我国是一个资源大国，铁矿石开采量居世界前列，每年大约为2.5亿t。衬板是磨机的主要消耗部件，一般高锰钢衬板在一段磨机上使用寿命为6～10个月，在二段磨机上使用寿命为10～18个月。各矿山选矿厂用于处理铁矿石的球磨机有上千台，这些磨机每年就消耗衬板5万t以上，耗费资金约2.5亿元。
磁性衬板是靠磁力在衬板工作面吸附一层磁性物质，形成保护层，减少衬板工作面与运动的介质和物料直接接触，从而达到减轻磨损，延长衬板寿命的目的。
北京矿冶研究总院拥有全国最大的磁性材料研究中心和生产基地，具有雄厚的技术力量，于1987年开始磁性衬板的研究，橡胶一金属磁性衬板于1992年通过原中国有色金属工业总公司组织的技术鉴定；1997年又与包钢选矿厂合作，为其六系列二次Ø3. 6m×6.Om溢流型球磨机研制了HM型大型磨机全套磁性衬板（包括简体衬板和端衬板），通过了中国有色金属工业协会的技术鉴定。
1、国内外概况
在20世纪70年代，挪威和美国就有人提出了用磁性衬板保护球磨机简体和溜槽的建议。1980年瑞典Skega公司橡胶衬板的创始人Bertil Brandt在专利中提出了8种较实用的磁性衬板结构。1983年1月，加拿大的第十五届选矿会议上介绍了磁性磨机衬板在诺兰达矿山有限公司Home选矿厂的试验和应用情况。20世纪90年代初期开始在加拿大、美国、北欧、南美洲、非洲等一些国家和地区推广应用磁性衬板。
国内对磁性衬板的研制始于80年代末。除北1988年开始研制磁性衬板，1993年通过技术鉴定，长沙矿冶研究院和鞍山矿山设计院等单位也进行过此类研究。据资料介绍，这些单位的磁性衬板大多只能成功应用于磨机简体，而且限于Ø3.2m以下的中小型二段球磨机。北京矿冶研究总院为包钢选矿厂Ø3. 6m×6.0m溢流型球磨机研制的HM型全套磁性衬板的成功应用，使磁性衬板取得了很大进展。该磁性衬板不仅是国内最大规格的球磨机磁性衬板，而且首次实现了大型磨机衬板的全部磁性化。
磁性衬板的结构分为两种形式：一是利用电磁铁的磁力保护原有的衬板；二是利用磁性材料制成衬板，使简体内壁产生一种自动再生的动态保护层，目前成功应用的磁性衬板大都是这种结构。
2 、HM型大型磨机磁性衬板的研制
磁性衬板由磁系、保护磁系的外壳以及联结其两者的弹性粘胶剂构成。磁系的设计是磁性衬板研制成功的关键，需着重从构成磁系的材料特性、磁系结构及其表现的磁场特性这三个方面进行研究。
大型球磨机磁性端衬板在国内还没有成功应用的报道，主要原因是其受力方向与简体衬板有较大不同。简体衬板在工作中受到的冲力的法向分力较大，相对来说在简体上的吸附和对保护层的吸附都较牢固。而端衬板在工作中受到的冲力的切向分力较大，因此相对来说在端盖上的吸附和对保护层的吸附牢固性都较差。通过研究分析，我们根据已有的简体衬板方面的经验，采取了一些特殊的措施，使端衬板能够成功地应用于大型磨机上。
2.1磁系材料特性
磁系材料特性的好坏对衬板的性能有直接的影响，按照磁性衬板的使用条件，应选用硬磁材料。目前比较通用的硬磁材料有合金磁铁和陶瓷磁铁两种。这两种材料都有各自的优缺点。从经济因素和磁性衬板的使用条件综合考虑，并考虑到我院在磁性材料方面的优势，决定采用我院按照独有的先进配方和工艺生产的优质陶瓷磁铁，其剩磁B，可以达到0.4T，矫顽力Hab为230kA/m。
通过对衬板和保护层的重量以及负荷冲击力的
估算，确定所需要的磁力大小。根据磁力计算公式 F= 39.882S式中：F-磁力(kN)；
S-接触面积( f112)；
B-磁感应强度(T)。
可以确定磁极的磁感强度，从而可以确定磁极的尺寸。
磁极的尺寸与磁极表面磁场强度和磁场作用深度有直接关系。磁极底边比一定时，随着磁极厚度的增加，其表面的平均磁场强度增高，其沿厚度方向的磁阻也增大，用于克服磁阻所消耗的磁通量随之增加，因此当磁极厚度增加到一定值时，磁极表面的平均磁场强度增加幅度越来越小，图1为我们实测的永磁体厚度与其表面磁感应强度的关系曲线。
2.2磁系结构
磁极在组成磁系后，其表面的场强和作用深度与组成磁系后的极数、极性、极距、极隙和磁系宽度等参数有关。
根据衬板表面吸附的保护层的厚度要求，磁系表面不仅要有足够的磁场强度，还要有适宜的磁场作用深度。极距的变化对磁系的磁场强度和磁场作用深度都有影响。永磁磁系沿磁极对称面上的磁场强度变化规律可以用以下公式表示：
从上式看出，当极距L较小时，磁场梯度大，反之磁场梯度小，图2为实测的不同极距时磁场强度沿极面中心垂直方向的变化曲线。
在以上研究的基础上，最终确定了多极布置、较小的磁极距、较高的磁场强度、较高的磁场梯度的开放磁系。
2.3磁场特性
该磁系所表现的磁场特性为：单块衬板安装到简体后，由于磁路磁阻和磁通分布得到改善，并能形成封闭的磁路，衬板表面的磁场强度得到进一步增强；极距较小，磁场梯度大，磁极表面磁场吸力大，离开极面不远，磁场强度下降较多，从而使衬板表面吸附的保护层更稳定而又不会太厚；衬板N、S极的交替排列方式和宽极系的设计，使衬板表面的磁场强度分布呈均匀的自然波形，有利于保护层的稳定和磨机的工作条件改善；衬板表面吸附的保护层内部被二次磁化并相互形成封闭磁路，也有利于保护层的稳定，而在保护层表面的磁场强度几乎为零，因此不会对被磨物料造成磁化作用而影响分级。使整个衬板的磁场特性符合衬板的工况要求。
3、生产应用与考察
3.1原矿性质
包钢（集团）公司选矿厂是一大型铁一稀土选矿厂，始建于1958年，现已建成8个选矿系列，年处理矿石能力1100万t以上。包钢选矿厂原矿来自白云鄂博矿，该矿属沉积变质一高温热液交代大型铁一稀土多金属共生矿床，质量密度为3.7 t/m3，体积密度为2.3 t／m3，普氏硬度为8~ 12，铁品位为32.0%，原矿中磁铁矿占50%～51%。磁铁矿属强磁性矿物，比磁化率为6300～12000m3/kg，其存在为磁性衬板的成功应用提供了良好的基础。
3.2生产应用与考察结果
3.2.1 磨损量考察和寿命分析
包钢选厂六系列二次Ø3.6m×6.Om溢流型球磨机安装全套HM型磁性衬板（包括简体衬板和端衬板），运行效果令人满意。图3为安装磁性衬板的穴系列二次球磨机，图4为球磨机内部的照片，可以看出衬板表面的吸附保护层非常均匀牢固。
磁性衬板应用过程中，多次利用停车机会进行了观察，发现磨损情况比较理想，磨损速度与预想的衬板寿命基本一致。磨损规律为，凸出的筋板、棱角处首先磨损，端衬板较筒体衬板磨损快，排矿端衬板较给矿端衬板磨损快，就简体衬板而言排矿端较给矿端磨损快。
2001年12月3日，我们对该磁性衬板磨损情况进行了实测。将衬板表面的保护层沿磨机轴向从筒体衬板到端衬板刮开一个带状区域，测量简体衬板的磨损量并由此估算，简体衬板的整个使用寿命将超过6年的设计值。
端衬板较筒体衬板磨损量稍大，磨损规律是，内圈和外圈衬板磨损较少，中间的衬板磨损较多，这表明大部分介质和物料在这个区域运动，并对相应的端衬板部分造成较大磨损。
3.2.2磁性衬板对球磨机处理量的影响
六系列二次球磨机安装磁性衬板前后的处理量对比见表1。七系列二次球磨机使用的是高锰钢衬板，六、七系列二次球磨机处理量对比见表2。
表1 使用磁性衬板前后的处理量对比
由表1、表2可见，纵向对比和横向对比结果都表明，六系列二次球磨机安装磁性衬板后磨机处理量略有提高。纵向对比处理量提高15 .5t/h．横向对比处理量提高6.1t/h，考虑纵向对比处理矿石的性质和粒度会有变化，所以以横向对比提高量为准，提高率为3.16%。
3.2.3磁性衬板对磨机作业率的影响
包钢选矿厂统计，在相同情况下，使用高锰钢衬板每年用于安装维修的时间为238h，而使用磁性衬板除了用于安装需要24h外，在其整个使用周期里不需维护，即平均每年仅需4h，则使用磁性衬板每年节约时间为234h，可提高磨机作业率3.14%。
3.2.4使用磁性衬板对球磨机磨矿粒度、磁选精矿
品位、回收率的影响表3六、七系列二次球磨机磨矿粒度（／% - 75μm）
表3中看出，六系列二次球磨机安装磁性衬板后，不但不影响磨矿粒度，而且与七系列相比，反而使磨矿粒度有所降低。
从表4中看出，六系列与七系列的磁选精矿品位和回收率基本一致，说明安装磁性衬板对磁选精矿品位和回收率的指标没有不良影响。
3.2.5五、六系列二次球磨机生产指标的考察
为了系统进行磁性衬板生产指标与高锰钢衬板的比较。选矿厂于2001年8月对处理磁铁矿的五、六两个系列磨矿流程进行考察，两个系列处理矿石性质、磨矿分级设备和流程完全相同，其中五系列二次Ø3.6m×6.0m球磨机为高锰钢衬板，六系列二次Ø3.6m×6.0m球磨机为北京矿冶研究总院研制的HM型大型磨机磁性衬板。取样考察结果与应用数据基本一致。
4、结语
1.HM型大型磨机磁性衬板采用先进的材料，通过科学的磁系和结构设计，成功地应用于包钢选矿厂Ø3.6m×6.0m溢流型球磨机上，这是目前成功应用的最大规格的全套磨机磁性衬板。
2．衬板寿命预计为6年以上，可达到高锰钢衬板的4～6倍。
3．不需维护，提高磨机作业率3 .14%。
4．磁性衬板较高锰钢衬板薄，可增大磨机容积，提高磨机处理能力3 .16%。
5．对磨矿产品粒度、磁选精矿品位和回收率没有不良影响。
6．磁性衬板还具有重量轻、节电、单块尺寸小、安装方便、噪音低、减轻工人劳动强度、节省磨机操作成本等优点，每系列每年就可为包钢选厂增加经济效益117.8万元。
三门峡富通新能源科销售颗粒机、秸秆压块机、回转窑、烘干机等机械设备。
