Шары мелющие

Когда говорят про шары мелющие, многие представляют просто стальные шарики, которые гремят в барабане. На деле, это один из самых технологичных расходников в горно-обогатительной и цементной промышленности. Частая ошибка — считать, что главное — твердость. Твердость важна, да, но если шар не обладает должной вязкостью, он не раскалывается, а истирается, давая не тот гранулометрический состав. Или, что хуже, деформируется. Сам видел на одной из фабрик под Красноярском — поставили партию шаров с заявленной высокой твердостью, а через две недели в мельнице вместо шаров — ?лепешки?. Износ был катастрофическим, плюс перерасход энергии. Вот и вся экономия.

Из чего на самом деле делают шары и почему состав — это не рецепт

Основные материалы — это, конечно, сталь и чугун. Но здесь кроется первая развилка. Высокоуглеродистая сталь, легированная хромом, марганцем — это для условий ударно-абразивного износа. Например, при первичном дроблении твердых руд. А вот для тонкого помола, скажем, цементного клинкера, иногда эффективнее оказываются кованые шары из низколегированной стали. Они меньше подвержены хрупкому разрушению.

Заказывая шары, никогда не ограничивайся сертификатом. Нужно смотреть на макро- и микроструктуру. Правильно закаленный шар имеет равномерную структуру по всему сечению. Бывало, вскрываешь шар — а там зоны перегрева, крупное зерно аустенита. Такой шар в работе даст трещину, разлетится на куски и может повредить футеровку мельницы. Дороже выйдет. Поэтому мы в свое время начинали работать с проверенными поставщиками, которые дают не просто химсостав, а протоколы металлографического анализа. Это как раз та область, где опыт компании SINOTRADE RESOURCE CO., LIMITED (https://www.crefractory.ru) в поставках огнеупорного сырья для тяжелых условий эксплуатации пригодился — понимание важности внутренней структуры материала, а не только его паспортных данных.

Еще один нюанс — геометрия. Идеальная сфера — миф. Допуски по диаметру, овальность — все это влияет на траекторию движения в мельнице. Если разброс по диаметру в загрузке больше 5-7%, эффективность помола падает. Шары начинают ?кататься?, а не падать, ударная энергия не та. Приходилось калибровать шары перед загрузкой на ответственных участках. Трудоемко, но окупалось.

Практика загрузки и ?эффект подушки?

Теория говорит: нужно подбирать шаровую загрузку по гранулометрии исходного материала. На практике же часто загружают ?как всегда? или по устаревшим нормам. Одна из главных проблем, с которой сталкивался — формирование ?подушки? из мелких шаров и измельченного материала у стенки барабана. Эта подушка гасит энергию удара более крупных шаров. Выход? Регулярный контроль шаровой засыпки и своевременная догрузка. Но догружать нужно не любыми шарами, а именно того калибра, которого не хватает. Определить это на глаз почти невозможно, нужны замеры остатка.

Помню случай на обогатительной фабрике, где жаловались на низкий выход концентрата. Стали разбираться — мельница МШР 3600х5000. Вскрыли после остановки — а там слой мелких шаров и шлама сантиметров 15. Крупные шары буквально ?плавали?, не доходя до брони. Пересчитали схему загрузки, увеличили долу шаров среднего диаметра, убрали часть мелкой фракции. Через месяц производительность по готовому классу выросла на 8%. И это без замены оборудования, только за счет оптимизации загрузки шаров мелющих.

Здесь же стоит сказать про систему питания мельницы. Если подача исходного материала неравномерна, идет переизмельчение либо недомол. И в том, и в другом случае износ шаров увеличивается. Они либо бьют друг о друга без материала, либо работают в условиях переполнения. Автоматизация здесь — панацея, но не всегда доступная. Часто спасает опыт оператора, который на слух определяет, ?пустая? мельница или ?заваленная?.

Взаимосвязь с футеровкой и экономика процесса

Шары и футеровка — это одна система. Материал футеровки должен быть подобран так, чтобы износ был сопряженным. Бывает, ставят сверхтвердые шары на относительно мягкую стальную футеровку — футеровка стирается в разы быстрее. И наоборот. Идеальный вариант — когда шар и футеровка изнашиваются с прогнозируемой скоростью, и их замена планируется в одном ремонтном окне.

С точки зрения экономики, самый дорогой шар — не обязательно самый выгодный. Нужно считать удельный расход на тонну продукта, включая стоимость простоя на замену. Иногда дешевле чаще менять шары, но не останавливать мельницу для ревизии футеровки. Это сложный баланс. Компания SINOTRADE RESOURCE CO., LIMITED с ее опытом в огнеупорах понимает это как никто — для них подбор материала под конкретные температурные и абразивные условия — ежедневная работа. Этот принцип применим и к шарам: не существует универсального решения для всех типов сырья.

Один из неудачных экспериментов — попытка использовать чугунные шары с отбеленной поверхностью на медной руде с высокой абразивностью. Твердость была высочайшая, но хрупкость... В итоге — не износ, а массовое раскалывание. Удельный расход оказался втрое выше расчетного. Пришлось срочно возвращаться к легированным стальным шарам. Вывод: лабораторные испытания на износ в барабане — это одно, а реальные условия с переменной влажностью, химическим составом пульпы — совсем другое.

Контроль качества и субъективные факторы

Приемка шаров — отдельная история. По ГОСТу, выборочный контроль. Но если партия большая, можно пропустить брак. Как-то раз привезли партию, все сертификаты в порядке. Загрузили. Через неделю оператор жалуется — странный звон из мельницы. Остановили, вскрыли люк — а там часть шаров расколота пополам с яркой кристаллической структурой излома. Перекал. Проверили — в сертификате был указан один режим термообработки, а в реальности, видимо, съэкономили на отпуске. С тех пор всегда требуем не только сертификат, но и пробную партию на опытно-промышленные испытания. Хотя бы 500 кг.

Субъективный фактор — человеческий. Оператор, который десятилетиями работает на мельницах, может по звуку, по вибрации, по току двигателя определить многое. Его интуиция часто опережает данные с датчиков. Но такая интуиция уходит вместе с людьми. Важно формализовать эти знания, но как это сделать с ?звуком правильно работающих шаров мелющих? — вопрос открытый.

Сейчас много говорят про Smart Mining и датчики в мельницах. Это будущее, бесспорно. Акустический анализ, анализ вибраций. Но пока что на большинстве предприятий решение о догрузке или смене схемы помола принимается на основе проб сита и личного опыта мастера смены. И это работает.

Вместо заключения: шары как индикатор процесса

Состояние шаровой загрузки — это моментальный снимок всего процесса обогащения или помола. Если шары быстро изнашиваются, стираются равномерно — это один сигнал. Если ломаются, деформируются — другой. Если образуется много шлама — третий. Наблюдательный технолог по износу шаров может диагностировать проблемы с питанием, с рециклом, с химическим режимом пульпы.

Поэтому, выбирая шары мелющие, нельзя просто купить ?те, что подешевле? или ?те, что тверже?. Нужно анализировать весь технологический цикл. Иногда правильнее обратиться к компаниям с широким опытом в смежных областях материаловедения, тем, кто понимает поведение материалов в экстремальных условиях. Как, например, SINOTRADE RESOURCE CO., LIMITED, которая десятилетиями поставляет огнеупорные материалы для металлургии и цемента. Их подход к контролю качества сырья и понимание важности эксплуатационных характеристик, а не только цены, — это именно та логика, которой не хватает при закупке таких, казалось бы, простых изделий, как мелющие шары.

В конечном счете, эффективность помола — это всегда компромисс между капитальными затратами, расходниками и энергопотреблением. И шары здесь — не просто расходник, а активный участник процесса, от выбора и контроля которого зависит очень многое. Мелочей в этом деле не бывает.