Кованые стальные шары для шаровых мельниц: подбор размера для эффективного крупного измельчения

Для крупного измельчения самый большой шар не всегда является лучшим выбором. Кованые стальные шары для шаровых мельниц должны иметь достаточную массу для разрушения наиболее прочных крупных частиц, поступающих в мельницу, однако чрезмерно крупная загрузка может уменьшить количество точек удара, приводить к расходу энергии на уже мелкий материал и оставлять слишком мало эффективной поверхности для следующей стадии измельчения.

Практичным отправным пунктом является выбор максимального размера шара на основе верхнего предела крупности питания мельницы и прочности руды с последующим формированием под ним градуированной загрузки. Операторам следует рассматривать размер шаров как параметр контура измельчения, а не как фиксированную закупочную спецификацию. Изменение продукта дробилки, состава руды, скорости мельницы, профиля футеровки или целевой крупности помола может сделать ранее приемлемую загрузку мелющими телами неэффективной.

Начните с частиц, которые должна разрушить мельница

Крупное измельчение зависит от ударного воздействия. Крупные шары обладают большей кинетической энергией и лучше способны разрушать твердые крупные частицы. Поэтому первичная шаровая мельница, принимающая крупный продукт дробилки, обычно требует значительной доли более крупных мелющих тел. Если наиболее крупные частицы питания остаются в мельнице слишком долго, циркулирующая нагрузка может увеличиться, производительность может стать нестабильной, а на последующее разделение может поступать распределение частиц по размерам шире заданного.

Однако одного размера питания недостаточно. Две руды с одинаковым максимальным размером могут требовать различной загрузки мелющих тел, если одна легко разрушается по границам минералов, а другая является плотной, абразивной или механически прочной. На практике операторам следует оценивать материал, сохраняющийся после измельчения, а не только номинальную спецификацию питания. Постоянно присутствующие крупные фрагменты, скаты или увеличивающаяся крупная фракция в сливе гидроциклона могут указывать на недостаточный максимальный размер шаров, недостаточную долю крупных шаров или неподходящий режим работы мельницы.

Обратная проблема также встречается часто. Когда продукт дробилки становится стабильно более мелким, но в мельнице сохраняется загрузка с преобладанием очень крупных шаров, мельница может продолжать потреблять энергию без эффективного получения требуемого мелкого материала. Ударная энергия присутствует, но значительная ее часть плохо соответствует частицам, доступным для разрушения.

Используйте смесь размеров шаров, а не один диаметр

Смешанная загрузка обычно полезнее, чем мельница, заполненная шарами одного номинального диаметра. Крупные шары обеспечивают разрушение крупных частиц; промежуточные шары продолжают измельчение после первых ударов; более мелкие шары создают больше точек контакта для мелкой фракции. Поэтому правильное распределение связано со всем диапазоном крупности питания и требуемым продуктом, а не только с самой крупной частицей, поступающей в мельницу.

При крупном измельчении верхняя часть диапазона загрузки часто требует наиболее пристального внимания. Мельнице, перерабатывающей широкий и изменчивый по крупности материал, могут потребоваться крупные шары в диапазоне от 80 мм до 150 мм, тогда как при более мелком питании или на стадии вторичного измельчения лучше может работать меньший максимальный размер и большая доля промежуточных мелющих тел. Доступные размеры кованых шаров обычно находятся в диапазоне от 20 мм до 150 мм, что позволяет регулировать загрузку поэтапно, а не вынуждать мельницу использовать единый размер.

Операторам также следует учитывать износ мелющих тел. Свежая загрузка постепенно смещается к меньшим диаметрам, поэтому рабочая загрузка может значительно отличаться от размера при поставке. Добавление шаров только одного размера для замены может создавать пробелы в распределении или приводить к исчезновению фракции максимального размера. Плановый график догрузки, основанный на поведении мельницы и фактическом расходе мелющих тел, надежнее, чем замена мелющих тел только после заметного ухудшения результатов измельчения.

Диаметр мельницы и высота подъема определяют, смогут ли крупные шары эффективно работать

Размер шаров нельзя выбирать независимо от геометрии мельницы. Мельницы большего диаметра могут поднимать более крупные мелющие тела на большую высоту и, как правило, эффективнее используют ударную энергию крупных шаров. Мельница малого диаметра, интенсивно загруженная очень крупными мелющими телами, может иметь ограниченное число активных контактов и низкую эффективность измельчения, даже если питание содержит отдельные крупные частицы.

Конструкция футеровки важна по той же причине. Профиль лифтеров определяет, как загрузка поднимается и сбрасывается. При изношенной футеровке загрузка может начать каскадирование раньше, чем предусмотрено, что снижает интенсивность ударов. В таких условиях простое увеличение диаметра шаров может не решить проблему крупного измельчения. Оператору следует сначала отличить недостаточную ударную энергию, вызванную выбором мелющих тел, от недостаточного формирования ударов, вызванного движением загрузки.

Скорость мельницы, уровень заполнения и условия пульпы также влияют на результат. При неподходящей скорости мелющие тела могут не достигать траектории, необходимой для эффективного удара. Чрезмерная плотность пульпы может амортизировать удары; слишком малое количество пульпы может ухудшить транспортирование и увеличить ненужный износ стали по стали. Поэтому корректировку размера шаров следует оценивать вместе с потребляемой мощностью, шумом мельницы, контролем плотности, скоростью подачи и крупностью продукта, а не по одному показателю.

Твердость полезна только при достаточной вязкости

Для кованых мелющих тел высокая поверхностная твердость помогает противостоять абразивному износу, однако крупное измельчение создает повторяющиеся ударные нагрузки на шары. Шар, который является твердым, но недостаточно вязким, может трескаться, выкрашиваться или разрушаться при сильных ударах. Такие отказы сокращают срок полезной службы мелющих тел и могут вносить в загрузку фрагменты неправильной формы, изменяя характер измельчения и усложняя осмотр мельницы.

Марка материала должна соответствовать руде и режиму работы. Варианты из углеродистой и легированной стали, такие как B2, B3, 60Mn, 65Mn, 40Cr и 42CrMo, обеспечивают различный баланс твердости, износостойкости и ударной стойкости. Универсально лучшей марки не существует: для контура с высокой абразивностью, но умеренной ударной интенсивностью может требоваться иной баланс, чем для применения на крупной твердой руде с сильными повторяющимися ударами.

При сравнении кованых шаров полезно задать следующие практические вопросы:

• Сохраняет ли шар достаточную твердость после термообработки и по всему рабочему сечению?
• Соответствует ли ударная вязкость размеру питания мельницы и динамике загрузки?
• Достаточно ли хорошо контролируются допуски по диаметру для поддержания заданного распределения загрузки?
• Может ли поставщик предоставить прослеживаемые проверки качества химического состава, твердости и физического состояния?

Например, мелющие тела, для которых указана поверхностная твердость выше 55 HRC, 58 HRC или 60 HRC, все равно следует оценивать с учетом вязкости и условий эксплуатации. Одно лишь заявленное значение твердости не позволяет прогнозировать скорость расхода или стойкость к разрушению в конкретной мельнице.

Как определить, что загрузка нуждается в корректировке

Выбор мелющих тел следует пересматривать при изменении контура, однако существуют и эксплуатационные признаки, оправдывающие более тщательную проверку. Более крупный продукт мельницы при неизменной скорости подачи может указывать на износ фракции мелющих тел верхнего размера или на изменение прочности питания. Рост потребляемой мощности без соответствующего увеличения производительности может свидетельствовать о неэффективной смеси загрузки, плохом транспортировании пульпы или уровне заполнения, который больше не соответствует режиму работы мельницы.

К другим предупреждающим признакам относятся частое наличие крупных фрагментов в разгрузке, необычное разрушение шаров, чрезмерный износ футеровки возле загрузочного конца и нестабильная последующая классификация. Ни одно из этих наблюдений не доказывает, что единственной причиной является диаметр шаров. Однако они дают основание осмотреть загрузку, по возможности просеять или измерить представительные оставшиеся мелющие тела и сравнить текущие условия с периодом эксплуатации, когда достигались приемлемые результаты.

Испытание должно быть контролируемым. Изменяйте максимальный размер или распределение догрузки определенным образом, по возможности поддерживайте сопоставимые условия работы и одновременно отслеживайте крупность продукта, производительность, энергопотребление и расход мелющих тел. Замена всей загрузки на основании результата одной смены может скрыть фактическую причину улучшения или ухудшения.

Практическая закупочная спецификация для крупного измельчения

Для операторов, закупающих кованые стальные шары для шаровых мельниц, в заказе на поставку следует описывать предполагаемый режим работы, а не указывать только диаметр и требуемую твердость. Укажите диапазон размеров шаров и планируемые пропорции, допустимые отклонения размеров, требуемую марку материала или одобренные альтернативы, требования к твердости, требования к ударным характеристикам, где это применимо, документацию по контролю качества, а также условия упаковки или поставки, соответствующие условиям обращения на объекте.

При переработке крупной и изменчивой руды часто полезно обеспечить наличие более чем одного диапазона размеров, чтобы загрузку для догрузки можно было корректировать без ожидания нового цикла закупок. Такие изделия, какКованые мелющие стальные шары, могут рассматриваться в диапазоне от 20 мм до 150 мм, однако выбор следует начинать с данных о питании мельницы, ее геометрии и режиме работы, а не с наиболее широкого доступного диапазона размеров.

Лучшая загрузка для крупного измельчения — та, которая стабильно разрушает трудные частицы, сохраняя при этом достаточное количество более мелких мелющих тел для эффективного завершения измельчения. Совместный анализ максимальной крупности питания, прочности руды, распределения размеров оставшихся шаров, состояния футеровки и тенденции изменения крупности продукта дает операторам обоснованную основу для принятия этого решения.