Стальные мелющие стержни для горнодобывающей промышленности: контроль переизмельчения в стержневых мельницах

Избыток мелких фракций на выходе стержневой мельницы не обязательно означает, что стержни слишком малы или мельница работает слишком быстро. Это также может указывать на снижение подачи свежего питания, более мягкую руду, повышенное содержание мелких фракций в исходном питании или на ненужный возврат материала в контур. Замена мелющих тел до установления причины может не изменить содержание мелких фракций, но при этом привести к увеличению выхода крупных частиц.

Цель эксплуатации — ограничить измельчение сверх размера, необходимого для последующего извлечения, а не просто сделать продукт более крупным. Для эффективного контроля необходимы стабильная подача, подходящая загрузка стержней и такие условия работы, при которых крупные частицы разрушаются, а уже мелкий материал не подвергается излишнему измельчению.

Установите, действительно ли мельница производит больше мелких фракций

Определяйте, что считать «избытком мелких фракций», исходя из требований процесса разделения. Соответствующий порог крупности зависит от раскрытия минералов и эффективности флотации, гравитационного разделения, магнитной сепарации или последующей переработки. Универсального предельного содержания мелких фракций для всех руд не существует.

Не полагайтесь только на P80 продукта. P80 показывает крупность, мельче которой проходит 80% материала, однако два продукта с одинаковым P80 могут содержать разное количество очень мелких частиц. Наряду с крупной фракцией, которую ещё необходимо разрушить, отслеживайте долю материала мельче критического для предприятия порога.

Сравнивайте репрезентативные пробы питания и продукта, отобранные при стабильной работе с учётом времени пребывания материала в контуре. Для каждого периода отбора проб фиксируйте производительность по сухому твёрдому материалу, гранулометрический состав питания, расход воды, мощность мельницы и тип руды. При мокром измельчении также учитывайте содержание твёрдого в разгрузке. Если потоки разделяются или материал возвращается в контур, используйте материальный баланс по твёрдому, а не сравнивайте только процентные показатели.

Если содержание мелких фракций в питании растёт одновременно с их содержанием в продукте, возможно, мельница не стала производить существенно больше мелкого материала. Если состав питания остаётся сопоставимым, но при снижении производительности продукт становится мельче, более вероятной причиной становится чрезмерное время измельчения материала.

Сохраняйте избирательный характер измельчения в стержневой мельнице

В стержневых мельницах используются вытянутые мелющие тела, контактирующие с частицами по всей длине. Крупные частицы могут раздвигать соседние стержни и преимущественно подвергаться разрушению. Благодаря этому стержневое измельчение, как правило, ограничивает переизмельчение по сравнению с некоторыми другими схемами измельчения. Однако это не гарантировано: неподходящая загрузка или нестабильная подача всё равно могут привести к чрезмерному содержанию мелких фракций.

Максимальная крупность питания имеет значение, поскольку стержни должны разрушать самые крупные частицы, поступающие в мельницу. Сверхкрупный материал, превышающий эффективные возможности мельницы, может накапливаться или проходить через неё недостаточно измельчённым. Однако выбор стержней большего диаметра исключительно для измельчения отдельных сверхкрупных частиц может ухудшить измельчение основного питания. Перед изменением всей загрузки проверьте работу дробилки, состояние грохота и расслоение материала в потоке питания.

При повышенном содержании мелких фракций в питании остаётся меньше крупных частиц, которые могли бы преимущественно подвергаться разрушению. Поддержание одной лишь производительности не устранит это изменение. Гранулометрический состав питания должен оставаться в рабочем диапазоне, а не только соответствовать показаниям конвейерных весов.

Подбирайте диаметр стержней и учитывайте их износ в соответствии с условиями работы

Стержни большего диаметра создают большую индивидуальную нагрузку при разрушении крупных частиц, а стержни меньшего диаметра обеспечивают больше контактов при той же массе мелющих тел и способствуют более тонкому измельчению. Ни одно из этих свойств само по себе не делает определённый диаметр лучшим для контроля мелких фракций. Оптимальный баланс зависит от максимальной крупности питания, прочности руды, требуемой крупности продукта и геометрии мельницы.

По мере износа мелющих тел в загрузке формируется распределение стержней по диаметрам. При пополнении загрузки следует поддерживать это рабочее распределение, а не реагировать только на результаты последнего анализа продукта. Избыточное количество изношенных тонких стержней может изменить характер измельчения; добавление крупных стержней без оценки имеющейся загрузки может привести к другому дисбалансу.

Доступные типоразмеры стальных мелющих стержней включают диаметры от 20 до 150 мм. Это диапазон поставки, а не рекомендация по выбору размера: подходящий диаметр следует определять с учётом конструкции мельницы и условий её работы. Аналогично, одно лишь обозначение марки стали или значение поверхностной твёрдости не подтверждают устойчивость к изгибу, разрушению или неравномерному износу.

Во время планового останова с надёжной изоляцией оборудования проверьте наличие изогнутых стержней, сломанных фрагментов, сильного конусного износа, аномального износа поверхности и признаков спутывания. Такие состояния нарушают движение загрузки и затрудняют контроль производительности. Проверьте длину и прямолинейность стержней на соответствие требованиям изготовителя мельницы: длина должна обеспечивать необходимый зазор по торцам, не вызывая перекоса.

Твёрдость необходимо сочетать с вязкостью и требуемыми свойствами по всему сечению. Более твёрдые мелющие тела могут быть устойчивее к износу, однако максимальная поверхностная твёрдость сама по себе не решает проблему переизмельчения. Для работы полезнее стабильная загрузка, сохраняющая заданную форму и изнашивающаяся предсказуемо, чем заявление о твёрдости без подтверждения соответствующими механическими свойствами.

Регулируйте подачу, воду и скорость как взаимосвязанную систему

Если расход свежего питания снижается, а мощность мельницы остаётся примерно прежней, удельное энергопотребление возрастает. Оставшийся материал может подвергаться более интенсивному измельчению, чем необходимо. Перед заменой мелющих тел проверьте, не вызван ли рост содержания мелких фракций перебоями в работе питателя, ограничениями на предшествующих этапах или неравномерной выемкой материала из штабеля.

Возврат подачи к установленному рабочему диапазону может уменьшить излишнее измельчение при условии, что мельница по-прежнему обеспечивает допустимую крупность крупной фракции продукта. Превышение производительности мельницы лишь заменит избыток мелких фракций недостаточным разрушением крупных частиц. После каждого изменения оценивайте оба края гранулометрического распределения продукта.

При мокром измельчении расход воды влияет на течение пульпы, содержание твёрдого и поведение загрузки. Чрезмерно густая пульпа может затруднять транспортировку материала, однако бесконтрольное добавление воды не является надёжным способом борьбы с переизмельчением. Разбавление меняет условия течения и может также повлиять на последующую классификацию. Измеряйте фактические расходы сухого твёрдого материала и воды, а не ориентируйтесь только на положение клапана.

Скорость мельницы также влияет на движение стержней и передачу энергии. Снижение скорости может уменьшить интенсивность разрушения, но привести к недостаточному измельчению крупных частиц. Чрезмерная скорость может вызвать неподходящее движение загрузки и увеличить механические нагрузки. Любую регулировку следует выполнять в пределах утверждённого рабочего диапазона оборудования и оценивать по крупности продукта, производительности, мощности и стабильности работы.

Уровень загрузки — это ещё одно ограничение, а не самостоятельный регулятор. Слишком большое или слишком малое количество мелющих тел меняет доступную мощность измельчения и движение загрузки. Прежде чем добавлять мелющие тела для компенсации проблем с питанием или гидравлическим режимом, проверьте загрузку на соответствие установленным требованиям к мельнице.

Используйте сочетание признаков, чтобы определить, что проверять дальше

Если в схеме есть классификация или возврат материала, проверьте, не возвращаются ли уже мелкие частицы на дополнительное измельчение. Неверная классификация, ограничение разгрузки или изменение схемы возвратного потока могут свести на нет преимущества подходящих настроек мельницы. Важна конфигурация контура: корректирующее действие, подходящее для замкнутого цикла, может быть неприменимо к стержневой мельнице с открытым циклом.

Подтвердите улучшение, не допуская потери необходимого раскрытия минералов

Вносите изменения контролируемо, не регулируя одновременно расход питания, воды и скорость и не добавляя стержни. Установите стабильный исходный режим, измените одну практически доступную переменную, дождитесь стабилизации контура и повторите сопоставимый отбор проб. Изменения состава загрузки требуют более длительной оценки, поскольку распределение стержней меняется по мере их износа и ввода новых стержней в эксплуатацию.

Оценивайте результат по совокупности показателей: образованию мелких фракций, контролю крупной фракции продукта, производительности и удельному энергопотреблению. По возможности учитывайте также извлечение на последующих этапах или результаты подходящей оценки раскрытия минералов. Снижение доли мелких фракций не является улучшением, если ценный минерал остаётся нераскрытым в крупных частицах или падает извлечение.

Наиболее полезная рабочая цель — воспроизводимый гранулометрический состав в допустимом диапазоне процесса разделения. Определив этот диапазон, можно устанавливать ограничения по питанию, регулировать расход воды, пополнять запас стержней и учитывать результаты осмотров, вместо того чтобы снова и снова ориентироваться на единичное измерение крупности продукта.