CC BY
66
© Е.Ф. Чижик, 2015
УЛК 678.026.3. 678.4.06 Е.Ф. Чижик
РЕЗИНОВЫЕ ФУТЕРОВКИ ВОЛНОВОЙ КОНСТРУКЦИИ В МЕЛЬНИЦАХ — ИСТОЧНИК СНИЖЕНИЯ КАПИТАЛЬНЫХ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ЗАТРАТ
Представлены результаты промышленных испытаний резиновых футе-ровок волновой конструкции и конструкции «полимет» подтверждающие, что на срок службы резиновых футеровок существенное влияние оказывает не только конструкция, но и технология производства. При использовании волновых резиновых футеровок на длинных рудных мельницах более 6 (шести) метров эксперимент подтвердил теоретические расчеты о зоне максимального измельчения руд на расстоянии 1/3-1/2 от загрузочной крышки, что предполагает возможность переоборудовать мельницы на 2-х камерные, подобно сырьевым в цементной промышленности.
Ключевые слова: волновые резиновые футеровки для шаровых мельниц, футеровки волновой конструкции «полимет», конструкционное демпфирование.
По результатам исследования относительной износостойкости резин (более 30 рецетур) в гидроабразивной среде для изготовления рабочих деталей грунтовых насосов в 1966 году автором данного сообщения была сформулирована идея создания резиновых футеровок для барабанных шаровых мельниц.
К сожалению, как со стороны многих научных сотрудников, так и в среде механиков, а в большей части, обогатителей, концепция резиновых футеровок не имела однозначной поддержки.
В советские годы существовал план новой техники по разработке и внедрению новых технических решений, технологий и материалов. Новокриворожский ГОК при активном содействии, и участии заместителя главного инженера по новой технике Горбача Б.М. взял на себя смелость в проведении работ по созданию и организации производства резиновых футеро-вок на Курском заводе РТИ.
Количество «критиков» резко сократилось после выставки в 1967 году моделей резиновых фу-теровок конструкции «плита-лифтер», представленных шведской фирмой «Скега».
К моменту организации выставки нами уже была разработана конструкция и технология изготовления футеровок. Отсутствие свободных производственных мощностей на Курском РТИ помогло создать уникальную технологию литья. Вертикальный пресс-автоклав с неисправностью по высокому давлению для прессования заставил спроектировать пресс-формы под нагнетание резины, а в качестве заполняющего устройства использовать червячные машины, предназначенные для изготовления профилей и заготовок. Таким образом, возникла литьевая технология производства резиновых футеровок
Первые опытные партии резиновых футеровок были изготовлены в июне-июле 1967 года. Поэтому, датой рождения футеровок для шаровых рудоизмельчительных мельниц в СССР, следует считать1966 г., а местом научного, технологического и конструкторского воплощения, является Днепропетровский горный институт.
Первая диссертация в Советском Союзе, посвященная резиновым футеровкам для шаровых мельниц была защищена в 1977 г. на научном совете механико-машиностроительного факультета в Днепропетровском горном институте.
Уникальность создаваемых резиновых футеровок следует соотнести с уникальностью основного компонента резины — каучука. До настоящего времени наука не может четко ответить, каким веществом является каучук — биологическим, органическим или неорганическим. Впервые каучук был получен из сока гивеи, т.е. - биологического происхождения, а огромное количество синтетических каучуков вовсе не биологического происхождения, но все они в электрическом поле сокращаются подобно мышце.
За долгие годы создания и конструирования резиновых футеровок, усовершенствования технологии производства, научного обоснования динамики движения внутримельнич-
Рис. 1. Первые резиновые футеровки
ной загрузки, анализа результатов промышленных испытаний, все очевиднее становится целесообразность, по-новому, с нетрадиционным мышлением, рассмотреть уже установившиеся понятия и концепции, связанные не только с измельчением, но и всеми сопутствующими процессами в барабанных мельницах.
Исторических примеров не восприятия сообществом нового достаточно много. Например, за свои убеждения в том, что Земля вращается, Джордано Бруно поплатился своею жизнью на костре инквизиции. Сегодня также достаточно примеров не восприятия - это наличие доменных печей, трудности в создании судов на подводных крыльях, расширение, в свое время, площадей посадки хлопка, полеты в космос, обоснованные на преодолении земного притяжения, вместо использования магнитного поля Земли и многое другое.
К такому не восприятию следует отнести и создание резиновых футеровок для рудных мельниц, в том числе при эксплуатации с шарами 100-120 мм.
Однако, есть в науке и положительные примеры. Так законы механики Ньютона перестали соответствовать с возникновением квантовой механики. Появились 1-й и 2-й законы термодинамики, которые не отрицали старые законы механики.
По нашему убеждению применение для футеровок резин, материала с уникальным свойством — эластичностью, так же требует нетрадиционных технических решений, например, обеспечения конструкционного демпфирования. В этом случае, движение внутримельничной загрузки видоизменится с созданием колебательных импульсов, а шары получат возможность дополнительных перемещений в горизонтальной и вертикальной
Щ < Я5&
Рис. 2. Схема вертикального и горизонтального перемещения шаров при насыщении рабочей поверхности футеровки металлическими вставками
плоскостях, с различной амплитудой и различием в скорости движения в близлежащих слоях.
О необходимости изменения длительно существующих концепций по движению внутримельничной загрузки и происходящих физических процессов служат результаты промышленных испытаний. Так при наиболее широко применяемой конструкции резиновой футеровки - «плита-лифтер», в сравнении с металлическими, получили:
Таблица 1
Технологические показатели на мельницах МШЦ 3600x5500
Материал футеровки Срок службы, мес. Улельная производительность по исходному питанию, т/м3 час Улельная произволи-тельность по вновь образованному классу (0,074), т/м3 час Удельный расход электроэнергии на 1 т исходного продукта, кВт час/т Удельный расход шаров на 1 т исходного продукта, кг/т
Резина 24 2,40 0,25 8,4 0,46
Металл 22 2,33 0,22 8,5 0,56
Как видно существенных преимуществ не достигнуто, т.е. в конструкции недостаточно использовано эластичное свойство материала. Кроме этого, срок службы лифтеров всегда в 2 раза ниже срока службы плит.
Резиновые футеровки волновой конструкции «полимет» с насыщением рабочей поверхности металлическими элементами (завулканизированными вставками из стали 110Г13Л) имеют срок службы в 1,5-2 раза выше металлических и возможность эксплуатации с шарами диаметром 100 мм.
Если на рабочей поверхности резиновой волновой футеровки, вместо завулканизированных вставок предусмотреть пазы для заклинивания шаров диаметром 40 мм, получим футеровку для эксплуатации с шарами до 80 мм.
Рис. 3. Волновая резиновая футеровка «полимет»
Такая футеровка имеет срок службы в 2-4 раза выше металлических футеровок и резиновых конструкции «плита-лифтер». При этом, значительно улучшаются технологические показатели, позволяющие снизить эксплуатационные затраты.
На рис. 3 показано состояние
резиновой футеровки «полимет» по- Рис. 4. Волновая резино-
п / 1 вая футеровка с пазами сле 9 (девяти) месяцев эксплуатации
1 ' у ЛДТТТТТ аля заклинивания шаров
на ИФО Эрдэнэт в мельнице МШЦ аиаметром 40 мм
5500х6500 с шарами 100 мм и крупности руды в питании -35мм. Эксперимент подтвердил теоретические расчеты о зоне максимального измельчения руд при волновых резиновых футеровках. Весь процесс измельчения происходит на расстоянии 1/3-1/2 от загрузочной крышки. Интенсивность изнашивания футеровки по длине мельницы уменьшается к разгрузочной крышке в 6 (шесть) раз. Такое явление интенсивности изнашивания (прямая зависимость обеспечения максимального измельчения) не наблюдается при металлических футеровках, независимо от размера шаров от 40 до 120 мм. Так же подобное явление не наблюдается с резиновой футеровкой конструкции «плита-лифтер». Данный результат получен впервые на мельницах первой стадии измельчения. Поэтому, общепринятое мнение о целесообразности удлинения мельниц для получения более тонких классов в разгрузке необходимо пересмотреть.
Пербш камерц ме/мщие ¡пела - шоры в=100 гп
второе комерц ме/тще тело - шары 11&] ж
Рис. 5. Схема установки резиновой футеровки в руаоразмольной мельнице длиною 6 м и более, взамен существующей на первой ста-аии измельчения
Тапица 2
Результаты испытаний на мельницах МШЦ 4000x6000 в условиях эксплуатации на руднике «Пионер» «УК «Петропавловск»
Сравнение работы ЗИФ-2 (2-ой блок) на металлических футеровках и резиновых «волна» Период наблюдения 18 мес.
Статья затрат Показатели За периол Отклонение
Сталь Резина Стальная Резиновая
Стоимость комплекта, тыс. руб 2974 5744 2770
Срок службы, мес. 8 18 10,0
Часовая производительность 251 261 10,0
Объем переработки за период, тыс. т 3091 3211 120,0
Вложенный металл, кг 4636 4816 180,0
Технологический металл, кг 3848 3998 150,0
Расходные материалы (шары), кг/ т 1,5 0,9 169 478 107 482 61 996,0
Электроэнергия, кВт.ч/т 12,48 9,8 94 209 78 775 15 455
ИТОГО 263 687 186 236 77 451
То же на 1 грамм технологического металла 68,5 46,6 21,9
Потери времени на перефутеровке, час 324 48 276
Итого затраты за период 432 069 217 437 214 632
Здесь более рационально, длинные рудные мельницы более 6 (шести) метров, переоборудовать подобно сырьевым в цементной промышленности. Однако, данные изменения возможны только при использовании волновых резиновых футеровок.
Наличие 2-х стадий измельчения в одном барабане, вместо двух мельниц позволит, либо в два раза увеличить объемы измельчения, либо в два раза сократить эксплуатационные и капитальные затраты.
Из выше изложенного видно, износостойкие резины более предпочтительный конструкционный материал, чем сталь 110Г13Л для футеровок барабанных рудоизмельчительных мельниц.
Следует так же отметить, что на срок службы резиновых фу-теровок существенное влияние оказывает не только конструкция, но и технология производства, гттш
Рис. 6. Разделительная решетка в мельнице диаметром 3,2 м с шарами 100 мм, в первой камере, щель
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
Чижик Е.Ф. — кандидат технических наук, директор, Е.сЫ2Ык_теЬапоЬг@1.иа, ООО «Научно-производственное предприятие «Механобр-Полимет».
UDC 678.026.3. 678.4.06
WAVE RUBBER COATING IN MILLS AS A SOURCE OF CAPITAL AND OPERATING EXPENDITURES REDUCTION
Chyzhyk Y.F., director Limited company «Mehanobr-Polymet», Ukraine.
¡n the work presented here we have observed results of industrial tests of wave rubber coatings and «polymet» construction confirming that working time of rubber coatings is significantly influenced not only by construction, but by manufacturing technique as well. The use of wave rubber coatings in long mine mills over 6 (six) meters confirmed theoretical calculations as for ore maximal reduction zone, which shall amount to 1/3-1/2 from a chargehole. This makes it possible to convert mills for 2-chambered ones, like raw material mills in cement industry.
Key words: wave rubber coatings for ball-mills, «polymet» wave coatings, structural damping.
