Share to Facebook Share to Twitter Share to Twitter More...

Технология измельчения: вопросы и ответы

Мы встретились с группой экспертов в лице Алана Бойлстона (Alan Boylston), Сьюзи Линч-Уотсон (Suzy Lynch-Watson), Хокана Сталбрёста (Håkan Ståhlbröst) и Андре Вьена (André Vien), чтобы обсудить некоторые современные тенденции и проблемы, стоящие перед производителями в горнодобывающей промышленности. Цель нашей встречи состояла в том, чтобы понять, как именно новое оборудование и технологии для процессов измельчения могут повлиять на отрасль.

Алан Бойлстон (АБ), директор по развитию отдела технологического проектирования
Сьюзи Линч-Уотсон (СЛВ), руководитель отдела международного консалтинга и лабораторий
Хокан Сталбрёст (ХС), руководитель международного отдела по разработке мельничных футеровок
Андре Вьен (АВ), главный инженер-технолог, доктор технических наук. 

С какими основными задачами сейчас сталкиваются горнодобывающие предприятия?

АБ: Одна из актуальных и ключевых задач наших заказчиков в горнодобывающей отрасли – нахождение баланса между увеличением объемов производства при возрастающем спросе на металлы и непрерывном снижении качества руды по всему миру. Это означает, что для поддержания текущих уровней добычи предприятиям приходится непрерывно увеличивать объемы перерабатываемой руды, что требует дополнительного расхода энергии. Во многих случаях это также связано с увеличением объема инвестиций в оборудование, что приводит к повышению эксплуатационных расходов. Для сохранения прибыльности горнодобывающим предприятиям приходится полностью фокусировать все усилия на росте эксплуатационной эффективности.

Какие тенденции в отрасли, как вам кажется, направлены на решение таких задач?

АБ: Одной из основных тенденций является поиск различных возможностей снижения энергозатрат по мере увеличения производственных потребностей. При этом становится важно изучать такие возможности снижения издержек для всего технологического процесса. С точки зрения подбора оборудования, заказчики активно интересуются возможностями применения новых решений в условиях действующих производств. Так, например, валковые прессы высокого давления (HPGR) уже долгое время успешно применяются при работе с известняком, цементом и кимберлитом, однако только сейчас впервые стали также применяться и для твердых руд. Благодаря более высокой энергоэффективности в определенных условиях такие валковые прессы могут стать хорошей альтернативной традиционному измельчению. Выпущенный в 2015 году пресс Metso HRC3000 олицетворяет собой значительный технологический прорыв в горнодобывающей промышленности. Его простая, но очень прочная конструкция позволяет добиваться максимальной энергоэффективности, эксплуатационной готовности и надежности оборудования. Помимо этого, все чаще наши заказчики начали говорить об усовершенствовании самого технологического процесса. Изучаются возможности модернизации методик ведения взрывных работ в забоях подземных выработок с целью уменьшить размер питания для дробилок крупного дробления, а также различные решения по оптимизации конструкции мельничных футеровок для увеличения срока службы и экономии энергии. Мы также отметили определенную тенденцию к переходу на автоматизированные решения. Растет число предприятий, использующих современные системы управления технологическим процессом, позволяющие повысить эффективность производства и сократить потребление энергии. Все описанные подходы направлены на повышение эксплуатационных характеристик оборудования и более эффективное использование электроэнергии для снижения издержек.

ХС: Я также хотел бы отметить тенденцию к замене мельниц малого и среднего размера на меньшее количество значительно более крупных мельниц, которые более эффективно справляются с растущими требованиями к производительности. Подобные крупногабаритные мельницы требуют быстрого и безопасного обслуживания, над усовершенствованием которого мы непрерывно работаем. При этом, однако, крупные мельницы также требуют большого количества электроэнергии, поэтому я считаю, что интерес к способам повышения эффективности производства в будущем будет только расти. Электроэнергия — изначально дорогостоящий ресурс, и во многих областях его стоимость со временем лишь возрастает.

Какие технические усовершенствования предлагает компания Metso в сфере измельчения?

ХС: Традиционные горизонтальные мельницы, как правило, не обеспечивают экономии электроэнергии. Лишь очень малая часть затрачиваемых ресурсов преобразуются в эффективную работу измельчительного оборудования, остальная же энергия просто уходит в футеровку и мелющие тела, приводя к износу, нагреву и шуму. С точки зрения технологии, помимо модернизации привода и двигателя, практически никаких усовершенствований для такой мельницы предложить невозможно. Однако нередко существуют возможности повышения эффективности управления технологическим процессом. Например, применение частотно-регулируемого привода позволяет запускать мельницу в работу на требуемой скорости. При наличии соответствующей системы управления становится возможна автоматическая регулировка скорости работы и подачи питания с учетом таких параметров, как вес мельницы и производимый внутри мельницы шум. Это позволяет гарантировать максимальную эффективность работы мельницы в любых условиях и, таким образом, снизить потребление электроэнергии.

Применение новых, более производительных средств моделирования также позволяет следить за тем, чтобы питание мельницы оставалось оптимальным для повышения эффективности схемы измельчения. Раньше любое моделирование требовало значительного времени, однако в настоящее время мы составляем модели при проектировании практически всех крупных мельниц, ведь достижение максимальной эффективности измельчения обеспечивает соответствующее сокращение потребления электроэнергии.

СЛВ: Компания Metso всегда ищет возможности для усовершенствования своего оборудования таким образом, чтобы оптимизировать процессы измельчения и помогать всем заказчикам достигать поставленных целей в области повышения эксплуатационной готовности оборудования и снижения эксплуатационных затрат. Значительное внимание на рынке привлекла наша последняя разработка - мельничная футеровка Metso Megaliner, выполненная из сплава полиметалла и стали. При изготовлении футеровки используется значительно меньше материала благодаря новой конструкции с трехкратным сокращением числа лифтеров. При этом такая конструкция позволяет достигать требуемых траекторий движения и подъема при меньшем весе футеровки. Снижение веса футеровки также обеспечивает возможность увеличения загрузки мельницы, а ее оптимизированная конструкция позволяет повысить производительность, а в некоторых случаях и эффективность работы мельницы.

СЛВ: Если говорить не только о конкретном оборудовании, то стоит отметить, что мы также внесли определенные технические усовершенствования, объединив наши многочисленные сервисные предложения для создания комплексных решений, которые бы помогали нашим заказчикам достигать более высоких производственных показателей при снижении энергозатрат. В частности, мы предлагаем услуги по подбору оборудования с применением нашего опыта в области технологических процессов, контрольно-измерительных приборов и средств контроля для создания оптимального сочетания услуг и достижения целей клиентов. Таким образом, если к нам обращаются с просьбой установить причины низкой производительности схемы измельчения, мы стараемся провести комплексную оценку всего процесса. При этом важную роль играют такие аспекты, как оптимизация буровзрывных работ и присутствие значительной разницы в характеристиках подаваемой в мельницу руды. Разумеется, при этом оценивается и сама мельница. Однако важно понимать, что не меньшую роль при управлении общей производительностью схемы измельчения играют и другие этапы процесса, расположенные до и после мельницы.

Отметили ли вы какие-либо конкретные тенденции в области разработки и использования оборудования, особенно на фоне увеличения пропускной способности производства?

СЛВ: Мы заметили, что предприятия все чаще рассматривают несколько различных вариантов при подборе оборудования для максимального сокращения затрат на электроэнергию при возрастающем спросе на производимую продукцию.  В частности, наблюдается повышенный интерес к вертикальным мельницам Metso Vertimill, особенно в условиях, когда требуется дополнительное или более тонкое измельчение. До этого предприятия, как правило, устанавливали вторую шаровую мельницу для параллельной работы и обеспечения дополнительной производительности, однако такое решение не всегда эффективно. Недавние исследования Малкольма Пауэлла (Malcolm Powell) и Сэма Паландианди (Sam Palandiandy) из исследовательского центра JKMRC показали, что установка мельницы Vertimill в качестве третьей стадии измельчения для увеличения пропускной способности секции может обеспечивать сокращение энергозатрат на 25% по сравнению со стандартным решением, предусматривающим установку дополнительной шаровой мельницы в составе второй стадии. При этом ключевой вывод исследования состоит в том, что оценивать производительность одной мельницы или одного элемента оборудования в отрыве от окружения не всегда правильно. На самом деле, необходимо изучить, насколько эффективно различные части оборудования в составе схемы взаимодействуют друг с другом, и найти их наиболее эффективную комбинацию с точки зрения снижения энергозатрат. Таким образом, работа сводится к подбору правильного подхода к решению каждой конкретной задачи.

Что в компании Metso принято считать неэффективными методиками организации схемы измельчения на местах, и как они решаются?

Ответ: Следует помнить, что даже при использовании самого современного оборудования его производительность в полевых условиях по-прежнему зависит от условий эксплуатации. Специалисты нашего международного подразделения по оптимизации технологических процессов побывали на сотнях обогатительных фабрик, изучая схемы измельчения, оценивая принципы их организации и определяя возможности для усовершенствования с точки зрения энергоэффективности или пропускной способности. Большинство проблем, с которыми мы сталкиваемся, связаны не с оборудованием, а с тем, как именно такое оборудование размещено или эксплуатируется. Четыре наиболее распространенные проблемы связаны с используемым в мельницах типом мелющих тел, подбором скорости работы мельницы и углов установки футеровки, чрезмерным применением эмпирических правил при организации производства и отсутствием обмена данными между добывающими и перерабатывающими предприятиями.

Можете ли привести несколько примеров?

Ответ: Если говорить о мелющих телах, мы сталкиваемся с ситуациями, когда используемые тела слишком крупные для требуемой крупности измельчения. В результате это приводит к высокому износу футеровки и самих тел и крайне неэффективному использованию энергии. Также отмечаются случаи применения мелющих тел низкого качества, которые быстро расщепляются или изнашиваются до плоской формы, а в дальнейшем они не производят в мельнице требуемой работы. Такие тела лишь занимают лишний объем внутри мельницы и потребляют мощность мельницы, тогда как эффективность измельчения оказывается крайне низкой из-за неэффективного движения загрузки. Все описанные факторы дополнительно увеличивают расход энергии. Решить такую проблему можно путем проведения текущих расчетов, обеспечения использования мелющих тел оптимального размера и тщательного контроля их качества.

Если говорить о согласовании скорости работы мельницы и углов установки футеровки, нередко наблюдается ситуация, при которой мелющие тела опрокидываются, повреждаясь и нанося ущерб футеровке. Предотвратить возникновение подобных проблем можно путем сбора более полных данных о том, что происходит внутри мельницы, несколькими различными способами. В частности, можно отслеживать уровни шума в мельнице с использованием акустического оборудования, например, системы Metso SmartEar OCS, которая измеряет характеристики стали и определяет наличие ударов внутри мельницы. Измерение уровней шума в мельнице позволяет отрегулировать скорость работы мельницы для восстановления штатных рабочих характеристик и повышения эффективности измельчения и использования энергии.

Мы также сталкиваемся с ситуациями, когда специалисты на предприятии чрезмерно полагаются на эмпирические правила или общие предположения, не предпринимая каких-либо мер для уточнения данных. В частности, нередко считается, что причиной увеличения потребляемой мощности является повышение пропускной способности. Но что, если проблема состоит не в скорости опрокидывания мельницы, а в характеристиках объединения потоков пульпы? В подобном случае решение будет требовать регулировки эффективности работы насосного оборудования, а не мельницы. При этом одно из возможных решений предусматривает переход от радиальной разгрузки к криволинейному разгрузочному желобу, что позволит увеличить пропускную способность мельницы при сохранении текущего уровня потребления энергии за счет повышения пропускной способности системы разгрузки пульпы.

Наконец, к неэффективным методикам организации схем измельчения также можно отнести условия, при которых отсутствует обмен данными между добывающим и перерабатывающим подразделениями предприятия. Специалисты обогатительной фабрики должны иметь подробное представление о составе поступающего питания, включая соотношение крупных и мелких частиц рядовой руды, которое может значительно колебаться. При отсутствии таких данных фабрика не будет иметь возможности достаточно быстро подстраиваться под требуемые рабочие параметры, что будет приводить к потерям с точки зрения эффективности и общей производительности.

ХС: Иногда достаточно просто взглянуть на весь технологический процесс целиком. Многие компании стремятся решать существующие проблемы по одной, стараясь снизить себестоимость или увеличить срок службы оборудования, вместо того, чтобы изучать возможности повышения эффективности всего процесса измельчения и снижения затрат на переработку. Наша задача состоит в том, чтобы помогать нашим заказчикам достигать более высоких результатов в существующих условиях. При этом в отдельных случаях могут требоваться дополнительные инвестиции, например, на приобретение новой перефутеровочной машины для применения футеровки оптимального размера и веса и сокращения длительности ее обслуживания. Для решения существующих проблем или достижения поставленных целей также может требоваться та или иная модификация технологического процесса или оборудования. Важно понимать, что универсальных решений, которые бы одинаково подходили всем, не существует. Наша работа как специалистов нацелена именно на то, чтобы находить такие сочетания оборудования и услуг, которые позволяли бы предприятиям достигать поставленных бизнес-целей. На протяжении многих лет наши заказчики неизменно рассчитывают на гарантированный результат, а мы прилагаем все усилия к тому, чтобы его обеспечить.

 

Авторы статьи: Джейсон Нельсон (Jason Nelson) и Аннэ Рантанен (Anne Rantanen).

Статьи