Новая ресурсо- и энергосберегающая RES-технология дезинтеграции руд в шаровых мельницах с резиновой футеровкой
Рассматриваются основные тенденции развития конструкций рудоизмельчительных мельниц: увеличение диаметра барабана, снижение частоты вращения, повышение долговечности и надёжности всех узлов и деталей барабанных мельниц. Показана особая роль резиновой футеровки в мельницах. Излагается закономерность...
Saved in:
| Published in: | Геотехнічна механіка |
|---|---|
| Date: | 2013 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2013
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/87566 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Новая ресурсо- и энергосберегающая RES-технология дезинтеграции руд в шаровых мельницах с резиновой футеровкой / В.И. Дырда, В.А. Калашников, И.В. Хмель // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2013. — Вип. 113. — С. 54-64. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860266711051141120 |
|---|---|
| author | Дырда, В.И. Калашников, В.А. Хмель, И.В. |
| author_facet | Дырда, В.И. Калашников, В.А. Хмель, И.В. |
| citation_txt | Новая ресурсо- и энергосберегающая RES-технология дезинтеграции руд в шаровых мельницах с резиновой футеровкой / В.И. Дырда, В.А. Калашников, И.В. Хмель // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2013. — Вип. 113. — С. 54-64. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геотехнічна механіка |
| description | Рассматриваются основные тенденции развития конструкций рудоизмельчительных мельниц: увеличение диаметра барабана, снижение частоты вращения, повышение долговечности и надёжности всех узлов и деталей барабанных мельниц. Показана особая роль резиновой футеровки в мельницах. Излагается закономерность волнового износа резиновой футеровки при её взаимодействии с внутримельничной загрузкой. Рассматриваются основные составляющие новой ресурсо- и энергосберегающей технологии измельчения руд в шаровых мельницах.
The main tendencies of development of designs of ore-grinding mills such as increasing the diameter of the drum, reducing speed, increasing the durability and reliability of all components and parts of tumbling mills are considered. The special role of the rubber lining in the mills is presented. A consistent pattern of rubber lining wave wear during its interaction with inner mill loading is described. The basic components of the new resource- and energy-saving technology of ore grinding in ball mills are considered.
|
| first_indexed | 2025-12-07T19:01:57Z |
| format | Article |
| fulltext |
54
УДК 622.23:05459
Дырда В.И., д-р техн. наук, профессор
(ИГТМ НАН Украины),
Калашников В.А., директор
(ООО «Валса-ГТВ»),
Хмель И.В., гл. обогатитель
(СевГОК)
НОВАЯ РЕСУРСО- И ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ
RES-ТЕХНОЛОГИЯ ДЕЗИНТЕГРАЦИИ РУД В ШАРОВЫХ
МЕЛЬНИЦАХ С РЕЗИНОВОЙ ФУТЕРОВКОЙ
Аннотация. Рассматриваются основные тенденции развития конструкций рудоизмельчительных
мельниц: увеличение диаметра барабана, снижение частоты вращения, повышение долговечности и
надёжности всех узлов и деталей барабанных мельниц. Показана особая роль резиновой футеровки в
мельницах. Излагается закономерность волнового износа резиновой футеровки при её взаимодейст-
вии с внутримельничной загрузкой. Рассматриваются основные составляющие новой ресурсо- и энер-
госберегающей технологии измельчения руд в шаровых мельницах.
Ключевые слова: шаровые мельницы, резиновая футеровка, волновой износ футеровки, ресурсо-
и энергосберегающая технология
V.I. Dyrda, D. Sc. (Tech.), Professor
(IGTM NAS of Ukraine),
V.A. Kalashnikov, Director
(Valsa-GTV Ltd.),
I.V. Khmel, Chief Enricher
(Northern Mining and Processing Plant)
NEW RESOURCE- AND ENERGY-SAVING TECHNOLOGY OF ORE
DESINTEGRATION IN BALL MILLS WITH RUBBER LINING
Abstract. The main tendencies of development of designs of ore-grinding mills such as increasing the di-
ameter of the drum, reducing speed, increasing the durability and reliability of all components and parts of
tumbling mills are considered. The special role of the rubber lining in the mills is presented. A consistent pat-
tern of rubber lining wave wear during its interaction with inner mill loading is described. The basic compo-
nents of the new resource- and energy-saving technology of ore grinding in ball mills are considered.
Keywords: ball mills, rubber lining, lining wave wear, resource- and energy-saving technology
Введение
Находящаяся в самом центре Европы Украина обладает большими запасами
минерального сырья, особенно железных и марганцевых руд, развитой горно-
металлургической инфраструктурой и мощным кадровым потенциалом.
В горно-металлургической промышленности для измельчения полезных ис-
копаемых наибольшее распространение получили барабанные мельницы: шаро-
вые, стержневые и бесшарового измельчения, так называемые мельницы само-
измельчения или полусамоизмельчения (с небольшой добавкой шаров). Конст-
рукции таких барабанных мельниц, механика дробящей среды, технология из-
мельчения различного сырья на обогатительных фабриках, способы защиты бара-
банов мельниц от разрушения и другие важные вопросы, касающиеся процессов
измельчения полезных ископаемых, достаточно подробно изложены в известной
литературе [1-52]. Поэтому ниже будут рассмотрены те из них, которые имеют не-
посредственное отношение к теме настоящих исследований, т.е. к применению
@ Дырда В.И., Калашников В.А., Хмель И.В.
Геотехнічна механіка. 2013. 108 55
резиновых футеровок в барабанных мельницах. Резиновая футеровка в практике
горно-металлургических предприятий (помимо таких известных устройств как теч-
ки, рудоспуски, пульпопроводы, рабочие части насосов, скипы, и т.д., где исполь-
зуются резиновые футеровки для защиты от износа и коррозии) наибольшее рас-
пространение получила в шаровых мельницах мокрого измельчения и мельницах
мокрого самоизмельчения.
Работы последних лет в рассматриваемой области [1-52] с достаточной оче-
видностью свидетельствуют о важности исследований процессов измельчения
материалов в барабанных рудоразмольных мельницах и роли защитных футеро-
вок в этих процессах.
Авторы разделяют точку зрения многих отечественных и зарубежных спе-
циалистов на перспективу развития способов рудоподготовки в ближайшем (при-
мерно на 20 лет) обозримом будущем – основным способом останется измельче-
ние в барабанных мельницах. За последние десятилетия чётко наметились основ-
ные тенденции развития конструкций барабанных мельниц. Если не принимать во
внимание мельницы для измельчения специальных материалов, то эти тенденции
сводятся к следующему:
• преимущественному использованию резиновой футеровки как одного из важ-
нейших факторов повышения эффективности и качества работы барабанных
мельниц;
• увеличению диаметра барабана и уменьшению его длины; уже сейчас в экс-
плуатации находятся мельницы мокрого самоизмельчения диаметром 10,5 м и
11,0 м, в перспективе увеличение диаметра до 14,0 м и более;
• снижению частоты вращения барабана; современные мельницы типа
ММС 105×54 имеют частоту вращения (7,70÷11,60) об./мин; при увеличении
диаметра барабана частота вращения будет уменьшаться;
• оптимальному подбору геометрической конфигурации и материала мелющих
тел: рассматривается вопрос широкого использования, помимо шаров, мелю-
щих тел в виде цилиндров и параболоидов, выполненных из специальных мате-
риалов;
• оптимальному заполнению барабана мельниц, обеспечивающих наибольшую
производительность при максимальном выходе конечного продукта.
Всё это вместе призвано улучшить эффективность и качество существующих
барабанных мельниц и способствовать созданию более перспективных их конст-
рукций. С этой целью длительная практика выработала ряд направлений, среди
которых следует отметить:
• необходимость снижения удельного расхода электроэнергии и удельного рас-
хода шаров; в качестве примера важности этого направления можно привести
следующие данные: на восьми ГОКах Украины только на измельчение в шаро-
вых мельницах расходовалось в год (данные 1989 года) около 4,0 млрд.кВт⋅ч
электроэнергии и примерно 300 тыс. т мелющих тел; в затратах на измельчение
стоимость электроэнергии и мелющих тел составляет более 70 %;
• необходимость повышения долговечности и надёжности всех узлов и деталей
барабанных мельниц: привода, барабана, защитных футеровок и вспомогатель-
ного оборудования; в современных конструкциях нередко долговечность одной
ISSN 1607-4556 56
детали, например футеровки, определяет стабильность работы мельницы и её
межремонтный пробег;
• необходимость повышения технологических показателей мельниц, в первую
очередь производительности и качества конечного продукта; в этом вопросе
важную роль играет резиновая футеровка, её геометрические параметры, про-
филь рабочей поверхности и способ укладки элементов в барабане;
• необходимость разработки оптимизационных моделей работы мельниц, учиты-
вающих многовекторность технологических процессов (прежде всего стохастич-
ность процесса измельчения) и взаимодействие многих факторов: геометриче-
ских размеров барабана, динамический режим его движения, технологические
характеристики измельчаемой среды и т.д., при этом следует учитывать, что со-
вокупность действия многих факторов не является простым суммированием от-
дельных факторов (так называемый принцип эмерджентности, т.е. свойства це-
лого не сводятся к сумме свойств отдельных его частей).
Со временем развитие конструкций барабанных мельниц и усовершенство-
вание технологии измельчения, безусловно, поставят перед конструкторами и
пользователями новые задачи. Однако изложенные выше тенденции и направле-
ния в ближайшие двадцать лет, по-видимому, изменятся весьма незначительно.
Закономерность волнового износа резиновой футеровки
Ранее отмечалось [3], что движение внутримельничной загрузки в барабане
мельницы обладает сложной иерархической структурой с турбулентным движе-
нием пульпы и вихреобразным пульсирующим движением загрузки; в целом про-
цесс движения носит стохастический и нелинейный характер. Турбулентность как
нерегулярное поведение нелинейной системы непосредственно связана с детер-
минированным многомерным хаосом и характеризуется сложным пространствен-
но-временным поведением.
Явление детерминированного хаоса вместе с другими эффектами (диссипа-
ция энергии системы, турбулентное движение пульпы, пульсационный характер
движения барабана и др.) лежит в основе волнообразного движения внутримель-
ничной загрузки и принципа локального разрушения элементов футеровки. В мас-
сивных резиновых элементах (плиты, лифтёры) с неоднородным полем напряже-
ний накопления повреждений на поверхности и в объёме будет также неодно-
родным. Поэтому при прочих равных условиях (режим нагружения, внешняя сре-
да и т.д.) место и время появления очагов разрушения носит вероятностный ха-
рактер. В практике это выражается в виде неодинакового износа рядом располо-
женных плит или лифтёров, в различных морфометрических особенностях по-
верхности разрушения и различной долговечности до отказа.
Важную роль играет также эффект поворотной асимметрии движения бара-
бана и пульсационный характер его вращения; в результате этих воздействий на-
рушается симметрия волн и задаётся определённый ритм речного узора [3].
Согласно законам гидродинамики уже в силу одной турбулентности потока
плоское русло футеровки превращается в волнообразное [7].
Длительные промышленные испытания мельниц с резиновой футеровкой
показали, что между структурной формой турбулентности потока и морфометри-
ческими особенностями рельефа футеровки существует теснейшая связь. Поток и
Геотехнічна механіка. 2013. 108 57
футеровка находятся в определённом взаимодействии и представляют собой не-
которое единство двух взаимопротивоположных сторон одного и того же явления,
т.е., механическая сущность процесса движения загрузки может быть сведена к
взаимодействию потока и футеровки: поток управляет рельефом футеровки, а фу-
теровка, в свою очередь, управляет потоком. Такое взаимодействие происходит в
некотором пространственно-временном континууме: влияние рельефа футеровки
непосредственно и очень быстро передаётся скоростному полю, геометрическим
формам и размерам структурных образований потока. Обратное же влияние, т.е.
влияние потока на формирование рельефа футеровки, осуществляется в течение
сравнительно длительного периода времени, определяемого главным образом
структурными особенностями потока и механическими характеристиками футе-
ровки. К тому же, такое влияние не остаётся постоянным в течение длительного
времени; благодаря износу в резиновой футеровке изменяется и рельеф и гео-
метрические размеры, а, следовательно, будут изменяться и структурные особен-
ности потока.
Таким образом, рельеф футеровки находится в определённой зависимости
от структуры потока и является в известном смысле отпечатком структурных обра-
зований его турбулентности. Образующиеся при этом новые формы поверхности
футеровки непосредственно связаны с пульсацией скоростей и с линейной корре-
ляцией между мгновенными скоростями, определяющими масштаб этой турбу-
лентности.
Такая взаимная приспосабливаемость потока и футеровки в реальных усло-
виях происходит в течение некоторого времени, иногда несколько сот часов.
Именно в это время наблюдается снижение производительности мельниц; после
установления определённого равновесия между футеровкой и потоком мельница
выходит на оптимальный режим работы.
В конечном итоге появляются такие гидроморфологические характеристики
потока и такой морфометрический рельеф футеровки, при которых поток на пре-
одоление всех сопротивлений затрачивает минимум энергии или минимум дис-
сипации. Т.е. из всех возможных структурных образований потока реально осуще-
ствляются лишь те, для которых наблюдается минимальное рассеяние энергии. В
установившемся движении мельницы наблюдается именно такое структурное об-
разование потока, которое соответствует этому принципу (принцип Рэлея-
Гельмгольца).
Изложенное, а также результаты длительных лабораторных и промышлен-
ных исследований позволяют сделать некоторые важные выводы.
• Независимо от конструкции футеровки, режима движения барабана и механи-
ческих характеристик обрабатываемой среды динамическое взаимодействие
сегмента загрузки и футеровки неизбежно приведёт к образованию волнового
профиля её элементов и речного узора по длине барабана.
• Рельеф футеровки будет определяться в основном структурой потока, его турбу-
лентностью и диссипативными свойствами среды. Именно турбулентность и
диссипация энергии играют доминирующую роль как в формировании морфо-
метрического рельефа футеровки, так и в формировании ритма речного узора. В
результате взаимной приспосабливаемости потока и футеровки появятся такие
ISSN 1607-4556 58
гидроморфологические характеристики потока и такой морфометрический
рельеф футеровки, при которых затрачивается минимум энергии (принцип Рэ-
лея-Гельмгольца) и наблюдается минимум производства энтропии (принцип
Пригожина). Волновой профиль резиновой футеровки может появиться уже че-
рез 10-15 дней от начала эксплуатации в случае если его основы конструктивно
заложены изначально; если же футеровка сконструирована неправильно, то
признаки волнового износа могут появиться в лучшем случае непосредственно
перед её отказом.
• Непосредственная задача конструкторов заключается в следующем: необходи-
мо выбрать такой материал, такие геометрические формы элементов футеровки
и способ раскладки их в барабане, чтобы в течение самого короткого времени
эксплуатации мельницы между сегментом загрузки и футеровкой установилось
некоторое гармоническое равновесие, соответствующее минимуму потребле-
ния энергии; на практике это будет означать следующее: выход мельницы на
заданный технологический режим в течение непродолжительного времени и
минимальный износ элементов футеровки.
Новая ресурсо- и энергосберегающая технология
Среди многих проблем современности энергосбережение является приори-
тетной проблемой практически для всех отраслей промышленности. Благодаря
развитию таких новых технологий как информационные системы, компьютериза-
ция, создание новых материалов и методов их обработки и др. во многих отраслях
промышленности (например, в автомобильном и железнодорожном транспорте,
тракторостроении и т.д.) удалось несколько минимизировать затраты энергии и
добиться определённых результатов.
Однако в энергозатратных технологиях, особенно в технологиях горного
производства, несмотря на усилия многих исследователей и технологов измене-
ния происходят крайне медленно. Вызвано это, прежде всего, огромными объ-
ёмами перерабатываемого материала и спецификой самого горного производст-
ва: по мнению В. Вернадского в двадцатом веке деятельность человека по добыче
и переработке минерального сырья стала соизмерима с деятельностью геологиче-
ских процессов на Земле. Связано также и с тем фактом, что в большинстве случа-
ев дезинтеграции минерального сырья используются традиционные технологии,
которые за последние сто лет в смысле энергосбережения изменились несущест-
венно.
В конечном итоге все существующие технологии рудоподготовки и обога-
щения сводятся к получению такого продукта (на сегодняшний день для шаровых
мельниц это класс – 0,056 мм и меньше), который соответствует дальнейшим про-
цессам извлечения требуемых компонентов с минимальными энергетическими
затратами.
В настоящей статье нет необходимости развивать эту популярную тему, дос-
таточно лишь подчеркнуть, что в горной промышленности Украины обогатитель-
ному переделу подвергается свыше 100 млн. т железной руды в год; при этом на
дезинтеграцию руд как наиболее трудоёмкий процесс приходится 50-70 % энерго-
затрат, капитальных и эксплуатационных расходов. Поэтому в новом тысячелетии
обогатительные фабрики прилагают большие усилия для минимизации капиталь-
Геотехнічна механіка. 2013. 108 59
ных вложений и эксплуатационных затрат на тонну перерабатываемой руды. С
этой целью во всей производственной цепочке используют современные дости-
жения механики и технологии.
Для горно-обогатительных комбинатов при современном ухудшении усло-
вий разработки месторождений полезных ископаемых, необходимости вовлече-
ния в переработку руд с пониженным содержанием полезного компонента и, сле-
довательно, увеличения объёмов переработки исходного продукта, весьма важ-
ным является повышение производительности отделений рудоподготовки и, пре-
жде всего, отделений измельчения. В себестоимости железорудного концентрата,
например, энергозатраты на измельчение руд в мельницах составляют более
50 %.
По мнению ведущих мировых фирм в ближайшие 20 лет не предусматрива-
ется более эффективных способов дезинтеграции минерального сырья, чем из-
мельчение в барабанных мельницах.
Одним из способов решения проблемы энергосбережения в шаровых
мельницах (безусловно наряду с совершенствованием технологических схем) яв-
ляется создание новой технологии измельчения руды, при которой минимизация
энергозатрат достигается за счёт такого взаимодействия загрузки и элементов фу-
теровки, при котором затрачивается минимум энергии (принцип Рэлея –
Гельмгольца) и соблюдается принцип минимума производства энтропии (прин-
цип Пригожина). Такое гармоническое взаимодействие достигается благодаря ис-
пользованию новых оригинальных конструкций резиновых футеровок, известных в
практике как «Плита – Волна», «G.M-Волна» и «Плита – Лифтер – Волна». Более
подробно динамика волнового взаимодействия системы «загрузка – футеровка»
рассмотрена в статье настоящего сборника [1].
Известно, что начиная со средины прошлого века основной тенденцией
развития барабанных мельниц полусамоизмельчения, самоизмельчения и шаро-
вых было увеличения их геометрических размеров: диаметра барабана и его дли-
ны. Этому немало способствовали новые конструкции привода, опорных подшип-
никовых узлов, акустической аппаратуры контроля уровня загрузки и новых конст-
рукций защитных футеровок.
Уже в начале XXI века компания «Metso Minerals» установила в Австралии
мельницу полусамоизмельчения диаметром барабана 12,2 м и длиной 6,71 м;
шаровые мельницы этой компании с центральной разгрузкой диаметром 7,62 м и
длиной 12,2 м установлены в Чили [2]. Мельницы самоизмельчения диаметром
10,5 м сегодня не редкость и успешно работают на многих предприятиях, напри-
мер, мельница ММС-10,5/5,6 для дезинтеграции алмазосодержащих руд на пред-
приятии «Алроса» [3].
Такая тенденция укрупнения габаритов мельниц была вызвана потребно-
стью промышленности для более экономичной переработки больших объёмов
руд, так как традиционные технологические схемы всех стадий измельчения вы-
нуждены использовать большое количество линий измельчения, для чего необхо-
димы довольно крупные капитальные и эксплуатационные затраты.
Современные возможности расчёта, конструирования и изготовления бара-
банных рудоизмельчительных мельниц (в том числе такие новые технологии как:
ISSN 1607-4556 60
методы и обработки крупногабаритных изделий, новые марки сталей и сплавов,
новые методы контроля качества изготавливаемых деталей и т.д.) позволяют соз-
давать мельницы больших диаметров и в основном удовлетворять требованиям
современных технологий.
Вместе с тем, нерешённой, или частично решённой, остаётся проблема за-
щитных футеровок. Используемые традиционные конструкции металлических фу-
теровок в смысле долговечности и эксплуатационных затрат не всегда соответст-
вуют принятым технологиям измельчения. Так, в крупногабаритных мельницах
полусамоизмельчения для интенсификации процесса дезинтеграции руд стали
применять стальные шары диаметром 100 и 125 мм, что вызвало повреждение
металлической футеровки. Использование в качестве более качественных сплавов
не гарантировало отсутствие риска отказа; к тому же использование высоколеги-
рованных износостойких сталей экономически не всегда целесообразно [4].
Вместе с тем, на сегодняшний день мельницы (в основном барабанные –
шаровые, полусамоизмельчения и самоизмельчения) в смысле оптимального
конструирования достигли некоторого предела и дальнейшее их совершенствова-
ние возможно преимущественно за счёт улучшения технологических схем и каче-
ства футеровки. Футеровка не только защищает барабан от износа и динамических
нагрузок, но и непосредственно влияет на процесс измельчения [3].
Известно, что энергоёмкость разрушения горных пород прямо пропорцио-
нальна квадрату прочности и обратно пропорциональна модулю упругости. Из-
вестно также, что предел прочности породы на сжатие примерно в 7-10 раз боль-
ше предела прочности на сдвиг. Таким образом, если рассматривать физическую
сущность процесса разрушения, то в технологии измельчения необходимо соблю-
дать следующий принцип: разрушение горной породы должно осуществляться за
счёт создания преимущественно сдвиговых напряжений.
Реализовать такие сдвиговые напряжения можно в основном за счёт конст-
рукции футеровки, за счёт её морфометрических параметров и рациональной ук-
ладки элементов в барабане мельницы. Важную роль играет также материал фу-
теровки, который должен обладать высокой прочностью, износостойкостью и
большой диссипацией энергии. Наиболее подходящим материалом является ре-
зина, в том числе и в сочетании с металлом.
Резиновые футеровки, применяемые в мельницах с шестидесятых годов
прошлого века, стали не только конкурентоспособными, но и по многим парамет-
рам превосходят металлические. В крупных мельницах самоизмельчение типа
ММС 10,5/5,6 и на шаровых мельницах второй и третьей стадии измельчения ре-
зиновая футеровка оказалась более эффективной и долговечной, чем металличе-
ская [1-5].
В последние годы резинометаллическую футеровку стали использовать и на
мельницах первой стадии измельчения. Так, например, на СевГОКе (г. Кривой Рог,
Украина) при измельчении крепких железных руд на шаровой мельнице диамет-
ром 3,6 м с шарами диаметром 100 мм резинометаллическая футеровка
«G.M-волна» (изготовитель ООО «ВАЛСА-ГТВ») показала хорошие результаты как
по технологическим показателям, долговечности и надёжности (отсутствие вне-
запности отказа), так и по низким эксплуатационным затратам монтажно-
Геотехнічна механіка. 2013. 108 61
демонтажных работ: снизилось потребление электроэнергии; на 5 % снизился
удельный расход мелющих тел; прирост готового класса продукта увеличился на
(10-12) % [3].
Следует подчеркнуть, что при сравнении резиновых и металлических футе-
ровок важную роль играют критерии оценки их эксплуатационных качеств. Сум-
мируя мировой опыт в этой проблеме можно отметить наиболее важные крите-
рии оценки:
• время работы футеровки до отказа (t*, ч);
• время работы футеровки до отказа в объёме перерабатываемого сырья, т;
• потеря веса футеровки за час работы;
• потеря веса футеровки на тонну перерабатываемого сырья;
• потеря веса футеровки на единицу затраченной энергии;
• прирост готового класса (-0,056 мм), %;
• удельный расход электроэнергии, кВт/т. руды;
• дополнительные критерии: трудозатраты для установки новой и удаления отра-
ботанной футеровки; потерянная производительность мельницы во время про-
стоя при монтажно-демонтажных работах по замене футеровки.
Мировой опыт свидетельствует: на сегодняшний день резиновые футеровки
благодаря своим уникальным свойствам – высокой долговечности и надёжности,
большой диссипации энергии резины, высокой износостойкости и т.д. – имеют яв-
ное преимущество перед металлическими. Среди конструкций резиновых футеро-
вок на рынке услуг наиболее востребованными являются футеровки производства
ООО «Валса-ГТВ» (г. Белая Церковь, Украина) – «Плита – Волна», «G.M.-Волна»,
«Плита – Лифтёр» и другие (более шестидесяти видов различных футеровок для
всех мельниц всех стадий измельчения). Благодаря своим морфометрическим па-
раметрам такие футеровки при разрушении минерального сырья, особенно на
стыке «загрузка – футеровка», позволяют реализовать преимущественно сдвиго-
вые напряжения.
Применение таких футеровок позволило создать новую энергосберегающую
ES-технологию (ES-Technology – Energy Saving Technology) измельчения руд в ша-
ровых мельницах. Благодаря этой технологии для мельницы МШЦ 3,6×5,5 второй
и третьей стадии измельчения железных руд получены следующие результаты:
прирост готового класса увеличился на (17-29) %; расход мелющих тел снизился на
10 %; удельный расход электроэнергии в целом на технологическую секцию сни-
зился на (10-12) %. Так, например, по сравнению с металлическими футеровками
самофутерующаяся резиновая футеровка «Плита – Волна» на шаровых мельницах
2 и 3 стадии измельчения позволила:
• снизить массу комплекта футеровки более чем в 3-5 раз и тем самым повысить
срок службы опорных подшипников, снизить эксплуатационные затраты на мон-
тажно-демонтажные работы по замене изношенной футеровки и уменьшить
риск несчастных случаев;
• в 2-3 раза снизить шум;
• на (3-5) % повысить коэффициент использования мельниц (резиновая футеровка
по сравнению с металлической имеет меньшую толщину);
ISSN 1607-4556 62
• обеспечить заданную производительность мельницы уже с первых часов рабо-
ты;
• снизить расход мелющих тел на (6-10) %;
• уменьшить потребление электроэнергии на (7-9) % (в целом на технологическую
секцию на (10-12) %);
• увеличить срок службы на (80-150) %;
• увеличить продолжительность межремонтных циклов в два раза;
• на (25-30) % сократить время простоев мельниц для планового и непланового
ремонтов;
• увеличить прирост готового класса продукта (-0,056 мм) на (17-29) % (при ис-
пользовании металлической футеровки прирост готового класса продукта
(10-12) %).
Помимо этого:
• при использовании резиновой футеровки отсутствует утечка пульпы;
• металлическая футеровка требует частого осмотра, подтяжки болтов и ремонта;
при использовании резиновой футеровки болты не требуют подтяжки.
В качестве примера в табл. 1 приведены результаты сравнительных испыта-
ний мельниц МШЦ 3,6×5,5 второй и третьей стадии измельчения технологических
секций РОФ-1 ПАО «СевГОК» (г. Кривой Рог, Украина) с различными типами футе-
ровок: металлической шарошипового профиля и резиновых «Плита – Волна» и
«Плита – Лифтёр» производства ООО «Валса-ГТВ» (испытания 2009 – 2012 г.г.).
Таблица
Технологические показатели Стадия из-
мельчения
Металлическая фу-
теровка шаро-
шипового профиля
Резиновая футе-
ровка «Плита –
Волна»
Резиновая футе-
ровка «Плита –
лифтёр»
Прирост готового класса
(-0,056 мм), %
2 23,8-24,5 28,7-28,9 28,7-28,9
3 10,7-11,8 17,20 10,7-11,8
Удельный расход электро-
энергии**, кВт/т руды
2 5,727 5,349 5,50
3 6,370 5,890 5,92
**Как видно, удельный расход электроэнергии на мельницах с резиновой футеровкой «Плита – Вол-
на» за весь период испытаний по сравнению с металлической футеровкой ниже: во второй стадии из-
мельчения на 7,1 %, в третьей стадии измельчения на 7,46 %.
Помимо этого, применение резиновых футеровок в технологических схемах рудоподготовки позволи-
ло: снизить удельный расход мелющих тел на 10 % и снизить удельный расход электроэнергии в целом
на технологическую секцию на (10-12) %.
Полученные результаты хорошо согласуются с данными других предпри-
ятий. Так, например, по данным компании «Metso Minerals» [2, 4, 5] при измель-
чении золотосодержащих руд в шаровой мельнице замена хромо-молибденовой
футеровки на резинометаллическую «Poly-Met» позволила: повысить производи-
тельность мельницы в основном за счёт уменьшения времени на замену изно-
шенной футеровки; снизить на 5 % расходы на электроэнергию; уменьшить расход
шаров; снизить расходы на монтажно-демонтажные работы; уменьшить травма-
тизм.
Следует подчеркнуть, что для шаровых мельниц затраты на футеровку яв-
ляются только малой частью общей стоимости процесса измельчения в сравнении
со стоимостью измельчаемой среды и объёмом перерабатываемого материала.
Поэтому сегодня становится выгодным выбрать оптимальную конструкцию рези-
новой футеровки, обеспечивающей требуемый прирост готового класса, снижение
Геотехнічна механіка. 2013. 108 63
энергопотребление и расход шаров, чем делать ставку только на стоимость футе-
ровки.
Выводы
1. Для современных горно-обогатительных комбинатов при повсеместном
ухудшении качества полезных ископаемых и необходимости более тонкого из-
мельчения минерального сырья (до класса 40 мкм и ниже) весьма важным явля-
ется повышение производительности отделений измельчения и уменьшение за-
трат на единицу перерабатываемой продукции.
2. Основные составляющие этой проблемы – усовершенствование конст-
рукций мельниц и применение рациональных технологических схем – достигли
некоторого предела.
3. Мировая практика показала [2-5], что снижение энергоёмкости процесса
измельчения и повышение производительности мельниц (шаровых, самоизмель-
чения и полусамоизмельчения) как по питанию, так и по готовому классу достига-
ется преимущественно за счёт использования резиновых и резинометаллических
футеровок.
4. Конструкции резиновых и резинометаллических футеровок (прежде все-
го, «Плита – Волна» и «G.M.-Волна» – обе производства ООО «ВАЛСА-ГТВ») благо-
даря своим морфометрическим параметрам позволили создать новую энергосбе-
регающую ES-технологию (ES-Technology) измельчения руд в шаровых мельницах.
5. Пятилетний опыт применения ES-технологии более чем на десяти пред-
приятиях (примерно 150 мельниц различного назначения) показал явные пре-
имущества новых конструкций резиновых и резинометаллических футеровок по
сравнению как с металлическими футеровками, так и резиновыми футеровками,
например, «Плита – Лифтёр». Так, на СевГОКе на второй и третьей стадии измель-
чения достигнуты следующие положительные результаты: прирост готового класса
увеличился на (17-29) %; расход мелющих тел снизился на 10 %; удельный расход
электроэнергии в целом на технологическую секцию снизился на (10-12) %.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Динамическая модель волнового абразивно-усталостного разрушения резиновой футеровки в
барабанных мельницах / В.И. Дырда, В.А. Калашников, С.Л. Евенко, А.Е. Маркелов, И.В. Хмель, А. Стойко//
Геотехническая механика: Межвед. сб. научн. тр. – 2012. – Вып. 106. – С. 15-24.
2. Стюарт М. Джонс, Витас Свалбонас. Крупногабаритные мельницы компании Metso Minerals // Горная
промышленность. – 2004. – № 6.
3. Дырда, В.И. Резиновые футеровки технологических машин / В.И. Дырда, Р.П. Зозуля. – Москва –
Днепропетровск, 2013. – 236 с.
4. Модернизация технологии измельчения руд на ГОКе «Кубака» / А.П. Романов, Г.Б. Колосай, Д.В. Ермаков,
А.В. Колтунов // Горная промышленность. – 2004. – № 5.
5. Развитие систем мельничных футеровок / Klas-Goran Eriksson, Gunder Marklund, А.П. Гребенешников,
В.Ю. Фищев // Горная промышленность. – 2010. – № 1.
REFERENCES
1. Dyrda, V.I., Kalashnikov, V.A., Yevenko, S.L., Markelov, A.Ye., Khmel, I.V. and Stoyko, A. (2012), “Dynamic model
of wave abrasive fatigue failure of the rubber lining in rattlers”, Geo-technical mechanics, no. 106, pp. 15-24.
2. Dzhons, S.M. and Svalbonas, V. (2004), “Large mills by Metso Minerals”, Mining industry, no. 6.
3. Dyrda, V.I. and Zozulya, R.P. (2013), Rezinovyye futerovki tekhnologicheskikh mashin [Rubber linings of
technological machines], Dnepropetrovsk, Ukraine.
4. Romanov, A.P., Kolosay, G.B., Yermakov, D.V. and Koltunov, A.V. (2004), “Modernization of ore grinding
technology at the mining processing plant “Kubaka”, Mining industry, no. 5.
ISSN 1607-4556 64
5. Eriksson, K.-G., Marklund, G., Grebeneshnikov, A.P., Fishchev, V.Yu. (2010), Mill linings systems development,
Mining industry, no. 1.
Об авторах
Дырда Виталий Илларионович, доктор технических наук, профессор, заведующий отделом меха-
ники эластомерных конструкций горных машин, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова
Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАНУ), Днепропетровск, Украина, vita.igtm@mail.ru
Калашников Вячеслав Алексеевич, директор ООО «ВАЛСА-ГТВ», Белая Церковь, Украина
Хмель Ирина Витальевна, главный обогатитель, СевГОК, Кривой Рог, Украина
About the authors
Dyrda Vitaly Illarionovich, Doctor of Technical Sciences (D. Sc.), Professor, Head of Department of Elas-
tomeric Component Mechanics in Mining Machines, M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under
the National Academy of Science of Ukraine (IGTM, NASU), Dnepropetrovsk, Ukraine, vita.igtm@mail.ru
Kalashnikov Vyacheslav Alekseevich, Director, Valsa-GTV Ltd., Belaya Tserkov, Ukraine
Khmel Irina Vitalyevna, Chief Enricher, Northern Mining and Processing Plant, Krivoy Rog, Ukraine
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-87566 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1607-4556 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T19:01:57Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Дырда, В.И. Калашников, В.А. Хмель, И.В. 2015-10-21T16:11:02Z 2015-10-21T16:11:02Z 2013 Новая ресурсо- и энергосберегающая RES-технология дезинтеграции руд в шаровых мельницах с резиновой футеровкой / В.И. Дырда, В.А. Калашников, И.В. Хмель // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2013. — Вип. 113. — С. 54-64. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/87566 622.23:05459 Рассматриваются основные тенденции развития конструкций рудоизмельчительных мельниц: увеличение диаметра барабана, снижение частоты вращения, повышение долговечности и надёжности всех узлов и деталей барабанных мельниц. Показана особая роль резиновой футеровки в мельницах. Излагается закономерность волнового износа резиновой футеровки при её взаимодействии с внутримельничной загрузкой. Рассматриваются основные составляющие новой ресурсо- и энергосберегающей технологии измельчения руд в шаровых мельницах. The main tendencies of development of designs of ore-grinding mills such as increasing the diameter of the drum, reducing speed, increasing the durability and reliability of all components and parts of tumbling mills are considered. The special role of the rubber lining in the mills is presented. A consistent pattern of rubber lining wave wear during its interaction with inner mill loading is described. The basic components of the new resource- and energy-saving technology of ore grinding in ball mills are considered. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехнічна механіка Новая ресурсо- и энергосберегающая RES-технология дезинтеграции руд в шаровых мельницах с резиновой футеровкой New resource- and energy-saving technology of ore desintegration in ball mills with rubber lining Article published earlier |
| spellingShingle | Новая ресурсо- и энергосберегающая RES-технология дезинтеграции руд в шаровых мельницах с резиновой футеровкой Дырда, В.И. Калашников, В.А. Хмель, И.В. |
| title | Новая ресурсо- и энергосберегающая RES-технология дезинтеграции руд в шаровых мельницах с резиновой футеровкой |
| title_alt | New resource- and energy-saving technology of ore desintegration in ball mills with rubber lining |
| title_full | Новая ресурсо- и энергосберегающая RES-технология дезинтеграции руд в шаровых мельницах с резиновой футеровкой |
| title_fullStr | Новая ресурсо- и энергосберегающая RES-технология дезинтеграции руд в шаровых мельницах с резиновой футеровкой |
| title_full_unstemmed | Новая ресурсо- и энергосберегающая RES-технология дезинтеграции руд в шаровых мельницах с резиновой футеровкой |
| title_short | Новая ресурсо- и энергосберегающая RES-технология дезинтеграции руд в шаровых мельницах с резиновой футеровкой |
| title_sort | новая ресурсо- и энергосберегающая res-технология дезинтеграции руд в шаровых мельницах с резиновой футеровкой |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/87566 |
| work_keys_str_mv | AT dyrdavi novaâresursoiénergosberegaûŝaârestehnologiâdezintegraciirudvšarovyhmelʹnicahsrezinovoifuterovkoi AT kalašnikovva novaâresursoiénergosberegaûŝaârestehnologiâdezintegraciirudvšarovyhmelʹnicahsrezinovoifuterovkoi AT hmelʹiv novaâresursoiénergosberegaûŝaârestehnologiâdezintegraciirudvšarovyhmelʹnicahsrezinovoifuterovkoi AT dyrdavi newresourceandenergysavingtechnologyoforedesintegrationinballmillswithrubberlining AT kalašnikovva newresourceandenergysavingtechnologyoforedesintegrationinballmillswithrubberlining AT hmelʹiv newresourceandenergysavingtechnologyoforedesintegrationinballmillswithrubberlining |