Как детали дробилок сокращают время простоя при переработке золотосодержащей руды

Конусная дробилка, перерабатывающая кварцевую золотоносную руду со степенью освобождения 60 % при размере частиц менее 200 меш, может износить стандартную марганцевую оболочку всего за пять недель, если содержание кремнезема превышает 70 %. Эта цифра объясняет, почему специалисты по планированию технического обслуживания на золотодобывающих предприятиях следят за сроком службы изнашиваемых деталей почти так же внимательно, как и за содержанием золота в руде. Этап дробления предшествует измельчению, флотации и выщелачиванию, поэтому каждый час простоя дробилки в ожидании замены футеровки или втулки задерживает работу всей цепочки извлечения, а не только дробильного цеха.

Почему золотая руда так изнашивает дробильное оборудование

Золотосодержащая руда редко бывает мягкой. Большинство коммерчески значимых золотых месторождений сосредоточено в кварцевых жилах, силицифицированных брекчиях или полосчатых железных формациях, а твердость кварца по шкале Мооса составляет примерно 7, что близко к твердости многих инструментальных сталей, используемых в износостойких футеровках. Сочетание этой абразивности с ударными нагрузками при сжатии внутри конусной или щековой дробилки, а также мантии, вогнутой части, челюстная пластина, а также эксцентриковая втулка подвергаются нагрузкам сразу из двух направлений: абразивному износу на поверхности и усталостным нагрузкам от повторяющихся ударов под ней. Значения индекса абразивности по шкале Бонда для золотосодержащей руды из твёрдых пород обычно находятся в диапазоне от 0,3 до 0,6, что производители дробилок классифицируют как умеренную или высокую абразивность, что значительно превышает диапазон, характерный для известняка или более мягких агрегатных руд.

Реальная стоимость незапланированных простоев

Незапланированные простои дробилок на золотоперерабатывающем заводе редко измеряются в часах — их измеряют в унциях. Восьмичасовой простой первичной дробилки на линии производительностью 5000 тонн в сутки может привести к накоплению такого объема сырья, что, с учетом времени измельчения и выщелачивания, это обойдется в несколько сотен унций продукции на последующих этапах производства. Если к этому добавить сверхурочную работу персонала, аренду крана для замены футеровки и срочную доставку запасных частей, то одна-единственная поломка может превысить по стоимости бюджет на плановое техническое обслуживание за несколько месяцев. Именно по этой практической причине операторы горнодобывающих предприятий теперь планируют замену изнашиваемых деталей, ориентируясь на измеренную толщину футеровки, а не дожидаются, пока деталь выйдет из строя в середине смены.

 

Технические особенности, обеспечивающие длительный срок службы изнашиваемых деталей дробилки

Именно выбор материала определяет срок службы детали задолго до того, как она поступит на горнодобывающее предприятие. Мантии и вогнутые поверхности для переработки золотосодержащей руды почти повсеместно изготавливаются литьем из аустенитной марганцевой стали, обычно обозначаемой как Mn13Cr2 или сталь Хадфилда, содержащей примерно от 11 до 14 процентов марганца и от 1,0 до 1,4 процента углерода. В литом состоянии этот сплав имеет твердость всего 200–230 по шкале Хб, что достаточно мягко для механической обработки, но поверхность упрочняется под воздействием ударных нагрузок в процессе эксплуатации и может достигать 500–550 по шкале Хб на изнашиваемой поверхности, в то время как сердцевина остается вязкой и устойчивой к растрескиванию. Именно такое сочетание — твёрдая оболочка над пластичным ядром — обеспечивает устойчивость как к абразивному износу, так и к ударному разрушению при переработке золотосодержащей руды.

Эксцентриковые втулки и втулки ступенчатых пластин требуют совершенно иного набора свойств. Здесь приоритет отдается низкому коэффициенту трения и стабильности размеров, а не ударопрочности, поэтому втулки, как правило, изготавливаются из оловянной бронзы или сплавов алюминиевой бронзы с пределом прочности на разрыв в диапазоне от 600 до 700 МПа и твердостью по Бринеллю около 150–180 HB. Допуски на внутренний диаметр готовой втулки обычно соответствуют посадке H7 с шероховатостью поверхности около Ra 1,6 микрометра, что достаточно плотно для поддержания масляной пленки, предотвращающей задир эксцентрикового узла под нагрузкой.

Контроль процессов литья и термообработки, определяющий срок службы

Два этапа технологического контроля позволяют отличить изнашиваемую деталь, способную прослужить весь цикл эксплуатации, от той, которая выходит из строя преждевременно. Во-первых, отливки из марганцевой стали необходимо закаливать в воде непосредственно при температуре около 1050 градусов Цельсия, чтобы зафиксировать структуру в аустенитной фазе; если охлаждение происходит слишком медленно, на границах зерен выпадают карбиды, и деталь становится хрупкой вместо того, чтобы быть вязкой. Во-вторых, для бронзовых втулок, предназначенных для работы с золоторудой, целесообразнее использовать центробежное литье, а не статическое литье в песчаные формы, поскольку вращающаяся форма выталкивает газ и включения к внутреннему отверстию, откуда они удаляются в процессе механической обработки, оставляя более плотную и однородную стенку на несущей поверхности. Правильно отпущенная и качественно отлитая изнашиваемая деталь дробилки должны демонстрировать стабильные показатели твердости по нескольким точкам отбора проб, а не лишь один благоприятный результат выборочной проверки.

Подбор деталей с учетом твердости руды и конструкции технологической схемы

Правильный выбор профиля мантии и вогнутой поверхности имеет такое же значение, как и сам сплав. Стадия грубого дробления, настроенная на широкий зазор между закрытыми сторонами (часто от 20 до 30 мм на первичной гирационной дробилке), требует иного профиля износа, чем вторичная или третичная стадия, работающая с более узким зазором (от 10 до 15 мм), чтобы обеспечить требуемый размер подаваемого материала для мельницы. Использование неподходящего профиля при переработке твердой абразивной золотосодержащей руды ускоряет неравномерный износ, изменяет гранулометрический состав продукта дробилки и вынуждает производить замену деталей раньше, чем это можно было бы предсказать, исходя только из характеристик сплава.

Компонент	Типичный сплав	Диапазон твердости	Прочность на разрыв
Мантия и вогнутость	Марганцевая сталь Mn13Cr2	200–230 по шкале ХБ в литом состоянии, до 550 по шкале ХБ после деформационного упрочнения	от 650 до 800 МПа
Эксцентриковая втулка	Олово или алюминиевая бронза	от 150 до 180 по шкале ХБ	от 600 до 700 МПа
Челюстная пластина	Высокомарганцовистая сталь	200–250 по шкале ХБ в литом состоянии	от 650 до 750 МПа

Стратегия профилактического технического обслуживания и управления запасами

Большинство незапланированных остановок дробилок связано с недостатком запасных частей, а не с внезапным выходом деталей из строя. Предприятия, которые отслеживают толщину футеровки по фиксированному графику измерений, фиксируют зазор в втулках при каждой плановой остановке и ведут на месте перечень критически важных запасных частей, редко сталкиваются с ситуацией, когда изношенная деталь выходит из строя в разгар производства. Эффективная программа технического обслуживания рассматривает каждую замену изнашиваемых деталей дробилки как запланированное мероприятие, основанное на данных об измеренном износе, а не как реакцию на неожиданную сигнализацию вибрации или внезапное изменение гранулометрического состава продукта.

• При каждой смене смены необходимо отслеживать толщину мантии и вогнутой стенки в сравнении с минимальными техническими требованиями производителя
• Регистрируйте зазор в эксцентриковой втулке во время каждой плановой остановки, а не ждите, пока станет слышен люфт
• На складе предприятия следует иметь в наличии как минимум один полный комплект изнашиваемых вкладышей и один комплект втулок для первичной дробилки
• Записывайте фактическое количество тонн, переработанных одним комплектом футеровки, для построения кривой износа, характерной именно для данного объекта, вместо того, чтобы полагаться на общие расчеты производителя оборудования

Выбор поставщика запчастей для дробилок, предназначенных для переработки золотосодержащей руды

Указание марки материала в техническом паспорте отражает лишь часть информации. Поставщику деталей для дробилок, предназначенных для переработки золотосодержащей руды, необходимы задокументированные протоколы термообработки, результаты испытаний на твердость в нескольких точках каждого отливка, а также проверка соответствия размеров оригинальному чертежу производителя оборудования (OEM), а не просто визуальное сходство. Поскольку и центробежное литье, и контролируемое водяное закаливание требуют строгой технологической дисциплины, разница между поставщиком, который последовательно соблюдает эти этапы, и тем, кто этого не делает, напрямую отражается на том, сколько недель прослужит манжета или втулка до того, как потребуется их замена. Для предприятия по переработке золота, где каждый час простоя дробилки влечёт за собой реальные убытки в виде недобытых унций, именно эта разница в дисциплине поставщиков является решающим фактором, определяющим, смогут ли детали дробилки прослужить весь номинальный срок службы или же их срок окажется короче.

Дробление золотосодержащей руды всегда будет сопряжено с абразивной нагрузкой и сильными ударами, и ни один сплав не способен полностью исключить износ. Отличие хорошо организованного производства от предприятия, постоянно сталкивающегося с поломками, заключается в том, разработаны ли изнашиваемые детали, отлиты ли они и прошли ли термообработку в соответствии с задокументированными техническими требованиями, а также в том, ведется ли на предприятии достаточно тщательный учет данных об износе, чтобы планировать замену деталей до того, как изношенная деталь станет причиной внеплановой остановки.