Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Выбор между двумя типами барабанных мельниц — шаровая или стержневая мельница — сводится к простому вопросу: какой характер измельчения нужен. В шаровой мельнице мелющие тела — стальные шары — контактируют с материалом точечно, давая ударно-истирающее воздействие и тонкий помол. В стержневой мельнице мелющие тела — длинные стальные стержни — лежат вдоль оси барабана и контактируют с материалом по линии: измельчение идёт преимущественно раздавливанием, более селективно, без чрезмерного переизмельчения.
Оба типа объединены одним стандартом — ГОСТ 10141-91 «Мельницы стержневые и шаровые. Общие технические требования». Стержневые мельницы применяют, как правило, на первой стадии измельчения и для получения относительно крупного, равномерного по гранулометрии продукта; шаровые — на следующих стадиях, для тонкого помола рудного и нерудного сырья.
Барабанная мельница — устройство для измельчения материалов, рабочим элементом которого служит вращающийся барабан, заполняемый мелющими телами и измельчаемым материалом. Барабан вращается вокруг горизонтальной оси; мелющие тела поднимаются на определённую высоту и затем падают, разрушая загруженный материал. Различие между шаровой и стержневой мельницами — в форме мелющих тел и характере их взаимодействия с измельчаемым продуктом.
В шаровой мельнице мелющие тела — стальные шары — контактируют между собой и с измельчаемым материалом в отдельных точках. На разрушение материала работают три механизма: удар (свободно падающие шары), истирание (шары перекатываются друг по другу и по футеровке) и раздавливание (шар прижимает кусок материала к футеровке или к другому шару). Это даёт высокую степень измельчения и продукт мелких фракций, но одновременно повышает риск переизмельчения наиболее хрупких компонентов сырья.
В стержневой мельнице мелющие тела — длинные стальные стержни, уложенные вдоль оси барабана — контактируют с материалом по линии. Это создаёт эффект селективного дробления: крупные куски, попадающие под стержень, разрушаются преимущественно раздавливанием и изломом, а уже измельчённые фракции «защищены» от повторного контакта стержня. В результате гранулометрический состав продукта получается более узким, без значительной доли шламовых частиц.
Главное различие — характер контакта мелющих тел с материалом: точечный у шаров и линейный у стержней. Это и определяет принципиально разные «характеристики» измельчения у двух типов мельниц.
Барабан мельницы выполнен в виде стального цилиндрического корпуса с торцевыми крышками, опирается на коренные подшипники и приводится во вращение электродвигателем через зубчатую передачу или непосредственно через венцовую шестерню. Внутренняя поверхность барабана защищена сменной футеровкой, форма которой влияет на траекторию движения мелющих тел и интенсивность измельчения. Загрузка материала и разгрузка продукта осуществляются через полые цапфы.
ГОСТ 10141-91 классифицирует мельницы в зависимости от формы мелющих тел и способа разгрузки на четыре типа.
В обозначении мельницы по ГОСТ 10141-91 после буквенной части указывают внутренний диаметр барабана и его длину в миллиметрах. Например, обозначение МШР 2100×3000 расшифровывается как шаровая мельница с разгрузкой через решётку, внутренним диаметром барабана 2100 мм и длиной 3000 мм. Допускается по требованию потребителя изготовление мельниц с низким уровнем слива (исполнение Н) и с удлинённым валом (исполнение В).
Стандарт распространяется на мельницы, предназначенные для мокрого измельчения рудных и нерудных полезных ископаемых (кроме пластичных).
Требования к стальным мелющим шарам устанавливает действующий ГОСТ 7524-2015 «Шары мелющие стальные для шаровых мельниц. Технические условия» (с Изменением №1, 2023 г.). Стандарт распространяется на шары, изготовленные методами прокатки, ковки и штамповки. По ГОСТ 7524-2015 мелющие шары измельчают материал в шаровых мельницах истиранием, ударом и раздавливанием.
Стандартом предусмотрены группы твёрдости шаров и регламентированы условный и номинальный диаметры. На практике в шаровых мельницах применяют шары разных диаметров — крупные на первых стадиях помола, мелкие — на доизмельчении. Конкретный сортамент диаметров и групп твёрдости подбирают под характеристики измельчаемого материала по технологическому проекту.
Мелющие стержни — горячекатаные или калиброванные прутки круглого сечения, длина которых близка к рабочей длине барабана мельницы (обычно несколько короче, чтобы стержни могли свободно перекатываться). Материал — углеродистая или низколегированная сталь повышенной твёрдости. В отличие от шаров, стержни не имеют отдельного действующего общесоюзного / межгосударственного ГОСТа на изделие; их типоразмеры и качество регламентируются техническими условиями производителей и проектной документацией.
При загрузке стержней важно, чтобы их длина была согласована с длиной барабана: слишком короткий стержень начинает работать «как шар» и теряет своё ключевое преимущество — селективное разрушение материала по линии контакта.
Эффективность барабанной мельницы напрямую зависит от частоты вращения барабана. При слишком малой частоте мелющие тела «скользят» по нижней части барабана, и измельчение идёт преимущественно истиранием; при слишком большой — центробежная сила прижимает их к стенке барабана, и они вообще перестают отрываться, тогда измельчение прекращается. Граничную частоту вращения, при которой материал у стенки барабана начинает удерживаться центробежной силой, называют критической.
nкр = (30/π) · √(g/R) ≈ 42,3 / √D
Рабочую частоту вращения мельницы выбирают как долю от критической. В справочной и проектной практике:
nкр = 42,3 / √2,1 ≈ 29,2 мин⁻¹
n = 0,75 · 29,2 ≈ 21,9 мин⁻¹
Степень заполнения — отношение объёма мелющих тел в насыпном состоянии к внутреннему объёму барабана. Этот параметр определяет мощность, потребляемую мельницей, и эффективность измельчения.
Меньшая загрузка стержневой мельницы по сравнению с шаровой при одинаковом объёме барабана — важная особенность, учитываемая при сопоставлении производительности двух типов оборудования.
Главное различие между шаровой и стержневой мельницами в части продукта — крупность и равномерность гранулометрического состава.
Шаровая мельница способна производить более тонкий помол, чем стержневая. На промышленных рудных и нерудных материалах шаровые мельницы применяют для получения продукта с крупностью до десятков микрометров. Стержневые мельницы дают существенно более крупный продукт — обычно крупностью порядка десятых долей миллиметра; они работают как первая стадия мокрого измельчения после дробления и часто предшествуют шаровым.
При линейном контакте стержня с материалом доля «случайных» соударений мелких частиц со стержнем меньше, чем шаров между собой. Поэтому стержневая мельница даёт гранулометрический состав более узкий, с меньшей долей переизмельчённого шламового материала. Это важно в технологиях обогащения, где переизмельчение приводит к потере полезного компонента с тонкими хвостами.
Шаровая мельница, напротив, благодаря интенсивному ударно-истирающему воздействию даёт более широкий гранулометрический состав и склонна к переизмельчению наиболее хрупких компонентов сырья, что в одних задачах является преимуществом (тонкий помол), а в других — недостатком (потери при обогащении).
Шары и стержни — расходные элементы. По мере работы они истираются, уменьшаются в размерах, постепенно теряют рабочую массу и должны догружаться или заменяться. Скорость износа определяется твёрдостью и абразивностью измельчаемого материала, твёрдостью самих мелющих тел и режимом работы мельницы.
Мельницы оборудуются устройствами для перефутеровки барабана с выгрузкой мелющих тел, медленного поворота барабана, подъёма барабана при ремонте, а в случае стержневых — устройством для загрузки стержней. Перечень таких ремонтных приспособлений приведён в ГОСТ 10141-91.
Выбор делают по совокупности факторов: требуемой крупности и равномерности продукта, характеристикам исходного сырья, месту мельницы в технологической схеме.
Формой мелющих тел и характером их контакта с материалом. В шаровой мельнице — стальные шары, точечный контакт, измельчение ударом, истиранием и раздавливанием, тонкий продукт. В стержневой — стальные стержни, лежащие вдоль оси барабана, линейный контакт, селективное разрушение раздавливанием, более крупный и равномерный продукт.
Если требуется тонкий помол (десятки микрометров) — шаровую. Если важна равномерность гранулометрического состава и минимальное переизмельчение при крупности порядка десятых долей миллиметра — стержневую. На практике часто применяют обе последовательно: стержневая на первой стадии измельчения, шаровая — на доизмельчении.
Это частота вращения барабана, при которой центробежная сила, действующая на мелющие тела у стенки барабана, уравновешивает силу тяжести. Мелющие тела «прилипают» к стенке и не отрываются, измельчение прекращается. Рассчитывается по формуле nкр ≈ 42,3/√D (мин⁻¹) при внутреннем диаметре барабана D в метрах. Рабочую частоту выбирают как долю от критической.
Четыре: МСЦ — мельницы стержневые с центральной разгрузкой; МСП — мельницы стержневые с периферической разгрузкой; МШР — мельницы шаровые с разгрузкой через решётку; МШЦ — мельницы шаровые с центральной разгрузкой. Стандарт распространяется на машины для мокрого измельчения рудных и нерудных полезных ископаемых (кроме пластичных).
По ГОСТ 7524-2015 шары изготавливают методами прокатки, ковки и штамповки из стали с нормированной твёрдостью; стандарт устанавливает группы твёрдости. Конкретные марки стали выбирает изготовитель по технологии производства; ключевой нормируемый параметр для пользователя — диаметр и группа твёрдости.
За счёт линейного контакта стержня с материалом крупные куски попадают под стержень и разрушаются раздавливанием, а уже измельчённые мелкие фракции «защищены» от повторного контакта. В шаровой мельнице с точечным контактом мелкие частицы тоже втягиваются в ударно-истирающее воздействие, что расширяет гранулометрический состав в сторону самых тонких фракций.
В шаровой мельнице — обычно 40…50 % внутреннего объёма барабана. В стержневой — меньше: 35…40 %. Большая загрузка стержневой мельницы нарушает параллельное движение стержней вдоль оси и снижает эффективность измельчения.
Разгрузка через решётку (МШР) удерживает мелющие тела в барабане и ограничивает выход переизмельчённых фракций. Центральная разгрузка (МШЦ, МСЦ) даёт большую производительность по тонкому продукту. Периферическая разгрузка (МСП) применяется в стержневых мельницах, когда нужен крупнокусковой продукт с быстрой эвакуацией из зоны измельчения.
Конструктивно мельница типа МШР или МШЦ рассчитана на работу с шарами: внутренняя футеровка, разгрузочная решётка, размещение цапф подобраны под шаровую загрузку. Перевод шаровой мельницы на стержневой режим требует пересчёта рабочей частоты вращения, проверки футеровки и согласования с проектной документацией.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.