28.0 Когда следует заменять футеровку шаровой мельницы?
2026-06-16
У многих обогатительных фабрик есть такая особенность: если футеровка не протекает, её продолжают использовать. Результатом часто становятся колебания тонкости помола, снижение почасовой производительности, всё больший расход стальных шаров, необъяснимое снижение выхода при флотации, постоянно растущее энергопотребление и аномально увеличенный обратный поток гидроциклона. Наконец, при остановке обнаруживается износ футеровки.
Но настоящая проблема не в «сломанной футеровке», а в том, что условия работы мельницы уже изменились.
Многие рудники годами изучают реагенты, флотацию и магнитную сепарацию, но упускают из виду фундаментальную проблему: износ футеровки существенно изменяет структуру энергии помола. Футеровка — это не просто «износостойкий слой»; она фактически определяет высоту падения стальных шаров и влияет на траекторию движения мелющей среды и метод передачи энергии, энергию удара при помоле, траекторию пульпы, распределение нагрузки шаров, эффективный объем мельницы и стабильность классификационной нагрузки.
Как только износ футеровки превышает критический порог, вся система помола меняется. Зачастую высокий объем стока отходов, аномальная тонкость помола и повышенный расход стальных шаров вызваны не столько флотацией, сколько проблемами в самой мельнице.
01. Почему параметры измельчения ухудшаются после износа футеровки?
Многие считают, что износ футеровки означает просто «утончение». Это не так. На производительность действительно влияет изменение «формы» футеровки, особенно высота подъемных планок, структура гребня, рабочий угол и грузоподъемность. Эти параметры определяют, будут ли стальные шарики подвергаться «ударной обработке» или «скользящему измельчению». Степень влияния износа футеровки на параметры процесса варьируется в зависимости от конструкции мельницы и условий эксплуатации.
02. После того, как футеровка изнашивается до плоского состояния, эффективная высота падения стальных шариков значительно уменьшается.
Это типичная проблема на производстве: при установке новых футеровок подъемные планки расположены выше, и стальные шарики поднимаются на определенную высоту перед падением. В это время сила удара высока, производительность измельчения крупных частиц высока, скорость выгрузки высока, а производительность за час высока. Это особенно актуально для первого этапа грубого измельчения: удар определяет производительность обработки.
После износа футеровки высота подъемных планок уменьшается, и стальные шарики начинают «скользить». Результат: снижение ударной нагрузки, увеличение степени измельчения, снижение производительности дробления крупных частиц и увеличение времени удержания пульпы. На этом этапе происходит типичное явление: ток кажется высоким, но производительность снижается, при этом часть энергии тратится на неэффективное трение между средой и перемешиванием пульпы. Эффективная ударная нагрузка внутри мельницы ослабевает, постепенно переходя в состояние неэффективного измельчения.
03. Три распространенных заблуждения многих предприятий-потребителей
1. Повышенная тонкость помола, ошибочно принимаемая за проблемы классификации: Многие предприятия обнаруживают внезапное падение тонкости помола до -200 меш. Их первая реакция: гидроциклон сломан, концентрация подаваемого сырья изменилась или гранулометрический состав стальных шариков неправильный. Однако в действительности часто это происходит из-за износа футеровки, что затрудняет дробление крупных частиц. Особенно при работе с магнетитом и медной рудой, после износа футеровки измельчителя способность дробить крупные частицы значительно снижается, а возвращаемый песок становится все более крупным.
2. Увеличение энергопотребления, ошибочно принимаемое за более твердую руду: На некоторых предприятиях наблюдается внезапное увеличение энергопотребления на тонну руды, и их первая реакция: «Руда недавно затвердела». В действительности, после износа футеровки эффективное воздействие стальных шариков уменьшается. Большое количество энергии тратится на трение между шариками, трение между шариками и суспензией, а также на неэффективное скольжение. Эффективная энергия, фактически используемая для дробления руды, уменьшается, что является типичным примером снижения эффективного использования энергии.
3. Увеличение расхода стальных шариков часто объясняется низким качеством стальных шариков. На многих предприятиях наблюдается значительное увеличение расхода стальных шариков с течением времени, но проблема не обязательно в самих шариках. По мере износа футеровки траектория движения стальных шариков меняется. Это приводит к усилению сжатия, скольжения и аномальных столкновений между шарами. В результате шары быстрее теряют свою форму, даже проявляя «эллипсоидизацию».
04. В какой момент необходимо заменить футеровку?
Это ключевой вопрос. У многих производителей отсутствуют четкие стандарты. В действительности, действительно эффективная оценка в отрасли основывается не на «толщине», а на «наличии ли избыточной грузоподъемности». Четыре наиболее практичных критерия для замены футеровки мельниц на предприятиях по переработке полезных ископаемых на месте следующие:
1. Износ подъемных планок более чем на 50%. Это наиболее критический показатель. На промышленных предприятиях во многих системах грубого помола наблюдается значительное снижение эффективности помола после износа подъемных планок до 40–60% от их первоначальной высоты. Однако конкретное критическое значение все еще необходимо определять комплексно, исходя из свойств руды, скорости вращения и конструкции мельницы.
Например: высота подъемных планок в новой футеровке из обычного материала составляет 120 мм. Когда износ достигает 50-60 мм, многие мельницы уже переходят в неэффективную зону. Это особенно заметно в шаровых мельницах, системах грубого помола и при работе с высокотвердыми рудами.
2. Если при относительно стабильных свойствах руды и условиях классификации время помола продолжает значительно сокращаться (более чем на 10% в некоторых областях), необходимо тщательно исследовать состояние футеровки, поскольку это наиболее прямой производственный индикатор. Многие обогатительные фабрики обнаруживают, что скорость подачи футеровки недостаточна на поздних стадиях, поток нестабилен, а обратный поток увеличивается. Если при отсутствии существенных изменений свойств руды, стабильных условиях классификации и нормальном размере частиц на входе время помола продолжает сокращаться более чем на 10%, следует тщательно проверить футеровку. Часто это не проблема процесса, а скорее недостаточная грузоподъемность.
3. Непрерывное ухудшение тонкости помола, особенно увеличение количества крупных частиц. Например: значительное увеличение на +0,15 мм, уменьшение на -200 меш и недостаточное высвобождение мономеров. Такая ситуация очень распространена на магнетитовых, медных и золотых рудниках, поскольку футеровка больше не может измельчать крупные частицы на поздних стадиях. Подъемные стержни полностью теряют свою функцию.
4. «Волнообразный неравномерный износ» футеровки — очень опасный признак, указывающий на дисбаланс шаровой нагрузки внутри мельницы. Продолжительная эксплуатация может легко привести к поломке футеровки, ослаблению болтов и аномальному локальному напряжению в цилиндре. В тяжелых случаях это может вызвать аномальное напряжение в локальных конструкциях, повышая риски для безопасности оборудования.
05. Шесть основных факторов, определяющих срок службы футеровки
Почему у некоторых футеровок такой короткий срок службы? Многие обогатительные фабрики считают, что срок службы футеровки зависит только от материала. На самом деле, условия эксплуатации часто оказывают большее влияние.
1. Твердость руды: Руды с высоким содержанием кремнезема и кварца: Чрезвычайно абразивны.
Например, в золоторудных месторождениях кварцитового типа, высококремнеземистых магнетитовых и скарновых меднорудных месторождениях срок службы футеровки может составлять всего около 60% от срока службы обычных руд.
2. Классификация стальных шаров: Слишком много крупных шаров: Сильный удар. Это значительно увеличивает локальные повреждения футеровки. Многие предприятия отдают приоритет производительности, пренебрегая сроком службы футеровки.
3. Скорость вращения мельницы: При слишком высокой скорости вращения мельницы увеличивается высота падения стальных шаров, и ударная нагрузка на футеровку резко возрастает. Некоторые обогатительные фабрики работают на высоких скоростях в течение длительных периодов времени во время наращивания мощности мельницы, что приводит к значительному сокращению срока службы футеровки.
4. Система подпитки водой: Когда концентрация пульпы слишком низкая, стальные шарики напрямую ударяют по футеровке, ослабляя буферный эффект. Отсутствие буферного слоя пульпы является основной причиной аномального износа футеровки во многих системах сухого и полусухого измельчения. 5. Колебания размера частиц на входе: Внезапное увеличение количества крупных частиц может привести к резким изменениям ударной нагрузки и аномальному локальному износу. Это наиболее заметно, когда система дробления нестабильна.
6. Несоответствие конструкции футеровки: В некоторых мельницах используются неоптимальные конструкции с неправильным углом подъема, некорректное расстояние между гребнями или чрезмерно низкие подъемные балки, что приводит к аномальному движению стальных шариков.
В таких случаях, даже при использовании лучших материалов, срок службы будет коротким.
06. Многие обогатительные фабрики на самом деле не тратят впустую изношенную футеровку, а скорее «затягивают ее замену».
Это самая распространённая проблема на предприятиях. Многие шахты, чтобы сэкономить на стоимости запасных частей, откладывают замену футеровки до тех пор, пока она не станет очень тонкой. В результате увеличивается потребление электроэнергии, снижается коэффициент извлечения, сокращается время работы и увеличивается расход стали. Эти скрытые потери часто намного превышают стоимость самой футеровки. Особенно для крупных обогатительных фабрик снижение производительности одной мельницы на 5% может привести к убыткам в миллионы юаней в год. Однако многие компании не воспринимают эти затраты всерьёз.
Так можно ли решить проблему износа футеровки в её источнике? Ответ — да.
07. Оптимальный выбор футеровок мельниц
В измельчающей камере мелющие частицы в основном оказывают ударное воздействие, поэтому футеровки должны обладать ударопрочностью и износостойкостью. В качестве материала для футеровок обычно используется высокомарганцевая сталь (ZGMn13). Она обладает определенной ударной вязкостью, и при ударе ее поверхность упрочняется, становясь твердой и износостойкой. Ее твердость обычно составляет HB300-350, а ударная вязкость достаточно высока, достигая 700 Н·м/см. Однако в процессе эксплуатации она склонна к преждевременной выпуклой деформации изгиба, поломке крепежных болтов, отрыву футеровки и сокращению срока ее службы, обычно до 6-7 месяцев.
Высокохромистый чугун обладает высокой твердостью и превосходной износостойкостью, занимая первое место среди износостойких материалов. Высокохромистый чугун — хрупкий материал, но при надлежащей обработке его можно использовать для изготовления футеровок камер грубого измельчения. Однако высокохромистый чугун обычно используется в условиях меньшей ударной нагрузки, например, в футеровках угольных мельниц и дробилок (износостойкие пластины), где его износостойкость в 6-8 раз выше, чем у высокомарганцевой стали, что приводит к значительным экономическим выгодам.
Компания Jiangsu ООО Цзянсу Готай Машиностроение самостоятельно разработала и производит биметаллические износостойкие композитные футеровки. Эти футеровки, изготовленные из стали KMTBCr28+35# с твердостью износостойкого слоя HRC58-62, имеют срок службы в 2-2,5 раза дольше, чем обычные футеровки из высокомарганцевой стали, что снижает частоту замены футеровок и уменьшает трудозатраты обслуживающего персонала. Они не только наследуют износостойкие и твердые свойства высокохромистого чугуна, но и избегают его недостатков, таких как легкость разрушения и недостаточная прочность. Кроме того, эти биметаллические износостойкие композитные футеровки не ограничены в выборе мельниц и могут использоваться с различными типами шаровых и стержневых мельниц. Снижая расход шаров, они также увеличивают почасовую производительность мельницы, тем самым значительно повышая эффективность оборудования. Они являются лучшим выбором для быстрого и эффективного решения проблем износостойкой футеровки мельниц и нестабильной скорости подачи материала. В настоящее время они широко используются на рудниках цветных и черных металлов в Китае (таких как алюминиевые, медные, никелевые, молибденовые, литиевые и железные рудники) с замечательными результатами.
Выбор биметаллических износостойких композитных футеровок производства ООО Цзянсу Готай Машиностроение позволяет увеличить производительность верстаков, одновременно снижая энергопотребление по сравнению с существующими футеровками. Благодаря тому, что срок их службы в 2-2,5 раза превышает срок службы обычных футеровок из высокомарганцевой стали, они полностью экономят трудовые ресурсы, необходимые для полной остановки производства для замены футеровок на горноперерабатывающем предприятии, что делает их лучшим выбором для горноперерабатывающих предприятий.
