I. Обзор

Керамическая шаровая мельница — это энергосберегающее оборудование для измельчения, основным компонентом которого является керамическая футеровка. Она широко применяется для смешивания и измельчения материалов в таких отраслях, как горно-обогатительная промышленность, производство строительной керамики, химическая и фармацевтическая промышленность, и особенно подходит для этапов испытания продукции и мелкосерийного производства. Его наиболее заметным техническим преимуществом является использование керамической футеровки из оксида алюминия и измельчающих шаров, что принципиально решает проблему попадания примесей железа при измельчении в традиционных шаровых мельницах с металлической футеровкой. Получаемый продукт не содержит примесей железа и отличается высокой чистотой.

Конструкционно керамическая шаровая мельница состоит из подающей, разгрузочной, вращающейся и приводной частей и имеет горизонтальную цилиндрическую форму, часто с камерной конструкцией. Футровка и измельчающие тела могут быть изготовлены из корундной керамики, кварца или специальных материалов; возможно как сухое, так и мокрое измельчение. Что касается системы передачи, она оснащена двигателем с переменной частотой и редуктором с регулируемой скоростью вращения — обычно работающим на 60–80 % от критической скорости — что обеспечивает достижение шаровыми элементами оптимальной высоты падения.

II. Основные преимущества по сравнению с традиционными методами Шаровые мельницы

1. Преимущества в области энергосбережения

Наиболее заметным преимуществом керамической шаровой мельницы является её превосходная энергоэффективность. Механизм энергосбережения обусловлен тремя факторами: Во-первых, нижний слой средней плотности. Плотность керамических измельчающих тел, специально разработанных для цемента, составляет около 3,65 г/см³, тогда как плотность шаров из высокохромистой стали — около 7,8 г/см³. При одинаковом объеме общая масса керамических тел уменьшается почти вдвое, и соответственно снижается ток в главном двигателе. Во-вторых, значительно сниженный рабочий ток. После замены стальных поковок на керамические шары в шаровой мельнице третьей ступени обогатительной фабрики филиала «Баоган Барун» ток статора снизился более чем на 50%. В-третьих, значительное сокращение потребления электроэнергии на тонну продукции. В области измельчения цемента, если взять в качестве примера цементную шаровую мельницу размером Φ4,2 м × 13 м, при использовании стальных шаров производительность мельницы составляет около 210 т/ч, а среднее потребление электроэнергии — около 30 кВт·ч/т. После перехода на керамические шарики из оксида алюминия среднее потребление электроэнергии может снизиться до уровня ниже 25 кВт·ч/т, что позволит сократить потребление электроэнергии на тонну цемента более чем на 151 TP3T.

2. Преимущества измельчения высокой чистоты

В случае материалов, к содержанию железа в которых предъявляются строгие требования — таких как кварц, каолин и электронная керамика — традиционные шаровые мельницы с металлической футеровкой неизбежно приводят к образованию металлических частиц, которые попадают в продукт во время высокоскоростного измельчения. Даже следовые примеси железа могут привести к пожелтению продукта и снижению белизны. Керамическая шаровая мельница устраняет источник загрязнения железом, поскольку все внутренние контактные поверхности (фурнитура и измельчающие тела) изготовлены из неметаллических материалов.

На практике после того, как на заводе по производству кварцевого песка шаровая мельница размером Φ3,6 × 8,0 м была переоборудована с использованием облицовки из плиток с высоким содержанием глинозема, годовые затраты на техническое обслуживание сократились на 420 000 юаней, коэффициент трения снизился на 30% по сравнению с металлической футеровкой, а мощность двигателя удалось уменьшить на 10–15%. При измельчении кварцевого песка электронного качества содержание железа можно контролировать на уровне ниже 5 ppm — что намного ниже, чем 30 ppm, характерных для оборудования с металлической футеровкой.

3. Снижение уровня шума и улучшение состояния окружающей среды

Керамические футеровки обладают хорошими звукопоглощающими и виброгасящими свойствами, что позволяет значительно снизить ударный шум при помоле. Уровень шума при работе оборудования составляет ≤85 дБ, что на 10–15 дБ ниже, чем у металлических футеровок. При измельчении цемента использование керамических измельчающих тел снижает температуру внутри мельницы более чем на 20 °C, уменьшает шум мельницы примерно на 20 дБ и снижает температуру цемента на выходе примерно на 30 °C. Это не только улучшает условия труда, но и повышает безопасность оборудования.

III. Типичные примеры применения

Пример 1: KEDA Industrial Corporation — крупнейшая в мире система непрерывных шаровых мельниц

В 2023 году на предприятии «Хэнань Цзябэй Текнолоджи» (Henan Jiabei Technology Co., Ltd.) была успешно введена в эксплуатацию система непрерывной шаровой мельницы KDM92×4 производства компании KEDA. В настоящее время эта система является самой производительной системой непрерывных шаровых мельниц в мире: ее суточная производительность составляет 2 000 тонн сухого материала, а удельное энергопотребление составляет всего 12,5 кВт·ч/т. По сравнению с традиционными периодическими шаровыми мельницами данное оборудование позволяет сэкономить 20–25 % электроэнергии и сократить занимаемую площадь на 50 %. В плане интеллектуальных решений система использует передовую концепцию дизайна пользовательского интерфейса, может регулировать скорость измельчения в режиме реального времени в соответствии с целевой производительностью и оснащена облачной системой электромеханического мониторинга, которая позволяет просматривать рабочий статус и производственные данные на мобильном телефоне в режиме реального времени, обеспечивая удаленную обработку сигналов тревоги о неисправностях и работу без участия оператора.

Пример 2: Технология HLT — установление нового рекорда по объему производства на одном станке в керамической промышленности Китая

В 2026 году компания HLT Technology поставила группе Hunan Tianxin систему непрерывного шарового измельчения и шламообразования LQA‑138/710. Объем одной машины составил 138 м³, а размеры цилиндра — φ4000 × 11000 мм, что стало новым рекордом по объему одной непрерывнодействующей шаровой мельницы в керамической промышленности Китая. Кроме того, на производственной базе Huashuo Group в Эньпине (провинция Гуандун) были успешно введены в эксплуатацию 16 100-тонных шаровых мельниц производства HLT. Эта 100-тонная шаровая мельница в основном используется для периодического мокрого измельчения керамических материалов. В ней применяется редукторная и ременная редукторная конструкция, отличающаяся компактной общей компоновкой, небольшим количеством изнашиваемых деталей, плавной работой и низким уровнем шума, при этом решая такие технические проблемы, как низкая производительность, высокое энергопотребление и высокий уровень загрязнения.

Пример 3: Филиал «Баоган Барун» — керамические шарики заменяют стальные поковки, падение тока превышает показатели марки 50%

Филиал «Барун» группы «Баоган» заменил стальные поковки на нанокомпозитные керамические шары в шаровой мельнице третьей ступени своей трехступенчатой дробильно-мельничной схемы. Наиболее заметным изменением после замены стало снижение тока статора более чем на 50%. После четырех месяцев промышленных испытаний износостойкость керамических шаров оказалась выше, чем у стальных поковок, а их расход был значительно ниже. Кроме того, после внедрения керамических шаров уменьшилось избыточное измельчение, а извлечение металла еще более улучшилось.

Пример 4: Группа KENEX — практика “керамика вместо стали” на медном руднике в Дэсин

Группа KENEX смело приступила к испытаниям по замене традиционных стальных шаров на шары из оксида алюминия (нанокерамические шары) в технологических цепях по переработке руды на медных рудниках Дэсин и Иншань, став пионером в применении концепции “керамика вместо стали”. После внедрения этой технологии эксплуатационные расходы на измельчение значительно снизились, потребление энергии и расход абразивных материалов были заметно оптимизированы, а также были достигнуты такие экологические преимущества, как низкий уровень шума и отсутствие загрязнения. Это достижение было удостоено первой премии провинции Цзянси за научно-технический прогресс в 2024 году.

IV. Поддержка ключевых данных

• Сокращение энергопотребления: После того как на обогатительной фабрике медного рудника Пуланг в схеме повторного измельчения второй ступени были внедрены керамические шары, потребление энергии сократилось на 25,711 ТП3Т, расход измельчающих тел — на 82,321 ТП3Т, а затраты на футеровку — на 63,831 ТП3Т.
• Снижение удельного энергопотребления: После того как на обогатительной фабрике «Сичжоу» компании «Цзянси Коппер» начали использовать глиноземные шары на втором этапе измельчения, потребление электроэнергии на тонну сырья сократилось примерно на 301 ТП3Т, а расход измельчающих сред на тонну — на 661 ТП3Т.
• Энергосбережение при помоле цемента: Нового типа керамические мелющие тела из оксида алюминия позволяют сократить загрузку мелющих тел в мельнице более чем на 30%, снизить ток главного двигателя более чем на 20% и сэкономить около 6 кВт·ч на тонну цемента. Скорость износа керамических тел составляет всего 30% от скорости износа стальных шаров.
• Продление срока службы лайнера: После внедрения керамических шариков срок службы футеровки был увеличен с 6 до 8 месяцев, а количество футеровок, заменяемых за один раз, сократилось с 4 до 2.
• Сравнение эффективности шлифования: В ходе испытаний трехступенчатой шаровой мельницы на обогатительной фабрике во Внутренней Монголии выход фракции с требуемыми размерами частиц составил 63,021 т/ч при использовании керамических шаров по сравнению с 62,741 т/ч при использовании стальных шаров; техническая эффективность измельчения составила 70,461 TP3T для керамических шаров по сравнению с 69,281 TP3T для стальных шаров.
• Увеличение объема производства: В сфере производства керамики замена традиционных шаров из натурального камня на керамические шары со средним содержанием оксида алюминия в качестве измельчающих тел позволила сократить время измельчения на 1–3 часа, увеличить производительность одной установки примерно на 10–13 т/ч и сэкономить 8–12 кВт·ч электроэнергии на тонну сухого порошка.
• Сокращение затрат: После того как обогатительная фабрика Хэшаньцяо компании «Мааншань Ирон энд Стил» перешла на использование смешанной загрузки из стальных и керамических шаров на дробилке второй ступени, по оценкам, ежегодная экономия затрат на электроэнергию составит около 11,12 млн юаней, а ежегодная экономия затрат на потребление шариков составит около 2 млн юаней.

V. Перспективные направления развития

Отрасль производства керамических шаровых мельниц стремительно развивается в направлении увеличения масштабов, внедрения интеллектуальных технологий, энергосбережения и защиты окружающей среды. С одной стороны, благодаря прогрессу в области технологий интеллектуального производства, керамические шаровые мельницы будущего будут оснащаться более интеллектуальными системами управления, обеспечивающими функции удаленного мониторинга, автоматической настройки и предупреждения о неисправностях, что позволит еще больше повысить эффективность производства и надежность оборудования. С другой стороны, все более строгие экологические нормы побуждают компании разрабатывать более энергоэффективное и малоэмиссионное оборудование для измельчения.

С точки зрения технологических инноваций, в будущем при производстве керамических шаровых мельниц будет уделяться больше внимания интеллектуализации и энергосбережению. Благодаря применению сенсорных технологий и автоматизированных систем управления шаровые мельницы смогут обеспечить более точное регулирование, что позволит повысить эффективность производства при одновременном снижении энергопотребления. В сфере производства и переработки керамики мельницы будут развиваться в направлении высокой эффективности, энергосбережения, интеллектуального управления и экологически чистого производства. В качестве измельчающих тел будут использоваться керамические шары высокой плотности или композитные материалы, а также будут интегрированы онлайн-анализаторы размера частиц с системами управления с обратной связью для регулирования параметров процесса в режиме реального времени, что позволит избежать чрезмерного или недостаточного измельчения.

VI. Рекомендации по отбору

При выборе керамической шаровой мельницы пользователям следует обратить внимание на следующие аспекты:

• Определение мощности: Определите необходимый объем, исходя из веса материала в одной партии и объема загрузки измельчающих тел (обычно 50–60 % от объема чана).
• Материал облицовки: Керамика на основе оксида алюминия отличается высоким соотношением цены и качества и подходит для измельчения обычных химических веществ и минеральных порошков. Керамика на основе оксида циркония обладает более высокой твердостью и лучшей износостойкостью, благодаря чему она подходит для материалов, к которым предъявляются строгие требования по степени измельчения и чистоте.
• Основные эксплуатационные показатели: Обратите внимание на основные показатели, такие как производительность (т/ч), степень измельчения (меш или микрон) и энергопотребление (кВт·ч/т).
• Выбор производителя: Обратите внимание на то, располагает ли производитель возможностями для проведения испытаний на перерабатываемость руды и разработки технологических процессов, а также на бренды и источники поставок ключевых компонентов, имеющиеся в портфолио реализованные проекты, систему послепродажного обслуживания и возможности по поставке запасных частей.