【doc】湿式磨机中低铬铸铁磨球的磨损形貌分析

【doc】湿式磨机中低铬铸铁磨球的磨损形貌分析 湿式磨机中低铬铸铁磨球的磨损形貌分析 第25卷第2期 2003年4月 水利电力机械 WATERC0NSERVANCY&ELECrrRICPOWERMACHINERY V01.25No.2 Apr.2. o03 湿式磨机中低铬铸铁磨球的磨损形貌分析 Analysisonwornmorphologyofmiddleandlo, wchromiumgrindingballsusedinwetmill 黄明富,邓世萍,吕振林,饶启昌 HUANGMing—fu,DENGshi—ping,MZhen—lin2,RAOQi—chang (1.江西德兴新旗铸造厂,江西德兴3M2~;2.西安理工大学材料学院,陕西西安710048; 3.西安交通大学,陕西西安710048) (1.ji~,gxiDexingXi.qiFoundryWorks,Dexing334224,Chian;2.SchoolofMaterialScienc eandEngineering,Xi'anUniversity ofTechnology,Xi'an710048,Chian;3.Xi'anJiaotongUniversity,Xi'all710049,Chian) 摘要:低铬铸铁磨球存在切削,凿削,冲击坑及腐蚀坑等多种磨损形貌,观察分析后可知,欲进一步降低耗 球量,不仅要提高磨球的硬度,而且要提高磨球材质的耐蚀性. 关键词:湿式球磨机;低铬铸铁;磨球;磨损形貌 中图分类号:TH117.1:TG143.9文献标识码:A文章编号:1006—6446(2003)02—0041—04 Absct:WommorphologyoflowchromiumcastirongrindingballsusedinwetmillinDcopper minewasarIalyzed withSEM(scanningelectricalmicroscope).Itcallbeconcludedthattherearemanywornmor phologiessuchasmicro-cut— tings,chippers,impactedpitsandcorrosionpitsonthewornsurfaceoflowchromiumcastiron .Inordertodecreaseth6COn— sumptionofgrindingballsusedinwetmill,itisnecessarytoincreasenotonlythehardn~ofndi ngballs,butalsothe corrosion-resistantperformanceofgrindingballs,inordertodecreasetheconsumptionofgri ndinsballsusedinwetmil1. Keyword:wetballmill;lowchromiumcastiron;grindingball;wearmorphology 0引言1.工况条件 低铬白口铸铁磨球,由于价格低廉,制造工艺简 单,并具有良好的使用性能,因而在矿山湿式磨机中 得到广泛应用.德兴铜矿是我国和亚洲的大铜矿之 一 ,拥有泗洲和大山两大选矿厂,原矿日处理能力分 别为3万吨和9万吨.两选矿厂共拥有不同类型的 球磨机20台,特别是大山选矿厂拥有5.5in×8.5in 溢流型球磨机8台,在国内属于大型球磨机类型.两 选矿厂每年磨球消耗量约2万余吨.采用低铬白口 铸铁磨球,其吨矿石磨球消耗量在0.8,1.0ks之间, 取得了良好的经济效益.为了进一步降低球耗量,提 高经济效益,有必要对低铬白口铸铁磨球在泗洲和大 山两选矿厂湿式球磨机内使用的磨球进行磨损失效 分析,弄清其磨损机理,为今后进一步降低磨球消耗 量奠定基础. 供磨损形貌分析的低铬白口铸铁磨球均采自德 兴铜矿泗州和大山两大选矿厂.德兴铜矿采用湿磨 工艺,所用磨机如表1所示. 德兴铜矿矿区内的矿石根据矿体岩石种类的不 同,可分为斑岩型和千枚岩型矿石.矿区内有氧化 矿石,混合矿石和原生硫化矿石等3种工业类型,以 硫化矿石为主,矿石含硫量在2%左右. 表1泗洲及大山选矿厂所用球磨机 德兴铜矿金属矿石以黄铁矿,黄硫矿为主,黝铜 收稿日期:2002—06—20 作者简介:黄明富(1965一),男,江西上饶人,江西德兴新旗铸造厂副厂长, 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师,主 要从事矿山耐磨材料的开发和生产管理. ? 42?水利电力机械2003年2月 矿,辉铜矿,斑铜矿,辉钼矿次之,间有少量的方铅矿 和闪锌矿.非金属矿物以绢云母,石英为主,绿泥 石,长石,方解石,云母,白云母次之. 矿区矿石的铜品位介于0.2%,0.6%之间,平 均品位0.467%. 矿石硬度一般为5,8F之间,属中 硬矿石. 矿石经破碎后,进入球磨机.泗洲 选矿厂球磨机进料粒度<15I/I1TI,一般为 11mill,大山选矿厂为8.5,9.5mill.出 料粒度,泗洲选矿厂<一200,460目,大 山选矿厂<一200,80目.矿浆质量浓 度为70%,75%,两选矿厂均加入石 灰,调整矿浆pH值.大山选矿厂石灰 是在磨机入料口加入,矿浆呈中性偏碱, 而泗洲选矿厂石灰是在出料口加入,故 球磨机内矿浆pH值应属于中性偏酸, 因此工况条件比较恶劣. 2磨球材质 所用磨球材质为低铬白口铸铁,其 化学成分如表2所示. 稀土合金加入量:0.3%,0.5%. 磨球采用金属型铸造,并经回火处 理,金相组织为(Fe,Cr)C共晶碳化物+ 珠光体类型基体组织. 3磨损形貌 磨球在湿式磨机中的运动方式或与 矿石相互作用方式,无外乎是撞击,滚动 机制. 泗洲选矿厂和大山选矿厂所用过的低铬白口铸 铁磨球在扫描电镜下观察的磨损形貌如图1,图2 所示. ×100 图1泗洲选矿厂用过的低铬白口铸铁磨球磨损形貌 ×1O0×400 图2大山选矿厂用过的低铬白口铸铁磨球磨损形貌 与滑动.而且在湿式磨机中还存在腐蚀作用,因此, 磨球在湿式球磨机中承受着小能量多次冲击,磨损 和腐蚀.在湿磨中,磨球承受的小能量多次冲击载 荷,由于矿浆的涂覆作用而比干磨时小;而磨损和腐 蚀的共同作用,特别是两者之间的相互作用,使湿磨 时的磨球消耗量远远高于干磨.因此观察磨球的磨 损形貌,从中可以得知磨球在湿式球磨机中的磨损 从上述SEM照片可以看出,低铬白口铸铁磨球 无论在泗洲选矿厂还是在大山选矿厂湿磨机中运行 后,都存在下述形貌. (1)切削沟槽和凿削,在同样矿石条件下,磨球 硬度越低,则沟槽越明显.低铬白口铸铁磨球在泗 洲选矿厂运行后,其切削沟槽的深度与宽度均明显 大于大山选矿厂运行后的低铬白口铸铁磨球. 表2低铬白口铸铁磨球化学成分及硬度 (2)冲击坑,磨球表面上 的凹坑,既是磨球与磨球,磨 球与矿石,磨球与衬板之间 相互滚动,冲击而形成,也是 由于多次冲击引起塑性变形 使材料脆化而形成,也可以 由于多次冲击疲劳引起的疲 第25卷第2期黄明富,等:湿式磨机中低铬铸铁磨球的磨损形貌分析?43? 劳剥落所造成. (3)腐蚀坑,是由于铸铁中夹杂物的点蚀,碳化 物的相界腐蚀以及冲击塑变而导致的"应变差异电 池"所引起. 上述磨球磨损形貌反映出低铬白口铸铁磨球在 湿式球磨机中存在以下磨损机制. (1)切削和凿削磨损,矿石对磨球表面以显微切 削或犁削的方式形成沟槽,这些沟槽的产生是由于 矿石对磨球表面滑动而产生的,如图3所示. (2)塑性变形磨损,矿石与磨球间相对滑动,滚 动和冲击时,磨球表面将发生塑性变形而形成凹坑, 如图4所示,或多次相互撞击,多次相互接触发生反 复塑性变形,因应变疲劳而萌生裂纹,裂纹的扩展将 导致磨球表面的剥落. (3)疲劳磨损,低铬白口铸铁磨球在承受反复冲 击力,接触压应力和切应力作用下,产生应力疲劳, 在磨球亚表层和碳化物相界处萌生疲劳裂 纹,裂纹的扩展而导致磨球表面的剥落. 低铬白口铸铁的共晶碳化物,皮下气孔,夹 杂物都是这类应力疲劳的裂纹源. (4)腐蚀与磨损的相互作用,腐蚀与磨 损的交互作用是导致湿式球磨机中磨球磨 耗量永远大于干磨的重要原因.腐蚀对磨 损的促进反映在相界腐蚀对磨球表面组织 的破坏以及腐蚀对二次磨损的促进;而磨 损对腐蚀的促进反映在磨料机械作用对表 面腐蚀钝化膜的破坏以及塑性变形磨损所 形成的冲击坑,滚压坑,在坑边缘及坑底部 由于塑性变形不同,坑边缘相对坑底部具 有较高的位错密度,在矿浆作用下,构成所 谓的"应变差异电池",导致腐蚀加剧,如图 5所示. 4分析讨论 (1)大型湿式球磨机,虽然磨机直径增 大,会导致磨球的冲击力和冲击能量增大, 但并非呈指数增加,而磨机直径增大,其运 转速度也相应降低,如表1所示.泗洲选 矿厂3.1m×3.2m格子型磨机转速为 21.8r/rain,大山选矿厂5.5m×8.5m溢 流型磨机转速仅为13.4r/min.后者直径 虽增加了77%,但转速只降低了40%.磨 球在球磨机筒体转动时,除本身的重力作 用外,还受到磨球与衬板,磨球与磨球之间 相对滑动的摩擦力作用,以及筒体转动时所产生的 离心力作用,磨机转速越快,则离心力越大.当磨球 被提升到一定高度,其本身的重力超过离心力时,磨 球则被抛落.离心力越大,磨球的提升高度也越高. 因此,磨机直径越大,转速越小,产生的离心力也就 越小,磨球被提升的高度就越低,因此,磨球与磨球, 磨球与衬板相互间的接触应力越小.从泗洲选矿厂 所用磨球的磨损形貌分析来看,由于相互间接触应 力较大,为防止低铬白口铸铁磨球破碎率增大,故将 含碳量降低,使磨球硬度有所降低,所以在相互撞击 时,矿石颗粒被嵌入到磨球表面,如图6所示.在随 后的运行过程中,这些被嵌入磨球表面的矿石又对 磨球与衬板进行切削与凿削. (2)对德兴铜矿湿式球磨机中运行的低铬白口 铸铁磨球来讲,腐蚀是不可忽视的因素.由于被磨 的矿石是以硫化矿石为主,矿石含硫量在2%左右 图3铬J图4嚣呈三 一一 低铬白口铸铁一,矿石颗粒被嵌入低铬图5 磨球腐蚀坑图6白口铁磨球面 _『ll ? 44?水利电力机械2003年4月 因此,矿浆的pH值必然偏酸性.虽然可以通过加 入石灰调节pH值,使矿浆pH值偏碱性,但因石灰 并未在人料口加入,所以对磨机中矿浆的pH值并 没有改变多少.随着矿浆pH值降低,磨球消耗量 随之增高.从低铬白口铸铁磨球磨损形貌来看,腐 蚀坑占有一定的比例.因此,如欲进一步降低磨球 消耗量,不仅要提高磨球硬度,以抵抗矿石的切削与 凿削,而且要进一步提高磨球耐蚀性,以抵抗矿浆的 腐蚀,减轻腐蚀对磨损的促进作用. (3)磨球的切削,凿削磨损不仅与磨球材质与矿 石硬度有关,而且与入磨的矿石块度有关.泗洲选 矿厂球磨机直径虽较小,但矿石入磨块度却比大山 选矿厂的大,从图1,图2的磨球磨损形貌来看,泗 洲选矿厂的磨球因切削,凿削所形成的沟槽比大山 选矿厂的磨球既深又宽,因此前者的磨球消耗量比 后者的大. 5结论 (1)低铬白口铸铁磨球在德兴铜矿湿式球磨机 中运行后的磨损形貌有切削,凿削,冲击坑与腐蚀坑 等多种形式. (2)欲进一步降低磨球消耗量,不仅要提高磨球 硬度,而且要提高磨球的耐蚀性. 参考文献: [1]饶启昌,吕振林,周平安.腐蚀磨损及耐磨蚀材料的选择 [J].铸造,2000,49(增刊):585,591. [2]张裕新,吕振林,饶启昌,等.湿式磨机磨球的腐蚀磨损 [J].水利电力机械,1999,(5):6,10. [3]仝健民,沈天一,邓海金,等.磨球磨损失效分析[2].磨 损失效分析案例汇集[M].北京:机械工业出版社,1985. (编辑:李国云) <,0<)?<)?<,?<,?<)?<,?<,?<)?<)?<,?<)? <)?—?<)?<)?<)?0?<)?<)?<)?<)?<)?<)?0?<) ?<)?<)?()?<,0<)?<,?<)?<)?—?<)?<)?<)? <,?<)?<)?—?0?—?—?<,?—? 作者须知 1.来稿应主 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 深刻,集中,材料真实,典型,结构严谨,协调,文字简明,准确,符合创新 性,科学性,实用性 原则.每篇以3,5千字为宜,一般不超过6千字.学术论文请按GB7713—87《科学技术报告,学位论文和 学术论文的编写格式》撰写,并附上题目的英译文,作者单位的英译文及作者姓名的汉语拼音,同时提供3, 8个中英文关键词及200字左右的中文摘要及相应的英文摘要. 2.摘要请用第三人称写法,应是一篇以提供论文 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 梗概为目的,不加评论和补充解释,简明,确切地记 述论文重要内容的独立短文,包含与论文同等量的主要信息,供读者确定有无必要阅读全文,也供文摘等二 次文献采用.摘要内容包括目的,方法,结果,结论四要素. 关键词是为了文献标引而从论文的题名,层次标题和正文中选取出来的,用以反映论文主题概念的词或 词组,关系到该文被检索的概率和该成果的利用率.请尽可能用《汉语主题词表》等词表提供的 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 词. 分类号是为论文标示学科属性,以实现族性检索并便于分类统计.本刊采用《中国图书馆分类法》(第4 版)进行分类. 3.文稿需提供磁盘或电子邮件,且应正确使用国家法定计量单位及符号.科技名词术语应使用已由全 国科学技术名词审定委员会公布的规范词.对文中首次出现的非公知公用的缩略语应在括号中注明全称. 对外文字母,数学符号应区分其大小写,正斜体,上下角标. 4.插图应精选,注重其逻辑性,示意性,符号性和简洁性,还要注重插图的科学性和符号与线条的规范 化,需用AutoCAD绘制.插图应有图序,还应有简洁的且 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 性和专指性较好的图题,在文中用矩形框示意 图位,将图序,图题,图注等标在相应图框下方.描绘的墨线图或照片,底片用纸袋盛装,并用铅笔标明图序 和图中的文字,外文符号,数码等. 表格应精选,其设计应科学,简洁,具有自明性.除无线表,系统表外,一般要求采用三线表.表格应有 表序和准确,简洁且具有专指性的表题. 5.参考文献仅着录作者亲自阅读过并在文稿中直接引用的,公开发表的文献,以示作者的科学态度和对 前人成果的尊重,也便于读者检索及有关人员进行信息研究和文献计量学研究.引用未公开发表的资料,可 标注在当页的地脚.参考文献的着录采用顺序编码制,在引文处标注序号,在文后编制参考文献表.