摘要：在矿山行业中球磨机作为选矿的主体设备应用较为普遍，但是对于球磨机给矿密封的处理各矿山不尽相同，处理效果也不能完全满足用户要求，经常出现漏矿、溅矿问题。漏矿严重时，甚至造成事故停机现象，使生产受损。同时球磨机给矿密封不严造成的大量矿浆外漏也给现场卫生清理工作带来诸多不便。为彻底解决这一棘手问题，该矿利用耐纳特柔性耐磨橡胶与不锈钢金属制作球磨机给矿密封的旋转结合面，解决球磨机进料密封不严的现象，达到了预期的使用效果。该密封的使用彻底改善生产中球磨机给矿端的不稳定因素，减少磨机给矿端漏矿、溅矿问题，为生产顺利进行提供基础保障，同时此举也为同类矿山提供借鉴经验。

　　关键词：选矿；球磨机；给矿密封；耐纳特橡胶；不锈钢

　　在铁矿石选别作业的厂矿中，利用球磨机进行磨选分级作业已被广泛采用。一般而言，溢流型球磨机的磨选均为湿式选别，矿石通过进料口进入磨机的同时，需根据磨矿要求补加适当的水量，便于矿石在磨机内充分研磨，便于下道工序的选别作业。由于球磨机的入磨矿料多为粗颗粒的待选矿石，矿石大小为12mm占比90%以上，并含有大量泥沙，这些含有泥沙的矿石与补加水混合后形成矿浆；矿浆在通过进料管进入球磨机内腔时容易在磨机给矿密封处的旋转间隙中滞留，使密封接触面出现磨损，造成矿浆溢出，产生跑矿现象；甚至出现大量矿浆外流致使球磨机无法运转而停机的事故。这一问题在大多数矿山行业当中普遍存在，也是选别行业中重点关注的设备问题之一。

　　为了确保球磨机能够稳定运行，减少或降低球磨机给矿密封处的漏矿量，我们做了系统的研究。经了解不少厂矿的二段、三段磨机采取磁性密封或其他的密封形式，而对于一段磨机而言，因其入磨矿石量大、粒度粗，采取磁性密封等形式时，矿石容易进入密封处破坏密封形式，不易形成密封效果。可见，如何设计一段磨机给矿密封的密封形式对我们的困扰较大。对于小型磨机一般采取在给矿管与进料口之间添加填料后再通过压板挤压的形式来形成密封。但这样的密封存在一些弊端，一是这种密封方式需要有冷却水长期的对其冷却，需要外部引用水资源，造成水资源浪费，同时水外流带出部分矿浆还会污染环境；二是由于填料的形式一般以盘根、填料等软介质作为填充材料，其使用后容易造成内部浸矿使给矿管及磨机进料口产生大量磨损，极易破坏密封不利用后续维修、维护作业。

　　对于大型球磨机而言，因入磨口尺寸大，矿浆通入量多，采用常规的密封形式往往达不到预期密封效果。本文以研山铁矿球磨机给矿密封为例，重点论述了溢流型球磨机给矿密封的选材及结构形式，其采用的是耐磨性能较强的耐纳特橡胶与不锈钢金属套筒作为密封材料，利用橡胶的弹性特性和耐磨性能，将其与不锈钢套筒的光滑面相结合达到密封效果。此举实施后，能够确保在一个检修周期内密封完好，在日常生产中几乎不会出现密封处泄露，造成跑矿事故发生。球磨机给矿密封系统的稳定也降低了日常维护密封的频次，减少了清理现场卫生的工作量，也避免了生产事故的发生。

　　1设备现状与存在问题

　　1.1球磨机的使用现状与维修周期

　　国内大型球磨机的应用较为广泛，主要应用于黑色金属、化工、煤炭等开采领域，不同行业中球磨机的使用环境大不相同，作业率也有所差别。随着铁矿石生产产量与环保管控双重压力的约束，要求铁矿石选矿行业在保证提高生产产量的同时对矿山企业的现场扬尘的治理与现场跑冒滴漏的整改也要同步进行。而作为选别作业的主体设备球磨机而言即要有较高的作业率，同时又能保证现场的环境卫生。对于球磨机来说无非就是保证运转的稳定性，减少设备事故发生，同时控制球磨机的给排矿系统矿浆外溢和润滑油脂的外流。溢流型球磨机的给矿密封由于其为动态密封，运转中出现设备故障的几率极高，同时伴有跑冒滴漏情况发生，生产中对球磨机给排矿密封的处理并非易事，需要系统的研究和技改实验，多数矿山由于球磨机作业率高，检修时间短，无法利用检修时间对最初的给矿密封设计进行改型和改进的，只能通过高频次的更换磨损件，及时对现场卫生进行清理等繁琐、高强度的人力来解决这一问题。在当前的生产形势和环保要求下显然是相悖的，所以说处理好球磨机给矿密封问题是一项系统的、紧要的问题，如何通过简易手段达到高标准要求的解决给矿密封的漏矿、易损坏等问题已经迫在眉睫。

　　1.2大尺寸溢流型球磨机的给矿结构及密封现状

　　目前，研山选矿在用一段球磨机为溢流型球磨机，球磨机外形尺寸为直径5.5m，长度8.5m，整体尺寸庞大。其入料口尺寸为直径810mm，由于入料口尺寸大，通过入料口的矿石多，不但对球磨机给矿管产生较大磨损使其寿命缩短，而且大颗粒矿料容易进入密封当中，造成密封破坏而引发设备故障。同时，因球磨机的给矿环境一般都较为恶劣，而给矿密封圆周尺寸长，磨损接触面大，这就要求密封的材质具有较强的耐用性能。常规的填充物料密封及磁性密封、迷宫密封等密封结构在此处使用时经常因自身耐用性差或进入外物造成早期密封破坏而很难做到有效密封。此外，普通的密封材料在此处的密封表现也不尽人意，在没有冷却及润滑的情况下整体使用周期不长，计划外停车事故频繁发生。

　　此外，球磨机给矿密封性能的不佳，出现密封处跑矿浆等现象，常常带来环保卫生问题。在不采取停车处理的情况下，密封损坏程度会持续恶化，随着密封破坏程度的增加，跑矿量也将持续增多，大量的矿浆将沿着磨机给矿衬套等部件流入回转轴承系统中污染油液，若跑矿持续，最终将造成润滑油液污染破坏轴瓦间的润滑油膜而导致的类似烧轴瓦这样的重大设备事故，情况十分严重。

　　1.3球磨机密封形式及材质使用现状

　　对于大型溢流型球磨机而言，由于生产环境的影响及磨机本身的制造精度限制，无法使用集成式机械密封及高精度密封装置。而使用填料等常规形式的密封时需要附加补加水，且由于大型球磨机入料口圆周尺寸长，填料密封在使用时容易变形、磨损，使用不能持久，处理不好容易产生跑矿浆现象。为此对于大型球磨机的给矿密封材料的选择需要求其具有一定的耐磨损性能，才能够便于下一步的密封改进和优化。而常规选用的密封材料大多数不具备这样的要求，很难实现最佳的密封效果。

　　2整改措施

　　2.1改变密封结构

　　由于球磨机在运转时存在径向跳动使伸入磨机内的给矿管与磨机入料口之间的径向距离不能保证为定值，这就限制了密封的形式和材质的选取，正是因为无法保证密封的径向尺寸而采取软密封形式在此应用就再适合不过了。实践中我们将密封胶圈固定在球磨机返水环外侧，确保密封圈内径小于入磨给矿管外径，当给矿管通过球磨机入料口时，密封胶圈内径与给矿管上套筒相配合，使密封圈内径一侧向球磨机里面曲折，并紧贴在给矿管外圆，这样做的目的就是利用橡胶的弹性性能来补偿球磨机在运转时产生径向跳动引起的密封间隙变化。

　　由上述可知，采用橡胶密封固定在球磨机入料口侧，橡胶翻边向内并与给矿管外套相接触，在球磨机运转时利用橡胶圈具有弹性这一特点，使其与给矿管外圆紧密贴合。一方面，能有效的达到橡胶圈与给矿管外圆始终相互接触确保密封性，另一方面，橡胶可以补偿因磨机转动产生的径向跳动造成的密封间隙。另外在给矿管上安装套筒，使其与橡胶圈接触达到密封效果的同时，也避免了橡胶圈与给矿管的磨损。在检修当中只需更换套筒及密封橡胶即可，方便操作。这样设计的密封不但达到了密封效果也降低了备件成本消耗。

　　2.2密封材质的选别

　　因球磨机给矿密封为旋转密封，其接触摩擦部件需具有耐磨性指标和弹性指标。一方面，橡胶要有足够的弹性和耐磨损程度，另一方面，与密封橡胶相接触的不锈钢需要有一定的光洁度，使其与橡胶相对滑动不会产生大的摩擦磨损。通过多次的实践总结，采用耐纳特橡胶与不锈钢套筒作为密封材料时效果最佳。耐纳特橡胶具有超高的耐磨性，其耐磨损程度远超过普通橡胶，同时此胶还具备高的弹性性能，安装后能够保持一定时间内的弹性量，不会产生塑性变形造成密封不严的问题。而与耐纳特橡胶相配合的套筒则采用了914不锈钢材质，该不锈钢材质在与耐纳特橡胶接触后通过表面摩擦会使其更加光滑，随着磨机的转动其密封接触面的摩擦阻力会越来越小，进而增加密封可靠性。一般情况此密封安装后可保证90天的检修周期内不会出现破损、漏矿情况，而对于二、三段磨机甚至能够达到3个月甚至更长使用时间，能够保证主体设备的运行平稳性。

　　3应用效果

　　密封的改进，首先从结构上简单、易于制作，其材质使用的是耐纳特橡胶与不锈钢结合，在日常使用时减少了额外维修维护频率，降低岗位人员的日常点巡检工作量。此外，因其密封材质采用耐特橡胶，其耐用性强，运转中不会出现密封橡胶破损造成的磨损漏矿现象，减少因漏矿造成的清理现场卫生的工作量。同时泄露问题引发的轴瓦润滑系统进矿而烧轴瓦事故也得到杜绝，避免了经常性漏矿所引发的一系列产生、设备事故发生，稳定了球磨机作业率，提高球磨机作业率0.1%。

　　其次，此技改密封区别于常规的填料式密封，其一次性安装后，能够有效补偿径向串动量造成的密封不严、产生泄露问题，由于避免了其密封的两接触部件的过紧及过松配合，在使用效果上就很好的杜绝因接触摩擦力的变化引起的损坏情况发生，并能够维持长时间使用的效果。一般情况下，安装后两个检修周期内（90天）不用二次维护、修复。其两个密封部件在相对运转时能够通过自身特性保证密封的可持续性。耐纳特橡胶圈与不锈钢套筒在相对转动时通过自身相互接触，利用橡胶与不锈钢的摩擦使不锈钢套筒表面更加光滑，这样能够降低摩擦阻力，减少摩擦损伤，提高整体密封的使用寿命。

　　下图为该密封的结构视图及试用在研山选矿溢流型球磨机上的照片。通过照片我们不难看出，该密封中的橡胶密封圈用螺栓固定在球磨机的返水环上，因使用的是耐纳特橡胶密封圈，其柔韧性能够保证橡胶板曲折后具有一定的弹性且使用时塑性形变量小，正由于其具这样的特性才使得密封过程能够补偿因球磨机的径向跳动产生的间隙，使其在动态中保证两个密封件紧密贴合，确保其不会存在间隙。这样就能够保证矿浆不会通过密封间隙而溢到外面，使其具备一定的密封作用。此外，此胶具备超强的耐磨性能，其耐磨效果为普通丁腈橡胶的100倍以上。而与之配合的不锈钢套筒则采用914材质，通过两接触面的相对运动，在橡胶圈的摩擦下，不锈钢套筒外表面随着摩擦的进行而变得更加光滑，在摩擦的过程中耐纳特橡胶也不会因摩擦损坏，这更加有利于密封的效果。

　　该密封使用到中后期时，由于密封配合的两个部件不断摩擦使套筒表面更加光滑，密封效果更好，这种通过使用后使密封效果加强的现象是其他密封不可比拟的，特别是盘根类密封，其使用到中后期则需要定期的停机进行填料的更换或增大盘根预紧力来维持密封状态。而此密封恰恰相反，在没有阳光照射的情况下，该耐纳特橡胶的特性不会因曲折而产生较大的塑性形变，因而在使用中后期也不需要调整其曲折初始力，即可保证密封圈与不锈钢套筒紧密配合，这也是该密封能够成功使用的原因之一。

　　4结论

　　（1）溢流型球磨机给矿密封采用耐磨橡胶与套筒配合形式时，结构简单、安装方面。

　　（2）溢流型球磨机给矿密封圈采用耐磨橡胶能够补偿进行跳动产生的间隙，避免矿浆泄露。

　　（3）溢流型球磨机给矿密封采用耐纳特材质橡胶与不锈钢套筒相结合的方式，能够通过自身调节达到密封效果和延长使用周期。

　　（4）密封材料为耐纳特材质及914不锈钢材质，材料成本较高，适用于规模较大矿山使用。

　　（5）通过长期实践表明，该密封稳定性好、能够杜绝泄漏造成的设备事故发生及环境污染问题，为同类矿山提供借鉴经验。