一種溢流型球磨機給料強制密封裝置

和蘊鋒，解華華，唐必亮，周 潔

1洛陽礦山機械工程設計研究院有限責任公司 河南洛陽 471039

2礦山重型裝備國家重點實驗室 河南洛陽 471039

溢流型球磨機是磨礦流程中的核心設備，屬于濕式球磨機的一種[1]。在磨礦過程中，磨機以一定轉速旋轉，筒體內(nèi)的研磨介質在離心力的作用下，與筒體之間產(chǎn)生摩擦力而隨著筒體旋轉，當達到一定高度，其自身重力的向心分力大于摩擦力時，就會脫離筒體拋射下落擊碎礦石[2]；同時，在磨機轉動過程中，研磨介質還會有滑動現(xiàn)象，對礦石產(chǎn)生研磨作用。礦石從給料彎管處連續(xù)進入磨機筒體內(nèi)部，在研磨介質的沖擊和研磨力聯(lián)合作用下被粉碎，排礦依靠礦漿本身高過中空軸的下緣自流溢出。

給料裝置的密封主要是由給料彎管和進料密封環(huán)等組成。給料彎管處于靜止狀態(tài)，進料密封環(huán)隨筒體轉動[3]，在使用過程中由于給料彎管和進料密封環(huán)之間密封不好，經(jīng)常會在進料彎管處出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，不但影響磨機的正常工作，污染環(huán)境，還造成了巨大的經(jīng)濟損失。因此，在綜合分析諸多密封結構基礎上，結合現(xiàn)場實際應用情況，經(jīng)過不斷探索和改進，設計了一種溢流型球磨機給料強制水 (氣) 密封裝置。該密封結構為強制密封，結構簡單，密封效果好，安全可靠，完全解決了漏漿問題。

1 現(xiàn)有進料密封結構

1.1 簡易軸用密封圈式結構

簡易軸用密封圈式結構[4-5]如圖 1 所示。該結構采用標準軸用 Yx 形密封圈，以溝槽和擋板對進料彎管進行密封，給料彎管伸入進料口內(nèi)，進料口帶正螺旋以加速強制給料，避免物料堆積在進料口內(nèi)造成漏料。該密封結構的優(yōu)點是選用件為標準件，結構簡單，在最初使用時密封效果較好，但是隨著設備的運轉，軸用 Yx 形密封圈與鋼件間的磨損較快，密封效果變差，密封圈更換頻率較高。

圖1 簡易軸用密封圈式結構Fig.1 Structure of simple shaft sealing ring

1.2 VD 形橡膠密封圈式結構

VD形橡膠密封圈式結構如圖 2 所示。該結構采用標準 VD形橡膠密封圈，以擋板及調整機構等對進料彎管進行密封，給料彎管伸入進料口內(nèi)，進料口帶正螺旋以加速強制給料，避免物料堆積在進料口內(nèi)造成漏料。該密封結構的優(yōu)點是選用件為標準件，結構簡單，在最初使用時密封效果較好，隨著設備的運轉，密封唇舌磨損后可暫時通過調整螺栓維持良好的密封效果。缺點和簡易軸用密封圈式相同，密封唇舌磨損嚴重后密封效果變差，密封圈更換頻率較高。

圖2 VD 形橡膠密封圈式結構Fig.2 Structure of Vd rubber sealing ring

1.3 錐形非金屬密封環(huán)結構

錐形非金屬密封環(huán)結構[6]如圖 3 所示。在進料彎管上固定錐形非金屬密封環(huán)，和橡膠密封板間相摩擦，用頂緊螺栓將橡膠密封板壓緊，避免了由于橡膠密封和鋼件之間摩擦較快使密封結構失效的弊端，同時在進料彎管錐形密封環(huán)和進料彎管之間增加了 O 形密封圈，避免了與進料彎管之間由于密封不嚴產(chǎn)生漏料現(xiàn)象?？紤]到磨內(nèi)礦漿的涌動，還增加了帶環(huán)槽的進料密封鋼結構件，阻止磨內(nèi)礦漿過多倒流，同時還可將已倒流的礦漿提起，從進料彎管缺口處回流到磨內(nèi)。從使用情況來看，該密封效果較好，已在磨機進料結構上得到大力推廣。不足之處是：受進料口錐段和密封板固定垂直段尺寸的影響，小直徑磨機無法使用；密封件在磨機筒體內(nèi)，更換不夠方便。

圖3 錐形非金屬密封環(huán)結構Fig.3 Structure of conical non-metallic sealing ring

1.4 組合密封結構

組合密封結構如圖 4 所示。該結構由新型耐磨密封橡膠圈、橡膠板及錐形密封環(huán)等組成。密封裝置中的錐形密封環(huán)嵌有光滑的耐磨陶瓷片，可以大大減小與密封橡膠板 (圈) 間的摩擦，延長了密封環(huán)和密封圈的壽命，實際使用時密封效果很好。缺點和錐形非金屬密封環(huán)一樣，密封件在磨機筒體內(nèi)，更換不方便。

圖4 組合密封結構Fig.4 Structure of combined sealing

2 強制密封裝置的結構和原理

為了更好地保證進料彎管密封效果，徹底解決漏漿問題，在總結各種密封結構的優(yōu)缺點后研發(fā)了一種安裝維護方便的給料強制密封裝置。該密封裝置主要由水 (氣) 管路系統(tǒng)、密封環(huán)、防水密封、橡膠板、密封壓板、螺栓組、頂絲板和頂絲組成，其結構如圖 5所示。

圖5 給料強制水 (氣) 密封裝置結構Fig.5 Structure of forced water (air) sealing device for feeding

該密封裝置的原理如下：水 (氣) 管路系統(tǒng)中的水(氣) 進入密封環(huán)中，密封環(huán)安裝在給料彎管上，密封環(huán)上開有出水 (氣) 小孔，通過增加的水 (氣) 形成壓力使礦漿難以到達密封面處，可將即將外溢的礦漿強制壓回筒體內(nèi)部，防止礦漿泄漏，從而達到良好的密封效果。防水密封嵌在密封環(huán)左側的凹槽內(nèi)，通過螺栓組用密封壓板固定在密封環(huán)上，防止礦漿從密封環(huán)與給料彎管的間隙中泄漏。橡膠板固定在球磨機筒體內(nèi)部隨筒體一起旋轉，并用頂絲通過焊接在給料彎管上的頂絲板壓緊密封環(huán)，使橡膠板緊貼密封環(huán)，增強了密封效果。在密封環(huán)的斜面上設有凹陷，在凹陷內(nèi)以及斜面上涂抹潤滑脂，起到潤滑作用，降低了橡膠板的磨損程度。

3 應用效果

該強制密封裝置在國內(nèi)外大型溢流型球磨機或棒磨機上得到了推廣應用，實際運行中密封效果良好，安全可靠。

(1) 在密封環(huán)的一側與給料彎管之間設有防水密封，并通過螺栓組件將密封壓板固定在密封環(huán)上，防止礦漿經(jīng)密封環(huán)與給料彎管的間隙中泄漏；

(2) 當橡膠板磨損時，通過頂絲調整密封環(huán)，使橡膠板始終貼緊密封環(huán)，增強了密封效果；

(3) 在密封環(huán)的斜面上設有凹陷，在凹陷內(nèi)以及斜面上涂抹潤滑脂，起潤滑作用，降低了橡膠板的磨損程度，延長了使用壽命；

(4) 在密封環(huán)上設置出水孔與螺紋孔，螺紋孔與進水管路連接，由于水進多出少，因此在密封環(huán)內(nèi)形成水壓，可防止礦漿外溢并將其強制壓回筒體內(nèi)部；

(5) 徹底解決了進料彎管處漏漿的問題，節(jié)省了用于接漏漿的小車，改善了現(xiàn)場環(huán)境，提高了磨礦效率。

4 結語

目前礦用磨機進料彎管密封經(jīng)過不斷的改進完善，已經(jīng)達到了良好的密封效果，特別是近 3年內(nèi)使用了該新型給料強制水 (氣) 密封裝置后，現(xiàn)場漏漿情況已經(jīng)完全得到解決，減輕了用戶負擔，提高了磨礦效率，降低了生產(chǎn)成本，帶來了顯著的經(jīng)濟效益。由于該裝置結構簡單，現(xiàn)場維護方便，因此具有較強的可操作性和推廣性，可廣泛用于其他類型的球磨機或棒磨機，也為其他類型磨機給料密封結構的設計提供借鑒。