Мелющие тела для шаровых мельниц: Мелющие тела | Керамика Гжели

Принцип работы шаровой мельницы. Мелющие тела, измельчение, помольные шары

Принцип работы шаровой мельницы заключается в следующем. В непрерывно работающую шаровую мельницу измельчаемый материал подается через центральное отверстие в одной из крышек внутрь барабана и продвигается вдоль него, подвергаясь воздействию мелющих тел. При этом измельчение материала происходит при ударе падающих помольных шаров и истиранием его частиц между телами. Далее разгрузка измельченного материала производится либо через центральное отверстие в разгрузочной крышке, либо через решетку (мельницы с центральной разгрузкой и разгрузкой через решетку).

При заполнении мельницы мелющими шарами на 40 – 50 % и негладкой футеровке скольжение внешних слоев шаров практически отсутствует, а скольжение внутренних слоев одного по другому наблюдается при различных режимах работы мельницы. При однослойном заполнении мельницы мелющими телами, они вращаются вокруг своей оси, параллельной оси вращения барабана и при гладкой футеровке не подвергаются в круговое движение, даже при высоких скоростях.   При многослойном заполнении барабана мельницы помольными телами в зависимости от частоты вращения возможен один из следующих режимов движения мелющих тел:

• Каскадный – скоростной режим движения помольных шаров с их перекатыванием, но без полета
• Смешанный – скоростной режим движения помольных шаров с частичным их перекатыванием и с частичным полетом
• Водопадный – скоростной режим помольных шаров с преимущественным их полетом.

Рис.1. Мелющие тела при каскадном (а), смешанном (б) и водопадном (в) режимах работы мельницы

Каскадный режим движения мелющих шаров осуществляется при малой частоте вращения барабана. При пуске мельницы измельчающая среда поворачивается на некоторый угол и помольные шары приходят в движение по замкнутым траекториям. Криволинейная поверхность их естественного откоса близка к плоскости, наклоненной под некоторым углом к горизонту, при чем этот угол равен углу предельного поворота. При установившемся режиме измельчающая среда остается в этом положении, а мелющие тела  непрерывно циркулируют, поднимаются по круговым траекториям и скатываются «каскадом» до исходной точки. В центральной части измельчающей среды имеется зона или «ядро», что остается малоподвижным. При каскадном режиме измельчение происходит в результате раздавливающего и истирающего действия мелющих тел. Этот режим используется в работе шаровых мельниц с центральной разгрузкой.

Смешанный режим движения мелющих шаров отличается от каскадного тем, что в этом случае участвуют шары расположенные между внешними слоями и малоподвижным «ядром», вокруг которого и происходит их циркуляция.

Водопадный режим движения мелющих тел в мельнице осуществляется при частоте вращения барабана, обеспечивающей переход всех или большинства слоев помольных шаров с круговой на параболическую траекторию. При таком режиме, помольные шары поднимаются по круговым траекториям, в определенных точках отклоняются от круговой траектории и совершают свободный полет по параболическим кривым. В точках падения мелющие шары снова переходят на круговую траекторию соответствующего слоя. Измельчение в шаровых мельницах с водопадным режимом  происходит преимущественно за счет удара падающих шаров и частично за счет истирания и раздавливания. Этот режим широко используется и является единственным при измельчении  трудноизмельчаемых материалов.

Вес мелющих шаров должен быть достаточен для того, чтобы они могли измельчать наибольшие куски измельчаемого материала. Для эффективной работы шаровых мельниц необходимо соблюдать правильное соотношение между величиной шаров и размерами загружаемого в мельницу материала. Если в измельчаемом материале достаточно много больших кусков, что не размалываются, это приведет к постепенному их накапливанию между шарами и, наконец, приостановит работу мельницы. В этих случаях необходимо уменьшить размер измельчаемого материала или увеличить размеры шаров, но в последнем случае уменьшается рабочая поверхность мельницы, что ведет к понижению ее производительности. Важно также следить за степенью заполнения барабана шарами, т.к. при слишком большом заполнении, поднимающиеся шары сталкиваются с падающими.

Влияние конструкции мельниц и формы футеровки на их производительность установлено на основании практических данных. Мельницы, работающие с низким уровнем пульпы, имеют производительность несколько большую, чем мельницы с высоким уровнем пульпы. В частности, производительность шаровых мельниц с решеткой приблизительно на 15 % больше производительности мельниц с центральной разгрузкой.Производительность мельниц с гладкой футеровкой меньше, чем мельниц с ребристой футеровкой. Производительность мельницы зависит также от других факторов: числа оборотов барабана, тонкости размола, влажности и крупности измельчаемого материала, своевременности удаления готового продукта.

Шаровые мельницы отличаются большим расходом энергии; при работе мельницы вхолостую, т.е. заполненной только шарами, расход энергии приблизительно равен расходу энергии при работе мельницы с полной загрузкой, т. е. при измельчении материала. Поэтому работа мельницы с неполной нагрузкой весьма невыгодна. Расход энергии для шаровых мельниц является функцией многих факторов: физических свойств измельчаемого материала, в первую очередь его удельного веса и твердости; степени заполнения барабана мельницы измельчающими шарами; числа оборотов барабана и др. Шаровые мельницы имеют невысокий к. п. д.- не более 15%. Энергия в основном расходуется на износ шаров и корпуса мельницы, трение; нагрев материала и т. п.

Достоинствами шаровых мельниц кроме большой единичной мощности, достижения тонкости помола, соответствующей удельной поверхности 5000 см²/г, простоты конструкции, высокой надежности, является также хорошо разработанное научное обоснование.

К недостаткам шаровых мельниц относится их значительные металлоемкость и износ мелющих тел, а также сильный шум. Большая часть энергии при работе шаровой мельницы теряется бесполезно, что и приводит к  низкому коэффициенту полезного действия. Но даже значительный удельный расход электроэнергии на измельчение материала  окупается полезным эффектом при использовании мельницы. Это не исключает поиска решений по экономии электроэнергии при помоле, чем и занимаются специалисты со всего мира.

Некоторые аспекты износа мелющих тел шаровой мельницы. — МашПром-Эксперт (Санкт-Петербург)

Категория: Интересное Автор: Станислав Раитин Дата:  25.06.2019 Просмотров: 3244

При эксплуатации барабанных мельниц, использующих стальные мелющие тела, расходы, связанные с износом шаров, стержней и футеровки составляют значительную статью затрат при измельчении, сопоставимую со стоимостью затрат на электроэнергию. Расход стали при измельчении во многих случаях оказывается решающим фактором выбора способа обработки – стальной средой или самоизмельчением.

Для снижения металлоемкости процесса измельчения было проведено множество исследований по выбору оптимальной формы мелющих тел. Испытаниям подвергались простые шары, шары со сферическими вогнутостями, кубы, тетраэдры, сдвоенные призмы, сдвоенные усеченные конусы, цилиндры и эллипсоиды. Лучшие показатели эффективности остались за шарами и стержнями.

Стержни изготавливаются из проката углеродистой стали и после критического изнашивания должны разламываться по длине на более короткие куски, не допуская скручивания. Шары изготавливаются прокаткой, ковкой или штамповкой из различных марок стали.

Диаметр изготавливаемых шаров от 15 до 125 мм. Стандартизированный шаг размера – 10 мм для диапазона 30÷110 мм. Шары диаметром 15÷60 мм изготавливаются из стали с содержанием углерода не менее 0,35%, а сталь для изготовления шаров диаметром 70÷125 мм должна содержать не менее 0,6% углерода.

Шары для шаровых мельниц подвергаются закалке для получения твёрдости не менее 400 HB по Бринелю, для шаров диаметром 15÷80 мм, не менее 350 HB для шаров диаметром 90÷110 мм и не менее 300 HB для шаров диаметром 125 мм. Не допускается наличие трещин, закатов, пленок, пузырей или шлаковых включений на поверхности шара.

Процессы изнашивания мелющих элементов.

Изнашивание мелющих элементов (шаров, стержней) и футеровки происходит под действием сил трения, возникающих при их скольжении в среде абразивного материала и при соударении между собой и футеровкой при наличии прослоек абразивного измельчаемого материала. Такое изнашивание так же называют абразивным, при котором происходит микрорезание и микроцарапание металла рудными частицами и отрыв частиц металла в виде стружек или сколов.

При сухом измельчении изнашивание шаров в основном происходит за счет абразивного действия. При мокром измельчении в агрессивных или химически активных водных средах абразивное изнашивание сопровождается коррозионным, при котором разрушение металла происходит вследствие химического или электрохимического взаимодействия со средой.

Таким образом процесс изнашивания шаров чрезвычайно сложен и зависит от таких условий, как свойства металла или сплава, из которого изготовлен шар, его размеров, абразивных свойств измельчаемого материала, его размеров, способа измельчения (сухого или в присутствии воды), степени агрессивности среды (кислотная или щелочная), температуры процесса измельчения, присутствия в процессе поверхностно-активных веществ, скоростного режима мельницы (каскадный, водопадный), схемы измельчения (открытая или замкнутый цикл) и т. д.

Влияние коррозионной составляющей на процесс изнашивания шаров исследовалось с применением ингибиторов (реагентов-замедлителей электрохимической коррозии металлов). Введение в качестве ингибитора в виде нитрита натрия в процесс измельчения сульфидной медно-никелевой руды позволяет снизить износ кованных стальных шаров на 60%, шаров из белого легированного чугуна на 40÷50%.

Почти не подвергаются коррозии шары из нержавеющей хромомолибденовой и хромоникелевой стали, тем не менее и в этом случае присутствует снижение износа в пределах 10%.

В практике износ шаров и стержней колеблется в широких пределах. При измельчении магнетитовых кварцев средний расход мелющих тел, замеряемый за долгий период наблюдений составлял: стержней – 0.4÷0.5 кг/тонну, шаров — 1.2÷2.2 кг/тонну и футеровок — 0.14÷0.2 кг/тонну. По медным флотационным фабрикам измеренный средний расход шаров – 1.5, футеровки – 0.1. По свинцово-цинковым, шаров – 1.3, футеровки – 0.2. По медно-никелевым, шаров – 1. 6, футеровки – 0.12.

Реальный расход шаров на одну тонну измельчённой руды неустойчив и может сильно отличаться от среднего. Он напрямую зависит от производительности конкретной мельницы и свойств измельчаемой руды.

Чуть более устойчив показатель расхода шаров по отношению к единице энергии, затрачиваемой на измельчение. Измеренные показатели – 0.091 кг шаров и 0.12 кг стержней на 1 кВт*ч полезной энергии.

Возобновление мелющих элементов в процессе.

Износ шаров необходимо компенсировать, иначе процесс помола просто прекратится. Для поддержания стабильности массы шаров в процессе помола, их периодически добавляют внутрь мельницы.

Износ шара происходит по его поверхности, проявляясь в уменьшении его массы и диаметра. Так как шары поступают в мельницу не одновременно, в процессе участвуют шары различного размера, от самых крупных, загруженных последними, до самых мелких, загруженных в начале процесса.

Соотношение количества крупных и мелких шаров оказывает значительное влияние на процесс измельчения и работу мельницы. Поэтому так важно выявлять и знать закономерности процесса изнашивания шаров и определения вида шаровой нагрузки мельницы.

Выработано несколько гипотез описывающих закономерности изнашивания шаров в шаровой мельнице. По гипотезе Дэвиса скорость изнашивания шара в мельнице пропорциональна его массе.

Если догрузка мельницы новыми шарами с максимальной массой и диаметром производится через равные промежутки времени, она называется регулярной. При регулярной догрузке общая масса шаров, называемая так же шаровой нагрузкой, представляет собой ряд в виде убывающей прогрессии.

В результате ряда манипуляций с цифрами, которые не будем здесь приводить (смотрите специальную литературу) получаем, что вся шаровая нагрузка мельницы изнашивается по тому же закону, что и отдельный шар.

Пользуясь полученным уравнением характеристики крупности шаровой нагрузки, образующейся при регулярной догрузке шаров в мельницу, можно решить задачу рационального питания мельницы и рассчитать необходимую догрузку в неё шаров разного размера для компенсации износа.

По гипотезе Мертселя и Прентиса скорость изнашивания шара в мельнице пропорциональна его поверхности. При водопадном режиме работы мельницы шары действуют преимущественно ударом и их износ правильнее отражается гипотезой Дэвиса. При каскадном режиме работы мельницы, когда преимущественно происходит истирание, более работоспособна гипотеза о поверхности.

Существуют и другие гипотезы изнашивания шара в мельнице, использующие больше зависимостей.

Приглашаем к сотрудничеству

   +7(812) 987 9110       +7(812) 322 8737   Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Завод «Машпромобъединение»

Ударная шаровая мельница «ТРИБОКИНЕТИКА» или новая техника механического диспергирования

В статье упоминается оборудование:

ТРИБОКИНЕТИКА – 3050Мельница

от 3 990 000 Р.

Оборудование относится к разделу:

Мельницы среднего и тонкого помола, воздушные классификаторы

Эффективность — результативность процесса или операции,
по отношению результата к затратам,
обеспечившим его получение

1.

Тонкий помол сегодня и завтра

В настоящее время существуют различные способы получения высокодисперсных порошков твердых тел. При этом механический способ является наиболее простым и широко распространенным. Для диспергирования минерального сырья находят применение машины, отличающиеся способом воздействия на материал. В одном случае это может быть раздавливание, в другом – удар, истирание или их комбинация [1].

Сегодня основными агрегатами тонкого помола являются шаровые и аналогичные им мельницы. Их рабочие элементы — это броневые плиты барабана и загруженные в него мелющие тела — шары, стержни, диски, а в мельницах самоизмельчения —  крупные куски материала. Вращение барабана вызывает подъем мелющих тел, которые, достигнув определенной высоты, падают и скатываются вниз (Рис.1).

Рис. 1 Устройство шаровой мельнице и схема движение шаров в барабане

Разрушение материала в шаровых мельницах происходит как в результате медленного раздавливания — истирания при скатывании шаров, так и быстрого сжатия от ударов при их падении.

Несмотря на абсолютное лидерство среди агрегатов тонкого помола, используемых в многотоннажном производстве порошкообразных материалов, шаровым мельницам присущи и серьезные недостатки. Только от  2 до 20% всей потребляемой энергии расходуется непосредственно на измельчение [2], остальная ее часть идет на преодоление сил трения, образование тепла, звуковых колебаний, вибрации и т.д. В результате проведенных исследований было установлено, что только каждый тысячный удар шара производит работу непосредственно по измельчению [3]. И если грубый помол с получением частиц, размерами в сотые доли миллиметра, не вызывает серьезных затруднений, при более тонком помоле коэффициент полезного действия шаровой мельницы снижается настолько, что ее дальнейшее использование становится экономически не целесообразно. Ограниченность самого способа измельчения, как и реализующего его оборудования прекрасно отражают слова советского учёного, доктора технических наук Александра Васильевича Волженского: «…большое уменьшение затрат энергии могут дать лишь те способы, при которых материалы измельчались бы под влиянием прямых разрывающих воздействий на них, а не в результате первоначальных сжимающих сил» [4].

2. Удар и сжатие

Все твердые материалы характеризуются присущим им сопротивлением измельчению. Разрушение твердого тела происходит в том случае, если подведенной энергии достаточно для преодоления сил внутреннего сцепления. Обычно при механическом диспергировании обрабатываемый материал подвергается действию сжимающих сил с двух сторон (статическое раздавливание — истирание) или с одной стороны (свободный удар). Первый способ измельчения реализуется, например, в щековых, конусных и валковых дробилках, шаровых и вибрационных мельницах, второй способ характерен для дезинтеграторов, мельниц струйных и ударно-отражательных дробилок. Но в любом случае кинетической энергии действующих мелющих тел должно быть достаточно для создания таких напряжений, которые по достижению предельных значений приведут к разрыву целого куска с образованием более мелких фрагментов. При этом расход энергии, необходимой для создания критических напряжений, может существенно различаться, в зависимости как от физико-механических свойств самого измельчаемого материала, так и способа приложения разрушающих сил.

Минеральное сырье, обычно используемое в производстве порошков твердых тел, характеризуется прочностью на сжатие, в 6-12 раз превосходящей прочность на растяжение, поэтому для его диспергирования целесообразно использовать быстрый удар, а не медленное сжатие. Одни и те же результаты измельчения могут быть достигнуты с разными показателями экономичности процесса, и существующий опыт использования самого распространенного инструмента тонкого помола подтверждает такую возможность.

Хотя шаровые мельницы лишь условно можно назвать агрегатом ударного действия, теория и практика их применения позволяет установить четкую зависимость между преобладающим способом разрушения и эффективностью тонкого помола.

Как говорилось выше, способ разрушения материала в шаровых мельницах комбинированный, то есть присутствует и раздавливание — истирание от качения шаров и удары от их падения. От того, какой способ будет преобладающим, зависит количество энергии расходуемой на образование единицы новой поверхности. Несмотря на простоту устройства и принципа действия шаровой мельницы, результаты ее технико-экономического использования зависят от множества факторов. Ключевыми из них являются: крупность питания, размер и распределение мелющих тел, объем загрузки, скорость вращения барабана. Последний в большей степени и определяет эффективность работы мельницы, так как ударная составляющая помола — это, прежде всего, масса и скорость шаров.

Механизм «бросания» мелющих тел в шаровой мельнице достаточно хорошо изучен, и большинство вышеперечисленных факторов работают на интенсификацию именно ударного воздействия. Вращение корпуса мельницы увлекает шары, которые, поднявшись на некоторую высоту, отрываются от стенки и падают вниз. При этом шары падают не отвесно, а по параболе. После отрыва от стенки шар продолжает двигаться как тело, брошенное под углом к горизонту со скоростью равной скорости вращения барабана. Акт измельчения происходит в том случае, если кинетической энергии брошенного шара достаточно для преодоления внутренних связей в частицах материала.   Чем больше энергия шара, тем выше и его размольная мощность.

Так как масса шара постоянная, увеличение его кинетической энергии возможно, только за счет повышения скорости вращения барабана. Однако, сам принцип работы шаровой мельницы исключает такую возможность, как только действующие центробежные силы начинают сильнее прижимать мелющие тела к стенкам барабана, падение шаров, а значит и помол, прекращаются. Поэтому главной задачей расчета параметров шаровой мельницы является определение критической скорости вращения барабана. Если она выбрана верно, достигается большая высота подъема и скорость «бросания» шаров, если нет — процесс измельчения резко замедляется, а энергорасход мельницы возрастает. Но центробежная составляющая ставит предел максимально допустимой скорости вращения барабана, а значит, эффективность тонкого помола с использованием шаровых мельниц не может быть существенно увеличена, что в свою очередь вызы­вает необходимость в изыскании таких способов диспергирования, где ударная составляющая была бы реализована в максимально полном объеме.

3. Разнообразие вариантов и отсутствие альтернативы

В настоящее время разработана большая номенклатура аппаратов измельчения свободным ударом. Однако в крупнотоннажном производстве нашли применение только ударно-отражательные дробилки, серьезно потеснив, а в некоторых областях и практически полностью заменив, «тихоходные» агрегаты дробления. Ударные мельницы же, несмотря на безупречность теоретических посылов для их создания, не могут похвастаться подобными успехами, сферой их применения является относительно грубый помол мягких материалов до размеров частиц в 100 мкм, с невысокой производительностью и относительно большими затратами энергии. Редкие исключения, когда рассматриваемые машины все же используются для помола мягких, малоабразивных материалов только лишний раз указывают на серьезные проблемы технической реализации принципов ударного диспергирования.

Даже спустя десятилетия научных исследований, экспериментов, масштабных испытаний, модернизаций и улучшений современные мельницы свободного удара, используемые в производстве высокодисперсных порошков (S_уд ? 3000 см²/г),  не имеют существенных преимуществ перед шаровыми мельницами ни по одному из ключевых показателей. Напротив, попытки промышленного использования наиболее ярких представителей быстроходных машин ударного диспергирования: струйных и вихревых мельниц, дезинтеграторов и дисмембраторов выявили целый ряд их серьезнейших недостатков.

В частности, расход энергии центробежной мельницы при помоле цементного клинкера до удельной поверхности 2500 см²/г превышает 200 кВт на тонну, что почти в десять раз больше, чем затрачивают многокамерные шаровые мельницы, используемые в производстве цемента [5]. Не приходится удивляться и весьма низкой технической надежности вихревых, центробежных, а также подобных им быстроходных мельниц, учитывая высокую скорость движения помольных элементов, находящихся в постоянном контакте с материалами различной степени абразивности.
Струйные мельницы характеризуются также большим расходом энергии, который дополняется и относительно быстрым износом деталей, контактирующих с измельчаемым материалом, высокой сложностью самого агрегата, а также его периферии. Так как размольная мощность струйных мельниц не велика, получение высокодисперсных порошков возможно только в замкнутой схеме помола при интенсивной циркуляции материала. В некоторых случаях эта циркуляция в десятки раз превосходит производительность самой мельницы.   Дополнительные сложности применения струйных мельниц создает необходимость очистки больших объемов отходящего воздуха и неизбежный унос наиболее высокодисперсной фракции материала с отработанным носителем.

Из перечисленных агрегатов дезинтегратор является примером, пожалуй, наиболее успешной реализации ударного измельчения твердых материалов.  Существует обширный опыт промышленного использования дезинтеграторных мельниц-активаторов в производстве оригинального строительного материала – силикальцита, получаемого путем совместного помола извести и кварцевого песка [6]. Однако применение быстроходных дезинтеграторов ограничено относительно грубым помолом. Получение порошков с удельной поверхностью до 2000 см²/г включительно можно считать естественным пределом для данного вида оборудования. Предпринимаемые попытки увеличения размольной мощности дезинтеграторов за счет большей частоты вращения помольных органов вызывают ускоренный износ последних, уменьшая и без того небольшие сроки безремонтной эксплуатации (Рис.2).

Рис. 2 Схема движения материала в дезинтеграторе и последствия абразивного износа стержней

Для того, чтобы понять, почему применение измельчителей ударного действия сегодня ограничено только грубым помолом мягких материалов, необходимо пересмотреть способы реализации ударного разрушения твердого тела с позиции основных законов Ньютоновской механики: инерции, действия и противодействия. Именно здесь и скрывается ответ на вопрос: почему ударные дробилки успешно используются во всем мире, а мельницы свободного удара, так и не реализовав и малой части своих потенциальных возможностей, нашли очень ограниченное применение.

4. Скорость, масса, размер

В мельницах ударного действия разрушение частиц материала происходит вследствие ударных нагрузок. Эти нагрузки могут возникнуть в самых разнообразных условиях и обстоятельствах. Например, при падении мелющих тел, при столкновении летящей частицы с неподвижной преградой или, напротив, столкновения мелющих тел с неподвижной или движущейся частицей, так же возможны и взаимные соударения частиц в полете. Но в любом случае кусок материала или само мелющее тело должно обладать таким количеством кинетической энергии, которой хватило бы для преодоления внутренних связей между частицами.

При ударном измельчении разрушающий эффект зависит от массы тела и его скорости. Кинетическая энергия тела в момент удара определяется по известной формуле: E=mV²/2, где m — масса тела, а V — его скорость. Чем больше вес куска материала и выше его скорость, тем эффективней работа ударного диспергирования. Если уменьшить массу тела, для достижения тех же результатов измельчения нужно увеличить его скорость и наоборот, но в любом случае недостаток одного должен компенсироваться избытком другого — это основа способа измельчения ударом.

Несмотря на все разнообразие конструкций измельчительных машин ударного действия, механика разрушения твердого тела различается лишь некоторыми нюансами, что хорошо прослеживается на примере центробежной мельницы и ударно-отражательной дробилки. В последней материал, подлежащий измельчению, подается на быстро вращающийся ротор-ускоритель, частицы приобретают скорость, равную скорости ротора, и выбрасываются в пространство помольной камеры, их разрушение происходит при ударе об отражательные плиты и столкновении друг с другом в полете (Рис.3).

Рис. 3 Движение материала в ударно-отражательной дробилке

В ударно-отражательных дробилках материал после столкновения с преградой практически сразу выводится из агрегата, а в центробежных мельницах часть материала отправляется на дополнительное измельчение. Частицы, ударившись о препятствие, отскакивают от него, возвращаются к ротору-ускорителю, снова отбрасываются им. Таким образом, цикл может повторяться до тех пор, пока частицы не достигнут требуемых размеров и не будут выведены из мельницы.

Ударно-отражательные дробилки, выпуск которых налажен такими известными производителями измельчительного оборудования как: «BHS sonthofen», «Barmak Associates», «Sandvic», «Krupp», позволяют получать продукт высокого качества с меньшими затратами. Однако по мере изменения массы частиц, характер их взаимодействия с рабочими органами измельчительной машины кардинально меняется.

Одной из особенностей измельчения свободным ударом является тот факт, что разрушение материала происходит по наиболее слабым связям, дефектам структуры в местах соединения кристаллов, зерен, слоев и т.д. В производстве фракционированного щебня или искусственного песка это несомненное преимущество, так как продукт ударного дробления представлен зернами изометрической формы без внутренних дефектов с небольшим содержанием переизмельченного продукта. В тоже время для получения большей тонины помола, упрочнение частиц которое происходит вместе с уменьшением их размеров, создает дополнительные трудности.

В определенный момент, когда структурная прочность каждой отдельной частицы достигает своего максимума, а ее масса ничтожно мала, свободный удар практически полностью замещается истиранием. Ротор центробежной мельницы перестает выполнять функцию ускорителя и работает скорее как завихритель материаловоздушных потоков (Рис. 4). Увлекаемые к стенкам помольной камеры крупные частицы вытесняют более мелкие, которые, перемещаясь от периферии к центру, измельчаются исключительно за счет взаимного истирания в турбулентных потоках.

Если судить по расходу энергии на образование единицы новой поверхности твердых материалов — это один из самых неэффективных способов измельчения.

Рис.4  Вихревая мельница и ее ротор. Преобладающий способ измельчения в таком агрегате — истирание

5. Рациональное ускорение, способ

Совершенно очевидно, что для поддержания высокого уровня эффективности ударного диспергирования кинетическая энергия мелющих тел, кусков, зерен, частиц и т.д. не должна уменьшаться. Данное условие ставит под сомнение саму возможность промышленного использования эффекта самоистирания твердых материалов (? 3 по шкале Мооса) в производстве высокодисперсных порошков (S_уд  ?3000 см²/г), так как расход энергии в этом случае в десятки раз превышает общепринятые нормы. Естественно, это вовсе не означает, что ударное измельчение ограничено диспергированием только мягких, непрочных, малоабразивных веществ, напротив, приведенные факты только указывают на необходимость создания других типов мельниц, способных реализовать все преимущества разрушающего удара.

Интенсификация механического диспергирования возможна только за счет увеличения работы мелющих тел, масса которых серьезно не меняется в течение всего процесса. Данное условие отчасти реализуется в вибрационных, планетарных и центробежно-эллиптических шаровых мельницах, используемых в настоящее время для тонкого помола минерального сырья. Принцип действия этих машин основан на интенсивном побуждении мелющих тел, когда взамен сил гравитации, вызывающей падение шаров, используется инерция, центробежные силы и т.д.

Вращение вала вибратора, а за ним и самого корпуса мельницы заставляет мелющие тела совершать движения в соответствии с величиной эксцентриситета или радиуса водила. Передача энергии мелющей загрузки осуществляется через корпус мельницы. Под действием инерции, центробежных сил, знакопеременных нагрузок шары внутри корпуса движутся по сложной траектории, прижимаются к стенкам барабана, ударяются друг об друга, а также о частицы измельчаемого материала, разбивая, раздавливая и перетирая их (Рис.5).

Рис. 5 Вибрационная мельница и схема ее работы

Минусом данного способа являются техническая сложность его реализации. Целый ряд конструктивных и технологических недостатков вибрационных и аналогичных им мельниц препятствует созданию машин, в которых высокая эффективность помола сочеталась бы с технической надежностью оборудования. Трудности уравновешивания массивных движущихся частей,  разрушающее воздействие вибрации и большие ударные нагрузки, сложная кинематика привода барабана — все эти факторы самым негативным образом сказываются на надежности и безотказности агрегатов. В настоящее время вибрационные и подобные им мельницы в основном используются в качестве лабораторного и полупромышленного оборудования, позволяющего осуществлять тонкий и особо тонкий помол минерального сырья с производительностью до 500 кг/ч. В крупнотоннажном производстве данные мельницы широкого применения не нашли.

Однако в данном случае проблему масштабируемости процесса следует отнести не к реализуемому способу измельчения, а скорее к его аппаратному обеспечению. Уже тот факт, что более интенсивное побуждение шаров позволило выйти на новый уровень механического диспергирования указывает на перспективность данного направления. Основной вопрос заключается только в выборе наиболее рационального способа сообщить мелющим телам достаточно высокую скорость.

Но увеличить работу мелющей загрузки возможно и не приводя в движение весь корпус мельницы, а, например, разогнав только относительно легкий ротор-ускоритель, который и будет разбрасывать или «выстреливать» шары вместе с измельчаемым материалом. Ведь сообщить большую кинетическую энергию мелющим телам возможно как минимум двумя способами: или напрямую, разогнав в ускорителе шары вместе с измельчаемым материалом, или опосредовано, через корпус мельницы. При этом первый способ является более эффективным, так как энергия передается непосредственно действующему телу и объекту разрушения, исключая  передаточные звенья, а значит и дополнительные затраты.

6. Kinetik?s — приводящий в движение

Если в центр ротора-ускорителя вместе с материалом подать также и мелющие тела, преобладающим способом измельчения будет не раздавливание-истирание, а именно удар (Рис.6). Такую мельницу можно назвать ударно-шаровой, так как именно шар является действующим мелющим телом. Данный способ успешно реализован в высокоэффективной мельнице «ТРИБОКИНЕТИКА», разработанной машиностроительным предприятием «ТЕХПРИБОР» г. Щекино. Новая мельница, как и реализуемый ею способ измельчения, открывает совершенно новые возможности диспергирования твердых тел, позволяя серьезно пересмотреть существующую практику получения порошкообразных материалов.

Рис. 6 Принцип действия и вид помольной камеры ударной шаровой мельницы «ТРИБОКИНЕТИКА»

Удачно сочетая преимущества «классических» шаровых и быстроходных центробежных мельниц,  «ТРИБОКИНЕТИКА» демонстрирует наибольшую в классе степень измельчения, техническую надежность, возможность проведения полного спектра механохимических реакций и превращений. Ее основным отличием от рассмотренного выше оборудования является высокая эффективность на всех стадиях измельчения, от мелкого дробления до сверхтонкого помола.

Большая размольная мощность ударно-шаровой мельницы обеспечивает и целый ряд дополнительных преимуществ в создании участков дробления-помола за счет сокращения единиц оборудования, задействованного в процессе. Если крупность питания вибрационных мельниц обычно не превышает 3-5 мм, «ТРИБОКИНЕТИКА» загружается кусками материала размерами до 70 мм включительно. Так как их масса достаточно высока, покидая ротор-ускоритель со скоростью порядка 40-60 м/с, крупные куски разрушаются при ударе об отражательные плиты статора мельницы. С уменьшением размеров частиц их дальнейшее измельчение происходит в результате ударов шаров, кинетическая энергия которых составляет от 6 до 40Дж (в зависимости от массы шара и скорости ротора), что вполне достаточно для разрушения самых прочных материалов, используемых в производстве порошков. Таким образом, на всех стадиях помола ударная составляющая не замещается истиранием, а значит и не теряет своей эффективности, изменяются только виды удара.

Так, при грубом помоле преобладающим является свободный удар, когда материал разрушается по слабым спаям и дефектам. По  мере уменьшения размеров частиц их дальнейшее разрушение происходит в местах сосредоточения наибольших нагрузок, то есть в результате стесненного удара. С учетом наибольшей крупности питания степень измельчения в ударно-шаровой мельнице «ТРИБОКИНЕТИКА» достигает 1000 и выше, что превосходит возможности практически всех существующих в настоящее время агрегатов тонкого помола. И эти впечатляющие результаты достигаются при относительно невысоких скоростях вращения ротора-ускорителя (от 1000 до 3000 об/мин), что положительно сказывается на ресурсе изнашивающихся частей, приводной части и общей надежности оборудования.

Но «ТРИБОКИНЕТИКА» — это не только большая размольная мощность, но и прежде всего высокая экономичность измельчения. Ведь создание предельной концентрации энергии в ограниченном объеме помольной камеры не является самоцелью, эффективность тонкого помола определяется тем, на что расходуется  большая часть подведенной энергии. При истирающем помоле – это, прежде всего, нагрев, вибрация, создание паразитных воздушных и циркуляционных потоков, непродуктивное нагружение тонких фракций продукта помола и т.д. «ТРИБОКИНЕТИКА» практически полностью лишена перечисленных недостатков, даже воздушные потоки, образованные вращающимся ротором-ускорителем, используются максимально продуктивно.

Хорошо известно, что эффективность механического диспергирования, оцениваемая по оптимальному гранулометри­ческому составу порошка и минимальному удельному расходу электроэнергии, тем выше, чем быстрее и полнее вы­деляются из материала наиболее тонкие фракции, тормозящие процесс измельчения. В существующих мельницах процессы помола и классификации, как правило, разделены. То есть мельница состоит из отдельного измельчителя и  устройства, где происходит разделение продукта помола на товарную фракцию и крупку, отправляемую на домол. В новой ударно-шаровой мельнице «ТРИБОКИНЕТИКА» процессы измельчения и разделения совмещены в одном устройстве — мельнице-классификаторе. Воздушные потоки захватывают частицы нужных размеров и выводят их из помольной камеры, улучшая тем самым условия работы мельницы. Таким образом, большая часть подведенной энергии расходуется именно на разрушение относительно крупных частиц, а не на повторное нагружение мелких.

Встроенный классификатор также позволяет изменять границу разделения, переключать систему на возврат крупки в замкнутых схемах измельчения или выдачу до трех фракций продукта помола в открытых схемах.

7. Итоги и перспективы

Измельчение является основой большинства современных технологий и широко используется в самых различных областях материального производства. Знаковые достижения человеческой цивилизации от хлебной муки до извести неразрывно связаны с процессами дробления и помола.

В век информационных технологий механическое диспергирование не только не утратило своего значения, но приобрело статус базового передела, результаты которого в конечном итоге и определяют основные свойства коммерческого продукта. Проблема рационализации процесса измельчения, как и создания новых типов мельниц, никогда еще не стояла так остро как в настоящее время. Сегодня реальная потребность в высокодисперсных порошках значительно превышает возможности «классических» мельниц тонкого помола, как в части себестоимости, так и качества продукта. При этом некоторые типы измельчительного оборудования практически полностью исчерпали резервы для серьезной модернизации.

Рост потребления порошкообразных материалов, в том числе субмикронной размерности, предъявляет все более жесткие требования не только к гранулометрическим характеристикам порошков, но также к форме отдельных частиц, структуре пограничных слоев, реакционной способности новообразованной поверхности, себестоимости помола и т.д. В этой связи показатели эффективности измельчения приобретают совершенно новое значение. И если при относительно грубом помоле расход или точнее перерасход энергии не превышает общепринятых норм, а ее доля в себестоимости конечного продукта незначительна, то производство высокодисперсных порошков, которое всегда связанно с более высокими энергетическими затратами, попросту не может позволить себе использование недостаточно эффективных способов диспергирования. В противном случае самые прогрессивные технологии становятся пленниками устаревших взглядов, традиций и технических решений «…времен Очаковских и покоренья Крыма…».

А.Б. Липилин, главный инженер МП «ТЕХПРИБОР»;
М.В. Векслер, инженер, ведущий специалист;
Н.В. Коренюгина, главный технолог.

Конструкторские решения, использованные при создании ударно-шаровой мельницы «ТРИБОКИНЕТИКА», защищены патентами РФ.

Список литературы:

1. П. М. Сиденко Измельчение в химической промышленности. Москва, 1977, 365 С.
2. В. И. Акунов О выборе оптимальных типов измельчителей. //Строительные материалы. 1962. №11, С. 21-22.
3. А. Рулли, Х. Тедер Форма и характер поверхности зерен кварцевого песка в зависимости от способа помола и их влияние на фракционный способ при воздушной сепарации. В сб.тр. НИПИ силикатобетона.1971.Таллин, №6, С.103-118.
4. А.В. Волженский Минеральные вяжущие вещества.Стройиздат, 1986. С. 216-217.
5. П. М. Сиденко Измельчение в химической промышленности. Москва, 1977, 158 С.
6. И. А. Хинт Основы производства силикальцитных изделий. Госстройиздат, 1962.

ЦИРКОНИЙ (YSZ) ШЛИФОВАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА

Цирконий
(YSZ) Мелющие тела

(Шарики
и цилиндры)

Эффективный, долговечный
Решение для шлифования и фрезерования керамики, практически не загрязняющее окружающую среду

Шлифование циркония (YSZ)
среда является наиболее прочной и эффективной средой для шарового измельчения и истирания
фрезерование керамических материалов. Мелющие тела из диоксида циркония обеспечивают практически
экологически чистое решение для шаровых мельниц для различных отраслей промышленности.

Товары и цены

Типичные свойства

Сопутствующие товары ( нажмите на ссылку, чтобы просмотреть подробности )
ZrO2, 3 мол. % Y2O3, стабилизированный, 99,9+%, сухой гранулированный, готовый к прессованию порошок
ZrO2, 3 мол.% Y2O3 стабилизированный, 99,9+%. Сверхтонкий сорт .
ZrO2, стабилизированный 3 мол.% Y2O3, 30-60 нм . Нанопорошок
ZrO2, 3 мол.% Y2O3, стабилизированный, 99,9+%, литье под давлением, BET 7,5±1 м2/г
ZrO2, 3 мол.% Y2O3+, стабилизирован, литье под давлением, 99,9% BET 12-14 м2/г
ZrO2, 8 мол. % Y2O3, стабилизированный, распылительно-сухой, гранулированный . Готовый к печати сорт .
ZrO2, 8 мол.% Y2O3 стабилизированный, ~0,5 Высокодисперсный сорт
ZrO2, стабилизированный 8 мол. % Y2O3, 30–60 нм . Нанопорошок
ZrO2, 10 мол. % Y2O3, стабилизированный, наноструктурированный порошок PLASMA SPRAY, для fuel cell electrolyte dense coatings
8mol% YSZ-NiO, 50 vol% Ni after reduction, nano structured PLASMA SPRAY powder, for SOFC electrodes
ZrO2,7wt% Y2O3 stabilized YSZ, наноструктурированный порошок PLASMA SPRAY , для термобарьерных покрытий (TBC)
Порошок ZrO2, плотностью 99,8 мкм/г 2 ~ 5% поверхности, D50 19-0,30772
Порошок Zro2, 99,8+%, D50 0,3-0,7 мкм. . Нанопорошок
Оксихлорид циркония (цирконилхлорид) Порошок, 99,99 %, водорастворимый эквивалент 36 % ZrO20056
Раствор ацетата циркония, 99,9 %, эквивалент ZrO2 22 % Шарики и цилиндры всех размеров.

Стоимость Zro2. закаленный Al2O3, ZTA) Порошок, 30% циркония

Other oxide powders
Nano oxide powders
Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) powders

Advantages of Zirconia Grinding Media

Сверхнизкие потери на износ в результате трансформации-упрочнения
механизм, уникальный для системы материалов из оксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия (YSZ).

Более высокая эффективность измельчения и сокращение времени измельчения благодаря
цирконий более высокой плотности (по сравнению с глиноземом и стеклом).

Самый прочный шлифовальный материал, снижающий эксплуатационные расходы в
долгосрочная перспектива. Скорость износа существенно ниже, чем у Al ₂ O ₃ ,
Мелющие тела CeO ₂ -ZrO ₂ и MgO-ZrO ₂ .

Подходит для высокоскоростных операций и операций мокрого шлифования.

Применение абразивных материалов из диоксида циркония

Магнитные материалы на основе железа и хрома
(для кассет аудио/видеозаписи) и другие магнитные материалы.

Электронная керамика (сегнетоэлектрик, пьезоэлектрик, диэлектрик,
конденсаторы, датчики и т. д.), современная конструкционная керамика и другие керамические
ингредиенты.

Наноструктурированные и сверхдисперсные порошки.

Тонерные материалы для копировальных аппаратов и лазерных принтеров.

Чернила, красители, краски и другие пигменты.

Фармацевтическая, пищевая, химическая и текстильная промышленность.

Операции лабораторного измельчения, требующие минимального загрязнения от
фрезерный носитель.

Критерии выбора
Размер шлифовальных кругов из диоксида циркония

Медиа большего размера более эффективны
при дроблении крупных частиц.

Меньшие среды более эффективны при измельчении более мелких частиц.
из-за более высокой эффективной площади контакта.

Во многих обычных шаровых мельницах предпочтение отдается средам большего размера.
Меньшие размеры больше подходят для аттриторов. Например, носитель 5 мм.
используются во многих истирающих мельницах, тогда как 10-15 мм может быть хорошим
запуск лабораторной шаровой мельницы. Для предприятий с мелкими размерами среды обычно
меньше 2 мм.

Другим важным критерием при выборе размера носителя является
размер зазора между мешалками и стенками мельницы. Размер носителя должен быть значительно
меньше, чем размер зазора, чтобы предотвратить заедание.

Инфрамат
Advanced Materials LLC , 151 Progress Drive, Manchester, CT 06042
США
телефон: (860)553-6154 факс:
(860) 553-6645 [email protected]

Мелющие шары и другие мелющие тела: основные расходные материалы — Kemcore

Сокращение затрат на расходные материалы важно для всех операций по добыче полезных ископаемых, но не за счет качества. Мелющие тела представляют собой легко висящие плоды для большинства горняков. Чаще всего рассматриваемыми мелющими телами являются мелющие шары. На некоторых рудниках со средней капитализацией мелющие тела составляют около 10% от общих эксплуатационных расходов на добычу (OPEX), что позволяет добиться значительной экономии.

Выбор шаров для мелющих тел самого высокого качества считается ключевым шагом на пути к снижению затрат на добычу полезных ископаемых. В этом посте обсуждаются мелющие шары и процедуры контроля качества, которые можно использовать для выбора лучших мелющих шаров для конкретных применений.

источник: Брошюра Metso по мелющим телам.

Процессы измельчения являются энергоемкими и энергонеэффективными. По некоторым данным, на измельчение приходится 1% мирового потребления энергии. В результате важно максимизировать производительность для данной задачи шлифования. Затраты на измельчение включают электроэнергию, мелющие шары и футеровку. Выбор мелющих тел наилучшего качества повышает эффективность измельчения.

Мелющие шары составляют основную часть расходов на расходные материалы. Они могут составлять 40 – 45 % от общей стоимости и напрямую влиять на эффективность и износ мельницы. Шаровая загрузка состоит из мелющих шаров нескольких размеров и разного качества материала. Некачественные мелющие шары отрицательно сказываются на всей системе измельчения. Некачественные мелющие шары расходуются быстрее, перемалывают неэффективно и потребляют больше электроэнергии.

ПРИМЕНЕНИЕ МЕЛЬНИЦЫ

• Стальные мелющие тела используются для извлечения драгоценных металлов при переработке руды. Чаще всего они используются в медной и золотодобывающей промышленности.
• Частицы руды должны пройти процесс соединения: измельчение -> тонкое измельчение -> сверхтонкое измельчение. Их измельчают для высвобождения драгоценных металлов из пустой породы перед процессами обогащения.
• Измельчение или измельчение осуществляется на мельницах. Мельницы частично заполнены стальными мелющими шарами или стержнями, обычно называемыми «мелкими телами».
• Мельницы необходимо постоянно заправлять новыми мелющими шарами по мере износа старых.
• Выбор и потребление мелющих тел в первую очередь связано с объемом и характеристиками руды (абразивность, размер частиц и удельная энергоемкость).

Цепи заточки. Источник: Detour Gold.
Башенные мельницы : рекомендуются мелющие шары размером 0,5–1,5 дюйма. Обычный верхний размер используемых сред составляет 10-25 мм, но для очень тонкого измельчения можно использовать даже более мелкие мелющие шары.

• Isa Mills: рекомендуются мелющие шары <0,1 дюйма. Мельница Isa более эффективна при использовании мелких сред (например, шариков из высокохромистой стали).

• Вращающиеся мельницы: Небольшие цилпебсы (<1 дюйма) эффективны в операциях сверхтонкого мокрого доизмельчения.

• Мельницы ПСИ : рекомендуются шары из кованой стали размером 4–6 дюймов. Литые шары не лучший выбор. Их внешняя корка твердая (типичная твердость по Бринеллю > 450). Литые мелющие шары не могут выдержать сильного воздействия сил дробления мельницы полусамоизмельчения. Они рекомендуются для помола цемента и сверхтонкого мокрого доизмельчения.

• Шаровые мельницы : рекомендуются мелющие шары размером 1–4 дюйма.

КАЧЕСТВО ЗАГРУЗКИ ШАРОВ

Всегда следует тестировать шары мелющих тел из нового источника или поставщика. Обычно для этого требуется тестирование опытных партий мелющих шаров на промышленной мельнице с использованием теста с маркированными шарами. Сравните степень их износа с показателями вашего текущего поставщика. Для окончательной оценки вы можете провести испытания производительности при полной зарядке на одном или нескольких контурах фрезерования в течение нескольких месяцев.

 Факторы, используемые для определения качества мелющих шаров при эксплуатации, включают: 

• Силы трения между вкладышами и шарами.
• Абразивность подаваемого материала.
• Ударные силы в мельнице.
• Склонность к коррозии – особенно в мокрых процессах.

Моделирование показывает, что в некоторых примерах:

• Использование шариков из кованой стали по сравнению с шариками из литой стали низкой плотности увеличивает пропускную способность на 2–4%.
• Удельное потребление энергии снижается до 3,5% (при неизменном размере корма/продукта).

Мелющие шары из кованой стали

• показывают значительно лучшие результаты при тестировании с другими мелющими средами, такими как цильпебс, бульпебс или литые шары с высоким содержанием хрома, принимая во внимание общий расчет затрат на процесс измельчения.
• Исследования работы мельниц ПСИ показывают, что некачественные литые мелющие шары с пористостью приводят к образованию значительного избыточного веса стальной крошки в мельнице ПСИ. Если в вашей операции помола используются мелющие шары этого типа, подумайте о переходе на более качественные шары. Они предлагают больше экономической жизнеспособности.
• Изношенные шарики могут быть источником железа, особенно если скорость износа слишком высока. Это может привести к образованию сульфидов железа, которые могут повлиять на последующие металлургические процессы. Очень важно снизить скорость износа.

СВОЙСТВА СТАЛЬНЫХ МОЛЕЛЬНЫХ ШАРОВ В КИТАЕ

Стальные мелющие шары производятся из различных сплавов. Поставщики мелющих тел в Китае покупают прутки у крупных сталелитейных заводов, таких как Laiwu Steel Group. Эти стержни имеют различные характеристики в зависимости от их твердости и количества легирования, требуемого конечным пользователем.

Мелющие шары из кокильного железа и низкоуглеродистой стали

Сплавы	Описание
Высокоуглеродистый (C) и высокомарганцевый (Mn) китайский стандарт (B2, 60Mn, сталь № 45)	Сталь с легирующими элементами, такими как молибден (Mo), хром (Cr) или никель (Ni). Эти шары специально изготовлены для шаровых мельниц и имеют однородную сквозную закалку до твердости 60-65 по шкале Роквелла. Они представляют собой самое высокое качество среди всех металлических мелющих шаров. Большинство операторов настаивают на их использовании.
Литой никелевый сплав	Эти мелющие шары также очень популярны. Они в основном представляют собой белый металлический шарик и вызывают меньше металлических пятен, чем другие типы мелющих тел. Основным недостатком этих мелющих шаров является их шероховатая внешняя поверхность и выступающие выступы, характерные для большинства литых шаров. Они требуют длительного периода кондиционирования, прежде чем будут введены в массовое использование.
Нержавеющая сталь	Из-за своей высокой стоимости нержавеющая сталь используется только для специальных работ, требующих кислотостойкого немагнитного шарика.
Кованая низкоуглеродистая сталь	являются самыми дешевыми металлическими мелющими шарами. Они рекомендуются только для грубой шлифовки, когда металлические загрязнения не представляют проблемы.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ТВЕРДОСТЬ: ПРИЕМЛЕМОЕ КАЧЕСТВО МЕЛЛИВЫХ СРЕД

КОМПОЗИЦИОННЫЕ ВЛИЯНИЯ

Стальные мелющие шары изготавливаются из различных сплавов углерода/железа (Fe-C/Fe). Используемые системы сплавов включают мягкую сталь AISI 1020, высокоуглеродистую низколегированную кованую сталь, кованую мартенситную нержавеющую сталь, кованую аустенитную нержавеющую сталь, Ni-Hard, белый чугун с содержанием 20% хрома, 27% хрома и 30% хрома.

За счет увеличения содержания углерода при производстве чугуна значительно улучшаются как твердость, так и износостойкость. Высокое содержание углерода в литой стали приводит к микроструктуре, состоящей из первичных карбидов вместо аустенита или одного из продуктов его превращения (например, перлита, мартенсита и т. д.) в качестве первичной фазы. ⁵    Обычно содержание углерода в стальных шариках составляет от 0,70% до 0,80%. Также содержание Cr не должно быть меньше 0,5%, чтобы обеспечить минимальный градиент твердости.

Остаток состава — Fe с только случайными примесями, такими как сера (S) и фосфор (P). Mn добавляется для увеличения содержания Cr, особенно в шарах большего диаметра. Высокое содержание углерода (т.е. >0,85%) в кованых стальных шариках снижает ударную вязкость, что обычно вызывает растрескивание. Это связано с повышенной тенденцией к сохранению аустенита в высокоуглеродистых сталях.

ТВЕРДОСТЬ СТАЛЬНЫХ ШАРИКОВ

Для достижения наилучших результатов твердость стальных шариков должна быть одинаковой от поверхности до сердцевины. Твердость литых или кованых мелющих шаров измеряют по шкале Роквелла или Бринелля. Испытания на твердость можно проводить в соответствии со спецификацией производителя. Минимальная твердость мелющих шаров варьируется в зависимости от материала, требуемой жесткости конечным пользователем и измельчаемой руды.

Твердость влияет на стойкость мелющих шаров к истиранию. Для получения требуемой твердости мелющие шары должны быть подвергнуты термообработке и должным образом охлаждены для достижения хорошей ударопрочности.

Факторы, приводящие к преждевременному разрушению шаров:    

• Ранее существовавшие дефекты, концентрирующие напряжения (закалочные трещины, газовые и усадочные полости, осевая усадка в непрерывнолитом стержне перед ковкой и кузнечные наплывы на поверхностях).
• Некачественные процессы ковки и термообработки. Это приводит к высокому содержанию остаточного аустенита.
• Отсутствие контроля качества.

Ударная вязкость мелющих тел Шары из кованой стали. Надлежащая термическая обработка может улучшить стойкость мелющих шаров к ударной усталости (IFR). Сопротивление ударной усталости снижается с увеличением количества остаточного аустенита (Арет). В идеале содержание остаточного аустенита должно быть менее 10% для условий сильного ударного износа.

Шарики могут быть подвергнуты испытаниям на падение для оценки их устойчивости к ударному износу. Эти испытания включают падение шара с высоты 3,4 м на наковальню из закаленной стали диаметром 500 мм и толщиной 150 мм.

Абразивный износ мелющих тел, шары из кованой стали . При измельчении высокая скорость износа мелющих тел приводит к очень высоким производственным затратам. Затраты должны быть сведены к минимуму за счет правильного выбора материалов, особенно для мелющих шаров. В идеале скорость износа должна быть менее 1 кг/т. Для проверки степени абразивного износа конкретных мелющих шаров можно проводить тесты с маркировкой.

ПРОИЗВОДСТВО МЕЛЕЛЬНЫХ СРЕД (СТАЛЬНЫЕ КОВАНЫЕ ШАРЫ)

Обзор производства компании Vitkovice Cylinders — производителя в Чешской Республике.

Стальные кованые шарики Процесс Процесс производства: кованая кованая и ротационная прокатка