摘要：针对进口半自磨机衬板存在的价格昂贵、供货周期长、使用寿命不匹配等问题，湖北某铜业公司渣选厂开展了衬板国产化替代的专项研究与应用。本文系统阐述了该项目的实施背景、原装衬板使用问题分析、国产化衬板的优化改进措施以及应用效果。通过将格子板孔径由45mm 优化为 40mm 并改进开孔方式与结构（增设卡槽与承台）、进料端衬板提升条加宽加高并优化热处理工艺，成功解决了格子板断裂、进料端衬板过早磨损、筒体衬板使用寿命短等关键问题。应用实践表明，优化后的国产衬板使用寿命优于进口衬板，显著降低了备件采购成本、维修费用及非计划停机时间，年创效约 410 万元，为同类企业半自磨机衬板的国产化替代与优化提供了宝贵的技术借鉴和实践经验。

关键词：SAB 流程；半自磨机；格子板；进料端衬板；筒体衬板；珠光体

随着全球矿业向大型化、集约化方向发展，半自磨机作为现代选矿流程中的核心碎磨设备，其运行稳定性与经济效益对整个矿山的生产至关重要。半自磨机通过筒体旋转，利用内部衬板提升并抛落钢球与矿石，实现物料的冲击破碎与研磨 [1]。在这一过程中，衬板作为直接承受高频、重载、强冲击磨损的关键易损部件，其性能与寿命直接决定了设备的作业率、磨矿效率与生产成本[2]。影响半自磨机衬板使用寿命的因素众多[3-4]，主要包括磨机和矿石的固有属性、磨机运行参数以及耐磨衬板的质量及结构。

湖北某铜业公司渣选厂针对其进口半自磨机衬板存在的价格昂贵、供货周期长、使用寿命短等问题，开展了衬板国产化替代的专项研究与应用。本研究旨在系统阐述该项目的实施过程，通过深入分析原装衬板的使用问题，从结构设计与材料工艺两个维度对国产衬板进行针对性优化改进，并评估其实际应用效果，以期为同行业解决类似问题、实现关键备件自主可控提供可借鉴的实践案例与技术路径。

1 流程概述

SAB 碎磨工艺流程是在 SS 流程和 SAG 流程的基础上添加 1 台或几台球磨机构成的闭路碎磨流程 [5]，是目前各大矿山、炉渣选矿运用比较广泛的碎磨工艺之一。

湖北某铜业公司渣选厂使用 SAB 碎磨工艺流程处理闪速熔炼炉渣，该流程由 1 台 φ5.8 m×5.8 m 半自磨机和 1 台 Φ^5.5m×10m 溢流型球磨机构成，详细流程为：缓冷后炉渣经移动破碎锤破碎至 以下后进入粗碎矿仓，由重型板式给料机给入 C116 颚式破碎机破碎，破碎产品粒度控制在 200mm×200 mm 以下，破碎后产品由皮带送至中间矿仓储存，再由中间矿仓底部重型板式给料机给入胶带输送机送至半自磨机内碎磨，半自磨排矿经直线振动筛筛分，筛下送至后续磨矿分级，筛上顽石返回半自磨构成闭路磨矿。

2 炉渣矿物组成

炉渣主要有用金属矿物为含铁锑的铜砷合金、含铁的铜硫，其他金属矿物为含铝锌镁铜硅钛硫的磁铁矿、高镁锌的铁橄榄石、高钙铝的铁橄榄石、铁橄榄石- 玻璃体混合相及含锌钾钠的钙铁铝硅质玻璃体，主要脉石矿物磁铁矿、铁橄榄石，磁铁矿硬度为 5.5～6 ，铁橄榄石硬度为 6.5，属于中等偏硬，对衬板材质及耐磨性要求相对较高。

3 原装衬板使用情况

半自磨机原装格子板外侧孔径大，强度低，处理炉渣不足30 万吨就先后两次出现格子板外侧孔筋断裂，导致生产中断，停机焊补。

3.2 进料端衬板使用情况

半自磨机进口衬板处理炉渣约35万吨后，进料端发生漏浆，停机检查发现：原装衬板进料端外圈端衬板最薄处厚度低于2mm，部分已磨穿，已无法继续使用。

3.3 筒体衬板使用情况

半自磨机进口筒体衬板处理炉渣约45 万吨后，出现磨矿效率明显降低，台时量低于 160t/h，检查发现筒体衬板及格子板磨损严重，衬板提升条已基本磨平，已无法满足产量要求，停机更换全套筒体衬板、角衬板及格子板。

3.4 小结

综合来看，半自磨机衬板磨损更换频次较高的主要是进料端衬板、格子板、筒体衬板，该公司的半自磨机进口衬板整体使用效果不佳，主要体现在格子板开孔方式及孔筋强度等设计不合理、进料端衬板结构不合理和材质耐磨性不足、筒体衬板材质耐磨性较差，导致整体使用寿命均不佳。

4 现场优化改进

半自磨机进料端衬板是直接受到刚入磨的大块矿石的冲击，同时又受到回转运动矿石的磨损，因此，它的损耗是很快的。为了避免矿石环向运动的磨损，在外圈衬板上设有一定截面的护筋。实践证明内圈增加护筋后，其使用寿命可延长 2 ～ 2.5 倍。护筋在格子板上也有同样作用，实践证明，带有80mm×80mm 截面的护筋格子板比不带护筋的平面格子板，寿命可延长2 倍[6]。

4.1 格子板孔径及开孔方式优化

针对格子板出现的孔筋断裂、孔筋强度不够的现状，与国产衬板生产厂家技术人员进行了详细的现场测绘和技术分析，决定将半自磨格子板孔径由45mm改为40mm，并将格子板尾部（靠近筒体处）三排的大孔径由单孔改为双孔，在大孔径的中部新增一条加强筋，旨在提高格子板的强度避免发生断裂和减少大块顽石、钢球的排出，延长磨矿时间，提高磨矿效果。

4.2 格子板结构稳定性优化

国产格子板孔径及开孔方式优化后于2025 年 3 月在现场安装使用，格子板受提升条剪切力的影响，导致使用2 个月后出现格子板螺栓拉长切断的情况，造成格子板翘起变形，大量钢球及大块吐出，迫使生产中断。

与国产衬板厂家技术人员现场技术交流和商讨，在不影响格子板使用的情况下对其结构进行了优化，详细为格子板中心与槽板安装接触位置开设15*130mm 卡槽，来防止格子板移位和抵消提升条的剪切力；同时在每个格子板右下角位置增设 40^*40^*90mm 的承台，来防止格子板变形翘起，让整圈格子板形成一个整体平面，提升稳定性。

4.3 进料端衬板优化改进

针对进料端衬板使用寿命较短，且与筒体衬板寿命不一致，影响渣选检修效率，与国产衬板厂家厂家技术人员现场研究、测绘，对进料端衬板做出以下优化：一是结构优化。进料端衬板提升条宽度由 120mm 提高至 152mm、高度由 180mm 提高至 230mm。二是衬板材质优化。衬板选用高碳铬钼珠光体耐磨合金钢（C 含量 0.8～0.9% ）材质。三是热处理工艺优化。先进行正火（常化）预处理，然后进行空淬，最后在 500 ～ 660℃进行长时间高温回火（保温时间18 小时）；热处理时淬火炉通入惰性气体和放置焦炭防止衬板氧化脱碳，回火时炉内送热风，消除应力防止开裂破碎，同时使衬板心部成为珠光体或索氏体，硬度在回火后不降反升，兼顾低应力与高耐磨性。

4.4 筒体衬板优化改进

筒体衬板使用寿命较短（处理矿量 45 万吨）主要是由于提升条磨损后，对物料的提升抛出作用减弱导致的碎磨功能减弱，针对此问题，与国产衬板厂家厂家技术人员现场研究、测绘，对筒体衬板做出以下优化：一是结构优化。

筒体衬板底板与提升条之间增加了圆弧过度和加强筋设计，增加提升条的强度。二是热处理工艺优化。先进行正火（常化）预处理，然后进行空淬，最后在 500 ～ 660℃进行长时间高温回火（保温时间18 小时）；热处理时淬火炉通入惰性气体和放置焦炭防止衬板氧化脱碳，回火时炉内送热风，消除应力防止开裂破碎，使衬板心部成为珠光体或索氏体，硬度在回火后不降反升，兼顾低应力与高耐磨性。

4.5 工艺参数优化

除了在半自磨机筒体衬板材质、结构、热处理等方面进行了优化外，该厂选矿技术管理人员还对磨矿过程的工艺参数进行了优化，主要体现在：调控颚式破碎机排矿口尺寸，确保入磨粒度 P80 稳定在 135mm 左右，实现“多碎少磨”；将半自磨磨矿台时量170t/h 作为稳定生产的控制指标；将半自磨机磨矿浓度设定为 80% ，既确保磨矿效果佳，又避免磨机“涨肚”；采用区间加球法 [6] 优化钢球添加制度，使钢球充填率稳定在合理范围；在顽石（顽石是指半自磨的返砂 [7]）返回皮带上安装除铁器，释放半自磨机有效容积，降低无用功消耗和衬板磨损；降低直线振动筛筛孔尺寸，提高筛下产品 -200 目含量，降低球磨机入磨粒度等。

5 效果及效益评估

5.1 设备运行方面效果

（1）格子板开孔方式、孔径以及结构稳定性优化以后，格子板未再出现断裂、变形、螺栓切断等现象，实现了与筒体衬板使用寿命一致，处理量由 30万吨提高 55 万吨。

（2）半自磨进料端衬板结构及热处理工艺优化后，其使用寿命与筒体一致，处理量由 35 万吨提高至 55 万吨，方便渣选设备检修组织，提高渣选检修效率。

（3）半自磨机筒体衬板结构及热处理工艺优化后，单套衬板处理矿量由45 万吨提高至 55 万吨，减少检修停机，每年减少检修停机约 100 小时，每年可多处理炉渣 1.7 万吨。

5.2 工艺方面效果

通过对粗碎颚式破碎机排矿口尺寸进行优化，可确保入磨粒度 P80 稳定在 135mm 左右保持均衡稳定，保证半自磨衬板全生命周期内维持磨矿台时量稳定为170t/h，同时将磨矿浓度设定为 80% ，并通过对半自磨格子板孔径优化、直线振动筛筛孔尺寸优化等，最终实现了直线振动筛筛下产品中 -200 目含量占比达 35% 以上，降低了球磨机入磨粒度，有利于降低球磨机磨矿负荷。

5.3 经济效益分析

（1）节约备件费用：进口衬板单套价格约 425 万元，国产优化衬板单套价格约 252 万元；原进口衬板更换频率按每年 1 套簸箕板、2 套筒体衬板及格子板、3 套进料端衬板计算，每年备件费用约 825 万元；国产衬板更换频率按每年 1 套簸箕板、2 套其余衬板计算，每年备件费用约 472 万元；每年节约衬板备件费用约 353 万元。

（2）维护成本与增产收益：因衬板寿命延长、故障减少，每年可节约因更换衬板导致的维修人工费约 6 万元。

（3）减少的非计划停机时间可用于生产，间接提高了系统作业率，带来增产收益，按照吨渣固定加工成本30 元/ 吨渣计算，每年可节约成本约51 万元。（4）综上所述，该项目通过国产化替代与结构优化，在保证甚至提升设备性能的前提下，每年创效约 410 万元，经济效益巨大。

6 结语

（1）通过对半自磨衬板进行针对性的结构优化——格子板孔径缩小、加强筋设计、卡槽与承台增设、进料端衬板提升条加宽加高、材质及热处理工艺改进等，国产衬板完全能够满足甚至超越进口衬板的技术性能要求，关键指标——使用寿命及运行稳定性均优于进口衬板。（2）国产化衬板替代在显著降低一次性采购成本和年度备件费用的同时，还可以延长使用寿命、减少停机，增产可观的增产效益。（3）实现了进料端衬板、格子板与筒体衬板寿命同步，便于生产检修组织，提高了设备综合管理效率。

（4）降低了对国外供应商的依赖，增强了备件供应的自主可控性。

（5）综上，本次实践表明，结合具体工况进行深度定制化设计和持续优化，是国产耐磨衬板成功替代进口并实现性能超越的关键。未来，可进一步探索基于磨损大数据分析的衬板寿命预测与智能化更换决策，并向磨机其他易损件（如提升条、螺栓等）的国产化与性能提升拓展，持续推动选矿设备关键备件的自主化与降本增效。

参考文献

[1] 田宗玉 , 岳建国 , 刁晓刚 , 等 . 一种大型半自磨机筒体衬板优化设计方案 [J]. 矿山机械 ,2023,51(8):50-53.

[2] 江奇峰 , 王小岗 , 刘俊 . 大型半自磨机筒体衬板改型优化的研究与应用 [J]. 矿山机械 ,2018,46(5):47-50.

[3] 刁晓刚 , 李卫 , 王春民 , 等 . 浅析大型磨机衬板使用寿命的影响因素 [J]. 矿山机械 ,2019，47(11):40-44.

[4] 岳卫国 , 张磊磊 , 魏伟 , 等 . 某铜矿大型半自磨机衬板寿命提升研究 [J]. 矿山机械 ,2025,53(3):35-38.

[5] 曾明 . 半自磨工艺在矿山选矿中的应用现状及发展趋势 [J]. 矿山机械 ,2021,49(7):32-36.

[6] 孙长泉 , 孙成林 . 选矿厂工艺设备安装与维修 [M]. 北京 : 冶金工业出版社 ,2014.

[7] 丁正方 , 蒋太国 , 朱艳芬 , 等 . 半自磨机涨肚控制探讨 [J]. 世界有色金属 ,2024,(01):40-42.

作者简介 ：叶红波，男，生于 1990 年，湖北襄阳人，选矿工程师 工作单位 ：阳新弘盛铜业有限公司 通讯地址 ：阳新弘盛铜业有限公司联系方式 ：13597695625 331922817@qq.com