應用于磨機簡體，而且限于Ø3.2m以下的中小型二段球磨機。北京礦冶研究總院為包鋼選礦廠Ø3. 6m×6.0m溢流型球磨機研制的HM型全套磁性襯板的成功應用，使磁性襯板取得了很大進展。該磁性襯板不僅是國內(nèi)最大規(guī)格的球磨機磁性襯板，而且首次實現(xiàn)了大型磨機襯板的全部磁性化。
磁性襯板的結(jié)構(gòu)分為兩種形式：一是利用電磁鐵的磁力保護原有的襯板；二是利用磁性材料制成襯板，使簡體內(nèi)壁產(chǎn)生一種自動再生的動態(tài)保護層，目前成功應用的磁性襯板大都是這種結(jié)構(gòu)。
2 、HM型大型磨機磁性襯板的研制
磁性襯板由磁系、保護磁系的外殼以及聯(lián)結(jié)其兩者的彈性粘膠劑構(gòu)成。磁系的設(shè)計是磁性襯板研制成功的關(guān)鍵，需著重從構(gòu)成磁系的材料特性、磁系結(jié)構(gòu)及其表現(xiàn)的磁場特性這三個方面進行研究。
大型球磨機磁性端襯板在國內(nèi)還沒有成功應用的報道，主要原因是其受力方向與簡體襯板有較大不同。簡體襯板在工作中受到的沖力的法向分力較大，相對來說在簡體上的吸附和對保護層的吸附都較牢固。而端襯板在工作中受到的沖力的切向分力較大，因此相對來說在端蓋上的吸附和對保護層的吸附牢固性都較差。通過研究分析，我們根據(jù)已有的簡體襯板方面的經(jīng)驗，采取了一些特殊的措施，使端襯板能夠成功地應用于大型磨機上。
2.1磁系材料特性
磁系材料特性的好壞對襯板的性能有直接的影響，按照磁性襯板的使用條件，應選用硬磁材料。目前比較通用的硬磁材料有合金磁鐵和陶瓷磁鐵兩種。這兩種材料都有各自的優(yōu)缺點。從經(jīng)濟因素和磁性襯板的使用條件綜合考慮，并考慮到我院在磁性材料方面的優(yōu)勢，決定采用我院按照獨有的先進配方和工藝生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)陶瓷磁鐵，其剩磁B，可以達到0.4T，矯頑力Hab為230kA/m。
通過對襯板和保護層的重量以及負荷沖擊力的
估算，確定所需要的磁力大小。根據(jù)磁力計算公式 F= 39.882S式中：F-磁力(kN)；
S-接觸面積( f112)；
B-磁感應強度(T)。
可以確定磁極的磁感強度，從而可以確定磁極的尺寸。
磁極的尺寸與磁極表面磁場強度和磁場作用深度有直接關(guān)系。磁極底邊比一定時，隨著磁極厚度的增加，其表面的平均磁場強度增高，其沿厚度方向的磁阻也增大，用于克服磁阻所消耗的磁通量隨之增加，因此當磁極厚度增加到一定值時，磁極表面的平均磁場強度增加幅度越來越小，圖1為我們實測的永磁體厚度與其表面磁感應強度的關(guān)系曲線。
2.2磁系結(jié)構(gòu)
磁極在組成磁系后，其表面的場強和作用深度與組成磁系后的極數(shù)、極性、極距、極隙和磁系寬度等參數(shù)有關(guān)。
根據(jù)襯板表面吸附的保護層的厚度要求，磁系表面不僅要有足夠的磁場強度，還要有適宜的磁場作用深度。極距的變化對磁系的磁場強度和磁場作用深度都有影響。永磁磁系沿磁極對稱面上的磁場強度變化規(guī)律可以用以下公式表示：
從上式看出，當極距L較小時，磁場梯度大，反之磁場梯度小，圖2為實測的不同極距時磁場強度沿極面中心垂直方向的變化曲線。
在以上研究的基礎(chǔ)上，最終確定了多極布置、較小的磁極距、較高的磁場強度、較高的磁場梯度的開放磁系。
2.3磁場特性
該磁系所表現(xiàn)的磁場特性為：單塊襯板安裝到簡體后，由于磁路磁阻和磁通分布得到改善，并能形成封閉的磁路，襯板表面的磁場強度得到進一步增強；極距較小，磁場梯度大，磁極表面磁場吸力大，離開極面不遠，磁場強度下降較多，從而使襯板表面吸附的保護層更穩(wěn)定而又不會太厚；襯板N、S極的交替排列方式和寬極系的設(shè)計，使襯板表面的磁場強度分布呈均勻的自然波形，有利于保護層的穩(wěn)定和磨機的工作條件改善；襯板表面吸附的保護層內(nèi)部被二次磁化并相互形成封閉磁路，也有利于保護層的穩(wěn)定，而在保護層表面的磁場強度幾乎為零，因此不會對被磨物料造成磁化作用而影響分級。使整個襯板的磁場特性符合襯板的工況要求。
3、生產(chǎn)應用與考察
3.1原礦性質(zhì)
包鋼（集團）公司選礦廠是一大型鐵一稀土選礦廠，始建于1958年，現(xiàn)已建成8個選礦系列，年處理礦石能力1100萬t以上。包鋼選礦廠原礦來自白云鄂博礦，該礦屬沉積變質(zhì)一高溫熱液交代大型鐵一稀土多金屬共生礦床，質(zhì)量密度為3.7 t/m3，體積密度為2.3 t／m3，普氏硬度為8~ 12，鐵品位為32.0%，原礦中磁鐵礦占50%～51%。磁鐵礦屬強磁性礦物，比磁化率為6300～12000m3/kg，其存在為磁性襯板的成功應用提供了良好的基礎(chǔ)。
3.2生產(chǎn)應用與考察結(jié)果
3.2.1 磨損量考察和壽命分析
包鋼選廠六系列二次Ø3.6m×6.Om溢流型球磨機安裝全套HM型磁性襯板（包括簡體襯板和端襯板），運行效果令人滿意。圖3為安裝磁性襯板的穴系列二次球磨機，圖4為球磨機內(nèi)部的照片，可以看出襯板表面的吸附保護層非常均勻牢固。
磁性襯板應用過程中，多次利用停車機會進行了觀察，發(fā)現(xiàn)磨損情況比較理想，磨損速度與預想的襯板壽命基本一致。磨損規(guī)律為，凸出的筋板、棱角處首先磨損，端襯板較筒體襯板磨損快，排礦端襯板較給礦端襯板磨損快，就簡體襯板而言排礦端較給礦端磨損快。
2001年12月3日，我們對該磁性襯板磨損情況進行了實測。將襯板表面的保護層沿磨機軸向從筒體襯板到端襯板刮開一個帶狀區(qū)域，測量簡體襯板的磨損量并由此估算，簡體襯板的整個使用壽命將超過6年的設(shè)計值。
端襯板較筒體襯板磨損量稍大，磨損規(guī)律是，內(nèi)圈和外圈襯板磨損較少，中間的襯板磨損較多，這表明大部分介質(zhì)和物料在這個區(qū)域運動，并對相應的端襯板部分造成較大磨損。
3.2.2磁性襯板對球磨機處理量的影響
六系列二次球磨機安裝磁性襯板前后的處理量對比見表1。七系列二次球磨機使用的是高錳鋼襯板，六、七系列二次球磨機處理量對比見表2。
表1 使用磁性襯板前后的處理量對比
由表1、表2可見，縱向?qū)Ρ群蜋M向?qū)Ρ冉Y(jié)果都表明，六系列二次球磨機安裝磁性襯板后磨機處理量略有提高。縱向?qū)Ρ忍幚砹刻岣?5 .5t/h．橫向?qū)Ρ忍幚砹刻岣?.1t/h，考慮縱向?qū)Ρ忍幚淼V石的性質(zhì)和粒度會有變化，所以以橫向?qū)Ρ忍岣吡繛闇剩岣呗蕿?.16%。
3.2.3磁性襯板對磨機作業(yè)率的影響
包鋼選礦廠統(tǒng)計，在相同情況下，使用高錳鋼襯板每年用于安裝維修的時間為238h，而使用磁性襯板除了用于安裝需要24h外，在其整個使用周期里不需維護，即平均每年僅需4h，則使用磁性襯板每年節(jié)約時間為234h，可提高磨機作業(yè)率3.14%。
3.2.4使用磁性襯板對球磨機磨礦粒度、磁選精礦
品位、回收率的影響表3六、七系列二次球磨機磨礦粒度（／% - 75μm）
表3中看出，六系列二次球磨機安裝磁性襯板后，不但不影響磨礦粒度，而且與七系列相比，反而使磨礦粒度有所降低。
從表4中看出，六系列與七系列的磁選精礦品位和回收率基本一致，說明安裝磁性襯板對磁選精礦品位和回收率的指標沒有不良影響。
3.2.5五、六系列二次球磨機生產(chǎn)指標的考察
為了系統(tǒng)進行磁性襯板生產(chǎn)指標與高錳鋼襯板的比較。選礦廠于2001年8月對處理磁鐵礦的五、六兩個系列磨礦流程進行考察，兩個系列處理礦石性質(zhì)、磨礦分級設(shè)備和流程完全相同，其中五系列二次Ø3.6m×6.0m球磨機為高錳鋼襯板，六系列二次Ø3.6m×6.0m球磨機為北京礦冶研究總院研制的HM型大型磨機磁性襯板。取樣考察結(jié)果與應用數(shù)據(jù)基本一致。
4、結(jié)語
1.HM型大型磨機磁性襯板采用先進的材料，通過科學的磁系和結(jié)構(gòu)設(shè)計，成功地應用于包鋼選礦廠Ø3.6m×6.0m溢流型球磨機上，這是目前成功應用的最大規(guī)格的全套磨機磁性襯板。
2．襯板壽命預計為6年以上，可達到高錳鋼襯板的4～6倍。
3．不需維護，提高磨機作業(yè)率3 .14%。
4．磁性襯板較高錳鋼襯板薄，可增大磨機容積，提高磨機處理能力3 .16%。
5．對磨礦產(chǎn)品粒度、磁選精礦品位和回收率沒有不良影響。
6．磁性襯板還具有重量輕、節(jié)電、單塊尺寸小、安裝方便、噪音低、減輕工人勞動強度、節(jié)省磨機操作成本等優(yōu)點，每系列每年就可為包鋼選廠增加經(jīng)濟效益117.8萬元。
三門峽富通新能源科銷售顆粒機、秸稈壓塊機、回轉(zhuǎn)窯、烘干機等機械設(shè)備。
