Когда литые шары для шаровой мельницы вызывают чрезмерный износ и как его устранить

Чрезмерный износ литых шаров в шаровой мельнице следует рассматривать как задачу распознавания характера износа, прежде чем рассматривать его как проблему замены мелющих тел. Высокий расход может быть вызван мягким материалом, но также может быть следствием разрушения шаров, неподходящего гранулометрического состава шаров, абразивной руды, плохого состояния футеровки или работы мельницы за пределами расчетного диапазона заполнения и скорости. Замена всей загрузки без разделения этих механизмов часто приводит к повторению неисправности.

Начните с самого изношенного материала. Отберите репрезентативные шары из зоны питания, средней зоны и зоны разгрузки, затем разделите целые шары, сплющенные шары, треснувшие шары и фрагменты. Сравните их распределение по диаметрам с исходной загрузкой и журналом добавления мелющих тел. Шар, который постепенно уменьшается в размерах вследствие равномерного истирания, указывает на другую причину, чем шар, на котором образуются глубокие раковины, поверхностные сколы или который разрушается через центр.

Анализируйте характер износа перед заменой мелющих тел

Равномерный износ не всегда означает дефект мелющих тел. Сильно абразивное питание может с постоянной скоростью удалять металл, даже если шары сохраняют структурную целостность. Повод для беспокойства возникает, когда скорость износа резко меняется, значительно различается у шаров из одной поставки или сопровождается разрушением и заметным снижением эффективности измельчения.

Разрушенные литые шары требуют более тщательного внимания. Дефекты литья, усадочные раковины, крупнозернистая микроструктура или остаточные напряжения могут снижать устойчивость к многократным ударам. Однако аналогичные разрушения могут возникать, когда крупный материал поступает в мельницу, рассчитанную на более мелкую крупность питания, когда изношенная футеровка больше не поднимает загрузку должным образом или когда низкий уровень заполнения позволяет шарам падать с большей высоты и ударяться с чрезмерной энергией. Одни только измерения твердости не позволяют различить эти причины. Высокая поверхностная твердость при низкой ударной вязкости может привести к хрупкому разрушению, тогда как меньшая твердость при достаточной вязкости может обеспечивать более стабильную эксплуатацию в зоне высоких ударных нагрузок.

Отделяйте отказ мелющих тел от отказа контура измельчения

Полезным первым сравнением является сопоставление расхода мелющих тел с изменениями процесса, произошедшими в момент появления проблемы. Проверьте крупность питания, производительность, плотность пульпы, эффективность классификации, потребляемую мощность мельницы и записи осмотров футеровки за тот же период. Если расход шаров увеличился сразу после изменения руды или повышения производительности, материал может реагировать на более тяжелый режим работы, а не разрушаться самостоятельно. Если проблема ограничена одной производственной партией при стабильных условиях эксплуатации, исследование материала становится более актуальным.

Место повреждения внутри мельницы также имеет значение. Сильное разрушение вблизи зоны питания соответствует ударному воздействию крупных частиц и зоне наибольшей высоты падения. Истирание, сосредоточенное ближе к зоне разгрузки, может быть связано с транспортировкой пульпы, измельчением мелких частиц или загрузкой, содержащей слишком мало крупных шаров для эффективного разрушения поступающих частиц. Материал, удаляемый из контура грохотами троммеля или сепараторами, также следует исследовать. Фрагменты, остающиеся в мельнице, продолжают потреблять энергию, но мало способствуют полезному измельчению.

Не оценивайте загрузку только по ее среднему диаметру шаров. Две загрузки могут иметь одинаковый средний размер, но вести себя совершенно по-разному. Загрузка с избыточным количеством крупных шаров обеспечивает ударное воздействие, но может оставлять недостаточно точек контакта для тонкого измельчения. Избыток мелких шаров увеличивает площадь поверхности, но они быстро теряют массу и могут не обладать энергией, необходимой для разрушения крупных частиц. О чрезмерном износе часто сообщают после многократного добавления мелющих тел одного размера, поскольку исходный гранулометрический состав постепенно исчезает.

Корректируйте условия в контролируемой последовательности

Сначала стабилизируйте условия эксплуатации. Убедитесь, что крупность питания находится в пределах расчетного диапазона контура и что в мельницу не подается периодически негабаритный материал. Осмотрите футеровку, подъемные ребра, разгрузочные решетки и компоненты разгрузки. Изношенные подъемники изменяют траекторию движения мелющих тел; повышение твердости без устранения этого состояния может лишь перенести повреждение с шаров на другие части мельницы.

Затем восстановите целенаправленный гранулометрический состав мелющих тел вместо добавления шаров одного номинального диаметра. Требуемый диапазон зависит от максимальной крупности питания, целевой крупности продукта, диаметра мельницы и от того, является ли режим преимущественно ударным измельчением или тонким истиранием. По возможности измерьте оставшуюся загрузку, затем рассчитайте добавки на основе отсутствующих классов крупности. Сохраняйте идентификацию партий для замены до подтверждения тенденции износа. Немедленное смешивание всех новых и старых мелющих тел затрудняет последующую диагностику.

Если литые мелющие тела постоянно скалываются или разрушаются при высоких ударных нагрузках, после проверки состояния мельницы может быть целесообразно использовать кованую альтернативу.Кованые стальные шары доступны в диаметрах от 20 мм до 150 мм и обычно оцениваются в тех случаях, когда требуется сочетание поверхностной твердости и ударной вязкости. Выбор все равно должен основываться на фактическом режиме работы: применение в зоне питания с крупным материалом предъявляет к мелющим телам иные требования, чем тонкое измельчение на последующей стадии.

Проверяйте свойства материала, не переоценивая один тест

Поверхностная твердость имеет значение, поскольку она влияет на устойчивость к абразивному износу, но это лишь одна часть оценки. Испытывайте несколько шаров, а не один отполированный образец, и сравнивайте показания в одинаковых точках. Большой разброс в пределах одной партии может указывать на нестабильную термообработку или химический состав. При подозрении на разрушение разрежьте репрезентативный разрушенный шар через его центр. Внутренняя структура, место зарождения трещины и изменение твердости от поверхности к сердцевине более информативны, чем один лишь результат измерения внешней твердости.

Ударную вязкость следует рассматривать вместе с твердостью, особенно там, где сильны удары шаров друг о друга и о футеровку. Повышение содержания углерода или прокаливаемости может улучшить устойчивость к истиранию, но чрезмерно хрупкая структура может сократить срок службы вследствие выкрашивания. И наоборот, более вязкий шар может демонстрировать более быстрый равномерный износ, если его твердость недостаточна для высокоабразивной руды. Поэтому правильная корректировка представляет собой баланс, соответствующий зоне мельницы и измельчаемому материалу, а не универсальное предпочтение наивысшего значения твердости.

Храните образцы, фотографии, эксплуатационные записи и идентификаторы поставок вместе до закрытия вопроса. Это обеспечивает пригодное для использования сравнение после изменений марки мелющих тел, размера шаров, состояния футеровки или рабочих настроек. Краткое контролируемое испытание с установленными объемами добавления обычно дает больше информации, чем изменение нескольких переменных во время одной остановки. После выявления преобладающего механизма износа расход мелющих тел и стабильность измельчения можно скорректировать с гораздо меньшим объемом повторных работ.