Важность барабанных мельниц в процессах обогащения минерального сырья определяет постоянный спрос обогатителей на мелющие шары. Как известно, их загружают вместе с рудой и производят постоянную дозагрузку по мере износа. Мелющие тела становятся таким образом расходным элементом на обогатительных фабриках.
Однако предприятия стремятся повысить эффективность каждого из технологических переделов, и этот тренд меняет сам подход. Скажем, мельничную футеровку уже не воспринимают просто как лист металла, а решётку для грохотов — как сито из стальной проволоки.
То же можно сказать и о мелющих шарах: целенаправленная разработка материала для их изготовления, размеров, структуры открывает возможности для оптимизации производства, а сами шары превращаются в наукоёмкий продукт.
На самом деле едва ли можно говорить о том, что такой взгляд на мелющие тела уже прижился в отрасли, это скорее новое веяние. Долгое время к мелющим шарам относились именно как к расходникам, а изготавливали их чуть ли не из отбраковки рельсового производства.
Специалисты компании ЕВРАЗ, которые много десятилетий и производят, и используют мелющие шары (напомним, что на Качканарском ГОКе работают несколько десятков мельниц, по этому показателю комбинат является одним из лидеров в России), говорят, что эти элементы всегда казались обогатителям некоторым «философским камнем». То есть это был некоторый универсальный продукт, который можно было загрузить в любую мельницу, чтобы измельчить любую руду.
В целом, это, конечно, так: стальной шар изменит фракцию руды при любом раскладе, а при желании можно и гвозди забивать микроскопом. Вопрос в том, насколько активно будут изнашиваться шары, как часто придётся дозагружать ими мельницу и насколько этот процесс будет эффективным. В ЕВРАЗе решили подойти к делу именно с этой стороны, поэтому сегодня здесь шары не только производят, но и проектируют, разрабатывают.
«Любой продукт не статичен в своём развитии. Иногда он останавливается из-за невостребованности таких исследований или недостаточной научной базы, а иногда разгоняется. Мельничные шары сегодня переживают период ренессанса, когда производителям удаётся шагнуть вглубь свойств этого продукта, а эти открытия дают взрывной эффект», — поясняет менеджер продукта «Мелющие тела» ЕВРАЗ ТК Кирилл Першин.
Этот самый ренессанс обусловлен развитием металловедения. Сегодня производители располагают знаниями и инструментами, которые позволяют манипулировать свойствами мелющего шара, превращая его из «куска металла» в комплексный продукт.
«Мы чётко увидели, что того самого «философского камня» нет и быть не может. Если есть две разных мельницы с разной рудой, то для них нужны шары с разными свойствами. Поэтому мы говорим о том, что такой продукт нужно проектировать.
Ключевое свойство мелющего шара — его износостойкость. Она складывается из двух элементов: первый — это сам шар, его дизайн, а второй — это условия, в которых он работает. В конечном итоге потребитель покупает не мелющий элемент, а техническое решение по измельчению, и для него важен конечный экономический эффект, который он приносит», — объясняет Кирилл Першин.
Пойдём по порядку. Как можно изменить свойства самого мелющего шара? Очевидно, что за счёт корректировки вещественного состава материалов, из которых он изготовлен. И эволюционно на рынке уже появились и стальные, и чугунные, и керамические шары.
Но если заглянуть ещё глубже: разбить этот шар на фазы и работать с составом каждой из них? Использовать армирующие химические соединения, синергетический эффект? Специалисты ЕВРАЗа не раскрывают «секретов кухни», но уверяют, что управлять свойствами шара возможно. Сложно, но возможно.
«Эти свойства определяются химическим составом сырья и режимами производства, в том числе условиями термообработки. Регулируя эти параметры, мы можем управлять характеристиками мелющих шаров», — уточнил руководитель департамента технического сервиса продукта «Мелющие тела» Станислав Скибин.
Кроме того, нужно понять, как созданные шары будут работать в конкретной мельнице. Здесь на помощь приходят математические модели — по тем же принципам строят и цифровые двойники. Модели помогают просчитать баллистику шара, то есть определить точку, в которую он упадёт при вращении мельницы, рассчитать оптимальный размер и количество мелющих тел для конкретного производства.
«К производству мелющих шаров можно подойти творчески», — улыбаются наши собеседники.
Такой инжиниринговый подход позволяет решить и «вечные», и новые проблемы обогатителей. Например, многие фабрики сегодня сталкиваются с тем, что в процессе работы мельницы шары раскалываются. К этой истории долгое время относились как к данности: ну раскололся шар — большое дело, нужно заменить.
Однако опыт ЕВРАЗа показал, что задача имеет решение. Здесь, объясняет Станислав Скибин, существуют разные пути. Можно создать моноструктуру, которая позволит шару не раскалываться, а изнашиваться равномерно, а можно работать с несколькими фазами и создать продукт, который будет поглощать энергию удара.
Актуальность этой задачи растёт, ведь на современных фабриках всё чаще появляются мельницы большого диаметра — это следствие общего тренда увеличения объёмов переработки. Такое оборудование требует и новых мелющих тел: более износостойких, не склонных к раскалыванию. Грамотно спроектированный шар будет обладать такими свойствами.
Конечно, мелющий шар, над которым трудилась целая команда, для создания которого были использованы нестандартные материалы, имеет большую себестоимость, это принципиальный момент. В целом, производители и сегодня могут создать продукт, который выдержит любые нагрузки и переживёт любую мельницу, но сколько он будет стоить?
Помните, как герои фильма «День выборов» обсуждают «страшно дорогие металлы»: палладий, медь и иридий, недоумевая, зачем из них сделали кабель? Производителям мельничных шаров тоже важно не уйти в такую крайность, ведь главным эффектом всех этих научных поисков, как мы уже говорили, должен стать экономический.
«Никто не стремится сделать «золотой шар», финансовые показатели остаются ключевыми. Разработки мы тестируем на своих ГОКах, ведь ЕВРАЗ — это крупная горно-металлургическая компания. Так вот, на последних испытаниях мы сравнили шары новой марки с традиционными, увидели, что они ходят на 27% дольше.
Да, стартовые затраты на приобретение таких мелющих тел выше, но замена целесообразна с финансовой точки зрения. Подчеркну: ГОКу нужно приобретать на четверть меньше шаров, ему реже нужно дозагружать мельницу — а это остановка, простои и так далее. Экономический эффект очевиден», — уверен Кирилл Першин.
Пока что, продолжает наш собеседник, далеко не все российские предприятия сегодня считают стоимость владения, многие до сих пор ставят во главу угла стоимость самого изделия. Так что инновационные мелющие шары проходят тот же путь, что и любое другие оборудование — путь опытно-промышленных испытаний.
«Это непростой этапный процесс. Для начала мы предлагаем тест на маркированном шаре, который через некоторое время изымаем из процесса и оцениваем степень его износа. Далее мы организуем полноценную шаровую загрузку, которая должна смениться несколько раз, так что результаты получаем через 4-6 месяцев», — объясняет Станислав Скибин.
В среднем расход шара варьируется от 0,1 до 1,5 кг на тонну перерабатываемой руды. Масса загруженных шаров в мельнице может достигать 1300 тонн, которые нужно умножить на 2-3 полных загрузки.
То есть, чтобы получить корректные данные, для ОПИ нужно около 3000 тонн шаров, на замещение которых уйдёт два-три месяца. Но только после четвёртого замещения (5000 тонн шаров) исходное мелющее тело будет почти полностью выработано — таковы данные статистики.
ОПИ превращаются в очень масштабный и долговременный процесс. В том числе и поэтому инжиниринговый взгляд на мелющие тела пока только приживается в отрасли — стандартом он пока не стал. Впрочем, данный факт не останавливает производителей-первопроходцев, которые продолжают вкладываться в это направление, уверенные, что дорогу осилит идущий.
Спасибо!
Теперь редакторы в курсе.