Влияние дробильного и измельчительного оборудования на энергопотребление

Влияние дробильного и измельчительного оборудования на энергопотребление оценивают по количеству электрической энергии, необходимой для переработки заданной массы руды до требуемой крупности продукта. Для этого сопоставляют фактическую мощность дробилок и мельниц, производительность, гранулометрический состав сырья и готового материала, циркулирующую нагрузку и характеристики измельчаемости руды.

Основной показатель — удельное энергопотребление в кВт·ч/т при подтверждённой крупности продукта. Само по себе значение мощности мельницы не показывает, насколько полезно расходуется энергия. Оборудование может потреблять значительную мощность, но перерабатывать большой тоннаж до необходимой крупности. И наоборот, при относительно невысокой мощности удельные затраты могут оказаться значительными из-за недостаточной производительности или чрезмерно тонкого помола.

Особое внимание необходимо уделять соответствию фактического продукта технологическому заданию. Если руда измельчается тоньше, чем требуется для последующей операции, дополнительная механическая работа может увеличивать расход электроэнергии без необходимого технологического результата. Однако повышенные затраты могут объясняться и другими причинами: изменением твёрдости руды, износом футеровки или некорректной работой классификации.

Результатом анализа должна стать подтверждённая связь между энергией дробления и измельчения, производительностью оборудования и достигнутой крупностью материала. Именно по этой зависимости определяют, требуется ли уточнение свойств руды, проверка классификации, обследование рабочих элементов или корректировка технологического режима.

Почему потребляемая мощность не показывает эффективность измельчения

Электрическая мощность характеризует интенсивность потребления энергии оборудованием в определённый момент или в конкретном рабочем режиме.

Однако энергетическая результативность дробления и измельчения определяется не только мощностью, но и количеством переработанного материала, а также изменением его крупности.

Предположим, что мельница работает с практически неизменной потребляемой мощностью, но её производительность уменьшается.

За одинаковое время оборудование израсходует сопоставимое количество электроэнергии, однако переработает меньше руды.

Следовательно, удельные затраты на тонну увеличатся.

Но и такой рост нельзя автоматически считать неэффективностью оборудования. Возможно, поступившая руда стала труднее измельчаться или для продукта установлены более строгие требования к крупности.

Возможна противоположная ситуация: после изменения режима производительность увеличилась, а потребляемая мощность осталась близкой к исходной.

Удельная энергия на тонну уменьшится. Однако необходимо проверить, обеспечивается ли требуемая крупность продукта.

Если материал стал слишком крупным для последующей технологической операции, уменьшение кВт·ч/т не доказывает улучшения.

Поэтому оценка должна одновременно отвечать на три вопроса:

Сколько энергии потребляет оборудование? По фактическим измерениям электрической мощности и продолжительности работы.
Сколько материала перерабатывается? По подтверждённому тоннажу за тот же период.
Какой результат разрушения достигается? По гранулометрии исходного сырья и готового продукта с учётом технологических требований.

Если хотя бы одна из этих составляющих неизвестна, однозначный вывод о полезности потребляемой мощности будет ограничен.

Какие исходные данные нужны для анализа дробилок и мельниц

Для технического сравнения необходимо собрать измерения, характеризующие энергетическую нагрузку и выполняемую механическую работу.

Основными исходными данными являются мощности дробилок и мельниц, гранулометрический состав сырья и продукта, тоннаж и циркулирующая нагрузка.

Исходный показатель	Что необходимо установить	Как влияет на технический вывод
Потребляемая мощность дробилки	Фактическую электрическую нагрузку в рассматриваемых режимах	Позволяет определить энергетические затраты дробления
Потребляемая мощность мельницы	Фактическую электрическую нагрузку при соответствующей производительности	Необходима для расчёта энергии измельчения
Продолжительность работы	Время действия каждого характерного режима	Позволяет перейти от мощности к количеству энергии
Тоннаж	Массу сухого материала, переработанного за согласованный период	Используется для определения кВт·ч/т
Гранулометрия питания	Распределение частиц по размерам до обработки	Характеризует исходную крупность материала
Гранулометрия продукта	Распределение частиц по размерам после обработки	Позволяет проверить достижение необходимой крупности
Технологическое требование к продукту	Заданную крупность и допустимое распределение частиц	Определяет, какая степень измельчения действительно необходима
Циркулирующая нагрузка	Количество материала, возвращаемого классификацией на повторное измельчение	Помогает объяснить фактическую загрузку мельничного контура
Свойства руды	Подтверждённые характеристики прочности, твёрдости и измельчаемости	Позволяют отделить изменение сырья от изменения эффективности оборудования
Состояние рабочих элементов	Фактическое состояние футеровки и других элементов, влияющих на механическую обработку	Используется для проверки возможной технической причины перерасхода

Все данные необходимо связать с конкретным технологическим контуром и периодом.

Например, если потребление электроэнергии мельницы определено за одну смену, тоннаж и гранулометрические показатели должны характеризовать соответствующую работу оборудования.

Если в течение периода менялись свойства руды или режим классификации, необходимо определить, можно ли рассматривать данные как один устойчивый режим.

При существенных изменениях целесообразно выделять отдельные интервалы.

Иначе усреднённые величины могут скрывать причину увеличения удельных затрат.

Как рассчитать удельное энергопотребление дробления и измельчения

Базовая зависимость имеет вид:

e = E / M,

где e — удельное энергопотребление в кВт·ч/т; E — электрическая энергия, израсходованная соответствующим оборудованием за период, кВт·ч; M — масса переработанного сухого материала за тот же период, т.

Если известна фактическая потребляемая мощность оборудования, работающего в установившемся режиме, количество энергии можно определить по зависимости:

E = P × t,

где P — потребляемая электрическая мощность, кВт; t — продолжительность работы в рассматриваемом режиме, ч.

При переменной нагрузке необходимо учитывать изменение мощности во времени:

E = Σ(Pi × ti),

где Pi — мощность соответствующего режима; ti — продолжительность его действия.

Если имеется достоверный архив электрической энергии, предпочтительно использовать непосредственно зарегистрированное потребление за согласованный период.

Для установившейся работы удельную энергию также можно определить через мощность и производительность:

e = P / q,

где q — производительность по сухому материалу, т/ч.

Размерность такого отношения соответствует кВт·ч/т.

Однако формула применима только тогда, когда мощность и производительность относятся к одному режиму и одной границе технологической операции.

Почему необходимо использовать фактическую, а не установленную мощность

Паспортная мощность электродвигателя не обязательно равна фактической мощности, потребляемой оборудованием в конкретном режиме.

Например, дробилка может работать при разной загрузке, а мельница — при различных характеристиках питания и фактическом заполнении.

Поэтому расчёт удельной энергии по номинальной мощности и условному тоннажу может не отражать реальную эксплуатацию.

Если электрические измерения отсутствуют, необходимо определить возможность измерения мощности в характерных режимах.

При расчётной оценке по техническим характеристикам следует указать, какие допущения использованы и насколько они применимы к фактической нагрузке.

Особенно важно не смешивать механическую мощность на валу и электрическую мощность, потребляемую из сети.

Если энергетическая граница охватывает электрическое питание привода, используемая величина должна соответствовать этой границе.

Иначе сравнение с показаниями электросчётчика будет некорректным.

Почему необходимо учитывать фактический тоннаж

Если мельница потребляет примерно одинаковую мощность, но производительность снизилась, удельная энергия возрастёт.

Однако для определения причины необходимо выяснить, почему переработано меньше материала.

Возможные объяснения различаются:

руда стала труднее измельчаться;
изменилось количество или крупность питания;
увеличилась циркулирующая нагрузка;
оборудование работает в другом технологическом режиме;
изменилось фактическое состояние рабочих элементов.

Поэтому показатель кВт·ч/т необходимо рассматривать вместе с исходными характеристиками материала и достигнутой крупностью.

Как сопоставить удельную энергию с требуемой крупностью продукта

Главный предмет технического анализа — установить, какое количество энергии требуется для получения продукта с заданными гранулометрическими характеристиками.

Для этого необходимо знать крупность материала на входе и выходе оборудования.

Гранулометрический состав показывает распределение материала по размерам частиц.

Он позволяет оценить, насколько изменились характеристики руды в результате дробления или измельчения.

Для компактного описания могут использоваться показатели F80 и P80.

F80 — размер частиц, меньше которого находится 80 % массы исходного материала.

P80 — размер частиц, меньше которого находится 80 % массы продукта.

При этом F80 и P80 необходимо определять по сопоставимым гранулометрическим данным соответствующих потоков.

Для оценки степени измельчения можно рассмотреть отношение:

R80 = F80 / P80.

Оно характеризует изменение выбранного показателя крупности между питанием и продуктом.

Но одного отношения F80/P80 недостаточно для полной оценки энергетического результата.

Две пробы могут иметь близкий P80, но различаться по содержанию очень мелких или крупных частиц.

Поэтому при необходимости необходимо анализировать не только отдельные характерные размеры, но и распределение материала по фракциям.

Как установить необходимую крупность

Требуемая крупность должна следовать из технологического задания для соответствующего передела.

Например, дробильное оборудование должно обеспечивать подготовку материала для следующей операции, а мельничный контур — получать продукт, соответствующий требованиям дальнейшей обработки.

При энергетическом анализе нельзя самостоятельно объявлять более крупный продукт допустимым только потому, что для его получения требуется меньше электроэнергии.

Сначала необходимо установить технологические требования.

Если задан допустимый диапазон крупности, энергетические показатели следует сопоставлять для режимов, обеспечивающих результат в пределах этого диапазона.

Если требуется определённое распределение частиц, необходимо проверять соответствие всего контролируемого гранулометрического состава, а не только одного P80.

Полезным энергетическим результатом является получение необходимой крупности при обоснованном расходе энергии, а не максимально крупного или максимально мелкого продукта.

Как сравнивать два режима измельчения

Для корректного сравнения необходимо установить, насколько сопоставимы:

свойства исходной руды;
гранулометрия питания;
масса переработанного сухого материала;
требуемая крупность готового продукта;
фактически достигнутая гранулометрия;
циркулирующая нагрузка;
границы электрического измерения.

Если эти условия подтверждены, можно сопоставлять удельную энергию двух режимов.

Если один режим обеспечивает необходимую крупность при меньших кВт·ч/т, это может указывать на более энергетически результативную работу рассматриваемого контура.

Однако если во втором режиме руда была более трудноизмельчаемой, прямое сравнение без учёта свойств материала может привести к неверному выводу.

Поэтому энергетическое преимущество необходимо подтверждать при сопоставимой производственной задаче.

Когда излишне тонкий помол создаёт дополнительные энергозатраты

Излишне тонким помолом можно считать получение более мелкого продукта, чем требуется для соответствующей технологической задачи, при условии что дополнительное уменьшение крупности не обеспечивает необходимого полезного результата.

Такое состояние важно для энергоанализа, поскольку дальнейшее разрушение частиц требует механической работы.

Если мельничный контур продолжает измельчать материал после достижения достаточной крупности, часть электрической энергии может расходоваться на дополнительное уменьшение размера частиц без технологической необходимости.

Но установить это только по высокой мощности мельницы нельзя.

Необходимо подтвердить три обстоятельства:

какая крупность действительно требуется;
какую гранулометрию обеспечивает фактический режим;
как изменяется удельное энергопотребление при достижении соответствующего результата.

Ситуация: фактический продукт тоньше установленного требования

Если гранулометрический анализ показывает, что материал измельчается заметно тоньше технологически необходимого состояния, возникает основание проверить режим.

Однако само превышение степени измельчения ещё не показывает величину возможной экономии.

Необходимо определить, можно ли получить требуемый продукт при меньшей механической работе и сохранении необходимой производительности.

Для этого рассматривают подтверждённые рабочие режимы оборудования и взаимодействие мельницы с классификацией.

Если после технически допустимой корректировки продукт остаётся в пределах необходимых характеристик, а удельный расход энергии уменьшается, появляется основание оценивать энергетический результат изменения режима.

Если же более крупный продукт перестаёт соответствовать технологическому заданию, уменьшение энергии нельзя считать подтверждённым улучшением.

Ситуация: P80 соответствует заданию, но образуется избыток мелких фракций

Возможна ситуация, когда показатель P80 находится в пределах требуемого значения, но распределение частиц содержит больше мелкого материала, чем необходимо.

Если сравнивать только P80, такая особенность может остаться незамеченной.

Поэтому при подозрении на излишнее измельчение необходимо рассмотреть содержание соответствующих мелких фракций и сопоставить его с технологическим требованием.

Если избыток мелочи подтверждён, проверяют, связан ли он с чрезмерной продолжительностью обработки или некорректным разделением материала.

При этом нельзя автоматически утверждать, что весь избыток мелкой фракции возник из-за работы мельницы. Необходимо учитывать гранулометрический состав исходного питания и фактические потоки классификации.

Когда более тонкое измельчение технически необходимо

Не всякое увеличение удельной энергии является перерасходом.

Если технологическое задание требует более мелкого продукта для дальнейшей обработки, соответствующее увеличение работы по разрушению материала может быть обоснованным.

В таком случае оценивать эффективность только по уменьшению кВт·ч/т неправильно.

Необходимо установить, обеспечивает ли оборудование заданную крупность при сопоставимых свойствах сырья и обоснованном энергетическом расходе.

Таким образом, излишне тонкий помол является возможным резервом энергосбережения только после подтверждения отсутствия необходимости в дополнительном измельчении.

Как твёрдость и измельчаемость руды изменяют расход энергии

Свойства руды определяют сопротивление материала механическому разрушению.

Поэтому одинаковое оборудование при близкой производительности может потреблять различное количество энергии для получения заданной крупности из разного сырья.

Если на предприятие начинает поступать более трудноизмельчаемая руда, производительность мельницы при сохранении требуемого продукта может уменьшиться.

При этом удельное энергопотребление возрастёт.

Такой рост нельзя автоматически считать результатом технической неисправности.

Для проверки необходимо сопоставить характеристики сырья и фактический энергетический результат.

Какие свойства материала необходимо учитывать

В зависимости от принятых методов исследования могут использоваться показатели прочности, твёрдости и измельчаемости руды.

Однако эти характеристики не являются взаимозаменяемыми.

Например, качественное описание материала как «твёрдого» само по себе не позволяет рассчитать конкретное количество киловатт-часов на тонну.

Для энергетического сравнения необходимо использовать подтверждённую характеристику, связанную с рассматриваемым процессом разрушения.

Если имеются результаты испытаний измельчаемости, их необходимо сопоставлять с соответствующим режимом и требуемой крупностью.

Если используются архивные производственные данные, необходимо проверять, к каким партиям руды относятся измеренные значения.

Недопустимо переносить энергетическую характеристику одной разновидности сырья на другую без обоснования.

Как отличить влияние руды от изменения работы мельницы

Рассмотрим два периода, в которых удельное потребление мельницы различается.

Сначала проверяют, одинаково ли определены энергопотребление и тоннаж.

Затем сопоставляют исходную крупность и требуемый продукт.

После этого проверяют характеристики измельчаемости.

Если во втором периоде сырьё стало труднее разрушать, а оборудование продолжило обеспечивать заданную крупность, часть роста кВт·ч/т может объясняться изменением руды.

Если свойства материала сопоставимы, необходимо исследовать другие причины: состояние футеровки, циркулирующую нагрузку и фактические режимы мельничного контура.

Если сведения о свойствах руды отсутствуют, технический вывод остаётся ограниченным.

Следующим действием может стать испытание соответствующих проб или уточнение производственных данных, позволяющих связать измеренный расход с характеристиками сырья.

Как износ футеровки может влиять на энергию измельчения

Футеровка мельницы участвует в формировании условий взаимодействия оборудования, мелющих тел и перерабатываемого материала.

Её состояние может влиять на характер движения загрузки и эффективность передачи механической энергии процессу измельчения.

Однако износ футеровки нельзя считать доказанной причиной перерасхода только на основании увеличения кВт·ч/т.

Необходимо установить, действительно ли изменившееся состояние рабочих элементов влияет на переработку материала.

Какие признаки необходимо сопоставить

Для проверки используют:

сведения о фактическом состоянии футеровки;
данные о её замене и обслуживании;
потребляемую мощность мельницы;
производительность по сухой руде;
гранулометрию питания и продукта;
свойства перерабатываемого материала;
режимы работы и циркулирующую нагрузку.

Например, если при сопоставимой руде и близких условиях работы производительность уменьшается, а требуемая крупность достигается с большими удельными затратами, состояние футеровки становится одной из проверяемых причин.

Но такое изменение может быть связано и с классификацией либо свойствами питания.

Поэтому необходимо исследовать альтернативные объяснения до окончательного заключения.

Как проверить результат после обслуживания

Если выполнена замена футеровки или другое подтверждённое техническое действие, можно сопоставить показатели до и после него.

Для этого необходимо использовать периоды со сравнимыми характеристиками руды, производительностью и требованиями к продукту.

Если после обслуживания при сопоставимых условиях изменилась связь между энергопотреблением и результатом измельчения, появляется основание оценивать влияние состояния рабочих элементов.

Однако снижение мощности после обслуживания не обязательно означает уменьшение удельной энергии.

Необходимо одновременно проверить тоннаж и крупность продукта.

Если мощность снизилась, но производительность уменьшилась ещё сильнее, показатель кВт·ч/т может увеличиться.

И наоборот, при увеличении производительности удельные затраты могут уменьшиться даже без заметного снижения электрической мощности.

Поэтому технический эффект восстановления футеровки оценивают по энергии на тонну при заданном результате измельчения, а не только по изменению нагрузки электродвигателя.

Как классификация влияет на фактическую нагрузку мельницы

В замкнутом мельничном контуре классификация разделяет материал на готовый продукт и поток, возвращаемый на повторное измельчение.

Поэтому даже при исправной мельнице её удельное энергопотребление может зависеть от того, какой материал возвращается в контур.

Особенно важно установить величину и состав циркулирующей нагрузки.

Циркулирующая нагрузка характеризует количество материала, повторно проходящего через соответствующее оборудование вследствие возврата из классификации.

Для упрощённого установившегося контура:

Qмельница = Qсвежее + Qвозврат,

где Qмельница — полный поток сухого материала через мельницу; Qсвежее — свежее питание; Qвозврат — возвращаемый материал.

Относительную величину возврата можно представить как:

C = Qвозврат / Qсвежее × 100 %.

Такое определение необходимо согласовать с принятой схемой и правилами учёта потоков.

Если контур имеет дополнительные возвраты, точки подачи или промежуточное накопление материала, требуется соответствующее уточнение баланса.

Почему большой возврат может сопровождаться повышенной удельной энергией

Если классификатор возвращает больше материала, через мельницу может проходить больший полный поток при том же количестве свежего питания.

Это изменяет условия загрузки и обработки.

Однако высокий возврат сам по себе не всегда означает неправильную работу классификации.

Для определённой технологической схемы циркулирующая нагрузка может быть необходимой составляющей получения заданного продукта.

Поэтому необходимо установить не только массу возврата, но и его гранулометрический состав.

Если на повторное измельчение возвращается материал, который уже соответствует требованиям готового продукта, появляется основание проверить правильность разделения.

В таком случае часть материала может проходить дополнительную механическую обработку без необходимой технологической причины.

Однако для подтверждения этого вывода необходимы данные о фактической крупности возвратного потока и требованиях к готовому продукту.

Как проверить некорректную классификацию

Для технического анализа сопоставляют:

массу свежего питания;
массу возвратного потока;
гранулометрию питания классификатора;
гранулометрию готового продукта;
гранулометрию возвращаемого материала;
производительность мельницы;
потребление электроэнергии мельничного контура.

Если возвращается значительное количество уже достаточно мелкого материала, необходимо выяснить, почему он не выводится в готовый продукт.

Если, напротив, в готовом продукте остаётся чрезмерное количество крупных частиц, необходимо проверить, соответствует ли фактическое разделение требуемому результату.

Оба случая могут влиять на работу мельницы, но характер необходимой проверки будет различным.

При этом изменение режима классификации нельзя оценивать исключительно по уменьшению возврата.

Необходимо подтвердить, что после корректировки сохраняется необходимая гранулометрия готового продукта и не нарушается устойчивость работы контура.

Почему для замкнутого контура важно правильно выбрать тоннаж

В системе с возвратом материала существует несколько показателей производительности.

Свежее питание характеризует массу новой руды, поступающей в контур.

Полный поток через мельницу включает свежее питание и возвращаемый материал.

Эти величины не равны при наличии циркулирующей нагрузки.

Если необходимо оценить энергию, затраченную на получение готового продукта из нового сырья, обычно используют согласованную массу свежего сухого питания за период при установившемся балансе.

Тогда:

eконтур = Eконтур / Mсвежее.

Если же задача состоит в описании текущей загрузки оборудования, полезно знать полный поток материала через мельницу.

Но нельзя в одном периоде делить электрическую энергию на свежее питание, а в другом — на сумму свежего питания и возврата, после чего непосредственно сравнивать результаты.

Такое сравнение приведёт к различным физическим основаниям показателя.

Например, увеличение циркулирующей нагрузки способно увеличить полный поток через мельницу без соответствующего роста количества нового сырья, переработанного фабрикой.

Если использовать полный поток в знаменателе, показатель энергии на тонну может уменьшиться математически, хотя расход электроэнергии на тонну свежей руды не улучшился.

Поэтому в заключении необходимо указывать:

какая масса использована при расчёте кВт·ч/т;
относится ли показатель к свежему питанию или полному потоку;
включена ли энергия классификации и вспомогательных элементов;
какой технологической границе соответствует результат.

Изменение знаменателя не является энергетической экономией. Удельный показатель должен сохранять одну и ту же физическую основу на протяжении сравнения.

Как совместно оценивать дробилку и мельницу

Дробление и измельчение выполняют последовательные стадии механического разрушения материала.

Изменение работы дробилки способно изменить гранулометрический состав питания мельницы.

Поэтому энергетическое преимущество одного дробильного режима необходимо проверять с учётом последующих затрат на измельчение.

Например, более интенсивное дробление может потребовать дополнительной электрической энергии дробилки, но уменьшить крупность материала, поступающего в мельницу.

В результате мельничный контур может потреблять меньше энергии для получения заданного продукта.

Возможна и противоположная ситуация: снижение электрического расхода дробилки сопровождается более крупным материалом на выходе, из-за чего последующее измельчение требует большей работы.

Поэтому минимизация потребления только одного агрегата не всегда соответствует минимизации затрат на весь рассматриваемый контур механического разрушения.

Как рассчитать суммарную удельную энергию

Если дробление и измельчение последовательно обрабатывают сопоставимый поток сухого материала, можно определить суммарное энергопотребление соответствующего контура:

Eсум = Eдроб + Eизм + Eвсп,

где Eдроб — энергия дробильного оборудования; Eизм — энергия мельниц; Eвсп — потребление тех вспомогательных элементов, которые входят в выбранную границу механической обработки.

При этом каждая составляющая должна учитываться только один раз.

Суммарная удельная энергия:

eсум = Eсум / Mсвежее.

Расчёт применим при согласованных периодах и корректном учёте массы поступившего сухого сырья.

Для сравнения необходимо сохранять одинаковую границу оборудования и требуемую конечную крупность продукта.

Если один вариант обеспечивает более крупный продукт и меньший расход энергии, а другой — требуемую более тонкую крупность, результаты не являются равнозначными по полезной технологической работе.

Как оценить изменение распределения энергии между стадиями

Для двух сопоставимых режимов определяют:

ΔEдроб = Eдроб,исх − Eдроб,нов.

ΔEизм = Eизм,исх − Eизм,нов.

При одинаковых границах:

ΔEсум = ΔEдроб + ΔEизм + ΔEвсп.

Положительная суммарная разность показывает снижение расхода энергии в рассматриваемом контуре.

Но для подтверждения улучшения необходимо также проверить, что:

обработана сопоставимая масса руды;
свойства материала учтены;
конечная крупность соответствует одному технологическому заданию;
изменение циркулирующей нагрузки отражено в расчёте;
все необходимые составляющие электрического потребления находятся внутри согласованной границы.

Если эти условия не выполняются, суммарная разность может отражать изменение производственной задачи, а не повышение энергетической результативности оборудования.

Как сопоставлять несколько рабочих режимов без ложных выводов

Для установления технической зависимости полезно сравнивать несколько характерных режимов дробления или измельчения.

Однако необходимо избегать смешения условий, которые способны существенно изменить результат.

Например, два периода могут различаться одновременно по твёрдости руды, производительности и настройкам классификации.

Если удельная энергия изменилась, нельзя без дополнительного анализа определить вклад каждого фактора.

Для обоснованного сравнения необходимо выделить сопоставимые группы наблюдений.

Сопоставление при близких свойствах руды

Если имеются данные о работе на сырье с подтверждённо сопоставимой измельчаемостью, можно исследовать зависимость удельной энергии от крупности продукта и производительности.

Если при более тонком продукте удельный расход возрастает, необходимо установить, соответствует ли это дополнительной работе по измельчению.

Если при близкой крупности расход существенно различается, проверяют классификацию, загрузку и состояние оборудования.

Сопоставление при изменившихся свойствах руды

Если характеристики сырья различаются, необходимо определить, существует ли подтверждённая зависимость между измельчаемостью и энергозатратами.

Если такой зависимости нет, прямое сравнение кВт·ч/т позволяет выявить изменение показателя, но не позволяет однозначно оценить техническую эффективность мельницы.

Следующим действием становится уточнение свойств сырья или формирование сопоставимых групп данных.

Сопоставление при изменении классификации

Если одновременно с изменением работы мельницы изменены параметры классификации, необходимо учитывать совместный результат контура.

Например, уменьшение возврата может сопровождаться изменением крупности готового продукта.

Поэтому вывод о снижении энергозатрат допустим только после проверки требуемой гранулометрии.

Если продукт соответствует заданию, а удельная энергия контура уменьшилась при сопоставимом сырье, это может служить основанием для положительного технического вывода.

Если продукт не соответствует требованию, меньшие кВт·ч/т не подтверждают полезность изменения.

Как отличить излишний помол от перерасхода из-за руды, футеровки и классификации

Повышенное удельное энергопотребление может иметь несколько конкурирующих объяснений.

Поэтому техническая проверка должна учитывать не только величину расхода, но и признаки, по которым причины различаются.

Возможная причина	Что может наблюдаться	Какую проверку выполнить	Какой вывод допустим
Излишне тонкий помол	Продукт мельницы тоньше необходимого технологического состояния	Сопоставить фактическую гранулометрию с заданием и расходом энергии	Дополнительное измельчение может быть избыточным, если оно не требуется технологически
Изменение твёрдости или измельчаемости руды	При сопоставимом задании увеличиваются удельные затраты либо снижается производительность	Уточнить характеристики сырья и исходную крупность	Часть роста кВт·ч/т может объясняться большей трудностью разрушения материала
Износ футеровки	Изменяется связь между мощностью, производительностью и крупностью продукта	Проверить состояние футеровки и сопоставимые показатели до и после обслуживания	Влияние износа можно оценивать после подтверждения его связи с результатом измельчения
Некорректная классификация	Изменяется возвратный поток или в него поступает материал, не требующий повторного измельчения	Сопоставить гранулометрию питания, готового продукта и возврата	Повторная обработка части материала может создавать дополнительные энергозатраты
Снижение производительности	При близкой мощности перерабатывается меньше сухой руды	Проверить фактический тоннаж, загрузку и причины уменьшения потока	Рост удельной энергии подтверждается, но его причина требует отдельного установления
Несопоставимые измерения	Показатели энергии и тоннажа относятся к разным границам или периодам	Проверить точки учёта, единицы и временные интервалы	До исправления исходных данных вывод об эффективности недостоверен

Таблица показывает, почему одну величину повышенного расхода нельзя автоматически объяснить конкретным дефектом.

Например, более твёрдая руда и некорректная классификация могут одновременно приводить к росту удельной энергии.

При этом износ футеровки также способен влиять на результат.

Если обнаружено несколько возможных причин, их необходимо проверять последовательно, сохраняя измеренные параметры каждого состояния.

Не следует менять сразу все настройки и затем объявлять найденную экономию результатом одного конкретного действия.

Если несколько изменений выполнены одновременно, их индивидуальный вклад может остаться неразделённым.

В каком порядке проверять причины повышенной энергии измельчения

Для практической диагностики целесообразно использовать последовательность, которая сначала исключает ошибки исходных данных, а затем рассматривает физические причины.

Проверить энергетические измерения. Установить фактическое потребление оборудования, его границу и соответствующий период.
Подтвердить тоннаж. Определить массу свежего сухого питания, переработанную за тот же период.
Рассчитать удельную энергию. Получить кВт·ч/т на одной неизменной физической основе.
Сопоставить гранулометрию. Проверить исходную крупность, фактический продукт и установленное требование.
Уточнить свойства руды. Определить, не связано ли изменение удельных затрат с другой измельчаемостью материала.
Проверить циркулирующую нагрузку. Установить величину и крупность возвратного потока.
Проверить состояние рабочих элементов. Сопоставить фактическую футеровку и другие существенные технические характеристики с режимом мельницы.
Оценить связанную работу дробилки и мельницы. Установить, не изменились ли затраты последующего измельчения вследствие другой крупности дроблёного материала.
Определить необходимое действие. Назначить измерение, проверку технического состояния или допустимую корректировку режима.
Проверить результат. Повторно определить удельную энергию при сопоставимом сырье и подтверждённой крупности продукта.

Эта последовательность не означает, что при любой ситуации необходимо выполнять все возможные измерения.

Если сразу обнаружено, что сравниваемые периоды имеют разные измерительные границы, сначала необходимо восстановить их сопоставимость.

Если достоверно подтверждён излишне тонкий продукт, первоочередной задачей становится проверка условий получения требуемой крупности.

Если основной источник неопределённости — изменение руды, без сведений о её измельчаемости технический вывод может оказаться преждевременным.

Следующая проверка должна устранять неопределённость, которая действительно способна изменить оценку энергетической результативности оборудования.

Как проверить изменение режима без нарушения технологического результата

Если анализ указывает на возможность уменьшения излишнего измельчения, необходимо определить, допускает ли технологическое задание изменение режима.

При этом нельзя использовать снижение потребляемой мощности как единственный критерий успешности.

Перед проверкой нового режима устанавливают:

допустимую крупность готового продукта;
необходимую производительность;
характеристики поступающей руды;
технические ограничения мельницы и связанного оборудования;
показатели классификации, которые должны сохраняться в допустимых пределах;
состав энергетических измерений для контрольного сравнения.

Если изменение допустимо, результаты оценивают по одной и той же технологической границе.

Для контрольного режима определяют:

eконтр = Eконтр / Mконтр.

Затем сопоставляют его с исходным удельным потреблением при соответствующих свойствах руды и необходимой крупности.

Если энергия на тонну уменьшилась, а продукт продолжает соответствовать заданию, появляется основание оценивать результат корректировки как положительный.

Если продукт оказался слишком крупным, уменьшение кВт·ч/т не является достаточным подтверждением улучшения.

Если удельный расход практически не изменился, необходимо проверить, действительно ли новая настройка повлияла на процесс механического разрушения.

Если результат зависит от свойств руды, следует ограничить вывод соответствующими характеристиками сырья.

Нельзя распространять эффект одного контрольного режима на все разновидности руды и уровни производительности без дополнительной проверки.

Как определить, какие дополнительные измерения действительно необходимы

После первоначального анализа не всегда требуется установка новых приборов.

Если существующие архивы позволяют связать электроэнергию, тоннаж и гранулометрию, можно использовать их для построения зависимости.

Если данные отсутствуют, необходимо определить, какой именно показатель препятствует техническому выводу.

Недостающий показатель	Почему без него вывод ограничен	Необходимое действие
Фактическая электрическая мощность	Нельзя определить достоверный расход энергии оборудования	Получить архив электроэнергии или выполнить соответствующее измерение
Тоннаж за период	Нельзя рассчитать сопоставимые кВт·ч/т	Уточнить массу сухого материала и её временную принадлежность
Гранулометрия питания	Неизвестна исходная крупность материала	Провести или уточнить анализ соответствующего потока
Гранулометрия готового продукта	Нельзя установить, достигнута ли необходимая степень измельчения	Получить данные распределения частиц и сопоставить их с заданием
Характеристики измельчаемости руды	Нельзя отделить влияние сырья от изменения работы оборудования	Уточнить подтверждённые характеристики соответствующих партий
Циркулирующая нагрузка	Неизвестна фактическая повторная обработка материала	Проверить материальный баланс и возвратный поток
Состояние футеровки	Не проверена одна из возможных технических причин изменения режима	Сопоставить сведения об обслуживании и фактическое состояние рабочих элементов
Энергия связанного контура	Локальное уменьшение расхода может сопровождаться увеличением затрат на следующей стадии	Уточнить согласованную границу дробления и измельчения

Если отсутствует только гранулометрия продукта, дополнительные измерения электрической мощности не устранят главную неопределённость: неизвестно, какую степень измельчения обеспечивает оборудование.

Если гранулометрия подтверждена, но неизвестна фактическая масса сухой руды, невозможно корректно рассчитать удельную энергию.

Если оба показателя известны, но руда существенно различается по свойствам, следует проверить её измельчаемость.

Если рост затрат совпадает с изменением возвратного потока, необходимы данные о классификации.

Таким образом, объём дальнейших измерений определяется конкретной недостающей связью между энергией и результатом механического разрушения.

Как оформить техническую оценку работы дробилок и мельниц

Итоговый документ должен показывать не только энергопотребление оборудования, но и условия, в которых достигнута соответствующая крупность продукта.

Для этого результаты объединяют в ведомость сопоставимых технологических режимов.

Элемент результата	Что необходимо отразить
Граница анализа	Отдельная дробилка, мельница или связанный контур механического разрушения материала
Периоды сравнения	Интервалы работы и подтверждение сопоставимости исходных данных
Электрическое потребление	Фактическую мощность и энергию соответствующего оборудования
Производительность	Массу переработанного сухого материала и основу расчёта тоннажа
Удельная энергия	КВт·ч/т при согласованной энергетической и материальной границе
Исходная крупность	Гранулометрический состав питания и соответствующие характеристики
Крупность продукта	Фактическое распределение частиц и сопоставление с технологическим заданием
Свойства руды	Подтверждённые характеристики измельчаемости рассматриваемого сырья
Циркулирующая нагрузка	Массу и свойства возвращаемого материала
Техническое состояние	Сведения о футеровке и других элементах, существенных для проверяемого режима
Конкурирующие объяснения	Влияние сырья, классификации, состояния оборудования и возможного излишнего помола
Вывод	Связь удельной энергии с производительностью и достигнутой крупностью
Следующее действие	Необходимое измерение, проверку или допустимую техническую корректировку

Если данных достаточно, результат можно представить как зависимость удельного энергопотребления от крупности продукта при сопоставимых свойствах руды и производительности.

Если имеются подтверждённые наблюдения для нескольких режимов, можно установить, как изменяются кВт·ч/т при получении более мелкого или крупного продукта.

Однако такая зависимость должна сопровождаться указанием диапазона исследованных нагрузок и характеристик сырья.

Если режимы существенно отличаются по измельчаемости, их нельзя без корректировки объединять в одну универсальную зависимость.

Если отсутствуют данные о классификации, необходимо указать, что влияние возвратного потока на удельную энергию пока не подтверждено.

Если предполагается износ футеровки, но нет сведений о её состоянии и сопоставимых показателей оборудования, соответствующая причина остаётся гипотезой.

Если выявлен продукт тоньше необходимого, это является основанием для технической проверки режима, но не доказательством определённой величины экономии до соответствующего энергетического сравнения.

Какие выводы допустимы по результатам анализа

Техническая оценка дробильного и измельчительного оборудования должна завершаться конкретным объяснением связи между электрической энергией и результатом механического разрушения материала.

Возможны несколько различных выводов.

Удельный расход увеличился вследствие изменения характеристик руды. Такой вывод допустим, если подтверждены соответствующие свойства сырья и их связь с энергетическим результатом при сопоставимой крупности продукта.

Обнаружено излишнее измельчение. Такой вывод возможен, если фактический продукт тоньше технологически необходимого, а дополнительная степень разрушения не требуется для выполнения полезной задачи.

Возможен перерасход из-за некорректной классификации. Основанием служат данные о возвратном потоке и его крупности. Окончательный вывод требует проверки, действительно ли дополнительная обработка материала не нужна.

Предполагается влияние износа футеровки. Необходимо подтвердить изменение технического состояния и сопоставить показатели работы оборудования при соответствующих условиях.

Рост кВт·ч/т связан со снижением производительности. В этом случае увеличение удельной энергии может быть рассчитано достоверно, но его физическую причину необходимо определить отдельно.

Снижение мощности не обеспечило улучшения. Если потребление энергии за единицу массы не уменьшилось либо продукт перестал соответствовать заданию, нельзя считать одно снижение мощности достаточным положительным результатом.

Эффективность режима пока не установлена. Такой вывод необходим, когда отсутствуют сопоставимые сведения о тоннаже, гранулометрии, свойствах руды или электрическом потреблении.

Во всех случаях итог должен содержать следующее техническое действие: уточнение измерительных данных, проверку циркулирующей нагрузки, анализ гранулометрии, обследование футеровки либо сравнение допустимых режимов при сопоставимом сырье.

Главные ограничения оценки энергетической эффективности дробления и измельчения

Оценка энергетической результативности дробилок и мельниц не может основываться только на потребляемой мощности.

Мощность необходимо сопоставлять с производительностью и степенью разрушения материала.

Высокие кВт·ч/т также не всегда свидетельствуют о техническом перерасходе. Причиной может быть более трудноизмельчаемая руда, другая исходная крупность или более тонкий продукт, действительно необходимый по технологическому заданию.

С другой стороны, даже небольшая мощность не означает рационального расходования энергии, если производительность низкая или материал многократно возвращается на обработку без необходимого результата.

При оценке необходимо соблюдать основные ограничения:

Крупность продукта должна соответствовать технологическому заданию. Нельзя объявлять более крупный продукт лучшим только из-за снижения электроэнергии.
Свойства руды должны быть сопоставимы. Без учёта измельчаемости нельзя автоматически приписывать рост удельных затрат оборудованию.
Тоннаж должен иметь одну основу. Свежее питание и полный поток с возвратом нельзя произвольно подменять друг другом.
Энергетические границы должны совпадать. Нельзя сравнивать расход отдельного двигателя с энергией всего мельничного контура без соответствующего уточнения.
Износ футеровки требует подтверждения. Сам по себе рост кВт·ч/т не доказывает наличие конкретного технического дефекта.
Некорректная классификация должна подтверждаться материальными потоками. Высокая циркулирующая нагрузка не всегда является избыточной.
Излишне тонкий помол нельзя устанавливать только по мощности. Необходимо сравнить фактическую гранулометрию с технологической потребностью.
Результат одного режима нельзя автоматически переносить на другую руду или производительность. Требуется проверить применимость установленной зависимости.

Итоговый технический результат — зависимость удельного энергопотребления дробления и измельчения от производительности и требуемой крупности продукта с указанием свойств руды, циркулирующей нагрузки и условий измерения.

Такая зависимость позволяет отличить необходимую механическую работу от потенциально избыточной. Если фактический продукт слишком мелкий, определяют возможность корректировки режима. Если энергозатраты выросли при сопоставимой крупности, проверяют измельчаемость сырья, состояние футеровки и работу классификации.

Если исходных измерений недостаточно, результат должен содержать конкретную недостающую величину и способ её получения. До этого нельзя утверждать фактический перерасход или определённую экономию оборудования.

Практическую связь между мощностью, тоннажом и гранулометрией исследуют при обследовании горно-обогатительных предприятий. Если сопоставимые измерения показывают отклонение фактической работы дробилок и мельниц от необходимого технологического результата, полученные данные используют для выявления неэффективных режимов работы оборудования с обязательной проверкой свойств руды, производительности и крупности продукта.