Мельничные шары: типы, материалы, размеры и как правильно выбрать мелющие тела

Мельничные шары являются наиболее контролируемой переменной в эксплуатационных расходах шаровой мельницы. Неправильный выбор мелющих тел увеличивает потребление энергии, ускоряет износ футеровки и приводит к нестабильной крупности. На практике подбор правильных шаров мельницы для данного материала и условий мельницы может сократить удельное потребление энергии на 10–20 процентов, одновременно продлевая срок службы оборудования.

Как работают мельничные шары в шаровой мельнице

Шаровая мельница вращает цилиндрическую оболочку вокруг своей горизонтальной оси. Подъемные стержни внутри корпуса поднимают мельничные шары вверх до тех пор, пока сила тяжести не потянет их назад каскадным или более агрессивным катарактальным движением. Именно эти повторяющиеся удары и истирание, а не сам корпус мельницы, разрушают частицы. Таким образом, мельничные шары являются настоящими шлифовальными инструментами.

Действие измельчения зависит от нескольких измеримых переменных. Объем загрузки шаров обычно составляет от 30 до 40 процентов внутреннего объема мельницы, а скорость мельницы обычно поддерживается на уровне 60-75 процентов от критической скорости. За пределами этих диапазонов шарики либо скользят без достаточного удара, либо прилипают к оболочке и мало вносят вклад.

Материалы для мельничных шаров: что и где лучше всего работает

Материал шаров мельницы определяет твердость, плотность, износостойкость и риск загрязнения. В большинстве применений минерального сырья и цемента доминирует сталь. Там, где чистота продукта имеет значение, предпочтительны керамические шарики или шарики из оксида алюминия.

Шарики из кованой и низколегированной стали

Кованые стальные шарики прочны, относительно недороги и выдерживают ударное измельчение. Они являются надежным выбором для мельниц первичного дробления с размером частиц сырья более 10 мм. Их основным недостатком является более высокий расход, чем у высокохромистого железа в абразивных суспензиях.

Чугунные шарики с высоким содержанием хрома

Шарики с высоким содержанием хрома обеспечивают превосходную твердость и низкий износ. Они подходят для вторичного и третичного шлифования, где основным напряжением является истирание, а не удар. Первоначально они стоят дороже, но более низкая частота замены часто делает их дешевле на тонну продукта.

Глинозем и керамические шарики

Шарики из оксида алюминия, обычно содержащие 92 или 95 процентов Al2O3, используются, когда загрязнение железом недопустимо. Они распространены в керамике, красках, а также в некоторых фармацевтических или пищевых процессах измельчения. Они легче стали, поэтому может потребоваться регулировка скорости стана и футеровки.

Шарики из нержавеющей стали

Мельничные шары из нержавеющей стали предназначены для использования в агрессивных суспензиях, кислых средах или в процессах, в которых ржавчина от шаров из углеродистой стали может испортить продукт. Они менее распространены при измельчении минералов в больших объемах из-за стоимости, но они незаменимы в специальных приложениях.

Размер и класс мельницы

Диаметр шара является основным фактором, определяющим эффективность измельчения. Крупные шарики (60–100 мм) при ударе разбивают крупные частицы; небольшие шарики (15–30 мм) обеспечивают площадь поверхности, необходимую для тонкого измельчения. На практике шихта, содержащая смесь различных размеров, работает лучше, чем смесь одного размера, поскольку она непрерывно компенсирует износ и обеспечивает контакт как с крупными, так и с мелкими частицами.

Грубая отправная точка для определения максимального размера шаров – это соотнести его с размером частиц сырья и условиями мельницы. На многих предприятиях используется формула Бонда, которая прогнозирует размер шарика наибольшего размера в зависимости от размера исходного материала и измельчаемости. Даже без формулы есть простое правило: начинать с размера, который примерно в 2,5–3,5 раза превышает размер частиц корма. Затем отрегулируйте после контроля потребляемой мощности и крупности продукта.

• Слишком большой мяч создает сильный удар, но имеет малую площадь поверхности, тратит энергию и повреждает гильзы.
• Слишком маленький шарик не может разбить твердые или крупные частицы, что приводит к «мертвому» заряду и плохой производительности.
• Сферическая округлость имеет значение: деформированные или сломанные шарики уменьшают измельчающее действие, поэтому их следует регулярно проверять.

Различия в применении в разных отраслях

Мельничные шары появляются везде, где материалы требуют тонкого измельчения: минеральные обогатители, цементный клинкер, керамика, краски, пиротехника. Каждая отрасль устанавливает разные приоритеты.

• При переработке полезных ископаемых стоимость износа на тонну является основной проблемой, поэтому в контуре доизмельчения часто используется сталь с высоким содержанием хрома.
• При помоле цемента шаровые мельницы работают с умеренной ударной нагрузкой и высокой абразивностью; В зависимости от отделения мельницы используются кованая сталь и шары с высоким содержанием хрома.
• При производстве керамики шарики оксида алюминия защищают партию от загрязнения железом и обеспечивают высокую чистоту, необходимую для белой посуды или электронной керамики.
• В пиротехнике и химической промышленности для обеспечения безопасности и чистоты требуются неискрящие среды или среды с низким уровнем загрязнения, такие как керамика или нержавеющая сталь.

Термочувствительные материалы ведут себя по-другому. Специальное руководство по пластиковому распылителю объясняет, почему полимерам нужен совершенно другой принцип измельчения.

Как выбрать мельничные шары: пошаговый подход

Следующая последовательность действий используется инженерами предприятий для перевода целей процесса в твердую спецификацию среды.

1. Определите целевой P80 и пропускную способность. Тонкость является первой характеристикой, поскольку она определяет воздействие и истирание.
2. Измерьте размер и твердость корма. Более твердый и грубый корм требует более крупных и жестких шариков.
3. Установите пределы загрязнения. Если следует избегать использования железа, выберите оксид алюминия или нержавеющую сталь.
4. Установите объем загрузки шаров и скорость мельницы. Они взаимодействуют с распределением размеров шариков и профилем гильзы.
5. Сопоставьте материал шарика с вкладышем. Более твердые шарики ускоряют износ футеровки, если футеровка не имеет нужной твердости и профиля подъемной силы.
6. Контролируйте удельный расход энергии и мяча. Лучшая спецификация — та, которая стабилизируется в течение производственной кампании.

Распространенные ошибки, связанные с шарами мельницы, и методы обслуживания

Операторы часто недооценивают, насколько быстро неправильная политика взимания платы меняет характер шлифования. Наиболее частыми ошибками являются покупки только по цене, отсутствие проверки фактической загрузки шаров и игнорирование плотности воды или пульпы при мокром помоле.

• Покупка самого дешевого шара без тестирования на вашей руде или клинкере почти всегда увеличивает реальную стоимость измельчения за тонну.
• Если не восполнить ежедневный расход, заряд уменьшится, а P80 поднимется.
• Игнорирование плотности пульпы приводит к изменению перемешивания и амортизации шихты; слишком толстая пульпа снижает удар, слишком тонкая увеличивает износ шариков.
• Нерегулярный отбор проб загрузки может привести к попаданию овальных шариков или сломанного материала, прежде чем они снизят производительность.

Обслуживание не сложное. Ежемесячно проверяйте заряд шара, отсеивайте обломки и записывайте потребляемую мощность. Стабильная кривая мощности означает, что шары мельницы все еще находятся в равновесии.

Когда шаровые мельницы не являются решением: термочувствительные пластмассы

Шаровые мельницы хорошо работают с хрупкими минералами, но они не являются универсальным инструментом. Термопласты, такие как полиэтилен, полипропилен и ПВХ, размягчаются и плавятся под воздействием тепла, выделяемого при ударе мяча. Традиционная шаровая мельница со стальным корпусом размывает полимер, ухудшает его молекулярную массу и производит порошок низкого качества. Поэтому переработчики пластмасс используют другой принцип измельчения: высокоскоростные дисковые или роторные мельницы, которые полагаются на резку, сдвиг и контролируемый поток воздуха, а не на свободно падающие шары.

Например, ПА и ПП можно измельчать при температуре окружающей среды в дисковом измельчителе без использования жидкого азота, что позволяет снизить эксплуатационные расходы намного ниже, чем при криогенной шаровой мельнице.

Износостойкий пульверизатор комнатной температуры 600PA/PP Измельчитель Mao Yue PA/PP-600 имеет диаметр диска 600 мм, мощность главного двигателя 45-55 кВт и производительность 350-600 кг/ч (приблизительно 400-550 кг/ч для PA и 500-... Посмотреть продукт →

ПВХ лучше всего справляется с уменьшением размеров, когда оборудование имеет сверхпрочные компоненты и конструкцию из мелкодисперсного порошка; Специальный измельчитель мелкодисперсного порошка ПВХ может удерживать частицы с узким распределением без термического разложения.

Измельчитель мелкодисперсного порошка ПВХ, модель 900 Эта модель имеет диаметр диска примерно 900 мм, мощность главного двигателя 110–132 кВт и пиковую производительность 900–1300 кг/ч, что делает ее серийной производственной ча... Посмотреть продукт →

Аналогичным образом, для сортов полиэтилена, получаемых центробежным формованием, требуется порошок с одинаковым размером частиц, чтобы формованная деталь имела одинаковую толщину стенок. Измельчитель полиэтилена высокой однородности полностью заменяет шаровую мельницу в этом процессе формования.

PE Rotomolding Powder Высокая однородность 800 Модельный пульверизатор ПЭ-измельчитель для ротационного формования типа Mao Yue 800 — это мощная флагманская модель сверхвысокой производительности, разработанная специально для крупномасштабного производства продукции методом ротационного формования. Посмотреть продукт →

Если вы сравниваете варианты измельчения, практическое различие простое: переработчики минерального сырья используют мельничные шары; Переработчики пластмасс используют пульверизатор, который сохраняет полимер холодным, сухим и однородным. Более широкий обзор доступного оборудования см. в линейке пластиковых измельчителей.