南山礦盤式磁選機新型刮板裝置研究及應用

馬守斌 馬志峰 程傳麟 林震源 王本治 戴 俊

（安徽馬鋼礦業資源集團南山礦業有限公司）

我國鐵礦石資源85%為貧礦，開采難度大，利用成本高，對尾礦的回收利用意義重大。盤式磁選機在選礦工藝流程中專用于回收尾礦漿中的磁性礦物，以提高綜合經濟效益。1990 年我國開始引進盤式磁選機，通過不斷的應用及改進，該設備已在各種尾礦磁性礦物的回收中廣泛應用［1］。

傳統的盤式磁選機沿盤面設計成360o全磁系，無弱磁場或零磁場區，必須采用刮板強制卸料?，F有刮板技術無補償磨損功能，當刮板刃口逐漸磨損后，刮板刃口和盤面間隙逐漸增大，盤面將吸附并攜帶大于3 mm 厚的致密磁性礦物層且無法全部被刮除，極大的降低了盤式磁選機的回收效率。近年來，研究人員針對傳統盤式磁選機刮板磨損快，卸料不徹底，提出了不同的設計理念，進行了不斷的創新，研發了相應的新型設備［2-4］，但都存在一定的局限性。為此，南山礦研發了一種具有自動補償磨損量的盤式磁選機新型刮板裝置，以解決盤式磁選機卸料不徹底和刮板磨損快的難題。

1 南山礦生產概況

目前，安徽馬鋼礦業資源集團南山礦業有限公司應用的盤式磁選機共11 臺，東選3 臺，和選8 臺。東選盤式磁選機刮板采用不銹鋼角鐵制作，生產中磁選盤存在間距不一致的問題，即使裝入新刮板，其刃口與盤面仍有間隙，不能緊密貼合，間隙最大處達10 mm 以上。隨著刮板逐漸磨損，因無法補償和調整，刮板刃口與盤面間隙增大，導致磁選機回收率下降，尾礦漿中的磁性礦物流失較為嚴重。為提高磁選機回收效率，刮板、磁選盤更換頻繁，不僅增加了成本消耗，還制約了生產。和選盤式磁選機刮板使用柔性材料制作，新品使用壽命僅兩周左右；因該刮板磨損后也無法調整和補償，隨著刮皮逐漸磨損，刮板卸料率也隨之不斷下降。南山礦業有限公司盤式磁選機因刮板逐漸磨損后無法調整和補償［5］，導致卸料不徹底，刮板和盤面磨損快且更換頻繁，含有磁性礦物的尾礦漿被直接排入凹山坑，不僅造成了資源浪費，而且帶來了較為嚴峻的環境污染問題。南山礦刮板裝置照片見圖1。

2 新型刮板裝置研發

2.1 新型刮板裝置結構

南山礦業有限公司經現場調研，應用一種具有高彈性和高耐磨性的高分子新型聚氨酯材料研發出了具有自動補償磨損量的盤式磁選機新型刮板裝置，其主要由刮板、壓桿、支撐座組成（圖2）。新型刮板采用6 mm 厚的高分子新材料制作，刃口切割成20°～25°，沿長度方向中心線鉆有與支撐座螺栓孔匹配的3 個螺栓孔。壓桿采用不銹鋼制作，為實體U 形，沿長度方向鉆3 個螺栓孔與刮板的螺栓孔匹配。支撐座為槽形，采用不銹鋼制作，左端面焊接有銷套，右側底部沿長度方向中心線上鉆有3 個螺栓孔。刮板通過壓桿用不銹鋼螺栓安裝在支撐座上，成V 字形，且刮板V字形開口寬度可通過螺栓調節。

2.2 新型刮板裝置工作原理

新型刮板裝置工作時，電機驅動磁選盤旋轉，吸附在磁選盤上的磁性礦物被帶出尾礦漿液面進入卸料區，刮板兩側刃口緊貼盤面將磁性礦物刮入V形槽中，經噴水管噴出的壓力水流將磁性礦物沖刷進入收集槽，再由壓力水流輸出回收利用。因新型刮板具有高彈性，刮板安裝時，調整刮板兩刃口緊壓在盤面上，會產生初壓力。刮板刃口在卸料過程中逐漸被磨損，預壓力會釋放相應量來補償磨損量，使刮板兩刃口始終與盤面保持緊密貼合，從而保證刮板裝置的卸料效果。

隨著刮板刃口逐漸磨損，刃口對盤面的預壓力會逐漸釋放，預壓力釋放殆盡后，刮板刃口和盤面之間會出現間隙。此時，松開壓桿上的螺栓適當圈數，刮板兩刃口又會與盤面緊密貼合，再次產生預壓力，又會恢復自動補償磨損量功能。

2.3 新型刮板裝置安裝方法

新型刮板裝置安裝時，首先調整螺栓使刮板刃口寬度略小于盤面間距，把支撐座右端放置在收集槽左側板上檐處。左側通過銷套活動連接在安裝橫梁上，要求支撐座處于兩磁選盤間的中間位置，且應保證適量的左右滑動余量。

磁選機最外側兩磁選盤的刮板裝置安裝時，收集槽側板上檐處設限位擋鐵約束支撐座正位，要求刮板一側刃口與盤面平行貼合。刮板裝置全部安裝完畢后，首先松開3 個螺栓，調整刮板刃口和盤面貼合，再松開3 個螺栓各4～5 圈。新型刮板裝置安裝示意見圖3。

2.4 刮板裝置其他制作方案

刮板裝置其他制作方法見圖4。

由圖4（a）可見，當刮板制作材料不具有高彈性時，在上述技術方案的基礎上，再增設1 個槽形托板和3 個壓縮彈簧，彈簧力迫使刮板V 形開口增大，刮板刃口壓緊在盤面上，并產生預壓力；在彈簧力的作用下，該設計方案的刮板同樣具有自動補償磨損量和調節功能，刮板刃口和盤面始終緊密接觸，可保持良好的卸料效果。由圖4（b）可見，2塊刮皮采用沉頭螺栓和彈簧板連接成一體，刮板同樣具有自動補償磨損量的功能，可達到良好的卸料效果。

3 應用效果

3.1 刮板使用壽命

2022 年7 月將新型刮板安裝在南山礦業有限公司東選1#盤式磁選機上進行試驗（圖5）。實際運行1 a后，現場采集數據表明，舊刮板1 min 回收粗精礦658.3 g，新刮板1 min 回收粗精礦2 929.2 g，應用效果顯著。新型刮板實際使用1 a前后對比照片見圖6。

由圖6可見，采用聚氨酯高分子新材料制作的刮板，通過1 a的運行試驗，該材料在尾礦漿中的耐磨性良好，測量刮板兩刃口磨損量最大處僅有4 mm，刮板設計補償量為10～12 mm，新刮板使用壽命長達2.5 a以上。

3.2 經濟效益分析

（1）舊刮板使用成本。每臺盤式磁選機舊刮板裝置購買新品成本1.16 萬元/a，舊刮板裝置維修成本0.54萬元/a，合計成本1.70萬元/a。

（2）新刮板使用成本。每臺盤式磁選機新刮板裝置購買成本360 元/a；新刮板裝置維修成本120 元/a，合計成本480元/a。

（3）每臺磁選機舊刮板年回收粗精礦經濟效益124.56 萬元，新刮板年回收粗精礦經濟效益554.25萬元，新刮板裝置安裝后，每臺磁選機多回收粗精礦經濟效益429.69 萬元/a。

盤式磁選機新舊刮板使用效果對比見表1。

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由表1 可知，盤式磁選機舊刮板平均卸料率為22%，新刮板具有自動補償磨損量的功能，可始終保持98%的卸料率，盤式磁選機安裝新刮板后經濟效益顯著。

3.3 項目創新點

（1）新刮板應用高彈性的高分子新型材料與螺旋傳動原理相結合，使刮板成V形結構，既可卸料，又可作為載具，同時還具有自動補償磨損量的特殊功能，可保證盤式磁選機始終保持98%的高卸料率。

（2）刮皮采用高分子耐磨材料制作，使用壽命高達2.5 a以上，可有效降低工人的維修強度。

（3）刮皮為柔性材料，不會損傷盤面，磁盤可永久使用，節約了設備維修成本。

（4）新型刮板只有刮皮是損耗件，其他零件均為不銹鋼材料，可永久使用，減少了成本投入。

（5）刮板裝置與機架為銷套活動連接，拆裝、更換刮皮方便快捷。

4 結 語

南山礦應用新材料與螺旋傳動原理相結合開發研制了一種盤式磁選機新型刮板裝置，具有自動補償磨損量的特殊功能，確保了盤式磁選機始終保持98%的高卸料率，大幅提高了刮板的使用壽命，徹底解決了盤式磁選機刮板卸料不徹底、刮板磨損快的行業難題，在同類礦山具有推廣應用價值和廣闊的市場前景。