Авторы: Левицкий А.П., Хмель И.В., Дырда В.И.,
Калашников В.А., Головко Л.Г.
За последние три столетия эволюция рудоизмельчительных мельниц прошла путь от деревянных бочек с ручным приводом до сложных конструкций с диаметром барабана свыше 14,0 м, мощностью более 36000 кВт и автоматическим управлением технологическими процессами; соответственно эволюция защиты барабана от деревянных брусьев и металлических плит до современных полимерных композитов. Со второй половины прошлого века в качестве защитных футеровок стали применять резину, чему способствовали её уникальные свойства: способность к большим обратимым деформациям, большая диссипация энергии, стойкость к абразивно-усталостному износу и высокий индекс соотношения «цена-качество». Особенно важным является способность к диссипации (т.е. к поглощению энергии); именно это свойство и лежит в основе такого важного качества как стойкость к утомлению и износу. Разработки в области создания резин с такими свойствами составляет довольно весомую часть затрат многих мировых фирм; обычно рецептура резин и технология изготовления футеровок тщательно скрываются и сведения о них отсутствуют в периодической литературе. Поэтому количество фирм, производящих качественную продукцию на рынке услуг как правило ограничено.
Одной из ведущих фирм в области создания и поставки резиновых футеровок для всех существующих типов шаровых мельниц является предприятие ООО «НПП ВАЛСА ГТВ» . Этому способствовало следующее: наличие высокотехнологического современного оборудования, разработка оптимальных конструкций элементов футеровок, специальные марки резин и профессиональное сопровождение эксплуатации мельниц с футеровкой предприятия. Важным при этом являлось также использование фундаментальных достижений в области динамики мельниц и механики резины. Созданная теория волнового абразивно-усталостного износа резиновых футеровок, методы их расчёта и методы укладки элементов в барабане позволили механикам и технологам создать футеровки типа «Волна» (на рынке услуг «Плита-Волна», «Плита-Лифтер-Волна» и «G.M-Волна»). Согласно волновой теории износа для улучшения технологии измельчения и увеличения долговечности футеровки необходимо, чтобы в барабане мельницы установилось такое взаимодействие загрузки и элементов футеровки, при котором затрачивается минимум энергии и соблюдается принцип минимума производства энтропии, т.е. минимума беспорядка в системе. Такое гармоническое взаимодействие достигается благодаря использованию новых оригинальных конструкций футеровок типа «Волна». Помимо этого такие футеровки благодаря своим морфометрическим параметрам при разрушении руды позволяют реализовать преимущественно сдвиговые напряжения, что позволяет значительно снизить энергозатраты на дезинтеграцию минерального сырья, а также увеличить прирост готового класса (-0,056 мм.) В процессе эксплуатации элементы футеровок приобретают волновую поверхность, которая сохраняется практически до отказа.
Футеровка «Плита-Волна» обеспечивает:
- заданную производительность с первых часов работы мельницы;
- сохранение волнового рельефа до полного износа, что обеспечивает стабильные технологические показатели в течении всего срока эксплуатации;
- улучшение технологических показателей работы мельниц на всех стадиях измельчения;
- срок службы свыше 30 тыс. часов без замены элементов футеровки.
Применение таких футеровок позволило создать новую ресурсно- и энергосберегающую RES-технологию измельчения руд в шаровых мельницах. Благодаря этой технологии, например для мельниц МШЦ 3,6×5,5 второй и третьей стадии измельчения железных руд (Северный горно-обогатительный комбинат – ПАО СевГОК, г. Кривой Рог, Украина) получены следующие результаты: прирост готового класса увеличился на 17-29 %; расход мелющих тел снизился на 10 %; удельный расход электроэнергии в целом на технологическую секцию снизился на 10-12 %.
По сравнению с металлическими футеровками резиновая футеровка «Плита-Волна» на шаровых мельницах 2 и 3 стадии измельчения позволила: снизить массу комплекта футеровки более чем в 3-5 раз и тем самым повысить срок службы опорных подшипников, снизить эксплуатационные затраты на монтажно-демонтажные работы по замене изношенной футеровки и уменьшить риск несчастных случаев; в 2-3 раза снизить шум; на 3-5 % повысить коэффициент использования мельниц; обеспечить заданную производительность мельницы уже с первых часов работы; увеличить продолжительность межремонтных циклов в два раза; на 3-5 % повысить коэффициент использования мельниц; на 25-30 % сократить время простоев мельниц для планового и непланового ремонтов.
На данный момент более 150 видов мельниц работающих с различными видами руд на предприятиях горнодобывающей промышленности оснащены футеровкой типа «Плита-Волна» производства ООО «НПП ВАЛСА ГТВ» .
Следующим шагом в развитии мельничных футеровок типа «Волна» предприятия ООО «НПП ВАЛСА ГТВ» » стало создание футеровок для первой стадии измельчения с шарами диаметром 100 мм (в перспективе с диаметром 120 мм). Здесь предприятие придерживается двух концепций.
Первая концепция предполагает использование резинометаллической футеровки: для повышения несущей способности в резиновые элементы были завулканизованы металлические вставки (шипы) из высокомарганцовистой стали (футеровка «G.M-Волна»). На СевГОКе на мельнице МШР 3,6×4,0 на первой стадии измельчения с шарами диаметром 100 мм впервые в мировой практике дезинтеграции крепких железных руд была установлена резинометаллическая футеровка типа «G.M-Волна». Результаты испытаний: снизилось потребление электроэнергии на 5 %; удельный расход мелющих тел снизился на 5 %; прирост готового класса продукта увеличился на 10-12 %; долговечность до отказа свыше 9000 ч.
Вторая концепция предполагает использование сочетания оригинальной марки резины и футеровочных плит большой толщины типа «Плита Н-Волна». В 2013 году на ПАО «СевГОК» начаты сравнительные промышленные испытания такой футеровки и стандартной металлической футеровки производства ЗАО «КЗГО». Футеровки устанавливались в шаровых мельницах с разгрузкой через решётку типа МШР 3,6×4,0 первой стадии измельчения. Рудообогатительная фабрика №1 перерабатывает кварциты Первомайского и Анновского месторождения Криворожского бассейна. В цикле рудоподготовки первой стадии измельчения использовались стальные шары диаметром 100 мм третьей группы твёрдости. Рудная шихта имела крупность 9-12 % класса +20 мм.
Резиновая футеровка «Плита Н-Волна» (первые три кольца от загрузки с толщиной плит 270 мм, остальные – 240 мм) была установлена на мельнице № 121, металлическая – на мельнице № 111. Обе мельницы МШР 3,6×4,0 были установлены в цикле первой стадии рудоподготовки на одной технической секции № 11-12 и работали в замкнутом цикле со специальным классификатором типа 2КСН 12,5/2,4.
Технологическая секция № 11-12 оснащена системой АСУТП, позволяющей работать в режиме «Оптимизации» и режиме «Стабильность». После запуска мельницы № 121 с резиновой футеровкой в эксплуатацию выполнить корректировку системы АСУТП цикла первой стадии измельчения не удалось в виду существенного уменьшения шумовых характеристик работы мельниц: датчик шума практически не реагировал на работу мельницы.
За период технологических испытаний для мельницы с резиновой футеровкой (по сравнению с мельницей с металлической футеровкой) были получены следующие усреднённые показатели:
- содержание готового класса – 0,056 в сливе мельницы увеличилось 8-10 %;
- удельный расход электроэнергии на одну тонну перерабатываемой руды уменьшился на 7-9 %;
- удельный расход шаров уменьшился на 8 %.
Долговечность резиновой футеровки на данный момент составляет 8 месяцев; по расчёту общий срок службы может составить более 10-12 месяцев.
На рис. 1 показана резиновая футеровка типа «Плита Н-Волна» производства ООО «НПП ВАЛСА ГТВ» : чётко наблюдается волновой характер абразивно-усталостного износа плит, что свидетельствует о правильности расчёта укладки плит в барабане. Такой волновой профиль рабочей поверхности футеровки появился через одну-две недели и сохранялся до 8 месяцев работы. Это гарантировало качественное измельчение руды и оптимальную долговечность плит в пределах 7-8 тыс. часов.
Следует подчеркнуть, что для измельчения крепких полиметаллических и железных руд в шаровых мельницах первой стадии с шарами диаметром 100 мм резиновая футеровка «Плита Н-Волна» на сегодняшний день имеет самый высокий индекс качества и лучшее соотношение «цена-качество».
Мы готовы рассмотреть вопросы поставок резиновых футеровок на все существующие типы шаровых мельниц, а также выполнить разработку и поставку футеровок для дезинтеграции минерального сырья.
