Как тип руды влияет на износ мелющих шаров

Мелющие шары работают в чрезвычайно агрессивной среде, однако далеко не все руды одинаково влияют на срок их службы. На практике одна и та же партия шаров может демонстрировать существенно различный уровень износа в зависимости от минералогического состава руды, её абразивности, твёрдости и условий измельчения.

Именно поэтому при оценке качества мелющих шаров важно учитывать особенности измельчаемого материала.

В процессе работы мелющие шары подвергаются нескольким видам разрушения:

• абразивному износу;
• ударному износу;
• коррозионно-абразивному износу;
• усталостному разрушению поверхности.

Доля каждого механизма зависит от типа руды, параметров пульпы и режима работы мельницы.

Железные руды

Для многих железорудных предприятий характерно наличие кварца — одного из наиболее абразивных минералов, входящих в состав руд.

Кварц имеет твёрдость 7 по шкале Мооса, поэтому его присутствие существенно влияет на скорость износа мелющих тел.

Последствия:

• интенсивное истирание поверхности шаров;
• постепенное уменьшение их диаметра;
• преобладание абразивного механизма износа.

Во многих случаях наблюдается относительно равномерный износ без интенсивного разрушения поверхности.

Медные руды

Медные руды часто содержат:

• кварц;
• пирит;
• халькопирит;
• магнетит.

В таких условиях износ мелющих шаров приобретает комплексный характер.

Помимо абразивного воздействия, в присутствии сульфидных минералов и кислорода могут усиливаться электрохимические процессы, ускоряющие коррозионно-абразивный износ стальных шаров.

Это может приводить к:

• ускоренной коррозии;
• появлению локальных повреждений поверхности;
• увеличению общего расхода мелющих тел.

Именно поэтому на многих медно-обогатительных фабриках наблюдается повышенный уровень износа шаров по сравнению с условиями, где преобладает только абразивный механизм.

Золотоносные руды

Золотые месторождения существенно различаются по минералогическому составу. Однако многие золотоносные руды характеризуются высоким содержанием кварца.

В таких условиях:

• возрастает абразивный износ;
• увеличивается нагрузка на поверхностный слой шара;
• особое значение приобретает твёрдость рабочей поверхности.

Для эффективной работы часто необходимо обеспечить оптимальный баланс между твёрдостью и ударной вязкостью материала шаров.

Руды с высоким содержанием магнетита

Магнетит обычно обладает меньшей абразивностью по сравнению с кварцем. Поэтому магнетитовые руды с невысоким содержанием кварца часто вызывают меньший абразивный износ мелющих шаров.

В таких условиях:

• скорость истирания может быть ниже;
• возрастает роль ударных нагрузок;
• более важной становится устойчивость к образованию трещин.

В некоторых случаях чрезмерно твёрдые шары могут демонстрировать худшие результаты из-за повышенной склонности к хрупкому разрушению.

Влияние крупности питания

На долговечность шаров влияет не только состав руды. Важное значение имеет размер материала, поступающего в мельницу. Чем крупнее питание:

• тем выше ударные нагрузки;
• тем больше риск образования микротрещин;
• тем выше требования к ударной вязкости стали.

Именно поэтому одинаковые шары могут по-разному работать даже на предприятиях, перерабатывающих сходную по составу руду.

Также важную роль играют:

• pH пульпы;
• содержание растворённого кислорода;
• плотность пульпы;
• скорость вращения мельницы;
• степень её заполнения;
• соотношение шаров различных диаметров.

На практике не существует марки стали, которая была бы одинаково эффективной для всех типов руд и режимов измельчения.

Для высокоабразивных руд критически важными являются:

• твёрдость;
• износостойкость поверхности.

Для условий с высокими ударными нагрузками большее значение приобретают:

• ударная вязкость;
• однородность структуры;
• устойчивость к образованию и развитию трещин.

Поэтому эффективность мелющих шаров целесообразно оценивать только в конкретных условиях эксплуатации.

Заключение

Таким образом, ресурс мелющих шаров определяется не только качеством их изготовления. Значительное влияние оказывают минералогический состав руды, её абразивность, крупность питания, характеристики пульпы и режим работы мельницы.

При выборе мелющих шаров важно учитывать особенности конкретного месторождения и технологии обогащения. Решение, демонстрирующее высокие результаты на магнетитовых рудах, может оказаться менее эффективным при измельчении кварцсодержащих или сульфидных руд.

Именно поэтому современный подход заключается не в выборе «самого твёрдого» шара, а в подборе мелющей среды в соответствии с конкретными условиями измельчения.