В ударе

Несколько лет назад при расширении производства на открытом руднике по добыче меди в Аризоне (США) в компании Freeport-McMoRan Inc решили вместо обычной мельницы полусамоизмельчения внедрить роллер-прессы. В феврале 2018 г. в Iamgold объявили о скором запуске оборудования измельчения данного типа на новом проекте Côté Lake на севере провинции Онтарио (Канада). Примерно в то же время стало известно об аналогичных планах Altura Mining на месторождении лития в Пилбара (Западная Австралия). И подобных примеров достаточно много: во всем мире становится все больше предприятий, переходящих на использование роллер-прессов. Специалисты уверены, что они готовы прийти на смену мельницам полусамоизмельчения и прочему традиционному оборудованию, что в свою очередь может привести к изменению технологических циклов в сторону повышения эффективности и упрощения.

О конструкции роллер-пресса

В роллер-прессе имеются два больших тяжелых металлических валка, один из которых прочно зафиксирован на раме, а второй занимает «плавающее» положение — крепится к гидравлической системе и может регулироваться в зависимости от требуемого давления, в соответствии с расчетными параметрами измельчения. Материал поступает между валками, подвергаясь кратковременному воздействию чрезвычайно высокого давления. На частицах руды образуются микротрещины, в результате на выходе из роллер-пресса получают большое количество мелкой фракции. Весь процесс протекает в сухом режиме, что позволяет не только снизить расход энергии, но также уменьшить водопотребление и расходы на цикл измельчения.

Новая технология с 40-летней историей

Первый роллер-пресс появился в 1977 г., а использовать это оборудование начали лишь в 1984 г. в цементной промышленности, где технология быстро получила широкое распространение. Не нова она и для горнодобывающей отрасли. Роллер-прессы благодаря высокой эффективности по мягким породам, которые не содержат крупных валунов, более двух десятков лет применяли на добыче алмазов. Одновременно эти машины стали использовать на железорудных месторождениях, поскольку они производит большое количество мелкого материала, отлично подходящего для окомкования. «Железная руда стала тем типом сырья, который «привел» роллер-прессы в горнодобывающую промышленность», — рассказывает Тим Лундквист (Tim Lundquist), руководитель североамериканского отдела продаж роллер-прессов компании Weir Minerals.

Однако в остальном в рудной добыче неохотно замещали мельницы полусамоизмельчения роллер-прессами. «Думаю, еще лет десять назад в добыче было много людей, которые, казалось, жизнь готовы отдать за мельницы полусамоизмельчения. Какая бы новая, машина не появилась, их первая реакция — опаска. Должно было пройти время, чтобы это изменилось. В итоге спустя десять лет, за которые эта технология доказала свою эффективность, появилось новое поколение специалистов, которые еще во время учебы познакомились с роллер-прессами, поэтому кое-что уже знают о них и готовы принять», — размышляет Джозеф Дзидзина (Joseph Dziedzina), начальник производства роллер-прессов FLSmidth.

Технологический прогресс

Распространение роллер-прессов в горнодобывающей промышленности частично объясняется теми улучшениями и инновациями, которые производители привнесли при адаптации установок, использовавшихся в цементной отрасли, чтобы они лучше соответствовали требованиям рудной добычи. И все эти усовершенствования постепенно превратились в преимущества при измельчении руды.

«Мы не пытались сконструировать машину таким образом, чтобы просто взять то, что используется при переработке цемента, и внедрить в переработку руд. Мы создали машины, специально предназначенные для рудной добычи и нуждающиеся в более частом техническом обслуживании, чем установки по цементу», — добавляет Дж. Дзидзина.

Одним из первых усовершенствований стало изменение поверхности валков в сторону увеличения срока службы за счет дополнительных штифтов, в результате чего образуется автогенный слой, защищающий валки от повреждений. Сегодня, по словам Т. Лундквиста, срок их службы при переработке руды колеблется от одного года до 18 месяцев, после чего следует замена.

Чтобы продлить срок службы валков, производители обратились к сокращению времени простоя, связанного с заменой данных компонентов, за счет использования открытой конструкции (конструкция роллер-прессов, использовавшихся в цементной промышленности, была закрытой, поэтому их приходилось разбирать для замены валков). «Большинство производителей внедрили возможность быстрой замены валков, поэтому, даже если этот процесс занимает 24 часа или чуть меньше, выполнять его необходимо лишь раз в год или около того. Время простоя ограничено этими 24 часами, то есть техническая готовность цикла с роллер-прессом достигает 95–97%», – указывает Т. Лундквист.

Кроме того, адаптация роллер-прессов к переработке руды потребовала увеличения размеров оборудования. «Качество сырья в наши дни становится все ниже и ниже. Приходится перерабатывать все больше и больше тонн материала для получения той же производительности, что раньше. Для этого нужны более крупные машины, поэтому размеры роллер-прессов увеличились», – замечает Рюдигер Дике (Rüdiger Dicke), директор отдела по обеспечению продаж роллер-прессов TAKRAF. Производительность самого крупного образца такого оборудования этой компании достигает 5 тыс. т/ч.

Увеличение размеров роллер-прессов тем не менее не обошлось без определенных технических сложностей. Изменение обычной конструкции привело к неравномерности распределения материала питания и, следовательно, перекосу валков. Позднее компанией Metso была разработана инновационная запатентованная арочная рама, оснащенная валками диаметром 3 м и шириной 2 м, и вероятность перекоса была устранена. Первый 900-тонный роллер-пресс HRC 3000 был установлен в 2014 г. на упомянутом выше руднике Morenci, он по сей день остается крупнейшим в мире образцом данного типа оборудования для измельчения.

Еще одну проблему — высокое содержания влаги в руде, которая приводит к исчезновению автогенного слоя, подвергая этим валки повышенному износу, — эффективно решить пока не удается.

«Есть проекты, которым использование роллер-прессов приносит очевидную пользу, в других случаях преимущества могут быть не столь выраженными. Определенно, что при работе с мягкими, вязкими или глинистыми рудами технические факторы затрудняют внедрение роллер-прессов. Хотя и в этом случае это вполне допустимо, если есть достаточный стимул», — добавляет глава отдела производства оборудования сухого измельчения и сортировки Outotec Бьорн Нильсен (Bjorn Nielsen).

Преимущества роллер-прессов

«Основное преимущество роллер-прессов в том, что они намного эффективнее мельниц само- и полусамоизмельчения, а также отлично подходят для переработки руды высокой твердости, используя при этом на 17–25% меньше энергии, чем мельницы полусамоизмельчения», — говорит Дж. Дзидзина.

Сроки пуско-наладочных работ оборудования сравнительно невелики. «Запуск на полную мощность мельницы полусамоизмельчения занимает около года, роллер-пресса — шесть или восемь недель», — добавляет Р. Дике.

Однако у роллер-прессов имеется очевидный недостаток, который препятствует их внедрению многими горнодобывающими компаниями, делающими акцент на экономию, особенно в сложных рыночных условиях последних нескольких лет, — это высокие капитальные расходы по сравнению с мельницами полусамоизмельчения. Высокая техническая готовность роллер-прессов, простота их обслуживания, большой срок службы, небольшое количество сменяемых компонентов, низкий расход энергии и воды — все это снижает эксплуатационные расходы, обеспечивая коммерческую привлекательность оборудования. Поиску баланса между капитальными и эксплуатационными издержками в горнодобывающей промышленности сегодня уделяется гораздо больше внимания, чем в прошлом.

По иронии судьбы именно рудная добыча — отрасль, которая медленнее всех внедряет роллер-прессы, — способна получить максимальную выгоду от использования этой технологии как с точки зрения прибыли на капиталовложения, так и повышения эффективности измельчения.

«Чем больше твердость руды, тем выше вероятность, что использование роллер-пресса обеспечит существенную экономию энергии, воды и запасных частей — всего, что решает проблему высоких общих капитальных расходов, связанных с этим оборудованием. В определенных случаях реализация цикла с роллер-прессом может стать единственным рациональным способом работы или даже обеспечить более низкие капитальные расходы по сравнению с обычными циклами измельчения», — указывает Б. Нильсен.

Как отмечает Виктория Херман (Victoria Herman), начальник производства роллер-прессов серии HRC в Metso, использование данного оборудования повышает его технологическую гибкость цикла: «Роллер-прессы HRC могут работать на разной скорости, в зависимости от требований по производительности последующих технологических процессов. Вместе с тем при изменении характера руды рабочее давление также может регулироваться».

Определенным образом использование роллер-прессов может повлиять и на дальнейшую линию переработки, например, производимые ими микро-трещины в крупных частицах руды способствуют эффективному выщелачиванию и флотации. «Это снижает объемы работ. Так, микроразломы или отверстия в рудных кусках увеличивают кинетику и извлечение при выщелачивании», — говорит Т. Лунд-квист.

Что дальше

Способность роллер-прессов повысить эффективность измельчения серьезно влияет на проектирование и эксплуатацию технологических циклов. «В замкнутом цикле повышенная интенсивность измельчения снижает расход энергии благодаря сокращению циркулирующей загрузки и возможному уменьшению размеров вспомогательного оборудования. С другой стороны, повышенная интенсивность измельчения может обеспечить получение более мелкого продукта цикла с роллер-прессом, что снижает требования к оборудованию последующих технологических процессов», — объясняет В. Херман.

Дж. Дзидзина в свою очередь уверен, что следующим шагом может стать полный отказ от использования циклов измельчения и переход к переработке руды исключительно с помощью роллер-прессов и оборудования воздушной классификации.

По мнению Т. Лундквиста, пока рано с уверенностью говорить о том, как изменятся процессы измельчения с распространением роллер-прессов. «Однако если взглянуть на деятельность крупнейших производителей оборудования, можно заметить, что за последние несколько лет большинство из них стали выпускать роллер-прессы. Это очевидный знак того, что нас ждут изменения. В течение следующих десяти лет они станут обычным явлением при переработке руды».

Опубликовано с разрешения автора. Перевод с англ.: Верхозин С. С., АО «Иргиредмет»

-1+2

• Содержание сайта
• Комментарии
• Главная страница