Что такое футеровка мельницы
Тема 5.3 Футеровка мельниц
Футеровка в мельницах выполняет важную технологическую задачу –ее профиль обеспечивает определенный характер движения измельчающей среды и измельчаемого материала. Она передает энергию рабочему телу – измельчающей среде.
Для защиты барабана мельницы от износа футеруют:
— загрузочные и разгрузочные цапфы.
В настоящее время футеровку мельниц самоизмельчения и первой стадии измельчения изготавливают преимущественно из стали 110Г13Л, имеющей повышенную вязкость и способность к упрочнению при ударах.
Толщина футеровки – один из основных параметров мельницы. Не определяют по высоте гребня наибольшего выступа. По мере увеличения толщины футеровки возрастает срок ее службы, но снижаются объем и производительность мельницы.
Толщина футеровки составляет 1-7% диаметра барабана.
Профили футеровки весьма разнообразны, что объясняется свойствами материалов, условиями измельчения, а также местными условиями.
При грубом помоле применяют ребристые футеровки, при тонком – гладкие или волнистые. Толщину металлических футеровок выбирают на основе следующих данных: диаметр барабана без футеровки и толщина футеровки по гребню (мм).
Болтовое крепление футеровки к барабану
К барабану футеровку крепят болтами заклинивающей формы. Под гайку ставят конусную шайбу с резиновым уплотнением (рис.24) в виде кольца. Применяют и безболтовое крепление (рис. 25).
Профили и способы крепления футеровочных плит
Для предотвращения скопления шаров у разгрузочного конца мельницы иногда применяют антимиграционную футеровку со спиралями (рис.26). При использовании футеровки с каблуками (рис.27) ее устанавливают с уклоном до 4 % в сторону загрузки.
Для усиления ударного воздействия применяют большую высоту ребер футеровки. Экспериментально доказано, что для мельниц 1 стадии наиболее целесообразен профиль футеровки «Норильск-III», а для мельниц II стадии — «Норильск-IV» (рис.27).
Перспективные профили футеровок: а — «Норильск III»; б — «Норильск IV»
Футеровка мельниц самоизмельчения отличается от футеровки шаровых мельниц и представляет собой сочетание высоких лифтеров и плит. Для крупных стержневых мельниц чаще применяют волновой и горбатый профиль.
Для шаровых мельниц II и III стадий с шарами до 80 мм стали применять резиновую футеровку шведских фирм «Скега» и «Трелеборг». Масса мельниц II и III стадий, футерованных резиной, в среднем на 50 % меньше массы мельниц, футерованных сталью; межремонтный период увеличивается в 2—2,5 раза. При мокром измельчении шум снижается на 20—30 %. При замене натурального каучука синтетическим износостойкость несколько меньше.
В сильнощелочных и сильнокислых средах при температурах выше 75°С резиновую футеровку применять не рекомендуется.
При выборе размеров футеровки учитывается частота вращения мельницы, крупность шаров, размеры барабана, абразивность и крупность руды.
Наиболее экономичной футеровкой торцевых крышек и решеток считается такая, срок службы которой одинаков или кратен сроку службы футеровок барабана. Футеровки крышек утолщают в наиболее изнашиваемой части, снабжают их радиальными ребрами (как и разгрузочные решетки). Футеровки загрузочной и разгрузочной цапф выполняют в виде цилиндрических чугунных вставных втулок, чаще всего с трехзаходной спиралью. Футеровка разгрузочной цапфы представляет собой чугунную воронку с гладкой внутренней поверхностью.
Перефутеровку крупных мельниц осуществляют механизированным способом на ремонтной площадке с передвижным краном.
Дата добавления: 2014-12-23 ; просмотров: 22 ; Нарушение авторских прав
Конструктивные особенности барабанов шаровых мельниц
В центре торцевых крышек устанавливаются полые цапфы, опирающиеся на подшипники, что позволяет барабану вращаться вокруг горизонтальной оси.
Барабан шаровой (стержневой) мельницы изготавливается сварным или клепанным из толстой листовой стали. На оба конца барабана приклепываются или крепятся электросваркой стальные обработанные фланцы для установки торцевых крышек. У некоторых шаровых (стержневых) мельниц барабан может быть изготовлен литым из чугуна или стали с фланцами на концах.
Торцевые крышки с пустотелыми цапфами отливаются из чугуна или стали в зависимости от размеров мельницы. Торцевые крышки крепятся к фланцам барабана болтами. Разгрузочная цапфа обычно больше по диаметру чем загрузочная, что обеспечивает перепад входного и выходного уровней пульпы в мельнице и облегчает ее разгрузку.
Футеровка барабанов шаровых (стержневых) мельниц.
Барабан и крышки шаровой (стержневой) мельницы изнутри укрепляют защитными, как правило стальными, плитами (футеруют).
В шаровых (стержневых) мельницах малых размеров, у которых диаметр разгрузочной цапфы слишком мал, для введения внутрь барабана мельницы элементов футеровки, на барабане предусматривается один или два люка, расположенных друг против друга по диаметру.
Конструкция плит для футеровки барабана шаровой (стержневой) мельницы должна быть легкосъемной. Обычно плиты футеровки изготавливаются из чугуна или стали с высоким содержанием марганца или хрома. Литая марганцовистая сталь применяется при больших нагрузках, возникающих при использовании шаров большого диаметра. Толщина плит футеровки может составить 50 мм для малых и до 150 мм для больших барабанных мельниц.
Применяемые плиты для футеровки барабанных шаровых (стержневых) мельниц могут иметь различные профили и конструкции, что значительно влияет на её работу. Важно, чтобы в процессе неизбежного изнашивания футеровки это происходило относительно равномерно и характер ее поверхности не изменялся слишком резко.
Как правило футеровка крепится отдельными частями при помощи болтов к поверхности барабана. Но в некоторых мельницах применяется групповое крепление футеровки длинными стальными полосами. Так же применяются конструкции брусчатой футеровки безболтового крепления при помощи элементов футеровки торцовых крышек. Стальные бруски, которыми футеруется цилиндрическая поверхность барабана имеют скосы на концах, подобные скосы имеют и сегментные футеровочные плиты торцевой крышки, что и позволяет их взаимное прижимание.
Кроме металлической известны и другие виды футеровки, например металлодеревянные. Деревянные брусья чередуются со стальными по всей поверхности барабана. Это может уменьшить общую массу футеровки и даже увеличить срок ее службы. В процессе работы шаровой мельницы с подобной футеровкой мелкие стальные шары, внедряются в дерево, упрочняя поверхность футеровки.
Футеровки барабанов шаровых (стержневых) мельниц, измельчающих крупные куски породы, изготавливается с ребрами. Для мельниц работающих с мелким материалом, футеровка может иметь небольшие ребра или быть гладкой.
Высота ребер футеровки барабана шаровой (стержневой) мельницы, их взаимное расположение и форма определяют силу сцепления дробящей среды с барабаном и соответственно влияют на результат работы мельницы.
Для увеличения рабочего объема барабанной шаровой мельницы могут применяться тонкие футеровки из катаной стали. Ее листы крепятся к барабану стальными брусками на болтах. Бруски исполняют так же роль ребер, выступая над прикрепленными листами.
Сравнительные испытания различных видов футеровок показали, что для шаровых мельниц первой стадии измельчения при использовании шаров диаметром 100-125 мм наибольший срок службы и наименьший удельный износ получен для марганцовистой стали с профилем «Норильск 3». Для мельниц второй стадии измельчения хорошо показали себя футеровки с профилем «Норильск 4».
Резиновая футеровка барабанов шаровых (стержневых) мельниц.
В последние годы произведено множество экспериментов с резиновой футеровкой для барабанов шаровых мельниц. Применение резиновой футеровки оправдано в мельницах второй и третьей стадий измельчения, при использовании шаров диаметром до 80 мм. Применение резиновой футеровки в этих условиях приводит к заметному снижению эксплуатационных расходов. Масса резиновой футеровки на 80-85% меньше стальной, срок службы может составить до трех сроков службы, меньше и время необходимое на замену. Кроме того барабанные шаровые мельницы с резиновой футеровкой гораздо менее шумные при работе.
Резиновая футеровка укладывается на поверхности барабана шаровой мельницы листами. При укладке, благодаря уступам на листах, между ними образуются канавки. В эти канавки вставляют специальные брусы-лифтеры, скрепляемые прижимными скобами на болтах. Толщина резиновой футеровки барабанов составляет 50-80 мм.
Торцевые крышки барабанов шаровых мельниц в этом случае так же футеруют резиновыми плитами, а разгрузочные решетки и пульпоприемники делают резиновыми.
Специальная футеровка барабанов шаровых (стержневых) мельниц.
В барабанах шаровых мельниц так же устанавливают специальную антимиграционную футеровку, для предотвращения скопления шаров в разгрузочной части барабана мельницы. Ребра плит такой футеровки образуют спирали, которые препятствуют перемещению шаров вдоль барабана к разгрузочному концу мельницы. Плиты устанавливаются с уклоном в сторону загрузочного конца мельницы.
Футеровку цапф делают гладкой или со спиральной поверхностью. В загрузочной цапфе спираль способствует транспортировке измельчаемого материала, а обратная спираль в разгрузочной цапфе предназначена для облегчения возврата неизмельченного материала на доработку.
Особенностью барабана шаровой мельницы с разгрузкой через решетку, является специальная решетка, устанавливаемая на разгрузочном конце. На стороне разгрузочной крышки решетка имеет так же специальные радиальные ребра, делящие пространство сектора. Стальные решетки могут быть литыми с отверстиями или собранными из сваренных колосников трапециевидного сечения. Секторные решетки крепятся к торцевой крышке барабана шаровой мельницы при помощи литых полос и болтов.
При вращении барабана ребра сектора работают как элеваторное колесо, поднимая пульпу до уровня разгрузочной цапфы. Это позволяет уменьшить объем загрузки, а значит ускорить измельчение.
Об особенностях перефутеровки поверхностей барабанов шаровых (стержневых) мельниц будем писать в дальнейшем. А на страницах нашего сайта можно ознакомится с описанием:
Футеровка как способ оптимизации работы мельницы
Мельничная футеровка — казалось бы, далеко не ключевой элемент конструкции, «расходник». Однако именно от её характеристик зависит и эффективность помола руды, и совокупное количество простоев, вызванных необходимостью замены.
Обратимся к опыту одного из российских золотодобывающих предприятий. Долгое время в ходу здесь была обычная «марганцовка».
Срок службы составлял 4-5 месяцев, при этом 10-15% футеровочных блоков на фабрике меняли ещё в процессе эксплуатации — они выходили из строя раньше срока.
Специалистам подобные поломки отлично известны: трещины футервочного блока, обрывы по болтовым соединениям, вылом перемычек разгрузочных решёток. КИО (коэффициент использования иоборудования) оборудования в итоге не превышал 0,85.
Не так давно предприятие решилось на эксперимент — установку хроммолибденовой футеровки. Первая же партия прослужила более 7 месяцев, случаев преждевременного выхода из строя не было. КИО оборудование удалось поднять до 0,93.
Так реально ли оптимизировать работу мельничного оборудования с помощью замены футеровки?
Классический футеровочный материал или новации?
Классическим футеровочным материалом, пожалуй, следует назвать уже упомянутую «марганцовку» — марганцовистую сталь. Сталь Гадфильда 110Г13Л — это действительно замечательный материал, он отлично показывает себя при изготовлении гусеничных траков, однако это не совсем то, что нужно для мельничной футеровки.
«Традиционные сплавы марганцовистого литья производятся на многих площадках в разных уголках России.
Серьёзная ценовая конкуренция в этом сегменте зачастую не позволяет поставщикам выдерживать нужную технологию, что приводит к неравномерному качеству отдельных элементов комплекта футеровки и может являться причиной незапланированных простоев мельницы.
Футеровочные элементы набирают повышенную твёрдость в процессе естественного наклепа, но теряют износостойкость после определённого уровня износа.
Основными проблемами марганцовистого литья являются достаточно большие отклонения линейных размеров, раковины на поверхности (особенно опасны в местах посадки болтов), нестабильное качество элементов из разных партий отливки.
Кроме того, осложняется демонтаж футеровки в связи с большим наплывом металла соседних элементов», — объяснил директор ООО «МГМ-Групп» Максим Кузнецов.
Хроммолибденовую футеровку можно считать новым словом рынка и новым его трендом – в последние годы популярность материала растёт. Отливка относится к классу конструкционных сталей и обладает высокой точностью и гладкостью поверхности.
Преимуществом материала Максим Кузнецов называет постоянную твёрдость, которую металл сохраняет на протяжении всего периода эксплуатации. По его словам, срок службы хроммолибдена превышает срок службы аналогов марганцовистого литья на 20-40%.
«С приходом на рынок России и стран СНГ иностранных производителей мельничного оборудования и футеровок начали активно внедряться новые стали, такие как хроммолибден, различные модификации хромистого и марганцовистого литья.
Местные производители футеровки тоже пытаются экспериментировать с составом своего литья», — уточняет генеральный директор ТОО «Восток Композит» Олег Боронин.
Не металлическая футеровка: керамическая, резинометаллическая, резиновая
Впрочем, для изготовления мельничной футеровки используют не только металл. Да, основным материалом остаётся сталь, но внедряются и другие варианты.
«Мельничное оборудование используется в разных областях промышленности, поэтому футеровка для каждой машины индивидуальная.
Это могут быть алюмооксидная керамика, резинометаллическая футеровка, также используются компаунды заполняющие пустоты между корпусом мельницы и футеровкой, такие как футеровочная смесь HARD BLEND», — поясняет руководитель строительного направления ООО «Промуниверсал Сервис» Евгений Журба.
«Выбор материала футеровки обуславливается прежде всего условиями работы оборудования. Если на первой стадии мокрого измельчения в основным используется металлическая футеровка (иногда резинометаллическая), то на второй, третьей и последующих стадиях активно применяются резиновые футеровки.
Если говорить про сухой помол, то здесь основной материал футеровки — металл, хотя на новых импортных мельницах встречается керамическая футеровка», — рассказал подробнее Олег Боронин.
Максим Кузнецов также добавил, что применение композитной резинометаллической футеровки уместно, в основном, для мельниц с ограничениями по давлению на грунт или усилию привода. Здесь металлическая футеровка несёт угрозу технологическому оборудованию.
Готов ли рынок заменить классическую футеровку на более эффективный материал?
Альтернатива классике, таким образом, есть. Однако нельзя сказать, чтобы новые материалы сегодня внедрялись повсеместно.
Рынок добычи и переработки сырья всё-таки следует назвать довольно консервативным. Хотя бы потому, что результаты здесь не сиюминутные.
Представьте: много лет фабрика работала со сталью Гадфильда и вот, получив интересное предложение от разработчиков, всё-таки решилась на перемены.
Новую футеровку поставили, но старая всё ещё дохаживает. Потом происходит демонтаж и монтаж, после чего альтернативная футеровка работает в течение нескольких месяцев. Потом аналитика и принятие решений. В итоге конкретные результаты доступны только через год.
«Современные предприятия по-разному относятся к инновациям. В любом случае, прежде чем заменить футеровочный материал на более эффективный, инновационный, фабрика проводит промышленные испытания.
По результатам определяют эффективность внедрения такого решения, а также экономическую составляющую», — комментирует Евгений Журба.
Да и не каждое предприятие в принципе решится на внедрение новых материалов. Ведь это риск сбоя производственного процесса, а значит, финансовых потерь.
«Если говорить про предприятия, построенные в советское время и использующие старое оборудование, то здесь традиционно используется литая футеровка из стали 110Г13Л, и изменить что-то очень сложно.
Одна из причин, это то что существуют отработанные годами технология и графики ремонтов, вторая — то, что в советское время при каждом крупном перерабатывающем предприятии открывалось своё литейное производство, где изготавливается новая и вторично перерабатывается использованная футеровка», — комментирует Олег Боронин.
Второй существенный момент — это цена. Хроммолибденовая футеровка в любом случае оказывается дороже «марганцовки». Если вернуться к примеру, с которого мы начали сегодняшний разговор о футеровке, то разница в цене — в три раза.
Но с другой стороны, даже если бы новая футеровка отстояла те же четыре месяца, что и её предшественник-«классик», она бы уже окупилась — только за счёт того, что мельницу всё это время не пришлось бы останавливать.
Специалисты предприятия посчитали, что для оправдания разницы в цене литья КИО достаточно было бы увеличить на 0,01. Благодаря новой футеровке удалось прибавить 0,08.
Подчеркнём: производительность оборудования выросла на 8%. Это в принципе очень хороший результат. Если бы золотодобывающее предприятие поставило перед собой такую задачу без изменения подхода к футеровке, речь бы шла о совершенствовании технологии и существенных инвестициях. Мы же говорим о том, что фабрика просто заменила футеровку.
Другой вопрос, что подобный подход — расчёт такого рода — применяется далеко не везде, и этот самый мониторинг показателей эффективности работы предприятия в ходу пока не повсеместно.
Об этом же говорит специалист компании «Армет» — интервью вы можете прочитать на станицах текущего номера.
В авангарде
Олег Боронин упомянул старые предприятия советского образца.
Однако наша промышленность сегодня состоит не только из них.
Строятся новые фабрики, там ставят более современное оборудование. А на него устанавливают футеровку из новых материалов — более дорогую, но с большим ресурсом, инновационным дизайном и меньшим весом. Кроме того, старые фабрики также переживают модернизацию.
«В основном на качество металла обращают внимание золотодобывающие и медные предприятия, на которых потери от простоя мельницы исчисляются десятками тысяч долларов в час.
Здесь также применяются наборы оборудования для замены футеровки (манипуляторы, молоты для выбивания болтов, профессиональные гайковерты и пр.)», — рассказал Максим Кузнецов.
«Первыми волну инноваций в области футеровок и других новых материалов подхватывают, конечно, золотодобывающие предприятия.
Но на сегодня, я думаю, от них не отстают предприятия, добывающие полиметаллические руды, производящие химию и удобрения, обогащающие уголь и др.», — согласен Олег Боронин.
«Многие предприятия уже понимают различия в качестве и цене футеровки. Зачастую финансовые потери от простоев оборудования за 1-2 часа превышают экономию на приобретении комплекта футеровки.
Всё большую популярность набирают многолетние контракты, когда поставщик футеровки напрямую заинтересован в увеличении срока службы каждого последующего комплекта, чтобы снизить металлопотребление в течение согласованного срока.
Тем самым при той же сумме выручки поставщик несёт меньшие затраты. А потребитель при том же бюджете существенно увеличивает КИО оборудования. Ситуация WIN-WIN», — продолжает Максим Кузнецов.
«Если футеровочный материал на начальном этапе более дорогой, но показывает более эффективные показатели в итоге, его цена ложится на весь срок эксплуатации — предприятие получает выгоду на перспективе.
Любые производства, в том числе и золотодобывающие компании, стремятся уйти от простоев, используя эффективные материалы с долгим сроком эксплуатации», – отметил Евгений Журба.
Форма футеровочных элементов
Мы подробно поговорили о материале для мельничной футеровки, однако есть и ещё и другой аспект — геометрия. Изменение формы футеровочных элементов также оборачивается оптимизацией их работы.
Нет, революция здесь невозможна — всё-таки оборудование диктует свои требования. Однако возможности для совершенствования тоже есть.
Производители футеровочных элементов объясняют: дизайн деталей влияет и на срок их службы, и на удобство монтажа/демонтажа.
Также, как и состав материала, геометрия определяет производительность технологического оборудования. Правда, поставщики «умной» футеровки ограничены в модификациях существующей сверловкой мельниц, которая зачастую далека от идеальной. Но всё-таки «изыскивать резервы» удаётся.
«В моём опыте был такой случай, когда обогатительной фабрике в Казахстане по рекомендации производителя футеровка классического дизайна была заменена на волновую футеровку (без соответствующего исследования), что привело к потере производительности мельницы.
Противоположный пример: замена классических разгрузочных элеваторов мельниц ММС (ММПСИ) на турбоэлеваторах приводит к увеличению производительности по готовому классу на 7-15%», — делится опытом Олег Боронин.
«Вот реальные примеры из нашего опыта:
— увеличение срока службы резиновой футеровки на 40% при оптимальном профиле рабочего борта лифтера на мельницах МШЦ40х60;
— увеличение производительности по готовому классу при изменении конструкции щелей и зарешетных элеваторов мельниц ММС(МПСИ)70х23;
— увеличение срока службы при переходе с марганцовки на хромомолибденовые лифтеры барабана мельницы ММС70х23 на 70% и многие другие эффекты», — отмечает Максим Кузнецов.
Директор «МГМ-Групп» также добавил, что для 5 разных потребителей, эксплуатирующих мельницы ММС(МПСИ)70х23, компания создала 5 различных типоразмеров футеровочных элементов.
Да и каждая новая поставка производителя одному и тому же партнёру имеет, как правило, нововведения и отличается от предыдущей.
Участники рынка
Такой подход производителей свидетельствует о том, что рынок футеровки – это территория высокой конкуренции. Индивидуальные решения обычно значатся в списке преимуществ предприятия: всё-таки производители старой закалки работают по стандарту: вот «Футеровка №1», а вот — «Футеровка №2», и далее по каталогу. Это, условно говоря, первая группа производителей: «литейки» при добывающих объектах.
ЭКСПЕРТ
Олег Боронин,
генеральный директор ТОО «Восток Композит»
«Потребители, приобретая более дорогую, но при этом более эффективную футеровку, в первую очередь получают:
а) увеличение межремонтных интервалов, а это
б) уменьшение веса футеровки, что даёт
И, в конечном счёте, уменьшение затрат на футеровку на тонну готовой продукции и увеличение (КИО)».
Вторая группа — это производители мельничного оборудования, которые создают для своей продукции в том числе и футеровку.
«ОЕМ поставщики оборудования как правило не играют серьёзной роли на рынке футеровки, многие из них сами зачастую пользуются услугами субпоставщиков», — говорит Максим Кузнецов.
«Производители оборудования заходят на футеровочный рынок, устанавливая свою футеровку на новые мельницы, для сохранения гарантии на оборудование и технологических параметров рекомендуют использовать футеровку их же производства в дальнейшем.
Но по окончании гарантии в большинстве случаев потребители выбирают специализированные компании», — согласен Олег Боронин.
Ну и третий пласт рынка — те самые специализированные компании, которые сегодня и осуществляют основные поставки футеровочных материалов.
Поскольку они сотрудничают с производителями мельниц, то бывает и так, что машина уже поставляется с футеровкой, созданной такой вот сторонней организацией.
Производители считают, что такая расстановка сил сохранится и в будущем.