Выбор мелющих тел для горнодобывающей промышленности по типу руды, диаметру мельницы и целевой производительности

Выбор мелющих тел для горнодобывающей промышленности следует начинать с характеристик руды и режима работы мельницы, а не с минимальной цены закупки или привычной марки шаров. Слишком мелкая, слишком мягкая или плохо подобранная загрузка мелющих тел может ограничивать производительность, увеличивать циркулирующую нагрузку и повышать энергопотребление, не обеспечивая требуемую степень измельчения. Слишком крупная или чрезмерно твердая загрузка может создать другую проблему: излишнее ударное воздействие на футеровку, низкую эффективность тонкого измельчения и более высокие затраты на замену.

Практическая цель состоит в обеспечении достаточной энергии удара для разрушения наиболее крупных прочных частиц при сохранении достаточной площади поверхности для достижения требуемой конечной степени измельчения. Тип руды, диаметр мельницы, размер питания и целевая производительность влияют на этот баланс.

Начинайте с руды, а не с каталога мелющих тел

Одной лишь твердости руды недостаточно для определения правильного выбора мелющих тел. Две руды с похожим индексом работы дробления могут вести себя в мельнице совершенно по-разному. Одна может разрушаться по границам минералов и хорошо реагировать на умеренное ударное воздействие; другая может содержать твердые прочные фрагменты, которые сохраняются до тех пор, пока не получат столкновение с гораздо более высокой энергией удара. Абразивные минералы также влияют на выбор, поскольку они более интенсивно изнашивают как мелющие тела, так и футеровку.

Абразивности следует уделять особое внимание. Возникает соблазн выбрать самый твердый из доступных шаров, однако поверхностная твердость не является единственным критерием. Шар также должен выдерживать многократные удары без растрескивания или выкрашивания. При грубом первичном измельчении ударная вязкость может быть столь же важна, как и износостойкость. При тонком измельчении с менее сильным ударным воздействием более важным может быть вариант мелющих тел с повышенной стойкостью к абразивному износу.

Распределение размеров питания имеет такое же значение, как и средний размер питания. Контур, в который периодически поступают крупные твердые фрагменты, нуждается в достаточном количестве крупных мелющих тел для контроля этих частиц. Проектирование только на основе среднего размера питания может привести к постоянному присутствию крупной фракции на выходе из мельницы, даже если общее потребление мощности выглядит нормальным.

Диаметр мельницы меняет значение размера шаров

Диаметр мельницы влияет на траекторию и ударную среду загрузки. В мельнице большего диаметра мелющие тела могут подниматься выше перед каскадным или водопадным падением, создавая более энергичные удары. Поэтому размер шара, который приемлемо работает в мельнице меньшего размера, не обязательно является правильным максимальным размером для более крупного агрегата.

Однако увеличение диаметра шаров не является универсальным способом повышения производительности. Крупные шары обеспечивают более сильные удары, но дают меньшую суммарную поверхность измельчения на тонну загрузки. Если контур уже производит преимущественно мелкие частицы, чрезмерно крупная загрузка может оставлять слишком малую площадь контакта для эффективного доизмельчения. Результатом может быть приемлемое разрушение крупной фракции, но плохой контроль размера продукта.

Для шаровых мельниц смешанная загрузка часто эффективнее загрузки из шаров одного размера. Самые крупные шары обеспечивают разрушение свежего питания; промежуточные размеры продолжают уменьшение размера; меньшие шары создают площадь поверхности для тонкой фракции. Правильное распределение должно соответствовать положению мельницы в технологическом контуре. Первичная мельница, перерабатывающая крупное питание, обычно требует другого максимального размера и схемы догрузки, чем мельница доизмельчения, перерабатывающая слив классификатора.

Для стержневых мельниц требуется отдельный подход к принятию решения. Стальные стержни часто выбирают там, где полезны линейный контакт и контролируемое разрушение крупных частиц, особенно когда важно ограничить образование избыточной мелочи. Они требуют надлежащей длины стержней, прямолинейности и практики эксплуатации; использование стержней просто как замены шарам может привести к спутыванию, неравномерному износу и нестабильной работе мельницы. Цильпебс может быть полезен в отдельных режимах тонкого измельчения, но его пригодность зависит от конструкции мельницы и требуемого размера продукта, а не от простого предположения, что большая площадь поверхности всегда лучше.

Настраивайте загрузку с учетом производительности и размера продукта одновременно

Целевая производительность — это не просто целевой тоннаж для мельницы. Ее необходимо рассматривать вместе с требуемым размером продукта, циркулирующей нагрузкой, эффективностью классификации, плотностью пульпы и доступной мощностью. Мельница может перерабатывать больше материала, производя более крупный продукт; это не является успешным результатом, когда извлечение на последующих стадиях зависит от раскрытия минералов.

Перед окончательным выбором мелющих тел определите три условия эксплуатации:

• Ожидаемый диапазон размеров питания, включая наиболее крупные регулярно встречающиеся прочные частицы, а не только номинальную настройку дробилки.
• Требуемый размер передачи или целевой размер конечного измельчения, выраженный в тех же единицах, которые используются в технологическом проекте.
• Плановую установившуюся производительность и более требовательные периоды эксплуатации, такие как зоны более твердой руды или снижение эффективности дробления.

Затем оцените, способна ли предлагаемая загрузка мелющих тел обеспечить обе стадии разрушения: высокоэнергетические удары для крупной фракции и достаточное количество точек контакта для тонкой фракции. Это предотвращает распространенную ошибку при вводе в эксплуатацию: выбор большого максимального размера мелющих тел для сохранения производительности с последующим обнаружением того, что нижестоящий контур не может стабильно достичь целевой степени измельчения.

Расход мелющих тел также необходимо оценивать как эксплуатационную закономерность, а не только как теоретическую скорость износа. График догрузки должен сохранять предусмотренное распределение размеров. Добавление только крупных шаров, поскольку их проще хранить на складе, постепенно сместит загрузку в сторону ударного воздействия и уменьшит площадь поверхности для тонкого измельчения. Добавление только мелких шаров создает противоположный риск: мельница теряет способность эффективно разрушать новое крупное питание.

Указывайте качество материала с учетом режима работы

При сравнении кованых или горячекатаных шаров запрашивайте информацию, влияющую на работу в конкретной мельнице: номинальный диапазон размеров, диапазон химического состава, профиль твердости, ударную стойкость, допуск на размеры, контроль термообработки и прослеживаемость. Один показатель поверхностной твердости не показывает, сохраняется ли твердость под поверхностью и будет ли шар работать стабильно в течение всего срока износа.

Для контуров переработки минералов и измельчения золота горячекатаные стальные шары могут рассматриваться в тех случаях, когда требуемый диапазон диаметров, марка сплава, профиль твердости и вязкость соответствуют условиям ударного и абразивного воздействия в мельнице. Доступные размеры от 20 mm до 150 mm позволяют разработать распределение загрузки, а не вынуждать контур работать в ограниченном диапазоне размеров. Такие марки, как B2, B3, B6, 40Cr и 42CrMo, следует сравнивать с требованиями режима работы, а не считать взаимозаменяемыми обозначениями.

Shandong Jinchi New Material Technology Co., Ltd. поставляет мелющие стальные шары, стержни и цильпебс, а также оказывает поддержку по подбору и техническую поддержку для горнодобывающих применений. При оценке проекта полезный вклад поставщика заключается не в общей рекомендации марки. Он состоит в способности согласовать варианты материалов, распределение размеров, инспекционную документацию и планирование пополнения с условиями эксплуатации технологического контура.

Не путайте проблемы мелющих тел с проблемами технологического контура

Мелющие тела часто считают причиной снижения производительности или укрупнения продукта, однако те же симптомы могут быть вызваны несколькими условиями на предшествующих и последующих стадиях. Изношенная футеровка изменяет подъем и траекторию загрузки. Изменение состава руды может повысить ее прочность или абразивность. Низкая эффективность гидроциклонов может возвращать в мельницу избыточное количество мелочи, уменьшая эффективный объем измельчения. Неправильная плотность пульпы может подавлять ударное воздействие и транспортировку. Замена мелющих тел без проверки этих условий может скрыть истинную причину и сделать результаты работы менее предсказуемыми.

Дисциплинированная оценка использует базовый период. До изменения мелющих тел фиксируйте размер питания, состав руды, мощность мельницы, добавление загрузки, состояние футеровки, работу гидроциклонов, производительность и размер продукта. По возможности вносите одно контролируемое изменение, затем сравнивайте реакцию процесса в течение достаточного времени с учетом нормальной изменчивости руды. Это позволяет принять решение на основе работы всего контура, а не краткосрочного наблюдения после добавления свежей загрузки.

Практическая последовательность выбора

1. Классифицируйте руду по прочности, абразивности, изменчивости размера питания и поведению пульпы.
2. Подтвердите тип мельницы, диаметр, эффективную длину измельчения, профиль футеровки, а также является ли режим первичным, вторичным или доизмельчением.
3. Одновременно установите требования к производительности и размеру продукта, включая ожидаемые экстремальные режимы эксплуатации.
4. Сначала выберите форму мелющих тел: шары, стержни или цильпебс — исходя из задачи разрушения и конструкции мельницы.
5. Определите максимальный размер и распределение размеров, затем разработайте план догрузки, обеспечивающий их поддержание.
6. Сравнивайте материалы-кандидаты по стабильности твердости, вязкости, характеру износа и контролю качества, а не полагайтесь только на номинальную марку.
7. Контролируйте весь контур после ввода в эксплуатацию и корректируйте параметры на основе измеренных производительности, размера продукта, расхода мелющих тел и износа футеровки.

Наилучшим выбором редко являются самые дорогие мелющие тела или самые крупные доступные шары. Это сочетание, которое обеспечивает разрушение мельницей фактически поступающего питания, получение размера, необходимого следующему процессу, и поддержание стабильной загрузки при изменении условий эксплуатации.