При повышенном износе мелющих тел: что следует проверить специалистам по техническому обслуживанию в горнодобывающей отрасли

Рост расхода мелющих тел требует расследования, если он сохраняется за пределами обычных колебаний в работе, особенно когда одновременно снижается производительность, ухудшается крупность продукта или уменьшается доступность мельницы. Одно лишь увеличение затрат на сталь не доказывает наличие проблемы с качеством мелющих тел. Специалистам по техническому сопровождению горных работ следует сначала определить, обусловлен ли рост более сложными условиями измельчения, изменением запаса мелющих тел или предотвратимыми потерями вследствие абразивного и коррозионного износа, разрушения и выноса из мельницы.

Для руководителей проектов и инженерных специалистов наиболее полезно расследование, которое помогает ответить на три вопроса: действительно ли расход вырос, что изменилось в момент начала роста и какие доказательства обоснуют корректирующие действия? Смена поставщика до получения ответов может добавить еще одну переменную, оставив первоначальную причину неустановленной. Однако видимые трещины или внезапное скопление стальных обломков требуют незамедлительного осмотра: механические повреждения могут усугубиться до того, как ежемесячный отчет о расходе покажет их полную стоимость.

Установите, действительно ли расход вырос. Начните с основы измерения. Количество добавленных мелющих тел в килограммах на тонну переработанной сухой руды — полезный производственный показатель, однако в краткосрочном периоде объем добавления и расход не совпадают. Восстановление истощенного заряда, заполнение мельницы после техобслуживания или восполнение пропущенных добавлений могут привести к тому, что период пополнения запаса будет выглядеть необычно затратным.

Сверьте начальный запас мелющих тел, зарегистрированные добавления, конечный запас и количество мелющих тел, намеренно удаленных из мельницы. По возможности отдельно учитывайте извлеченные шары, стержни, обломки и другие стальные элементы. Оценка заряда содержит неопределенность, поэтому не следует представлять короткий отчетный период как точное измерение износа, если изменение запаса известно неточно. Прежде чем делать выводы, проверьте калибровку питателя, вес поставок, движение складских запасов и базу по влажности, использованную для определения тоннажа руды.

Сравнивайте расход как с количеством переработанной сухой руды, так и с энергией измельчения. Расход стали на тонну может вырасти при переработке более твердой руды или получении более мелкого продукта, даже если мелющие тела по-прежнему удовлетворительно работают в этих условиях. Расход на единицу энергии дает дополнительную перспективу, однако сам по себе не позволяет определить качество мелющих тел. Рассматривайте оба показателя вместе с производительностью, крупностью питания, крупностью конечного продукта и количеством часов работы.

В качестве базового уровня можно использовать стабильный период с сопоставимой рудой, состоянием футеровки, уровнем загрузки и требованиями к продукту. Среднемесячные показатели могут скрыть существенное изменение. Если данные позволяют, анализ сменных или суточных тенденций поможет соотнести рост расхода с появлением нового источника руды, остановкой на техобслуживание, изменением режима работы или использованием определенной партии мелющих тел.

Отделите изменения условий переработки руды от изменений в работе мельницы. Твердость и абразивность руды создают разные нагрузки. Твердость влияет на энергию, необходимую для разрушения, а абразивность — на механический износ. Более твердая руда не обязательно приводит к пропорциональному увеличению потерь стали, а более абразивная смесь может повысить износ без столь же очевидного изменения потребляемой мощности.

Изучите состав рудной смеси, минералогию, гранулометрический состав питания, а также имеющиеся результаты испытаний на твердость и абразивность за период, предшествующий началу проблемы. Более крупное питание, изменение доли крепких пород или ужесточение требований к крупности продукта могут изменить нагрузку на мелющие тела. Если имеющихся данных о свойствах руды недостаточно для объяснения изменений, репрезентативный отбор проб полезнее предположения, что весь материал из одного карьера или рудного тела ведет себя одинаково.

При мокром измельчении следует также учитывать свойства воды и пульпы. Изменения pH, содержания растворенного кислорода, химического состава воды или минерального состава могут повлиять на коррозионный износ и его взаимодействие с абразивным износом. Поэтому изменение доли оборотной воды или режима применения реагентов может иметь значение даже при неизменной спецификации стали. Прежде чем корректировать химический состав, оцените эти переменные совместно с металлургической службой, поскольку вмешательство в процесс измельчения может также повлиять на последующее извлечение полезных компонентов.

Затем проверьте, не изменились ли условия воздействия ударных нагрузок на мелющие тела. Совместно рассмотрите скорость вращения, заполнение, плотность пульпы, перебои в подаче, динамику мощности и состояние футеровки. Недостаточная загрузка руды или неподходящая траектория движения заряда могут привести к сильным ударам о футеровку или другие мелющие тела. Износ или установка новых лифтеров могут изменить движение заряда, поэтому рост расхода после замены футеровки должен стать поводом для проверки как режима работы, так и поставок мелющих тел.

Средние значения параметров могут скрывать повреждающие события. Повторная работа при недостаточной подаче руды, нестабильном добавлении воды или отклонениях уровня загрузки может иметь большее значение, чем показывают среднесуточные показатели. Выявляйте такие периоды по журналам событий и записям операторов. Любой осмотр внутри мельницы должен проводиться в соответствии с процедурами изоляции оборудования и допуска персонала на объекте; данные о работе оборудования должны определять, что необходимо установить при осмотре во время остановки.

Изучите изношенные мелющие тела, прежде чем выбирать другую сталь. Репрезентативные образцы помогут отличить постепенный износ от преждевременного разрушения. Равномерное уменьшение диаметра шаров соответствует прогрессирующему износу, однако само по себе не показывает, какая часть потерь вызвана абразивным или коррозионным износом. Значительное выкрашивание, треснувшие шары, сплющенные элементы или необычно крупные обломки требуют проверки ударных нагрузок, целостности материала и термообработки. По одному лишь внешнему виду поверхности установить причину нельзя.

Отбирайте не только наиболее заметные поврежденные элементы. Включите в выборку изношенные мелющие тела разных размеров, неиспользованные мелющие тела из идентифицируемых партий, а также фрагменты, извлеченные из разгрузки или при обработке скатсов. Записывайте место и дату отбора проб. Эти сведения помогут избежать ошибочного отнесения смешанной выборки старых и недавно поступивших материалов к последней поставке.

Проверяйте фактическое распределение мелющих тел по размерам, а не только номинальный размер закупаемой продукции. Заряд, состоящий преимущественно из мелких изношенных шаров, может быть недостаточно эффективен при крупном питании; добавление шаров увеличенного размера способно повысить интенсивность ударов и уменьшить количество контактов, необходимых для измельчения более мелкого материала. Поэтому подбор размеров мелющих тел должен учитывать характеристики питания, геометрию мельницы и требуемый продукт. Замена того же общего количества стали по массе не обязательно восстановит эффективный заряд.

При диагностике других форм мелющих тел придерживайтесь той же методики, но не предполагайте, что механизмы разрушения у них одинаковы. Для стержней проверяйте прямолинейность, поломки, состояние заряда и признаки запутывания, а также анализируйте данные о питании и режиме работы. Для цильпебсов проверяйте изменение размеров, фрагментацию и распределение мелющих тел в рабочем заряде. Рекомендации по подбору размеров шаров нельзя напрямую переносить на применение стержней или цильпебсов.

Если данные указывают на проблему с самими мелющими телами, запросите сведения о прослеживаемости партий, химическом составе, результатах проверки размеров и твердости в разрезе сортамента. Одной лишь поверхностной твердости недостаточно для ответа на важные вопросы. Характеристики сердцевины, микроструктура, внутренние дефекты и остаточные напряжения могут влиять на то, будут ли шары постепенно изнашиваться или разрушаться под ударной нагрузкой. При подходящих условиях более высокая твердость может повысить стойкость к абразивному износу, но сама по себе не гарантирует увеличения срока службы.

Например, стальные шары горячей прокатки выпускаются диаметром от 20 до 150 mm, что позволяет подобрать их для различных условий измельчения. При закупке важно определить, какие диаметр, марка стали и режим термообработки подходят конкретной мельнице. Обозначения марок, такие как B2 или B3, следует связывать с согласованными требованиями к химическому составу и приемочной спецификацией; одного обозначения недостаточно для сравнения предложений. Для содержательного сравнения также необходимо определить методы испытания на твердость и ударную вязкость, а также условия отбора проб.

Сделайте корректирующие действия проверяемыми. В результате расследования должно быть сформулировано конкретное рабочее объяснение: абразивность рудной смеси повысилась, запас мелющих тел восстанавливался, перебои в подаче увеличили интенсивность ударов или прослеживаемая партия показала аномальную ломкость. Каждое объяснение предполагает разные меры. Назначьте ответственного за выполнение действий и до их внедрения определите, какие данные подтвердят улучшение.

Если испытание мелющих тел оправдано, определите сопоставимые периоды работы, фиксируйте характеристики руды и энергопотребление и учитывайте влияние уже имеющегося заряда. Одновременная смена поставщика, размера шаров и рабочих параметров затрудняет установление причин изменений. Отслеживайте расход вместе с поломками, производительностью, крупностью продукта, энергопотреблением и любым влиянием на последующее извлечение полезных компонентов. Более низкая стоимость тонны стали мало что дает, если она снижает полезную производительность мельницы.

При принятии бюджетных решений рассчитывайте затраты на тонну переработанной руды при соблюдении требуемой спецификации продукта, учитывая влияние на техобслуживание и производство, если его можно подтвердить. Утверждайте постоянные изменения, если данные показывают устойчивое улучшение при сопоставимых условиях работы. Если расход снижается лишь потому, что мельница перерабатывает меньше руды или производит более крупный продукт, первоначальная проблема с производительностью остается нерешенной.