Горячекатаные стальные шары для шаровых мельниц: корректировка размера добавляемых шаров по мере износа футеровки

Износ футеровки — повод пересмотреть размер добавляемых шаров, но не основание для автоматического увеличения или уменьшения их размера. Изменение стоит проверить, когда измеренный износ футеровки сопровождается устойчивым снижением эффективности измельчения, а характеристики питания, шаровая загрузка, условия работы пульпы и классификация уже проверены. Если производительность, крупность продукта и расход мелющих тел остаются приемлемыми, сохранение существующего размера добавляемых шаров может быть более целесообразным эксплуатационным решением.

Для операторов, использующих горячекатаные стальные шары в шаровой мельнице, практический вопрос заключается в том, обеспечивает ли существующая шаровая загрузка необходимое измельчение при текущем состоянии футеровки. Более крупные добавляемые шары могут помочь, если крупные частицы проходят через мельницу из-за недостаточной ударной нагрузки. Шары меньшего размера или смесь с большей долей мелких шаров могут помочь, если крупное измельчение остается достаточным, но производительность ограничивает тонкое измельчение. Ни одна из этих корректировок не восстановит подъемное действие сильно изношенной футеровки.

Оценивайте состояние футеровки вместе с движением шаровой загрузки

Износ футеровки меняет не только толщину брони корпуса. По мере уменьшения высоты лифтеров и изменения формы их рабочих поверхностей они могут иначе поднимать и отпускать загрузку. Снижение высоты подъема может ослабить удары, необходимые для крупного измельчения. В зависимости от геометрии футеровки и условий работы большая часть загрузки может перемещаться перекатыванием, каскадированием или скольжением.

Одновременно с этим истончение футеровки корпуса увеличивает внутренний рабочий диаметр. При фиксированной частоте вращения это повышает долю критической скорости. Движение загрузки определяется этим изменением диаметра в сочетании с формой лифтеров, заполнением шарами и условиями работы пульпы. Поэтому простое правило вроде «изношенная футеровка всегда снижает силу ударов» слишком обобщенно, чтобы служить руководством к изменению размера шаров.

Во время плановых осмотров, соблюдая процедуры блокировки оборудования на площадке, фиксируйте остаточную высоту лифтеров, профиль их рабочих поверхностей и распределение износа. Сопоставляйте эти измерения с эксплуатационными результатами за тот же период. Одно среднее значение толщины футеровки может скрывать локальный износ, влияющий на движение загрузки или приводящий к воздействию ударов на отдельные участки.

Соблюдайте утвержденные пределы износа футеровки отдельно от решения о размере добавляемых шаров. Если остаточная толщина, состояние лифтеров, целостность креплений или обнаженные компоненты требуют технического обслуживания, изменение размера шаров не заменяет эти работы.

Определите причину снижения производительности

Перед изменением размера добавляемых шаров сравните периоды работы с достаточно схожими характеристиками питания и условиями работы контура. Снижение производительности к концу кампании футеровки может быть связано с более твердой рудой, более крупным питанием, уменьшением запаса шаров или проблемой классификации. Если отнести все снижение производительности к износу футеровки, изменение размера шаров может устранить не ту причину.

Для полезного сравнения учитывайте расход свежего питания и его гранулометрический состав, показатели твердости питания при их наличии, тонкость помола продукта, мощность мельницы, заполнение шарами, добавки шаров и плотность пульпы. В замкнутом цикле также учитывайте давление в циклонах, эффективность классификации и циркулирующую нагрузку. Одной мощности недостаточно, чтобы определить необходимую корректировку: мельница может потреблять значительную мощность, но неэффективно расходовать эту энергию на получение требуемого продукта.

Особое внимание уделяйте тому, в какой части контура меняется гранулометрический состав. Увеличение доли крупного материала в разгрузке мельницы или возврате классификатора может указывать на недостаточное крупное измельчение, особенно если характеристики питания не изменились. Более крупный конечный продукт без аналогичного увеличения крупного материала в разгрузке может потребовать более тщательной проверки классификации и производительности тонкого измельчения. Отбирайте пробы в одних и тех же точках контура и при одинаковых условиях работы, чтобы сохранять значимость таких различий.

При любой доступной возможности осмотра проверяйте саму шаровую загрузку. Диаметр добавляемых шаров характеризует добавляемые шары, но не всю загрузку, в которой присутствуют шары на разных стадиях износа. Низкий уровень заполнения, нехватка крупных шаров или накопление изношенных мелких мелющих тел могут повлиять на производительность. Увеличение диаметра добавляемых шаров без понимания состава существующей загрузки может привести к другому дисбалансу.

Выбирайте направление корректировки с учетом требований к измельчению

Рассмотрите возможность увеличения размера добавляемых шаров, если доказано, что производительность ограничивает крупное измельчение. На это могут указывать устойчивое присутствие крупной фракции в разгрузке, достаточное заполнение шарами, а также более крупное или труднее измельчаемое питание. Более крупные шары имеют большую массу и могут передавать больше энергии при каждом ударе, если мельница эффективно поднимает и отпускает их. Их эффективность зависит от такого движения: добавление массы в виде шаров, которые плохо поднимаются, может дать незначительное улучшение.

При одинаковой общей массе мелющих тел более крупные шары также означают меньшее количество шаров и меньшую суммарную площадь поверхности. Это может сократить число контактов, доступных для тонкого измельчения. Испытание может улучшить измельчение крупных частиц, но при этом продукт останется более крупным, особенно если производительность контура по тонкому измельчению уже ограничена. Прежде чем принять изменение, оцените обе части гранулометрического состава.

Рассмотрите возможность уменьшения размера добавляемых шаров или корректировки смеси, если крупное измельчение остается достаточным. Большее количество мелких мелющих тел может увеличить число контактов и площадь поверхности измельчения при заданной массе загрузки. Это может подходить для более мелкого питания или режима, в котором основная оставшаяся работа приходится на мелкие частицы. Слишком сильное смещение в этом направлении может лишить мельницу энергии ударов, необходимой при возврате крупного или более твердого питания.

Смесь может сохранить долю шаров для крупного измельчения и одновременно увеличить количество мелких мелющих тел. Ее состав следует определять с учетом требований к питанию и продукту, сохраненной в мельнице загрузки и рабочих ограничений мельницы. Календарные правила, например менять размер в середине каждой кампании футеровки, не учитывают различия в руде и характере износа.

При такой оценке важна однородность мелющих тел. Диаметр, термообработка, характер износа и стойкость к разрушению могут влиять на развитие шаровой загрузки. При рассмотрении кованых стальных шаров наряду с горячекатаными мелющими телами сравните соответствующие производственные спецификации и документы контроля качества. Одновременная смена источника поставки, материала и диаметра затрудняет определение того, какое изменение повлияло на производительность.

Проведите испытание, результаты которого можно однозначно оценить

Начните с письменной гипотезы: например, увеличение доли крупных шаров должно снизить долю крупной фракции при сопоставимых расходе питания и характеристиках руды. Определите желаемый результат и условия прекращения испытания. К ним могут относиться неприемлемый рост удельного энергопотребления, более крупный продукт, увеличение разрушения шаров или признаки разрушительных ударов.

Внесите ограниченную корректировку в пределах разрешенного диапазона эксплуатации, установленного поставщиками мельницы и футеровки. Контролируйте скорость добавления с учетом инвентарного запаса загрузки. Если испытание должно оценить влияние диаметра, не допускайте одновременного непреднамеренного увеличения общей массы шаров. Фиксируйте количество добавленных шаров по размеру и массе, чтобы можно было восстановить состав измененной смеси.

Загрузка реагирует постепенно. Существующие шары остаются в мельнице и продолжают изнашиваться, поэтому для изменения сохраненного гранулометрического состава может потребоваться значительное время работы с новым размером добавляемых шаров. Определяйте длительность испытания с учетом скорости добавления мелющих тел, расчетной массы загрузки и, при наличии, измерений загрузки. Немедленное изменение мощности или производительности может быть вызвано изменениями руды или режима работы, прежде чем новая смесь добавляемых шаров существенно изменит загрузку.

Используйте краткий набор критериев приемки:

• Производительность при требуемой тонкости продукта с учетом крупности и твердости питания.
• Удельное энергопотребление, оцениваемое наряду с производительностью и крупностью продукта.
• Расход мелющих тел на тонну с учетом накопления или убыли загрузки.
• Крупный материал в контуре, разрушение шаров и любые признаки аномальных ударов по футеровке.

Тенденции шума и вибрации могут дополнять оценку, если на предприятии установлены эталонные профили. Их следует интерпретировать вместе с данными процесса и результатами осмотра. Необычная картина ударов после увеличения размера шаров требует проверки, даже если кратковременная производительность улучшилась.

Если контролируемая корректировка не дает полезного результата, прежде чем снова увеличивать размер, пересмотрите диагноз. Результат могут определять изношенные лифтеры, чрезмерное скопление пульпы, нестабильная классификация или неподходящая рабочая скорость. Повторные изменения размера могут затруднить выявление этих причин и привести к накоплению дорогостоящей загрузки с неподходящим составом.

Сохраните записи испытания для следующей замены футеровки. Смесь добавляемых шаров, подходящая для изношенной футеровки, может вести себя иначе после восстановления полной высоты лифтеров. Пересмотрите состав смеси во время перезапуска и зафиксируйте состояние футеровки, при котором каждая корректировка дала результат. Наблюдения за последовательными кампаниями могут помочь разработать стратегию добавления шаров для конкретного предприятия с учетом измеренного износа и задач измельчения.