一、问题的提出
据有关统计资料显示，我国重点铁选厂球磨机使用的锰钢衬板每生产一吨精矿粉平均单耗为0.14kg的衬板，是美国的三倍左右（美国为0.05公斤）。在生产过程中，锰钢衬板耗量大，使用的周期短，更换频繁，更换衬板时间长，经常停车紧螺栓，检修工作量增加，使维修费用增高，影响了球磨机作业率，而且还增加了维修工人的劳动强度。因此，如何降低衬板的消耗量，降低钢球的磨损，节约电能，提高磨机的作业率，增加产量是国内外选矿厂寻求降低成本，提高经济效益的主要措施。我厂科研人员经过多年的反复试验研究，于八十年代末终于研制出一种重量轻、耐磨损、节电、节球的新型衬板—磁性衬板，一九九O年十二月进行工业应用试验，至今最长在大孤山铁矿已运转十二年的时间，运转正常，现已广泛应用于铁矿、金矿、铅锌矿、铜矿、银矿等金属矿山的二、三段磨机上，达到了预期的使用目的和效果，给用户带来了相当可观的经济效益。
二、磁性衬板的工作原理
磨矿过程是利用磨矿介质与矿石之间的冲击、磨剥和介质与衬板的冲击与磨剥过程中，使被磨物料达到单体解离的过程，因此，钢球的磨损和衬板的磨损是不可避免的。就衬板而言，年消耗量大约40万吨，为减少衬板的消耗量而研发磁性衬板。磁性衬板在工作过程中，磁性衬板表面由磁性矿物、碎球及小球组成的物料自衬层吸附在衬板表面，按磁路形成正弦波峰，在一定时间的运转后，由铁屑、碎球置换了小球和被磨物料，形成永久坚硬垫层，在垫层的上面有除磁性物料和小球组成的流动层，这些矿石中的磁性物料及磨损下来的介质粉末、碎球、小球等会自然形成耐磨保护，不断磨损、生成补充，始终处于动平衡状态，周而复始地保护磁性衬板母体。在磁性衬板表面所形成的保护层厚度为20—30毫米，由于保护层牢固地吸附在磁性衬板表面，阻止了介质与磁性衬板的直接冲击与磨剥，大大削弱了介质对衬板的直接磨损，极大的延长了衬板的使用寿命，故磁性衬板又被国内外称之为“永不磨损”的衬板。但是由于矿垫层与磁性衬板之间的滑动磨擦，磁性衬板仍有轻微磨损。尽管如此磁性衬板的使用寿命比锰钢衬板高几倍甚至十几倍。
三、磁性衬板的材料
本厂生产的磁性衬板，为了保证产品质量，在选用材料的材质方面特别注重。
1、金属保护壳的材质
金属保护壳的材质是我厂研究人员自行研制的一种特殊的无磁钢材料，它由“917”特种军工合金钢增加一些必要的金属元素冶炼而来的，厂标为“918”特种合金钢，该钢起始磁导率μ≈1的顺磁性钢材。它具有耐磨、耐酸、耐碱、耐腐蚀、透磁性能强、对磁力无任何阻碍等特性，能使形成的保护层有足够的强度、厚度，从而保证有足够的使用寿命。
2、磁性材料的材质
我厂使用的磁性材料是经过严格的选择。根据多年的使用经验，我厂采用性能稳定、质量可靠的磁性材料。这样保证了我厂的产品质量，并且在一些易损部位我们加入了一些钕铁硼等强磁材料。
3、防水胶
我厂采用一种国外进口防水胶，这种胶的粘合力强，使磁块与保护壳牢固粘结在一起。另外防水性能较好，涂在磁块表面，起到防水作用。此防水胶层要有足够的强度，在运输、安装、使用过程中不被破坏。
四、磁性衬板的性能
1、磁性衬板的使用寿命
磁性衬板的使用寿命是锰钢衬板的6—10倍：铁矿二段、三段一般为6—8年，有色、贵重金属矿二段、三段一般为4—6年。
2、磁性衬板厚度薄，为高锰钢衬板的40%左右，使磨机容积增大，磨机处理量可提高，增加矿山选厂的产量。
3、本产品重量轻，是锰钢衬板重量的40—50%，所以能使球磨机电耗降低，比使用锰钢衬板降低7—10%。
4、由于磁性衬板表面吸附大量碎球，它不但起保护作用，而且还起磨矿介质作用，从而节约钢球消耗，比锰钢衬板降低球耗10%左右。
5、本产品能使球磨机不漏矿，不研磨轴瓦，无磁团聚现象。
6、本产品易安装，正常情况下一天安装完毕，减轻工人劳动强度。减少更换维修衬板时间，降低维修费用。
7、本产品能使球磨机的磨矿粒度有很大改善，并能使磨机作业率提高1%以上。
8、本产品最佳使用环境：（1）工作温度0⁰C—90⁰C。（2）使用钢球直径Ф60mm及以下。
五、初次使用磁性衬板所担心问题
1、担心安装磁性衬板，筒体由于不用螺栓固定，靠自身磁力吸附于筒体上，担心在生产过程中，由于钢球抛落会把磁性衬板砸坏、砸碎、脱落、往下掉。
磁性衬板靠比自身重量大5~6倍的磁吸引力在磨机筒体上吸附，另外磁性矿物和碎球所形成的保护层和磁性衬板形成弓形，构成一个波形整体牢牢贴在筒体上，没有一点间隙，要想撬动也相当困难。在生产过程中，钢球和矿石抛落时，不直接接触磁性衬板本身，砸不到磁性衬板母体不会出现砸坏、脱落、往下掉现象。经过12年的正常工作运行中还没有脱落的磁性衬板。磁性衬板的金属外壳在直径小于60mm的钢球或钢段的介质条件下是绝不能砸坏、脱落的。（金属外壳的材质是“918钢”保证不能砸坏）
2、担心会振动退磁，就是磁性衬板在生产过程中由于振动产生退磁，使衬板吸附力下降，使衬板脱落
磁性衬板中采用的磁性材料是锶铁氧体和高磁能的钕铁硼，这样磁块在国际上广泛应用，磁块磁感应强度Br=3600Gs，矫顽力Hc=2700Oe，磁能积(BH)max=3.8—4.0MGOe，这种性能的磁块不会因振动而产生退磁，根据多年的生产实践证明，在矿山选厂工作条件下退磁很慢（不是振动退磁而是自然退磁）。经使用6年检查10次磁场强度在1000奥斯特以上（原设计900~1200奥斯特）与安装时磁场特性对比仍然相似，所以磁性衬板不会因振动而脱落。
3、担心矿浆被磁化吸附在格子板上，矿浆排不出来或分极机有没有返砂，或磁团聚现象。
磁性衬板表面形成的矿垫层（保护层）是被磁化后吸附在磁性衬板表面，按磁路形成正弦波峰。矿垫层的作用：1）保护磁性衬板不受磨损，2）矿垫层起磁屏蔽的作用，因此，矿垫层外磁场强度几乎等于零，对正常被磨的矿石不磁化，无磁链现象。通过实践考查，分级机返砂和溢流都正常，也没有出现团絮板上附着的矿物“长刺”等不正常现象。另外天然磁铁矿的剩磁很小，不会产生磁团聚，因此对分级机返砂也不会产生影响。
4、担心产品粒度磨不细
由于磁性衬板的应用加大了磨机容积，对磨机台时能力和磨矿粒度只能有利无害处。通过对粒度分析，对安装磁性衬板与锰钢衬板磨机产品粒度分析，以宽城豆子沟铁矿二段球磨机为例，磁性衬板溢流70.12%，锰钢衬板为68.45%，前者磨矿粒度较好。
5、担心磨矿能力下降
球磨机磁性衬板和矿垫层（保护层）的厚度小于原锰钢衬板的厚度，不会降低磨矿能力，只能增大磨矿能力。
6、人孔门不是磁性衬板它的周围靠什么形成磁路
人孔门轴向磁性衬板的磁路与沿周磁性衬板的磁路的连接，靠人孔门四周的磁性衬板的磁场与筒体形成磁路闭合。
7、担心保护层过厚影响磨机产量或为什么矿垫层厚度只是25~30mm。
设计磁性衬板磁路及磁场分布时，不让形成过厚的矿垫层（即保护层）。磁路设计后，经过试验确定的。当磁性衬板安装后磁路发生了变化，可以看出磁性衬板属大极面、小极距、低场强、高梯度的开放磁系。因此矿垫层形成25~30mm后，矿垫层接近磁饱和，因此 其外部磁场强度基本等于零。
8、担心磁性衬板到使用周期后怎么样。
磁性衬板外壳磨漏，磁块砸碎后碎球进入磁块位置，这时还能用几个月，如果大面积出现这种现象时应更换该磁性衬板。
六、使用磁性衬板的经济分析
磁性衬板与高锰钢衬板相比较有以下优点（以Ф2.7х3.6m磨机为例）
(一)铁矿选厂Ф2.7х3.6球磨机采用磁性衬板后可增加的收入：
1、每小时处理原矿量按100吨计算，即每天处理原矿量为：2400吨。
2、作业率90%即平均每天处理原矿量为2400х90%=2160吨
3、当选矿比为2.5时，每天精矿量为：2160÷2.5=864吨
4、每吨精矿粉按280元计算，即每天收入为：864Tх280元=24.19(万元)。
使用磁性衬板确保使用时间为6-8年（鞍钢大孤山铁矿已使用了12年），按磁性衬板寿命6年计算，在6年时间里更换检修衬板节省时间8天。（节约更换检修费用不计）六年内可增加收入24.19万元х8天=193.52万元。即每年可增加收入为32.25万元。
（二）磁性衬板一套确保使用6年，价格为25.2万元，即每年使用磁性衬板费用为4.2万元，比高锰钢衬板节省的费用：
当高锰钢衬板一套平均使用9个月时，一年用1.33套，一套重量为29.5吨，即一年用高锰钢衬板39.2吨，每吨价格以0.58万元计算：
每年用高锰钢衬板价格为39.2х0.40万元/吨=15.68万元。
6年当中用高锰钢衬板价格为：6年х15.68万元/年=94.08万元。
因此使用磁性衬板每年可比高锰钢衬板节省（节省固结件及齿轮消耗不计）15.68万元-4.2万元=11.48万元
6年当中可比高锰钢衬板节省衬板费用：94.08万元-25.2万元=68.88万元。
（三）由于磁性衬板比高锰钢衬板重量减轻40—60%，减少了磨机轴功率故节约电耗。
处理一吨原矿可节约0.123KWh（摘自鞍钢大孤山选厂的磁性衬板使用报告），每年处理原矿按78万吨计算，每年可节约电量78万吨х0.123KWh=9.59万度，电价按0.60元计算
即每年可节约电费5.75万元，6年当中可节约电费34.5万元。
（四）由于磁性衬板表面吸附大量碎球，它不但起保护作用，而且还起磨矿介质作用，从而节省钢球消耗。
处理一吨原矿可节约钢球0.05Kg（摘自鞍钢大孤山选厂的磁性衬板使用报告），每年处理原矿按78万吨计算，每年可节约钢球78万吨х0.05Kg÷1000=39吨，每吨钢球按0.35万元计算，
即每年可节约钢球消耗费用13.65万元
6年当中可节约钢球消耗费用81.9万元
综上四项（即直接效益）：使用磁性衬板可比锰钢衬板增收节支：
每年：32.25+11.48+5.75+13.65=63.13万元
6年：193.52+68.88+34.5+81.9=378.8万元
（五）间接效益和社会效益
1、磁性衬板厚度薄，为高锰钢衬板的40%左右，磨机容积增大，磨机处理量可提高3—5%，增加矿山选厂的产量,提高经济效益。
2、金属磁性衬板具有重量轻、安装方便；筒体无螺栓固定、不漏浆；耐磨性强，比锰钢衬板使用寿命长；噪声小，使用磁性衬板可减少噪声45分贝。
3、使用磁性衬板可大大减轻维修工人的劳动强度，减少更换衬板时间，降低维修费用、提高磨机作业率(1%以上)。(同时也是增收节支的因素)
4、使用磁性衬板后，整个球磨机筒体螺栓孔全部被堵死，避免了漏浆，设备、地板清洁，环境得到改善，对清洁文明矿山和花园式矿山建设创造了条件。
5、磁性衬板经过了10多年的工业运转，其优越性能全部展现，给矿山带来了显著的经济效益，虽然一次性投入大一点，但其卓越的效益非常可观，很有普遍推广使用价值。