Эволюция мелющих шаров

Мелющие шары являются одной из ключевых статей затрат обогатительных фабрик, где работают мельницы полусамоизмельчения и шаровые мельницы, а последние используют фактически все переработчики руды.

Эти элементы напрямую влияют на эффективность процесса, качество конечного продукта и экономические показатели предприятия. Однако долгое время к данному продукту относились как к рядовому расходному материалу.

Изначально меткомбинаты использовали в качестве материала для мелющих шаров различный металл, в том числе отбраковку рельсовой заготовки, рассказывает руководитель департамента технического сервиса продукта «Мелющие тела» ЕВРАЗ ТК Станислав Скибин.

Например, когда машина непрерывного литья заготовок переходила с изготовления рельсов, к которым предъявляются самые строгие требования, на менее ответственную продукцию, появлялся своего рода транзитный металл. Из него и формировали заготовки для шаров. Очевидно, что характеристики этого материала не стандартизировались и были непредсказуемыми.

Чтобы регламентировать свойства шаров, в 1970-х в СССР появился ГОСТ, который действовал до 2010-х. Однако за прошедшие десятилетия он устарел, потому что производства стали использовать новые модели и типоразмеры мельниц, активно развивали и совершенствовали свою продукцию производители футеровки.

Новая редакция стандарта появилась в 2015 году, включив в себя пятую высшую группу твёрдости изделий.

В то же время зарубежные компании, такие как Vega Industries («Вега Индастрис») и Moly-Cop, уже работали в другой парадигме и подходили к мелющим шарам как к бизнес-продукту: их изучали, совершенствовали, разрабатывали методику подбора, чтобы таким образом оптимизировать расходы конечных заказчиков — ГОКов.

Когда в 2010-х ЕВРАЗ, который уже много лет производит мелющие тела, начал сотрудничать с зарубежными заказчиками, оказалось, что российская гостовская система является неактуальной. Отечественный производитель решил радикально изменить подход к мелющим телам.

Зачем это было нужно? Некачественные размольные элементы создают для обогатителей немало проблем, которые выливаются в дополнительные затраты. ЕВРАЗ, будучи производством полного цикла, знает об этом не из книжек.

Например, на обогатительной фабрике в Качканаре работают несколько десятков мельниц. Если оценивать парк ЕВРАЗа весь, то окажется, что он один из самых больших в стране.

Станислав Скибин перечислил те сложности, с которыми сталкивается предприятие из-за непредсказуемого качества шаров.

1. Расколы. Образовавшиеся фрагменты могут забивать разгрузочную решётку и снижать эффективность работы мельницы. При использовании резиновой футеровки острые края обломков могут привести к её повреждению, что приведёт к повышенному износу.
2. Повышенный расход шаров. Это прямые и косвенные расходы на приобретение, доставку и хранение.
3. Загрязнение пульпы металлическим скрапом. Если шары слишком быстро изнашиваются, в структуре перерабатываемой руды появляется дополнительный металл, который не предусмотрен технологией. Он вступает в реакцию с реагентами и привносит в схему ненужные соединения. Если на фабрике используют гравитационное обогащение, то этот «лишний» металл будет накапливаться в концентраторах, замещая собой ценный продукт. Это приводит к прямым потерям извлечения.

Таким образом, изменение подхода к этим привычным «расходникам» открывает возможность оптимизации обогатительного производства. Этим и занялись специалисты «ЕВРАЗ», которые изучили образцы зарубежных производителей, провели множество анализов и экспериментов с марками стали.

В компании пришли к новой технологии производства — разработали специализированные марки сталей для изготовления шаров, определили оптимальные режимы термообработки.  Для этого на меткомбинатах появились специализированные станы. На старом оборудовании достичь таких эксплуатационных свойств было невозможно.

Вслед за брендами «Балмакс» (балка) и «Армакс» (арматура) линейку продукции ЕВРАЗ пополнили новые рудоразмольные элементы под названием «Шармакс». Патент на это изобретение был оформлен производителем в прошлом году.

Станислав Скибин отметил, что по своим эксплуатационным свойствам «Шармакс» превосходит продукцию пятой группы твёрдости по ГОСТу. В компании считают, что даже обновлённый документ не соответствует современным требованиям производства.

Например, он допускает наличие в партии до 10% шаров неправильной формы, хотя передовые предприятия уже воспринимают подобные отклонения поводом для рекламации. Поэтому производитель решил ориентироваться на реалии действующего производства.

Испытывать новую продукцию «ЕВРАЗ» решил на собственной Абагурской фабрике. По сравнению с шарами, изготовленными по классической технологии, «Шармакс» продемонстрировали на 26,7% меньший расход, что стало существенной экономией для ОФ. Кроме того, даже при работе в большеобъёмных мельницах «Шармакс» не раскалывается.

Как можно оценить эффективность работы такой продукции? Для этого, объясняет наш собеседник, помимо опытно-промышленных испытаний с полным замещением шара, разработаны специальные методики.

Тест на маркированном шаре позволяет провести замеры без воздействия на мельницу и дополнительных простоев. Для этого в шарах сверлят отверстия, после чего их догружают в мельницу. При каждой остановке изучают степень износа экспериментальных шаров, а также сравнивают с шарами текущего потребления.

Станислав Скибин уточняет, что обогатительные фабрики сокращают затраты за счёт правильного подбора шаров. «Шармакс» ориентирован в первую очередь на работу при высоких нагрузках и в сложных режимах измельчения.

Чтобы проводить подобные работы по подбору, ЕВРАЗ НТМК запустил научно-исследовательский центр (НИЦ), который специализируется на мелющих шарах. Здесь установлено оборудование, которое позволяет оценивать прочность и износостойкость продукции под ударными и абразивными нагрузками.

По словам нашего собеседника, уже сегодня российское производство шаров находится на уровне мировых лидеров. Однако ЕВРАЗ хочет двигаться дальше. Здесь тестируют новые марки стали, которые обеспечат более высокие результаты в определённых условиях.

В НИЦ собирают всю информацию о шарах и прокатных станах, анализируют весь процесс до деталей — вплоть до температурных режимов в каждой зоне печи, чтобы найти возможности дополнительно усовершенствовать мелющие тела.

Кроме того, компания намерена освоить ещё одну технологию производства шаров — штамповку, и соответствующий инвестпроект уже реализуется.

Таким образом, за очень короткое время рудоразмольные тела прошли огромный путь: из продукции, которую создавали из рельсовой отбраковки, они превратились в решения, напрямую влияющие на экономику ГОКов, свойства которых изучают и улучшают в профильном научно-исследовательском центре.

Вернуться в обзор выставки "MWR2026"