19.0 Как решить главную проблему на обогатительных фабриках — износ 

Откуда берется износ? В области переработки полезных ископаемых принято считать, что износ обусловлен воздействием четырех основных сил:
1. Первая — это *сжатие*. Представьте, что вы помещаете камень между двумя стальными плитами и подвергаете его колоссальному давлению: камень разрушается, а стальные плиты одновременно подвергаются истиранию. Щековые и конусные дробилки — это машины, спроектированные специально для выполнения именно этой задачи.
2. Вторая — это *удар*. Это сродни удару молотком по камню: молоток дробит камень, но при этом сам получает «ответный удар» от камня. Ударные дробилки, а также стальные шары, используемые в шаровых мельницах, работают именно по этому принципу.
3. Третья — это *скольжение*. Представьте себе камень, скользящий по стальной плите: подобно наждачной бумаге, он прорезает в стальной поверхности канавки и оставляет царапины. Желоба, трубопроводы и конвейерные ленты — все эти элементы оборудования подвержены данному виду износа.
4. Четвертая — это *истирание*. Оно возникает, когда две мелкие частицы трутся друг о друга, постепенно истирая поверхности друг друга. Это явление особенно ярко выражено в процессе тонкого измельчения порошкообразных материалов.
Как видите, любой метод дробления одновременно подвергает оборудование износу. Чем больше энергии вы затрачиваете на разрушение камня, тем больший износ камень «возвращает» вам. Это фундаментальный закон физики — закон, которого невозможно избежать. В литературе по переработке полезных ископаемых мне встретилась цитата, которая произвела на меня глубокое впечатление: «Всякий раз, когда энергия в любой форме проникает в горную породу, руду или минерал, неизбежно возникает износ». Иными словами, в тот самый момент, когда энергия пронизывает камень, износ становится неизбежным следствием. Это служит идеальной иллюстрацией Третьего закона движения Ньютона: «Для каждого действия существует равное и противоположное противодействие». Вы наносите удар по камню — и камень наносит ответный удар по вам.
Как же в таком случае можно предотвратить износ? Первый шаг — оценить, насколько «агрессивной» является данная горная порода. Прежде чем выбирать конкретные меры по защите от износа, необходимо четко определить два ключевых фактора:
Первый: какова твердость исследуемой горной породы? В науке о переработке полезных ископаемых, как правило, принято ориентироваться на *шкалу твердости Мооса*, диапазон которой составляет от 1 до 10. Твердость талька равна 1 — его можно поцарапать ногтем. Твердость гипса равна 2 — его также можно поцарапать ногтем. Твердость кальцита — 3 (царапается медной монетой). Твердость флюорита — 4 (царапается перочинным ножом). Твердость апатита — 5 (с трудом царапается перочинным ножом). Твердость полевого шпата — 6 (перочинный нож его уже не царапает). Твердость кварца — 7 (он царапает стекло). Твердость топаза — 8, корунда — 9, а алмаза — 10.
Кварц имеет твердость 7 по этой шкале, и подавляющее большинство горных пород содержит кварц. Следовательно, твердость большинства руд находится в диапазоне от 6 до 7, что делает их даже тверже стали.
Второй фактор: насколько «абразивна» горная порода? В области переработки полезных ископаемых это свойство называют «индексом абразивности». Например, известняк имеет индекс абразивности всего 0,001; он практически не вызывает износа оборудования. Кварцит же имеет индекс абразивности 0,75, что делает его «убийцей номер один» для техники. Гранит, базальт и железная руда занимают промежуточное положение. Твердость определяет, насколько легко породу можно раздробить; абразивность определяет, насколько быстро изнашивается оборудование. Это два различных фактора, которые необходимо рассматривать по отдельности. Это очень похоже на оценку противника: насколько он силен? Насколько он вынослив? Это два разных вопроса, и ответы на них могут быть совершенно разными.
Какой материал следует выбрать? Это зависит от типа износа. В технической литературе по переработке полезных ископаемых обычно приводятся три справочные таблицы; каждая из них соответствует определенному типу износа и рекомендует подходящий материал.
Для защиты от износа, вызванного сжимающими нагрузками, оптимальным выбором является марганцовистая сталь. Марганцовистая сталь обладает удивительным свойством: чем сильнее удары, которые она получает, тем тверже она становится. В терминологии переработки полезных ископаемых это явление известно как «самозакаливание» или «самовосстановление». Под воздействием колоссальных сжимающих сил и ударных нагрузок поверхность марганцовистой стали значительно упрочняется, в то время как ее внутренние слои сохраняют присущую им вязкость. Именно по этой причине футеровочные плиты для щековых дробилок и футеровка для конусных дробилок изготавливаются из марганцовистой стали. Однако у марганцовистой стали есть существенный недостаток: если энергия удара недостаточна, процесс упрочнения не происходит. Следовательно, этот материал не следует использовать в конструкциях, подверженных износу при скольжении, таких как желоба или трубопроводы. Подобное применение фактически лишит материал необходимого ударного воздействия, в результате чего он останется таким же мягким, как обычная сталь.
Ударный износ можно разделить на два типа. В случае высокоскоростного удара — например, при работе роторов ударных дробилок, где линейная скорость достигает десятков метров в секунду, — предпочтительным материалом является высокохромистый белый чугун. Высокохромистый белый чугун обладает исключительной износостойкостью, однако он чрезвычайно хрупок и склонен к растрескиванию при ударе. Следовательно, он подходит лишь для тех областей применения, где угол удара поддается контролю и где отсутствует риск попадания на поверхность крупных металлических предметов. В условиях низкоскоростного удара — например, в бункерах, желобах или на конвейерных лентах — рекомендуется использовать резину. Согласно принципам обогащения полезных ископаемых, если скорость движения материала падает ниже 7 метров в секунду, резина становится оптимальным выбором. Резина обладает эластичными свойствами: когда частицы ударяются о ее поверхность, это напоминает удар о мягкую подушку — энергия удара поглощается, при этом сама резина остается неповрежденной. Кроме того, резина способствует снижению уровня шума: в одном и том же желобе стальная футеровка создает шум интенсивностью 100 децибел, тогда как резиновая — всего 85 децибел.
Для конструкций, подверженных абразивному износу при скольжении, как правило, применяются такие материалы, как резина, полиуретан или керамика. Резина отлично противостоит абразивному износу при скольжении, особенно при контакте с влажными, мелкими или остроугольными частицами. Однако, если скорость скольжения превышает 7 метров в секунду, резина может перегреться, разрушиться и в конечном итоге отслоиться. Полиуретан обладает более высокой стойкостью к абразивному износу по сравнению с резиной, а также большей устойчивостью к воздействию масел и химических веществ; тем не менее, он уязвим к повреждениям, наносимым крупными частицами. Керамика является самым твердым из перечисленных материалов — в частности, керамика на основе оксида алюминия по твердости уступает лишь алмазу. Однако она крайне чувствительна к ударным нагрузкам: даже один сильный удар может привести к ее разрушению.
Для эффективного решения задач, связанных с этими сложными и комбинированными условиями эксплуатации, наша компания — Jiangsu Guotai Machinery Manufacturing Co., Ltd. — разработала новый процесс литья и создала новый материал: «биметаллический» композит. Этот композитный материал представляет собой изделие с рабочей поверхностью из высокохромистого белого чугуна, соединенной с монтажной основой из углеродистой стали; его производство осуществляется с использованием нашей собственной технологии вертикального литья в песчаные формы. Благодаря специализированному, индивидуально разработанному процессу термообработки (созданному нашими собственными силами), рабочая поверхность из высокохромистого белого чугуна достигает твердости 58–62 HRC. В то же время, поскольку несущая основа отливается заодно с рабочей частью из углеродистой стали, материал сохраняет высокую устойчивость к растрескиванию. Таким образом, этот биметаллический композит способен одновременно выдерживать воздействие множества агрессивных факторов, включая как абразивный износ под давлением, так и ударный абразивный износ. Он идеально подходит для использования в трубопроводах и измельчительных мельницах на горно-обогатительных комбинатах, обеспечивая срок службы, который как минимум вдвое — а зачастую и значительно больше — превышает срок службы стандартных футеровок из высокомарганцовистой стали. Тем самым этот материал предлагает реальное решение критически важных проблем, с которыми сталкиваются предприятия горно-обогатительной отрасли.
В сфере переработки полезных ископаемых существует одно непреложное правило: «Абразивный износ составляет самую значительную статью эксплуатационных расходов любого перерабатывающего предприятия». Проще говоря: самым дорогим фактором является не само оборудование, а скорость, с которой это оборудование изнашивается. Следовательно, при выборе оборудования нельзя ограничиваться лишь его первоначальной покупной ценой — задаваясь вопросом «можем ли мы позволить себе это купить?» — а следует сосредоточиться на долгосрочной стоимости владения: «можем ли мы позволить себе его содержать?» Традиционные материалы могут быть недорогими на этапе покупки, но они влекут за собой высокие затраты на рабочую силу и сменные детали; напротив, передовые материалы (такие как наш биметаллический композит) могут иметь более высокую начальную цену, но они обеспечивают спокойствие и высокую эффективность эксплуатации. Именно *совокупная* стоимость — включающая затраты на приобретение, техническое обслуживание и простои оборудования — представляет собой *истинную* стоимость. Одновременно увеличивая срок службы оборудования и повышая пропускную способность по руде, биметаллические футеровки предлагают подлинное, комплексное решение эксплуатационных задач.
Тот же принцип применим и к нашей собственной жизни. Выбирая карьерный путь, не следует фокусироваться исключительно на размере заработной платы; необходимо также учитывать, насколько сильно эта работа вас «изнашивает» — с точки зрения затрат времени, здоровья, эмоционального благополучия и возможностей для личностного роста. Некоторые виды работы хорошо оплачиваются, но быстро приводят к эмоциональному выгоранию; другие оплачиваются скромнее, но позволяют сохранять работоспособность и душевные силы гораздо дольше.
Не смотрите исключительно на «доход»; смотрите на «чистую выгоду».