Нова енергозберігаюча гумова футерівка для кульових млинів першої стадії подрібнення

Автори: Левицький А.П., Хміль І.В., Дирда В.І.,
Калашніков В.А., Головко Л.Г.

За останні три століття еволюція рудоподрібнюючих млинів пройшла шлях від дерев'яних бочок з ручним приводом до складних конструкцій з діаметром барабана понад 14,0 м, потужністю понад 36000 кВт і автоматичним управлінням технологічними процесами; відповідно еволюція захисту барабана від дерев'яних брусів і металевих плит до сучасних полімерних композитів. З другої половини минулого століття в якості захисних футерівок стали застосовувати гуму, чому сприяли її унікальні властивості: здатність до великих оборотних деформацій, велика дисипація енергії, стійкість до стійкість до абразивно- втомлюючого зносу і високий індекс співвідношення «ціна-якість». Особливо важливим є здатність до дисипації (тобто до поглинання енергії); саме ця властивість і лежить в основі такої важливої якості як стійкість до стомлення і зносу. Розробки в області створення гум з такими властивостями становить досить вагому частину витрат багатьох світових фірм; зазвичай рецептура гум і технологія виготовлення футерівок ретельно приховуються і відомості про них відсутні в періодичній літературі. Тому кількість фірм, які виробляють якісну продукцію на ринку послуг як правило обмежена.

 Однією з провідних фірм в області створення і постачання гумових футеровок для всіх існуючих типів кульових млинів є підприємство ТОВ «НВП ВАЛСА ГТВ». Цьому сприяло наступне: наявність високотехнологічного сучасного обладнання, розробка оптимальних конструкцій елементів футерівок, спеціальні марки гум і професійний супровід експлуатації млинів з футеровкою підприємства. Важливим при цьому було також використання фундаментальних досягнень в області динаміки млинів і механіки гуми. Створена теорія хвильового абразивно-втомлюючого зносу гумових футеровок, методи їх розрахунку і методи укладання елементів в барабані дозволили механікам і технологам створити футерівку типу «Хвиля» (на ринку послуг «Плита-Хвиля», «Плита-Ліфтер-Хвиля» та «GM- хвиля »). Згідно хвильової теорії зносу для поліпшення технології подрібнення і збільшення довговічності футерівок необхідно, щоб в барабані млина встановилася така взаємодія завантаження і елементів футерівки, при якому витрачається мінімум енергії і дотримується принцип мінімуму виробництва ентропії, тобто мінімуму безладу в системі.   Така гармонійна взаємодія досягається завдяки використанню нових оригінальних конструкцій футерівок типу «Хвиля». Крім цього такі футерівки завдяки своїм морфометричним параметрам при руйнуванні руди дозволяють реалізувати переважно зсувні напруження, що дозволяє значно знизити енерговитрати на дезінтеграцію мінеральної сировини, а також збільшити приріст готового класу (-0,056 мм.) В процесі експлуатації елементи футерівок набувають хвильову поверхню, яка зберігається практично до кінця.

Застосування таких футерівок дозволило створити нову ресурсно- і енергозберігаючу RES-технологію подрібнення руд в кульових млинах. Завдяки цій технології, наприклад для млинів МШЦ 3,6 × 5,5 другої і третьої стадії здрібнювання залізних руд (Північний гірничо-збагачувальний комбінат - ПАТ ПівнГЗК, Кривий Ріг, Україна) отримані наступні результати: приріст готового класу збільшився на 17- 29%; витрата тіл, що мелють знизився на 10%; питома витрата електроенергії в цілому на технологічну секцію знизився на 10-12%.

 У порівнянні з металевими футерівками гумова футерівка «Плита-Хвиля» на кульових млинах 2 і 3 стадії подрібнення дозволила: знизити масу комплекту футерування більш ніж в 3-5 разів і тим самим підвищити термін служби опорних підшипників, знизити експлуатаційні витрати на монтажно-демонтажні роботи по заміні зношеної футерівки і зменшити ризик нещасних випадків; в 2-3 рази знизити шум; на 3-5% підвищити коефіцієнт використання млинів; забезпечити задану продуктивність млина вже з перших годин роботи; збільшити тривалість міжремонтних циклів в два рази; на 3-5% підвищити коефіцієнт використання млинів; на 25-30% скоротити час простоїв млинів для планового і непланового ремонтів.

На даний момент більше 150 видів млинів працюють з різними видами руд на підприємствах гірничодобувної промисловості оснащені футерівкою типу «Плита-Хвиля» виробництва ТОВ «НВП ВАЛСА ГТВ».

Наступним кроком у розвитку млинових футерівок типу «Хвиля» підприємстваТОВ «НВП ВАЛСА ГТВ» стало створення футерівок для першої стадії подрібнення з кулями діаметром 100 мм (в перспективі з діаметром 120 мм). Тут підприємство дотримується двох концепцій.

 Перша концепція передбачає використання гумовометалевих футерівок: для підвищення несучої здатності в гумові елементи були завулканізовано металеві вставки (шипи) з високомарганцевовмісної сталі (футерівка «G.M-Хвиля»). На ПівнГЗК на млині МШР 3,6 × 4,0 на першій стадії подрібнення з кулями діаметром 100 мм вперше в світовій практиці дезінтеграції міцних залізних руд була встановлена резинометалевими футерівками типу «G.M-Хвиля». Результати випробувань: знизилося споживання електроенергії на 5%; питома витрата тіл, що мелють знизився на 5%; приріст готового класу продукту збільшився на 10-12%; довговічність до відмови понад 9000 год.

Друга концепція передбачає використання поєднання оригінальної марки гуми і футерівочних плит великої товщини типу «Плита Н-Хвиля». У 2013 році на ПАТ «Північний ГЗК» розпочато порівняльні промислові випробування такої футерівки і стандартної металевої футерівки виробництва ЗАТ «КЗГО». Футерівки встановлювалися в кульових млинах з розвантаженням через решітку типу МШР 3,6 × 4,0 першій стадії подрібнення. Рудозбагачувальна фабрика №1 переробляє кварцити Первомайського та Аннівського родовища Криворізького басейну. У циклі рудопідготовки першої стадії подрібнення використовувалися сталеві кулі діаметром 100 мм третьої групи твердості. Рудна шихта мала крупність 9-12% класу +20 мм.

Гумова футеровка «Плита Н-Хвиля» (перші три кільця від завантаження з товщиною плит 270 мм, решта - 240 мм) була встановлена на млині № 121, металева - на млині № 111. Обидва млини МШР 3,6 × 4,0 були встановлені в циклі першої стадії рудопідготовки на одній технічній секції № 11-12 і працювали в замкнутому циклі зі спеціальним класифікатором типу 2КСН 12,5 / 2,4.

Технологічна секція № 11-12 оснащена системою АСУТП, що дозволяє працювати в режимі «Оптимізації» і режимі «Стабільність». Після запуску млина № 121 з гумовою футерівкою в експлуатацію виконати коригування системи АСУТП циклу першої стадії подрібнення не вдалося на увазі істотного зменшення шумових характеристик роботи млинів: датчик шуму практично не реагував на роботу млина.

Довговічність гумової футерівки на даний момент становить 8 місяців; з розрахунку загальний термін служби може скласти більше 10-12 місяців.

На мал. 1 показана гумова футерівка типу «Плита Н-Хвиля» виробництва ТОВ «НВП ВАЛСА ГТВ»: чітко спостерігається хвильовий характер абразивно-втомного зносу плит, що свідчить про правильність розрахунку укладання плит в барабані. Такий хвильовий профіль робочої поверхні футерівки з'явився через один-два тижні і зберігався до 8 місяців роботи. Це гарантувало якісне подрібнення руди і оптимальну довговічність плит в межах 7-8 тис. годин.

Слід підкреслити, що для подрібнення міцних поліметалічних і залізних руд в кульових млинах першої стадії з кулями діаметром 100 мм гумова футерівка «Плита Н-Хвиля» на сьогоднішній день має найвищий індекс якості і краще співвідношення «ціна-якість».

Ми готові розглянути питання поставок гумових футерівок на всі існуючі типи кульових млинів, а також виконати розробку і поставку футерівок для дезінтеграції мінеральної сировини.