永磁筒式磁選機(jī)的中心軸的結(jié)構(gòu)研究
摘要：通過(guò)對(duì)磁選機(jī)傳動(dòng)中心軸的結(jié)構(gòu)形式性能研究。其目的是在總結(jié)磁選機(jī)的中心軸結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合磁選機(jī)的實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)磁選機(jī)中心軸進(jìn)行分析和比較，優(yōu)化所用磁選機(jī)中心軸結(jié)構(gòu)形式，以便保證磁選機(jī)運(yùn)行更加順暢穩(wěn)定可靠，減少維護(hù)檢修時(shí)間，提高設(shè)備的作業(yè)率，降低運(yùn)行成本。
濕式永磁筒式磁選機(jī)是應(yīng)用很廣泛的一種磁選設(shè)備。其工作原理是根據(jù)各種礦物不同的比磁化系數(shù)，利用磁場(chǎng)力進(jìn)行強(qiáng)磁性與非強(qiáng)磁性礦物的分選。當(dāng)?shù)V漿進(jìn)入永磁圓筒和槽體間的分選區(qū)時(shí)，由于各種礦物比磁化系數(shù)不同，在磁場(chǎng)力作用下，強(qiáng)磁性礦物被吸附在圓筒表面上，隨圓筒旋轉(zhuǎn)被帶到磁性礦物排礦口，借助沖洗水排入磁性礦物箱中；脈石和弱磁性礦物不能被磁力吸引，在槽體內(nèi)礦漿流的作用下，自流進(jìn)入非磁性礦物排礦管，達(dá)到分選的目的。
磁選法廣泛地應(yīng)用于黑色金屬礦石的選別，有色和稀有金屬礦石的精選，重介質(zhì)選礦中磁性介質(zhì)的回收，從非金屬礦物原料中除去含鐵雜質(zhì)，排出磁性物體以保護(hù)破碎機(jī)和其他設(shè)備，從冶煉產(chǎn)生的渣中回收廢鋼以及從生產(chǎn)和生活污水中除去污染物等。
由于筒式磁選機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能良好，處理量大，經(jīng)營(yíng)費(fèi)用低、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、適合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，特別是操作方便，深受用戶(hù)的歡迎，在磁選設(shè)備中占據(jù)著不可替代的地位。近年來(lái)，為充分利用我國(guó)有限的礦產(chǎn)資源和對(duì)非金屬礦物深加工，需要各種規(guī)格的磁選機(jī)，同時(shí)需要對(duì)現(xiàn)有磁選機(jī)進(jìn)行改進(jìn)提高，以適應(yīng)磁選工業(yè)發(fā)展的要求。
這里通過(guò)對(duì)磁選機(jī)傳動(dòng)中心軸結(jié)構(gòu)形式優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合磁選機(jī)的實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)，對(duì)磁選機(jī)中心軸部分進(jìn)行分析和比較，確定所用磁選機(jī)軸結(jié)構(gòu)型式，以便保證磁選機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)更加穩(wěn)定可靠，減少維護(hù)檢修時(shí)間，提高設(shè)備的作業(yè)率，降低運(yùn)行成本。
一、磁選機(jī)結(jié)構(gòu)形式
永磁筒式磁選機(jī)主要由機(jī)架、永磁圓筒、傳動(dòng)裝置、給礦箱、槽體等部分組成。
1、普通的磁選機(jī)軸結(jié)構(gòu)
永磁圓筒主要由筒體、軸和磁系組成。筒體是由3~4mm厚的不銹鋼板焊接而成的圓柱形筒體。磁選機(jī)磁路部分采用多極磁系，每個(gè)磁極由鐵氧體或釹鐵硼永磁塊粘結(jié)而成，固定在磁導(dǎo)板上，磁導(dǎo)板經(jīng)支架固定在永磁圓筒的中心軸上，磁系固定，筒體旋轉(zhuǎn)。普通的永磁筒式磁選機(jī)筒體兩端用鑄鋁端蓋密封，端蓋的中心裝有球面滾動(dòng)軸承，軸承裝在中心軸上。中心軸的一端支承在端蓋的中心球面滾動(dòng)軸承上，另一端固定支承在機(jī)架上，圓筒筒體采用短軸與鑄鋁端蓋聯(lián)接傳動(dòng)，俗稱(chēng)半軸傳動(dòng)。
其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：中心軸屬于懸壁軸，受力屬于靜不定結(jié)構(gòu)，中心軸懸臂端通過(guò)頭部連接螺栓與筒體頭部端蓋連接在一起，承擔(dān)磁系和圓筒的重量，頭部軸連接螺栓受交變磁場(chǎng)力作用，在剪應(yīng)力和拉應(yīng)力的交變應(yīng)力作用下，螺栓容易松動(dòng)，造成螺栓斷裂故障。
2、改進(jìn)的磁選機(jī)中心軸結(jié)構(gòu)
改進(jìn)的永磁筒式磁選機(jī)筒體兩端仍然用鑄鋁端蓋密封，端蓋的中心裝有球面滾動(dòng)軸承，軸承裝在通軸上。通軸的一端則支承在傳動(dòng)套的中心球面滾動(dòng)軸承上，另一端則固定支承在機(jī)架上，圓筒筒體采用傳動(dòng)套與鑄鋁端聯(lián)接傳動(dòng)，俗稱(chēng)通軸傳動(dòng)，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1，傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖見(jiàn)圖2。
通軸傳動(dòng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：將中心軸懸壁端結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)、將中心軸的懸壁一端加長(zhǎng)后支承在傳動(dòng)套的中心球面滾動(dòng)軸承內(nèi)，變成一根通軸直接承擔(dān)磁系的全部重量，解決了懸壁軸的缺陷，頭部軸套連接螺栓與筒體頭部端蓋連接在一起，帶動(dòng)筒體轉(zhuǎn)動(dòng)，頭部軸套連接螺栓不再承受磁系重量，而產(chǎn)生的巨大拉應(yīng)力，使螺栓容易松動(dòng)，繼而造成螺栓斷裂故障。以CTB1050×2100磁選機(jī)為例，中心軸長(zhǎng)約2340mm，通軸比半軸傳動(dòng)的中心軸長(zhǎng)約210mm，只延長(zhǎng)了約9%，對(duì)軸的強(qiáng)度降低不大。
二、實(shí)際應(yīng)用情況
攀枝花攀鋼集團(tuán)礦業(yè)公司選鈦廠(chǎng)原產(chǎn)能為280~300kt/a鈦精礦，除鐵弱磁選設(shè)備均采用永磁筒式弱磁選機(jī)，其主要規(guī)格型號(hào)有：CTB750×1800、CTB1050×3000、CTB1050×2400等型號(hào)。其中CTB1050×3000、CTB1050×2400型號(hào)的磁選機(jī)發(fā)生了多次頭部軸套連接螺栓斷裂故障，對(duì)生產(chǎn)影響較大，CTB750×1800型號(hào)的磁選機(jī)基本上沒(méi)發(fā)生該類(lèi)故障。為了選擇性能更加優(yōu)良的除鐵筒式弱磁選機(jī)，選鈦廠(chǎng)于2008年8月從中鋼集團(tuán)安徽天源科技股份有限公司購(gòu)進(jìn)一臺(tái)CTB1050×3000使用了通軸結(jié)構(gòu)的磁選機(jī)試用，試用結(jié)果表明該設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠，到目前為止還未出現(xiàn)任何故障。
攀鋼集團(tuán)礦業(yè)公司白馬鐵礦一期工程2003年12月動(dòng)工建設(shè)，2006年12月建成投產(chǎn)，2009年鐵精礦預(yù)計(jì)產(chǎn)量150萬(wàn)t/a以上。在該礦大量使用了通軸結(jié)構(gòu)的磁選機(jī)，其運(yùn)轉(zhuǎn)狀況穩(wěn)定可靠，設(shè)備故障小，檢修方便，減少了維護(hù)檢修時(shí)間。
選鈦廠(chǎng)為了充分回收利用磁選尾礦中的鈦資源，2008年初開(kāi)始對(duì)現(xiàn)有流程進(jìn)行擴(kuò)能改造，擴(kuò)能改造實(shí)施后，能大幅提高鈦回收率，在處理同樣的原礦量的情況下，每年可生產(chǎn)鈦精礦479kt。在新的流程中采用二段除鐵以及回收鐵精礦，磁選設(shè)備均采用中鋼集團(tuán)安微天源科技股份有限公司生產(chǎn)的使用了通軸結(jié)構(gòu)的永磁筒式磁選機(jī)，主要型號(hào)是CTB1050×1800型號(hào)20臺(tái)、CTB1200×3000型號(hào)2臺(tái)，現(xiàn)在流程正在調(diào)試，部分磁選機(jī)已投入運(yùn)行，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。
三、結(jié)語(yǔ)
普通的半軸聯(lián)接傳動(dòng)磁選機(jī)，頭部軸套連接螺栓容易松動(dòng)，造成螺栓斷裂故障，主要發(fā)生在筒體直徑大于750以上的磁選機(jī)。所以磁選機(jī)選型時(shí)，磁選筒直徑小于750的筒式磁選機(jī)中心軸結(jié)構(gòu)型式可以選半軸聯(lián)接傳動(dòng)磁選機(jī)或通軸聯(lián)接傳動(dòng)磁選機(jī)，磁選筒體直徑大于750的筒式磁選機(jī)中心軸結(jié)構(gòu)型式最好選用通軸聯(lián)接傳動(dòng)磁選機(jī)，這樣能保證磁選機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)更加順暢穩(wěn)定可靠，減少維護(hù)檢修時(shí)間，提高設(shè)備的作業(yè)率，降低運(yùn)行成本。
