Конусные дробилки и эффективность их применения в горнодобывающей промышленности

Статистика


Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Форма входа

Поиск

Календарь

«  Сентябрь 2012  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
     12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930




Суббота, 10.12.2016, 17:41
Приветствую Вас Гость | RSS
Мой сайт
Главная | Регистрация | Вход
Главная » 2012 » Сентябрь » 29 » Конусные дробилки и эффективность их применения в горнодобывающей промышленности
08:33
 

Конусные дробилки и эффективность их применения в горнодобывающей промышленности

Подробности Просмотров: 329

Эрик Труман, компания Metso Minerals


В горнодобывающих отраслях промышленности рудоподготовка в значительной степени предопределяет конечные технологические и экономические показатели предприятия. В настоящей статье показаны пути повышения рентабельности горных разработок за счет использования запатентованных технологий измельчения добываемой горной массы с применением конусных дробилок. При этом основное внимание уделено эксплуатационным показателям конусных дробилок и факторам, влияющим на их производительность.

Целью руководителей любого коммерческого предприятия является максимальное повышение рентабельности производства, обеспечиваемой при наивысшей производительности и минимальных эксплуатационных затратах на выпуск продукции. Эти показатели в равной мере применимы и для процесса измельчения, связанного как с извлечением полезных компонентов из горной массы, так и с производством железорудных окатышей или инертных заполнителей для бетона и дорожно-строительных материалов.


Измельчение в широком смысле понимается как процесс уменьшения размера частиц, а иными словами - дробление крупных кусков на более мелкие. При этом, конечный продукт в зависимости от целей его использования может отличаться как размером частиц и грансоставом, так и формой получаемых кусков. Для выщелачивания или получения заполнителей при производстве бетона и дорожно-строительных материалов требуются крупные фракции, причем, лучше кубовидной формы, в то время как для процесса обогащения желательно получение более мелких (тонких) фракций, имеющих микронные размеры. Поэтому, по нашему мнению нет «универсальной» схемы измельчения. Для каждого конкретного предприятия, будь то горнорудное, угледобывающее предприятие или карьер строительных материалов, необходима разработка индивидуальной схемы измельчения. В схеме учитывается тип перерабатываемой породы, сложившаяся стоимость товаров, инженерных сооружений и услуг, а также соблюдение необходимых эксплуатационных требований. Кроме того, при выборе схемы измельчения, наряду с вышеуказанными аспектами, должны рассматриваться расход энергии, износ футеровок, форма и гранулометрический состав получаемого продукта, производительность и т.д.

Выбор конкретного проекта схемы дробления и измельчения (мельничное самоизмельчение, полное самоизмельчение полусамоизмельчение, мокрое или сухое), должен учитывать:

- капитальные затраты;

- эксплуатационные затраты (техническое обслуживание, электроэнергия, износ металла и пр.);

- эффективность схемы;

- чувствительность к колебаниям производительности;

- готовность схемы к работе;

- наличие запчастей;

- способность к переработке тяжелых типов руды: с изменяющейся твердостью, влажных, липких и пр.;

- шум и загрязнение, производимые установками;

- управление схемой;

- периоды стабилизации схемы и т.д.

Компания Metso Minerals выпускает широкий диапазон дробильной техники Nordberg, а также мельничного и просеивающего оборудования на основе самых современных технологий. Компания готова разработать для конкретных условий эксплуатации месторождений наиболее эффективную схему дробления и измельчения с учетом физико-механических характеристик перерабатываемого полезного ископаемого, требований к конечному продукту, проектной мощности предприятия и пр.


Основное внимание в этой статье уделено использованию только конусных дробилок, произведенных на базе проектов с использованием самых современных технологических решений, т.к. они в наибольшей степени способствуют достижению наивысшей производительности и минимальных эксплуатационных затрат. Следует отметить, что эти дробилки являются лишь отдельными составными частями дробильно-мельничного комплекса и их выбор должен осуществляться с учетом эксплуатационных характеристик остального задействованного оборудования (например, грохотов, питателей и пр.).

Эксплуатационные ограничения на использование конусных дробилок

Конусные дробилки являются легко прогнозируемыми, с точки зрения результатов их работы машинами и, благодаря избирательному действию, обеспечивают наиболее эффективное дробление твердых и абразивных руд, к которым относятся медные и железные руды, и золотосодержащие кварциты. Конструирование конусных дробилок осуществляется на основе новейших разработок конструкционных материалов, обширных научных исследований, накопленного опыта их эксплуатации.

Ограничения по использованию конусных дробилок связаны с превышением в производственных условиях следующих параметров их работы:

- предельного объема загружаемого материала;

- предельной установленной мощности двигателя;

- предельных усилий внутри камеры дробления.

Предельный объем загружаемого материала имеет место, когда скорость подачи дробимого материала соответствует скорости его прохода через камеру дробления. При этом значения предельного объема зависят от ширины разгрузочной щели, скорости подачи материала, формы камеры дробления, а также физико-механических характеристик и крупности дробимого материала.


Предельная мощность. Рама и компоненты привода дробилки предназначены для работы с заданным уровнем установленной мощности. Как только будут достигнуты максимальные значения уровня мощности электродвигателя, дальнейшие попытки повышения производительности или уменьшения размера материала приведут к перегрузке или сокращению срока службы основных элементов дробилки - эта дробилка достигла предельной мощности. Факторы, которые влияют на потребляемую дробилкой мощность и выбранную конфигурацию камеры дробления, включают, среди прочих, характеристики дробимого материала, скорость питания, ширину разгрузочной щели, коэффициент измельчения и режим дробления.

Предельное усилие внутри камеры дробления. Конические дробилки сконструированы для работы в рамках заданных механических и конструкционных ограничений.

Усилия, возникающие внутри камеры дробления не должны превышать расчетного предела, в противном случае их необходимо понижать во избежание возможной поломки дробилки. Этого можно достичь с помощью предварительно нагруженных механических или гидравлических устройств, выполняющих роль предохранительного механизма, эффективно обеспечивающего механическую долговечность дробилки.


Предельный уровень дробящего усилия может возникнуть в случае попадания в рабочую камеру куска «недроби-мого» материала. Наряду с этим, он может быть результатом сочетания усилий, возникающих в камере при выполнении операций дробления, на которые в свою очередь влияют многие факторы: тип материала, скорость питания, ширина разгрузочной щели и режим дробления.

Отмеченное выше позволяет лишь кратко оценить воздействие различных факторов на рабочие характеристики конусной дробилки. Неизбежно, одно из ограничений будет доминировать, и работоспособность традиционных конусных дробилок будет ограничиваться его наличием (рис. 1). Эти производственные ограничения в сочетании с влиянием многих индивидуальных технологических пара-
метров, которые всегда существуют в схемах дробления, будут влиять на общую производительность предприятия. Так, из рис. 1 следует, что показатели работы дробилки «В» будут ограничены более низким усилием, развиваемым дробилкой В в сравнении с дробилкой А.

Инженерами-разработчиками Nordberg, наряду с полевыми испытаниями, была выполнена программа широких научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по установлению оптимальных параметров дробилок. Была установлена зависимость между размером и формой камеры дробления, скоростью подачи и рабочим объемом камеры, изучено воздействие геометрии машин, динамики их работы и изменений конструкции на мощность, а также зависимость уровня усилий, возникающих внутри камеры дробления, на рабочие характеристики дробилки.

Результатом выполнения этой программы явилась разработка высокоэффективных (HP) и максимально производительных (MP) технологий, в том числе мокрого дробления (WH), которые позволили создать наиболее совершенные на сегодняшний день конструкции конусных дробилок, успешно работающих на многих предприятиях мира. Они способны перерабатывать до 2500 т руды в час в зависимости от модели, ширины разгрузочной щели и режима работы. Конструкции подходят для среднего и мелкого дробления и пригодны как для крупномасштабных, так и для малых схем
дробления. Сохраняя принцип дробления Саймонса, запатентованные комбинации геометрии дробилок, динамики и формы камеры дробления машины обеспечивают более высокие объемные показатели и повышенную мощность, которые достигаются без использования чрезвычайно высоких дробящих усилий. Это позволяет сделать машины серии НР более компактными и легкими, способными превзойти показатели прежних конструкций с эквивалентным размером подвижного конуса. Машины серии MP разработаны для обеспечения максимального увеличения дробящего усилия с целью достижения высоких степеней измельчения твердых материалов, позволяя получать более мелкий продукт мельничного питания со значительно более высокими скоростями.

Использование конусных дробилок усовершенствованной конструкции благодаря меньшей массе и компактности обеспечивает значительно меньшие затраты на возведение фундамента и здания. Вместе с тем, благодаря более высокой единичной производительности сокращается число необходимых дробилок, что приводит к сокращению перечня и стоимости вспомогательного оборудования и систем управления.

На рис. 2 показано поперечное сечение типовой конусной дробилки усовершенствованного технологического решения.

Применение высокопроизводительной технологии дробления на основе усовершенствованных конусных дробилок позволяет провести, в пределах существующих конструкций зданий, полную модернизацию действующих производств, получить более тонкий конечный продукт с улучшенной формой зерен. В настоящее время стало возможным использование меньшего числа высокопроизводительных машин для получения заданного объема производства на предприятиях Гринфильда со значительной экономией капитальных затрат. Проблемы дробления высокопрочных материалов, которые обычно отрицательно влияют на производительность и эксплуатационную долговечность традиционных дробилок сухого измельчения,
теперь могут быть эффективно решены за счет использования процесса мокрого дробления.

Модернизация схемы дробления на Североамериканском медном руднике

В качестве примера успешного использования усовершенствованной технологии дробления нами рассмотрен Североамериканский медный рудник, на котором достигнуто значительное повышение производительности дробления при одновременном сокращении эксплуатационных расходов.

Многие годы этот крупный медный рудник успешно эксплуатировал одну гирационную дробилку крупного дробления и три семифутовые тяжелые конусные дробилки Сай-монса по открытой схеме, которые применялись для производства материала, используемого для питания семипоточ-ной традиционной схемы со стержневой и шаровой мельницами с объемом производства около 38 тыс.т в сутки (рис. 3).


По мере углубления отработки месторождения руды замещались на более прочные и в конечном итоге достигли значения индекса дробимости в среднем 16 кВт-час/т и даже выше 20 кВт-час/т. Это привело к снижению производительности предприятия до 31тыс.т в сутки, частично в результате того, что семифутовые конусные дробилки Сай-монса, оборудованные электромоторами мощностью 185 кВт, достигли предела своей производительности. Суточная производительность стержневой мельницы варьировалась от 180 т до 225 т при установленной мощности 350 кВт. Рудник стал малорентабельным. Анализ показал, что строительство участка мелкого дробления потребует затрат на сумму более 60 млн. долл. США, что было признано экономически нецелесообразным.

Исследования, проведенные специалистами рудника, показали, что потребуется повысить производительность мельничного передела руд примерно на 30% за счет более тонкого их измельчения, чтобы компенсировать производственные потери, возрастающие из-за повышения крепости руды. Было ясно, что для достижения этой цели могут потребоваться дробилки с большим дробящим усилием и более высокой установленной мощностью. При этом их необходимо будет устанавливать на площадях, высвобождаемых семифутовыми конусными дробилками Саймонса серии HD. Однако стесненность здания и других сооружений практически исключала возможность проведения крупномасштабной реконструкции. Кратковременные испытания дробилки, опирающейся на вал, на имеющемся пространстве оказались безуспешными из-за достижения предела мощности и неспособности получить материал достаточно тонкой степени измельчения и с требуемой скоростью.


В результате анализа, сделанного инженерами Metso Minerals и персоналом рудника, было принято решение заменить каждую из трех семифутовых дробилок Саймонса конусными
дробилками Nordberg MP800. Эти дробилки, созданные на базе самых современных технологических решений и оснащенные электродвигателями мощностью 600 кВт, были способны обеспечить повышенное дробящее усилие для производства более тонких фракций для питания мельниц с требуемой производительностью.

После замены первой машины и ее работы в течение часа сразу же было установлено повышение эффективности процесса измельчения. Замена двух оставшихся дробилок была проведена немедленно.

Установленные конусные дробилки обеспечивают питание стержневой мельницы рудной фракцией —18 мм по открытой схеме.

Гидравлический привод дробилки обеспечивает регулировку ширины разгрузочной щели, выгрузку недробимого материала и очистку камеры дробления, а также позволяет автоматике дробилки легко интегрироваться в систему управления всем процессом. В этом конкретном случае легко и эффективно внедряется мониторинг мощности и хорошая управляемость питанием дробилки.

Среднесуточная производительность в настоящее время превышает 47 тыс.т и может достигать 60 тыс.т, если ведется переработка мягких рудных «карманов» (технико-экономическим обоснованием капитальных вложений предусматривалась производительность 43.2 тыс.т). Производительность стержневой мельницы на самой крепкой руде составляет 330—340 тонн в сутки при полном использовании имеющейся мощности (375 кВт) каждой из мельниц.


После установки дробилок МР800 быстро были достигнуты показатели «наивысшая производительность» и «минимальные эксплуатационные затраты» (табл. 1). Опыт работы Североамериканского медного рудника показал преимущества усовершенствованной технологии дробления на основе применения конусных дробилок. Аналогичные результаты также были получены на многих горнорудных предприятиях мира и на предприятиях по производству строительных материалов.

Факторы, влияющие на производительность дробилки

Во многих случаях неадекватный оперативный контроль или ненормальные условия питания способны свести на нет значительные преимущества, достигаемые при высокоэффективном дроблении.

Некоторые из таких факторов кратко рассматриваются ниже и служат в качестве справочного пособия для тех, кто отвечает за работу и рентабельность дробильных установок, используемых как на рудниках, так и на предприятиях по производству стройматериалов.

Как указано выше, конусные дробилки являются легко предсказуемым оборудованием в части механического действия. Вращение приводного вала вызывает поворот эксцентрика, с помощью которого обеспечивается непрерывное и плавное движение конуса в сторону неподвижной чаши (неподвижного конуса) и обратно. Это приводит к постепенному уменьшению крупности частиц дробимого материала, опускающегося под действием силы тяжести сквозь камеру дробления машины.

Производительность дробилок, однако, может быть значительно снижена плохо контролируемыми и неверно сконструированными системами питания материала, важность которых не всегда правильно оценивается или упускается из виду администрацией и техническими операторами горных предприятий. Некоторые из более важных аспектов рассматриваются ниже.

Работа «под завалом». Степень заполненности камеры дробления дробимым материалом —один из наиболее важных факторов обеспечения эффективной работы конусной дробилки. Поэтому главное требование к режиму подачи материала (к питанию) - обеспечить работу дробилки «под завалом». Для этого необходимо, чтобы материал питания заполнял камеру дробления до точки, в которой обеспечивается максимальная производительность и без переполнения ее объема. В усовершенствованной технологии дробления происходит многоярусное измельчение с возрастающим доминированием межчастичного дробления, что улучшает производство более мелкого и высококачественного кубического материала, который очень ценится на горных предприятиях и при производстве бетонов. Когда работа дробилки «под завалом» не обеспечивается, ее преимущества полностью теряются.

Работа дробилки «под завалом» также обеспечивает повышение твердости поверхностей дробящих деталей из марганцевистых сталей машины, что необходимо для достижения оптимальной износоустойчивости и наименьших затрат на тонну дробленого материала.

Равномерно распределенное питание. Для обеспечения оптимального срока службы футеровки, нормального использования мощности и производства высококачественной продукции нужных фракций питание должно быть непрерывным, с равномерным распределением исходного материала по всей камере дробления. Неправильная схема питания, когда крупный материал подается в одну сторону камеры дробления, а более мелкий материал - в другую, иллюстрируется на рис. 4а. На рис. 4б показана схема распределения материала при правильном питании дробилки с соблюдением условия загрузки навалом. Питание сегрегированным материалом приводит к неравномерному дроблению и к неравномерному износу внутренней поверхности камеры дробления. Это порождает чрезвычайные трудности в поддержании постоянной ширины разгрузочной щели, что крайне негативно влияет на качество и гранулометрический состав продукта. Кроме того, происходит нежелательное движение регулировочного кольца (его «подпрыгивание») и раскрытие щели в машинах, имеющих конструкцию с опорой на вал, что неизбежно нарушает прочность дробилки.

Сегрегированный материал может быть результатом нескольких ситуаций, основными среди которых являются:

- плохая конструкция загрузочного бункера;

- расслоение материала при его транспортировке на ленточных конвейерах;

- разделение крупных и мелких фракций продукции на выходе ее с ленточного конвейера с отгрузкой в приемный бункер;

- беспорядочное добавление крупнокускового материала или материала одной фракции, не находящего сбыта, обратно в камеру для вторичного дробления и т.д.

Если материал питания не сортирован, либо содержит избыток какой-либо из фракций, его переработка в дробилке может привести к неравномерному и непрогнозируемому износу дробящих частей и понизить эффект самоизмельчения, в результате чего возникнет необходимость в преждевременной замене футеровок чаши и подвижного конуса. Все это повлечет за собой повышенные эксплуатационные затраты, снижение объемов и качества дробленого материала.

Выбор камеры дробления. Важность правильного выбора камеры дробления невозможно переоценить. Это так же важно, как кинематика и динамика самой дробилки. Камера дробления должна быть выбрана точно, чтобы она обеспечивала свободное и беспрепятственное проникновение материала питания внутрь нее в течение всего срока службы и гарантировала равномерный износ дробящих деталей (в вертикальном разрезе).

Определение следов и степени износа старых футеровок четко укажет на то, пригодна ли такая конструкция для конкретной сферы применения или она слишком мелкая, или наоборот, слишком грубая. Часто питание дробилки может меняться из-за неконтролируемых изменений в условиях процесса переработки. Это может привести к тому, что разгрузочная щель дробилки верхнего уровня становится шире из-за износа при производстве более крупного продукта, или наоборот, изменения распределения крупности материала питания на операции замкнутого цикла, как результата изменений эффективности грохота и пр. Регулярный мониторинг условий питания и плановая проверка изнашиваемых частей дробилки покажут, необходима ли модернизация конструкции камеры дробления.

Контроль скорости подачи питания с использованием средств автоматизации дробилки. Исследования, предпринятые инженерами компании Nordberg в 1980-е годы, показали, что производительность дробилки способна возрасти в среднем более, чем на 30% за счет внедрения средств автоматизации работы дробилок, взамен ручного управления, которое и сегодня остается наиболее распространенным среди многих предприятий по всему миру.

Для поддержания стабильных условий эксплуатации важно иметь строго управляемую и устойчивую скорость подачи питания. Системы автоматизации дробилок типа Nordberg A2020 построены на принципе постоянного измерения уровня материала в камере дробления и потребляемой мощности. Эта система способна гарантировать работу дробилки с постоянной нагрузкой при производительности, соответствующей кривой гранулометрического состава и качества продукта за счет работы «под завалом».

В случаях, когда происходит «прерывистая» (неравномерная) подача материала, скорость износа футеровок возрастает из-за утраты возможности постоянного упрочнения рабочих поверхностей ротора и чаши дробилки. Таким же образом может быть получен крупный материал плохого качества при условии неверного использования мощности. Оба эти условия приводят к росту затрат и ухудшению качества конечного продукта, а в общем являются неэффективными для достижения поставленных целей.

Средства автоматизации управления процессом дробления предоставляют возможность приспосабливания к конкретным условиям предприятия. Когда задан параметр «постоянной нагрузки», оператор выбирает заданное значение мощности и блок контроля нагрузки регулирует ширину разгрузочной щели дробилки так, чтобы потребляемая мощность всегда находилась в рамках заданных пределов. Когда выбран режим «постоянной ширины разгрузочной щели», оператор выставляет нужный размер и дробилка работает в режиме автоматического регулирования этого параметра. Блок управления будет поддерживать заданное значение регулируемого параметра до тех пор, пока оно не будет изменено.

Другие особенности этого типа системы включают функцию «самообучения», которая автоматически компенсирует износ футеровок для получения максимально возможного гранулометрического состава конечного продукта и оптимального срока службы футеровок. Она может также предоставлять информацию о состоянии дробилки в режиме реального времени, а также имеет полезные диагностические функции, которые помогают обнаружить на ранней стадии признаки неполадок, прежде чем они не разовьются в дорогостоящую аварию.

К дополнительным факторам, влияющим на производительность и эксплуатационные качества любой дробилки, относятся:

- влажность перерабатываемых материалов;

- содержание вредных материалов;

- содержание глины и липких материалов и т.д.

Важно, чтобы информация о каждой дробилке была полнообъемной и всесторонней. Две дробилки, установленные рядом друг с другом и загружаемые от одного источника, будут работать по-разному, если условия питания и контроль несовершенны или различны. Учет этих аспектов на стадиях проектирования технологии дробления способен устранить многие трудности и значительно сократить общие эксплуатационные расходы. Во многих случаях реконструкция рабочих площадей является дорогостоящим мероприятиям и может оказаться не эффективной из-за ограниченных размеров территории, высоты помещений и других параметров.

* * *


На технико-экологические показатели схем дробления и измельчения оказывают влияние многие факторы. Очень важно, чтобы все они учитывались в процессе принятия решения по выбору технологической схемы, соответствующей четко установленным производственным потребностям.
Усовершенствованная технология дробления оптимально соответствует операционным пределам объема, усилия и мощности конструкции конусной дробилки для достижения максимальной ее производительности. Возможен прирост производительности конусной дробилки на 30-40% по сравнению с традиционной конструкцией, имеющей сходный размер головки подвижного конуса и работающей с такой же шириной разгрузочной щели.

Усовершенствованная технология дробления гарантирует компактные размеры дробилки и легкий ее монтаж в объеме производственного пространства, которое ранее занимали машины меньшей производительности, при одновременном увеличении ее производительности.

На горнодобывающих предприятиях производство дробленого материала мелких фракций с использованием точно выбранных дробилок сухого или мокрого дробления обеспечивает увеличение производительности мельниц или возможность получения материала более тонкого измельчения. Возможный коэффициент роста производительности измельчения - 50%.

На предприятиях по производству стройматериалов достигаются более высокие показатели производства кубовидного щебня, благодаря процессу самоизмельчения -«материал об материал».

Автоматизация дробилок обеспечивает достижение оптимальной их производительности.

Использование усовершенствованной технологии дробления позволяет получить материалы более мелких фракций и улучшенной формы и обеспечивает достижение наивысшей производительности и минимальных эксплуатационных затрат, которые в конечном итоге приводят к достижению максимальной рентабельности рудоподготовки.

Журнал "Горная Промышленность" №2 2006

Просмотров: 181 | Добавил: paspecarcy | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0

Copyright MyCorp © 2016