Домашняя страница База знаний Блог Блог горной промышленности и металлургии Контроль затвердевания материала в мельнице и два способа его избежать
Вернуться к Горная промышленность и металлургия
апр 14, 2021

Контроль затвердевания материала в мельнице и два способа его избежать

Moris Fresko
Moris Fresko
Директор, направление глобального проектирования оборудования для измельчения
Затвердевание материала которое также называют налипанием загрузки или завалом мельницы, возникает, когда затвердевающий материал внутри горизонтальной мельницы не подается каскадным образом с началом вращения мельницы при запуске. Вместо этого материал поднимается, а затем свободно падает на барабан мельницы. Затвердевание материала в крупноразмерных шаровых мельницах ощутимо за несколько сотен метров. Сила удара настолько велика, что его можно принять за взрыв или землетрясение на объекте. Зачастую подобные инциденты приводят к серьезному повреждению и деформациям барабана мельницы и ее фланцев и в результате к незапланированному простою.
Grinding mill at Boliden, Aitik in Sweden

Каковы причины затвердевания материала?

Горизонтальные мельницы обычно используются для разбивания и измельчения породы, содержащей полезные ископаемые. Для содействия процессу измельчения в технологический процесс добавляются вода и стальные шары, образующие загрузку мельницы. Загрузка шаровой мельницы содержит значительное количество стальных шаров и может стать крайне тяжелой. Например, загрузка шаровой мельницы диаметром 24 фута (7,3 м) обычно весит около 2 миллионов фунтов (907 тонн). Хотя загрузки мельниц полусамоизмельчения (ПСИ) и самоизмельчения (СИ) содержат меньше стальных шаров или вообще не содержат их, из-за своего большого объема эти мельницы также могут стать довольно тяжелыми. Во всех трех типах мельниц (шаровая мельница, МПСИ или МСИ) при остановке материал внутри может со временем высохнуть и образовать затвердевающую загрузку. При повторном запуске мельницы затвердевшую загрузку нужно разбить и опрокинуть. В противном случае может возникнуть затвердевание материала.

Comparing a normal cascading charge vs. dropped charge in grinding mills
Стандартная каскадная загрузка/Угроза для целостности мельницы

Угроза для целостности мельницы

Барабаны мельниц обычно производятся из малоуглеродистой стали. Предел упругости материала барабана мельницы обычно минимум в 6 раз превышает рабочую нагрузку мельницы. В действительности, когда затвердевание материала приводит к поломке фланцев, очевидно, что ударные нагрузки превысили пределы текучести материала. Поэтому затвердевание материала, приводящее к повреждению барабана или фланцев, позволяет предположить, что ударные нагрузки более чем в 6 раз превышают рабочие нагрузки.

Showing cracks and separation in grinding mill bolt and shell flanges due to dropped charges
Трещина на болтовом фланце из-за затвердевания материала / Продольное разделение фланцев барабана из-за затвердевания материала

Почему мельницы, спроектированные производителем оригинального оборудования, не рассчитаны на затвердевание материала?

Большинство мельниц не рассчитаны на затвердевание материала. Основываясь на оценке ударных нагрузок, для того чтобы компоненты могли выдержать типовое затвердевание материала, их толщину пришлось бы увеличить минимум в четыре раза по сравнению с оригинальными значениями. Это привело бы к чрезмерному увеличению стоимости компонентов мельницы и неэффективному энергопотреблению. Ниже будут рассмотрены два возможных предупредительных решения, которые позволят избежать затвердевания материала без изменения конструкции мельниц.

Demonstration of how a mill that could withstand dropped charge would look like.
Наглядный пример мельницы, рассчитанной на затвердевание материала.

Два решения по предотвращению затвердевания материала

1. Надлежащий порядок запуска

Ключом к предотвращению застревания нагрузки является надлежащий порядок запуска. После длительного останова не рекомендуется резко запускать мельницу. Если мельница оснащена приводом толчкового хода, медленное вращение мельницы обеспечит разламывание затвердевшей загрузки. Если привод толчкового хода отсутствует (как обычно бывает в старых или небольших мельницах), можно использовать метод прерывистого включения и выключения до тех пор, пока загрузка не начнет перемещаться в каскадном, водопадном режиме.

2. Система обнаружения затвердевшего материала Metso Outotec

Второй способ заключается в том, чтобы установить запатентованную систему обнаружения затвердевшего  материала, измеряющую разгон мельницы и прерывающую запуск в случае затвердевшего  материала.

Система используется для расцепления муфты мельницы при обнаружении затвердевшего  материала во время запуска. Система использует энкодер, установленный на валу-шестерне и измеряющий скорость при повороте мельницы на угол от 40 до 70 градусов. Измеряя темп изменения скорости (ускорение), устройство обнаруживает, имела ли место каскадная подача загрузки в этой зоне. Если этого не произошло, система отправляет сигнал для расцепления муфты, что ведет к остановке вращения мельницы. При обнаружении затвердевшего  материала мельница должна перестать вращаться, чтобы избежать подъема и падения загрузки.

Управление системой обнаружения затвердевшего  материала осуществляется из главной диспетчерской. Рядом с мельницей расположен местный дисплей Panel View. Из диспетчерской оператор может наблюдать за состоянием системы с ЖК-дисплеем, включать/выключать систему, а также сбрасывать состояние неисправности.

Ключевой фактор — предупредительное техническое обслуживание

Затвердевший  материал может привести к повреждению мельницы и в отдельных случаях к остановке производства, если повреждение было достаточно серьезным. Внедрение одного из вышеупомянутых решений может означать приложение дополнительных усилий и дополнительные объемы проектирования, но эти затраты следует рассматривать как неотъемлемую часть комплексной стратегии предупредительного технического обслуживания оборудования, нацеленного на максимальное сокращение незапланированных простоев.

 

Вернуться к Горная промышленность и металлургия