Система резиновых футеровок шаровых барабанных мельниц

Дезинтеграция минерального сырья в барабанных мельницах является, и долгое время будет оставаться, самым распространенным и энергоемким способом измельчения. Огромные объемы перерабатываемых материалов, традиционная технология переработки приводят к тому, что затраты электроэнергии в конечном итоге определяют возможность развития производства. Снижение энергоемкости процесса измельчения, повышение производительности барабанных шаровых мельниц является постоянным требованием производства. Конструкции барабанных мельниц достигли некоторого предела совершенствования. Большое количество используемых мельниц делает невозможным быстрые принципиальные изменения технологии измельчения. Поэтому, совершенствование конструкций и материалов футеровок барабанных мельниц было и остается актуальной задачей. [1]

Со второй половины прошлого века для изготовления футеровок взамен металла стала использоваться резина. Резина обладает способностью к большим обратимым деформациям, высокой стойкостью к гидроабразивному и усталостному износу, к коррозии. Резиновые футеровки шаровых барабанных мельниц в настоящее время широко используются в горно-обогатительной промышленности. Их преимущества - увеличение выхода продукта заданной крупности, снижение расхода мелющих тел и затрат энергии на процесс измельчения, увеличение межремонтного цикла эксплуатации комплекта футеровки, снижение шума. Однако, до настоящего времени область использования резиновых футеровок барабанных мельниц ограничивается 2-3-й стадиями измельчения с шарами 60 – 40 мм и стадией доизмельчения с ципбельсами. В мельницах с шарами 100мм резиновая футеровка не используется.

Для дальнейшего совершенствования процесса измельчения минерального сырья в барабанных мельницах предприятием  ООО «НПП ВАЛСА ГТВ»  (г.Белая Церковь) разработана энергосберегающая ES-технология измельчения (ES-Technology – Energy Saving Technology). Целью проведенной работы является повышение эффективности работы не отдельной мельницы, а всей технологической линии состоящей из шаровых барабанных мельниц существующих конструкций. Главное отличие предлагаемой технологии - изменение механизма взаимодействия мелющей массы с футеровкой барабана шаровой мельницы, изменение траекторий перемещения мелющих тел в объеме загрузки путем использования на каждой стадии измельчения резиновой футеровки соответствующей конструкции [2]. Конструкции элементов футеровки барабана мельницы: загрузочной и разгрузочной крышек, разделительной решетки и элеваторов, состав и свойства используемых для их изготовления резин подбираются для каждой стадии измельчения с учетом крупности и прочности поступающего материала, его абразивности. При выборе формы рабочей поверхности элементов футеровки, их размеров учитываются диаметр используемых мелющих шаров, размер мельницы и способ её разгрузки, характер и интенсивность износа футеровки по длине барабана. Такое решение позволяет повысить производительность мельницы, снизить энергопотребление и расход мелющих тел, прогнозировать гарантийный срок эксплуатации комплекта футеровки. Предлагаемые конструкции комплектов футеровок не требуют остановки мельницы для замены отдельных элементов футеровки в течение всего гарантийного срока эксплуатации.

Уникальной разработкой предприятия ООО «НПП ВАЛСА ГТВ»  является футеровка барабана резиновыми плитами Н-волна мельницы МШР с шарами ≤ 100мм. Рабочая поверхность плит образована двумя плоскостями, одна из которых горизонтальна, а вторая наклонена к ней под углом в пределах 100 – 1750 (Рис.1) [3]. Резина плиты обладает высокой прочностью и стойкостью к проколу, надрезу крупными кусками руды. Плиты футеровки имеют переменную высоту по длине барабана мельницы с учетом интенсивности их износа (Рис.2) [4]. Выбор предлагаемой конструкции подтверждается результатами её промышленных испытаний различных ГОКах с шарами 100 мм и крупностью загружаемых кусков железной руды 25 – 0мм.

Производственные испытания комплектов резиновых футеровок показали, что для резиновых футеровок мельниц с шарами 100 мм необходимо обеспечить надёжность работы не только футеровки барабана, но и резиновой разделительной решетки и, в особенности, футеровки загрузочной крышки мельницы. Футеровка загрузочной крышки мельницы подвергается наиболее интенсивному износу.

Разгрузочная решетка мельницы выполнена из резины и имеет металлический каркас. Металлический каркас разгрузочной решетки только частично утоплен в массив резины, что облегчает перемещение кусков руды через отверстия в решетке (Рис.3) [5]. В зоне максимального износа резиновой решетки, ближе к поверхности барабана, на решетке имеются возвышения, выравнивающие износ поверхности резиновой решетки по диаметру мельницы [6]. Футеровка загрузочной крышки выполнена из специальных материалов, имеющих исключительную стойкость к порезам и механическим повреждениям крупными кусками загружаемого материала.

Для барабанных мельниц с шарами Ø 40 – 60 мм предлагается футеровка «волна» (уточнить название). Плиты футеровки выполнены из резины с высокой стойкостью к абразивному и гидроабразивному износу. Рабочая поверхность плит имеет форму трехгранной трапеции. Геометрия рабочей поверхности плит выполнена с учетом диаметра используемых мелющих шаров и обеспечивает скольжение слоя шаров, примыкающих к футеровке, по её поверхности. (Рис.4)[7]. Это обеспечивает участие в процессе измельчения материала истиранием всей поверхности футеровки, контактирующей с телом загрузки и всех шаров, примыкающих к футеровке. При скольжении дополнительно активируются вертикальные перемещения в слоях шаров, ближайших к поверхности футеровки. Результатом скольжения шаров по поверхности футеровки, активизации их вертикальных перемещений, является увеличение производительности мельницы по выходу продукта заданной крупности. В процессе эксплуатации футеровки, по диаметру мельницы на поверхности плит образуются кольцевые ручьи, соответствующие диаметру используемых шаров (Рис.5). Они увеличивают общую площадь поверхности измельчения продукта истиранием. При этом, в пульпе, находящейся у поверхности футеровки, концентрируются более мелкие частицы. В результате истирания их между поверхностью футеровки и шарами в готовом продукте увеличивается доля мелкой фракции.

Скольжение загрузки по поверхности футеровки понижает точку отрыва внешнего слоя шаров от поверхности футеровки. Поток массы падающих шаров становится более плотным, что способствует повышению интенсивности измельчения материала между шарами в области, где проходит основной объем измельчения [8].

Указанные конструктивные особенности предлагаемых резиновых футеровок и материалов для их изготовления увеличивают производительность мельниц, уменьшают удельное потребление энергии на каждой стадии измельчения. Понижение точки отрыва от барабана внешнего слоя шаров снижает вероятность падения шаров на поверхность футеровки, вероятность её механических повреждений. Изменение формы потока мелющей массы, использование резин с высокой стойкостью к абразивному и гидроабразивному износу позволяет увеличить срок эксплуатации резиновой футеровки, снизить расход шаров.

Эффективность использования конструкций резиновых футеровок выполненных по энергосберегающей ES-технология измельчения подтверждены результатами эксплуатационных испытаний в течение нескольких лет комплектов резиновых футеровок на Полтавском, Северном, Южном, Ингулецком ГОКах (Украина), ССГПО (Казахстан), «СГОК» Старый Оскол, «РУСАЛ» Ачинск (Россия), «Асарел-Медет»АД (Болгария). Всего изготовлено и проверено в эксплуатации более ______ комплектов футеровок.

Опыт эксплуатации показал, что предлагаемые конструкции футеровок могут использоваться как при переработке железных руд, так и при обогащении руды цветных металлов, алюминия и в других отраслях промышленности.

Полностью использовать преимущества предлагаемой энергосберегающей ES-технологии измельчения возможно только в том случае, когда для каждой мельницы в технологической линии выбрана оптимальная конструкция и материал футеровки.