Эффективные и экономичные барабанные мельницы малого типоразмера

Д.А. Самосий — специалист в области обогащения руд цветных и редких металлов.

Барабанные мельницы малого типоразмера (диаметр барабана до 2,4 м) используются как на небольших обогатительных фабриках, перерабатывающих до 150–200 тыс. т руды в год, для измельчения руды, так и на многомиллионных ГОКах для измельчения концентратов, промпродуктов и реагентов, а также на закладочных комплексах подземных рудников для измельчения шлаков и приготовления закладочных смесей.

Классическая конструкция барабанных мельниц типа МШР, МШЦ или МСЦ — это вращающийся горизонтальный барабан с торцевыми крышками. Крышки имеют полые цапфы, которыми они опираются на подшипниковые опоры, с установленными на них подшипниками скольжения, и через которые осуществляется загрузка руды, измельчающих тел, а также разгрузка измельченной руды (рис. 1).

Рис. 1. Барабанная мельница типа МШР с опорой на цапфы.

Измельчение во всех барабанных мельницах осуществляется за счет истирания (при перекатывании мелющих тел) и удара (когда скорость вращения позволяет поднять измельчаемый материал и мелющие тела на некоторую высоту). Стандартно барабан приводится во вращение электродвигателем через редуктор, вал-шестерню и зубчатый венец, установленный на одном из концов барабана.

Рис. 2. Мельница с опорой и приводом от автомобильных колес.

Несмотря на огромный опыт эксплуатации барабанных мельниц и неоспоримые их достоинства непосредственно у такой конструкции имеется также ряд существенных недостатков:

1. Большие габариты мельницы и занимаемая ею площадь.
2. Большой вес вращающегося барабана (мельницы). 
3. Необходимость использования массивных фундаментов. 
4. Высокие требования к горизонтальности установки мельниц и соблюдению соосности вал-шестерни и зубчатого венца (в том числе контроль в процессе эксплуатации). 
5. Требуется применение принудительно-циркуляционных систем смазки, а также систем охлаждения и контроля температур.

Указанные недостатки отсутствуют в барабанных мельницах с опорой и приводом от автомобильных колес (рис. 2).

Габариты мельниц

При одинаковых внутренних габаритах барабанов мельниц, мельницы с опорой на автомобильные колеса занимают существенно меньше места, что позволяет использовать мельницы этого типа большего типоразмера, чем классические при той же занимаемой площади. Это особенно актуально при увеличении производительности существующих, либо внедрении дополнительных операций измельчения при реконструкции действующих предприятий. В случае со строительством новых предприятий — возможность сократить объемы теплового контура (рис. 3).

Вес мельниц

Существенно меньший вес мельницы с опорой и приводом от автомобильных колес (табл. 1) обусловлен меньшей толщиной барабана, в виду того, что момент вращения прикладывается по всей длине барабана, а не с одного края как у классической мельницы, и отсутствием венцовой шестерни, а также мощного редуктора. В результате чего появляются следующие преимущества:

• меньшие затраты при транспортировке мельниц на площадку заказчика, что актуально для удаленных районов нашей страны; 
• использование механизмов меньшей грузоподъемности, как в процессе монтажа оборудования, так и в процессе дальнейшей эксплуатации; 
• меньшая установленная и потребляемая мощность привода; 
• существенно меньшие требования к фундаментам.

Табл. 1. Сравнение мельниц МШР схожего типоразмера с опорой на автомобильные колеса и опорой на цапфы.
1. В скобках указана длина мельниц с вращением через зубчатый венец, отличающаяся от мельниц с вращением от автомобильных колес.
2. Указан ориентировочный диапазон производительности мельниц. Рабочая производительность мельниц зависит от физико-механических свойств руды, крупности исходного и измельченного материала, принятой схемы измельчения и определяется расчетом.

Организация фундаментов

При сравнении капитальных затрат необходимо учитывать не только стоимость мельниц с учетом их доставки на площадку, но и затраты, связанные с проектированием и строительством фундаментов под мельницы. В этом случае мельницы с опорой на автомобильные колеса обеспечивают самую низкую стоимость (табл. 2).

Табл. 2. Сравнение организации фундаментов двух типов мельниц.

Значительное снижение требований к фундаментам достигается еще и за счет того, что опора барабана на автомобильные колеса способствует гашению вибраций, возникающих вследствие ударного воздействия измельчающей среды на измельчаемый материал.

В сочетании со сниженными требованиями к горизонтальности установки мельниц данного типа их используют в мобильных золотоизвлекательных фабриках и нестационарных обогатительных комплексах типа «Первопроходец», устанавливая просто на выровненную и уплотненную площадку (рис. 4).

Простота конструкции

Конструкция мельниц с опорой барабана на автомобильные колеса очень проста за счет исключения валшестерни, зубчатого венца, подшипников скольжения, а также системы принудительно-циркуляционной смазки подшипников, смазки разбрызгиванием для зубчатого венца и систем контроля и защиты превышения рабочих температур (рис. 5).

Рис. 5. Комплектность мельницы МШР 2140 (2100х4000 мм).

Исключение всех этих систем снижает не только эксплуатационные затраты/расходы на техническое обслуживание и запасные части, но и капитальные на этапе строительства и монтажа. Так фактическое время монтажа мельницы с опорой и приводом от автомобильных колес составляет всего два-три дня, что существенно ниже по сравнению с несколькими неделями для классической мельницы.

Кроме того, одной из особенностей данного типа мельниц является возможность трансформации мельницы МШР (с разгрузкой через решетку) в мельницу МШЦ (с центральной разгрузкой), либо в барабанный дезинтегратор (скруббер) путем несложной замены торцевой крышки.

Производительность

Расчет барабанных мельниц не зависит от типа привода и осуществляется через удельную производительность или эффективность измельчения. При расчете барабанных мельниц учитываются следующие параметры:

• диаметр барабана; объем барабана; 
• степень заполнения барабана измельчающей средой и ее удельный вес; 
• крупность исходного и измельченного материала; 
• измельчаемость материала и количество готового класса в нем; 
• скорость вращения барабана; 
• тип мельницы по виду разгрузки измельченного материала.

Поэтому при прочих равных условиях производительность мельниц одного типоразмера с опорой на автомобильные колеса и опорой на цапфы одинакова.

Справедливости ради необходимо отметить, что максимально возможная производительность мельниц с опорой на автомобильные колеса несколько ниже, чем у мельниц с опорой на цапфы при одинаковых размерах барабана.

Это обусловлено тем, что для мельниц с опорой на автомобильные колеса степень заполнения барабана измельчающей средой лимитируется максимально допустимой нагрузкой автомобильных шин и не превышает 25–35 % в отличие от 40–45 % для мельниц с опорой на цапфы. Именно это, а не что иное снижает максимально возможную производительность мельниц данной конструкции при прочих равных условиях.

Выбор специалистов в пользу применения мельниц с опорой на автомобильные колеса в этих проектах так или иначе был сделан с учетом следующих ключевых преимуществ:

1. Минимальные затраты на транспортировку, монтаж, техническое обслуживание.
2. Модульная конструкция и малый вес.
3. Высокая механическая надежность.
4. Короткий срок изготовления.
5. Доступная цена.

Все это позволяет утверждать, что мельницы с опорой на автомобильные колеса — это отличная альтернатива мельницам с опорой на цапфу в циклах измельчения малой производительности.

В случае если вы заинтересовались этим типом мельниц, или у вас есть вопросы, вы можете получить консультацию у автора статьи по e-mail: danila.samosiy@addrecovery.ru.

В России производство мельниц с опорой на автомобильные колеса, а также технологических комплексов переработки минерального сырья на их основе осуществляет ООО «Метекс Инжиниринг» (Тверская область). Поставка мельниц и комплексов непосредственно заказчикам ведется от торговой фирмы ООО «ПРО Евразия» (Москва), предоставляющей услуги комплексного инжиниринга, в том числе разработку технических решений, пусконаладку, ввод в эксплуатацию, гарантийное и послегарантийное сервисное обслуживание.

Опубликовано в журнале “Золото и технологии”, № 4 (50)/декабрь 2020 г.