磨機泄漏治理探討

蘇軍，武宏

1國家電投山西鋁業(yè)有限公司 山西原平 034100

2西安建筑科技大學 陜西西安 710055

磨機適用于有色或黑色金屬礦山選礦廠及氧化鋁廠的濕磨作業(yè)，它以鋼棒或磨球為研磨介質，可將一定大小的礦塊磨碎至符合入選要求的粒度，為選礦作業(yè)準備物料[1]。磨機在氧化鋁領域廣泛應用，山西某廠一期、二期共有 11 組磨機，每組均由棒磨機和球磨機兩段磨組成，分別進行粗磨和細磨，為下道工序提供合格的原礦漿。

無論是球磨機或棒磨機都存在筒體螺栓、進料管和減速機泄漏問題。料漿泄漏會導致車間跑冒滴漏，從而增加清理工作量，污染現(xiàn)場環(huán)境，亟需改進和優(yōu)化。

1 技術分析與改進

1.1 筒體螺栓密封泄漏

磨機筒體螺栓失效泄漏會造成磨機檢修頻次增加，工人勞動強度增大，備件的更換周期縮短，嚴重時泄漏的礦漿流入大齒輪后附著在齒形面上，會導致大、小齒輪加速磨損或斷裂，造成磨機停運。筒體螺栓孔不斷變形擴大，也會對筒體造成不可逆轉的傷害，密封治理愈加困難。

1.1.1 原因分析

(1) 襯板鑄造做工粗糙導致襯板間隙過大，螺栓孔內雜質未清除干凈，磨機運行過程中襯板受到長時間沖擊振動，導致螺栓松動；

(2) 磨機正常運轉 2～ 4 個月后，螺栓密封組件松動，螺栓桿和筒體部螺栓孔間隙變大，密封圈加速失效；

(3) 密封圈質量差、彈性不足、老化過快；

(4) 扁頭螺栓斷裂，螺母松動或脫絲，密封緊固失效。

1.1.2 改進方案

根據(jù)筒體螺栓泄漏和筒體螺栓內徑變形擴大的情況，重新設計筒體螺栓密封組件，如圖 1 所示。該套流阻密封組件基于原磨機結構尺寸設計，主要由流阻錐環(huán)、流阻密封、密封外套、密封壓套、螺母和輔助扳手組成。各部件作用如下：

圖1 改進后的螺栓密封組件Fig.1 Improved bolt sealings

(1) 流阻錐環(huán) (異型墊) 用作筒體孔徑與螺栓之間的填充物，防止螺栓受擠壓和相對運動磨損筒體孔徑而導致螺栓松動，造成密封泄漏。

(2) 流阻密封 (異型密封圈) 在流阻錐環(huán)外配有異型密封圈，主要用于包裹螺栓和筒體部位，內設螺紋，增強密封性能。

(3) 密封外套 用于壓縮密封圈，增加密封圈與筒體、螺栓之間的密封性，確保密封圈與密封點緊密結合。

(4) 密封壓套 主要用于壓緊密封圈和密封外套，防止螺栓松動導致的密封泄漏。

(5) 螺母 與原筒體螺栓螺母作用相同，整體緊固密封。

(6) 輔助扳手 緊固密封時的專用輔助緊固扳手。

1.2 磨機進料管密封泄漏

若進料管泄漏，泄漏料漿必須用母液持續(xù)沖洗，母液與漏漿長期共存，會造成料漿循環(huán)量增加，污水泵電耗與備件消耗增加。進料管長期泄漏將會導致進料部位長期結疤，一旦清理不及時，料漿將會進入進料管軸瓦油箱，造成油泵磨損、油箱高壓閥組工作故障，嚴重時會導致磨機進料端中空軸和軸瓦磨耗增大。

1.2.1 原因分析

(1) 礦石通過磨機機頭下礦與循環(huán)母液混合，再通過磨機進料螺旋送入磨機內部進行研磨。由于磨機使用達 10 年之久，進料螺旋磨損嚴重，基本起不到向內送料作用，反而會從進料密封處向外倒料，現(xiàn)場泄漏嚴重。

(2) 固定給料管和旋轉筒體部結合處的簡易環(huán)狀密封難以阻止棒磨機進料管導致的返料現(xiàn)象，造成現(xiàn)場漏漿嚴重。

1.2.2 改進方案

根據(jù)進料管進料方式和磨機進料端蓋、進料螺旋結構，優(yōu)化設計磨機進料密封，將磨機進料管動密封改為靜密封，將動密封部件改為陶瓷與橡膠之間的配合，如圖 2 所示。該密封組件主要包括進料管、橡膠陶瓷錐組件、法蘭橡膠彈性組件、推進支架和壓緊環(huán)組件。各部件設計及要求如下：

圖2 改進后的進料管密封組件Fig.2 Improved feeding pipe sealings

(1) 進料管 與原磨機進料設計相同，但要求進料管外管滿足一定的圓度與光潔度，外管靜密封無泄漏。

(2) 橡膠陶瓷錐組件 安裝在進料管上，陶瓷錐面與橡膠板進行相對運動，形成新的動密封。

(3) 法蘭橡膠彈性組件 安裝在進料端端蓋上，用來密封端蓋，防止端蓋泄漏；新安裝的密封膠墊與陶瓷錐面形成新的動密封方式，發(fā)揮柔性密封優(yōu)勢，達到防漏的目的。

(4) 推進支架 用于固定陶瓷錐密封，一旦發(fā)生泄漏，可在不停車的情況下推進陶瓷錐，調整密封緊度。

(5) 壓緊環(huán) 用于緊固陶瓷錐與進料管密封，確保進料管緊固可靠無泄漏。

1.3 減速機密封泄漏

減速機密封泄漏，造成現(xiàn)場污染和潤滑油的損失，導致人工清理工作量及潤滑油消耗增加。密封泄漏嚴重制約設備產(chǎn)能，影響正常生產(chǎn)，增加了設備維護成本，大幅降低了企業(yè)效益[2]。

1.3.1 原因分析

現(xiàn)場某棒磨減速機到目前為止已連續(xù)使用 14年。在日常運行中存在多處密封漏油的情況，雖經(jīng)多次處理，仍效果不佳?，F(xiàn)場衛(wèi)生環(huán)境較差，近期發(fā)生過球磨減速機內部潤滑油管脫落導致齒輪損壞事件。

1.3.2 改進方案

棒磨減速機與球磨減速機結構基本一樣，根據(jù)減速機潤滑油路及密封面泄漏情況，從改變密封方式和潤滑油管連接方式出發(fā)，將原來密封膠平面密封改造成 O 形條密封，徹底改善減速機運行狀況，達到治理泄漏的目的。

(1) 在減速機下箱體密封面沿內側邊緣 20 mm處加工矩形密封槽 (密封槽總長度約 4 m)，槽寬 10 mm，槽深 6.3±0.16 mm，槽底部粗糙度Ra1.6，并配φ8 mm 的 O 形氟橡膠條；

(2) 在上箱體兩側面加工φ16.5 mm 的同心孔，配套φ16 mm×2.25 mm×500 mm 鍍鋅鋼管，并在其柱面一側開設 8 個φ3 mm 的油孔，兩端加工 M16×1.5螺紋 (螺紋長度 100 mm)，并封堵其中一端；

(3) 將原減速機與油站連接管更換成軟管，將剛性連接改為柔性連接，有效避免振動引起的密封泄漏。

2 應用效果

2.1 筒體螺栓密封改進效果

磨機筒體螺栓泄漏嚴重，再加上磨機前六排筒體螺栓孔徑擴大變形，筒體螺栓的泄漏和治理困難重重。采用改進后的螺栓密封組件，解決了筒體螺栓泄漏問題，改善了現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境，減少了料漿清理和螺栓復緊的工作量；同時也有效防止了筒體螺栓孔徑變形導致的螺栓磨損，后期僅需更換相關的橡膠密封墊，維護方便；由于有效避免了磨機漏漿引起的齒面異常磨損，延長了小齒輪使用壽命。

2.2 磨機進料管密封改進效果

改進后的進料管密封組件，既有橡膠圈柔性特征，密封效果好；又有陶瓷的耐磨特性，使用壽命長；二者優(yōu)勢互補，后期僅需更換橡膠密封圈，維護極為方便?，F(xiàn)場安裝使用后，解決了進料管密封泄漏的問題，避免了料漿進入軸瓦油箱的風險，解決了油箱污染和高壓閥組卡閥的問題，降低了設備主要備件損壞的風險。

2.3 減速機密封改進效果

通過密封方式升級優(yōu)化，提升了減速機箱體和油管密封效果，改善了現(xiàn)場環(huán)境衛(wèi)生，減少了人工清理工作量，降低了因泄漏造成的油品日常消耗。

3 結語

從磨機運行的實際情況出發(fā)，通過分析磨機密封泄漏原因，設計改進密封組件結構，有效解決了磨機長期存在的筒體螺栓、進料管及減速機密封泄漏問題，磨機后期維護簡單方便，減少了備件費用，降低了運行成本，使用效果良好。