Как выбрать мелющие тела? Сокращение потерь и повышение эффективности обогатительного комбината 

Процесс измельчения является высокоэнергозатратным агрегатом обогатительного комбината. Его энергопотребление составляет от 30% до 75% технологического энергопотребления всего предприятия, а в экстремальных условиях работы эта доля может возрасти до 85%. По сравнению с требованиями контроля энергопотребления, состояние диссоциации продуктов измельчения играет решающую роль в показателях переработки полезных ископаемых и напрямую ограничивает теоретическую максимальную степень извлечения последующих процессов разделения. Когда целевые полезные минералы недостаточно диссоциированы, качество концентрата и степень извлечения полезных ископаемых значительно снизятся; а чрезмерное измельчение руды, вызванное измельчением, приведет к образованию большого количества трудноперерабатываемых мелких минералов, что в конечном итоге приведет к потере ценных металлов.

Противоречие между ними особенно остро проявляется для руд с чрезвычайно мелкой зернистостью. Типичным случаем является урановое месторождение гранитного пегматитового типа в районе Даньфэн провинции Шэньси – размер частиц кристаллической урановой руды в основном составляет 0,03~0,10 мм, а уранового камня – всего 0,010~0,050 мм. Процесс гравитационного разделения требует тонкости помола -0,074 мм, что составляет более 70%. Однако минерал уран хрупок и легко измельчается при тонком измельчении. Как только он достигает размера частиц -0,010 мм, его становится трудно восстановить.

Команда Хоу Сяньмина из Пекинского института химической промышленности и металлургии в атомной промышленности опубликовала исследование в журнале «Цветные металлы (часть переработки руды)». Путем систематического сравнения трех равномассовых сред: стальной поковки, круглых стальных шаров и овальных стальных шаров было выявлено ключевое влияние формы мелющей среды на «селективную диссоциацию» мелкозернистых внедренных руд. Когда овальный стальной шар достигает такой же тонкости помола, время измельчения составляет всего 40% от времени помола стальной поковки; на долю мелких частиц размером -0,010 мм приходится наименьшая доля (15,13%); степень диссоциации кристаллической урановой руды составляет >90%, что составляет 56,49%; степень извлечения урана при гравитационном разделении на качающемся столе составляет 66,95%, а степень обогащения – 10,23, оба из которых являются лучшими среди трех сред.

Этот набор данных иллюстрирует факт, который легко упустить из виду: измельчение — это не только «мелкое измельчение руды», но и «селективное отделение полезных минералов от пустой породы». Форма среды напрямую влияет на способ передачи энергии. Точечный контакт, линейный контакт или поверхностный контакт? Это определяет, будет ли минерал «диссоциирован вдоль границы раздела» или «раздроблен».

1.0 Почему форма среды влияет на селективность помола?

Форма мелющих тел определяет, как они вступают в контакт с частицами руды. Круглые стальные шарики в основном имеют «точечный контакт», сила удара концентрируется, и минеральные частицы легко дробить целиком, а не диссоциировать на границе раздела между минералами и пустой породой; стальная поковка в основном представляет собой «линейный контакт» с сильным шлифовальным эффектом, но легко подвергается чрезмерному дроблению; овальные стальные шарики находятся где-то посередине: они оказывают как воздействие точечного контакта, так и измельчение линейного контакта, обеспечивая диссоциацию и одновременно уменьшая чрезмерное дробление.

Этот принцип был подтвержден в исследованиях нескольких видов минералов. Исследования смешанных вольфрамовых руд показывают, что мелющие тела специальной формы (шестиугольные призмы) более селективны, чем стальные шары и стальные поковки, а продукты измельчения имеют лучшую однородность, более качественный размер частиц и меньший переизмельчение. Исследования молибденита также подтвердили, что шлифовальные добавки, такие как гексаметафосфат натрия, могут увеличить содержание частиц размером -0,074 мм на 3,51 процентного пункта. Испытание на удар тетраэдрических сред Lelo дополнительно подтвердило улучшение эффекта сред специальной формы на размерные характеристики слоя материала.

Форма среды также влияет на последующее поведение флотации. Исследования сподумена показывают, что по сравнению со сферическими материалами, продукты в форме стержней обнажают больше (110) кристаллических плоскостей, имеют больше активных центров Al на поверхности и обладают лучшими флотационными характеристиками. Это показывает, что форма среды влияет не только на гранулометрический состав, но и на свойства поверхности минералов, что, в свою очередь, влияет на адсорбцию химических веществ и флотационное извлечение.

2.0 Сравнительный эксперимент трех СМИ: что показывают данные?

В исследовании был принят метод одной переменной. Единая масса трех сред, а именно стальной поковки (6 мм × 7 мм), круглого стального шарика (7 мм) и овального стального шарика (4 мм × 11 мм), была одинаковой. Испытание проводилось при тех же условиях концентрации помола и скорости заполнения среды.

Эффективность измельчения: при достижении тонкости помола -0,074 мм, составляющей 70%, требуется 10 минут для стальных шаров, 12 минут для овальных стальных шаров и 30 минут для стальной поковки. Эффективность измельчения овального стального шара значительно выше, чем у стальной поковки, а время измельчения сокращается примерно на 60%.

Распределение частиц по размерам: среди овальных стальных шариков доля мелких частиц -0,010 мм составляет всего 15,13%, доля стальной поковки – 20,04%, а круглых стальных шариков – 24,02%. При этом доля промежуточного зерна -0,074+0,030 мм в изделиях из стальных шаров овальной формы составляет 32,88%, в стальных поковках – 27,79%, в стальных шарах круглой формы – 22,87%.

Степень диссоциации: для кристаллической урановой руды доля степени диссоциации> 90% среди продуктов измельчения овальных стальных шаров составляет 56,49%, стальной поковки – 57,95%, а круглых стальных шаров – только 36,81%. Проверка гравитационного разделения: степень извлечения урана продукта измельчения овальным стальным шаром составляет 66,95%, а степень обогащения – 10,23; круглый стальной шарик — 61,65% и 8,43 соответственно; стальная поковка – 46,60% и 9,34.

3.0 Почему эллиптические стальные шарики могут одновременно обеспечивать «высокую диссоциацию» и «низкий переизмельчение»?

Овальные стальные шарики обладают двойными характеристиками: измельчением с «линейным контактом» (аналогично стальной ковке) и дроблением с «точечным контактом» (аналогично стальным шарикам). Он может обеспечить достаточную энергию для диссоциации минералов вдоль границы раздела во время удара, но не будет чрезмерно дробить мелкозернистые материалы.

Эта характеристика особенно важна для мелкозернистых руд. Размер частиц кристаллической урановой руды обычно составляет 0,03–0,10 мм. Когда тонкость помола достигает -0,074 мм, что составляет 70%, большая часть целевых минералов полностью диссоциирована. В настоящее время, если вы продолжите использовать стальные шарики или стальную ковку, диссоциированные мелкозернистые минералы урана будут дополнительно измельчены до -0,010 мм, что затруднит гравитационное разделение и извлечение. Эллиптические стальные шарики могут «защитить» диссоциированные мелкозернистые материалы, обеспечивая при этом диссоциацию.

4.0 Просвещение отрасли: оптимизация мелющих тел – «невидимый рычаг» для мелкозернистой руды

Для руд с мелким размером частиц и легким замутнением оптимизация формы измельчающей среды зачастую может принципиально решить проблему низкой степени извлечения, чем корректировка химической системы. Его ценность в том, что без добавления химикатов или изменения процесса можно одновременно получить лучшее распределение частиц по размерам, более высокую степень диссоциации и лучшие показатели повторного отбора, просто оптимизируя форму среды.

Стоит отметить, что износ мелющей среды также приведет к загрязнению железом, что повлияет на последующую флотацию. Исследования показали, что железный порошок, изнашиваемый во время измельчения, окисляет и потребляет кислород в суспензии и в то же время вызывает изменения поверхностного потенциала суспензии и минералов, тем самым влияя на флотационные характеристики и вызывая расходование большего количества собирателей во время флотации.

Еще есть возможности для дальнейшего развития этого исследования: во-первых, не проводилось экспериментов по оптимизации соотношения сред различной формы, а смешанные среды могут еще больше улучшить распределение частиц по размерам и степень диссоциации; во-вторых, все еще происходит некоторая потеря мелкозернистых минералов урана при гравитационном разделении на виброситах, и можно изучить комбинированный процесс с использованием центробежных концентраторов и вибраций; в-третьих, состояние движения среды в мельницах промышленного масштаба сильно отличается от состояния движения в лабораторных условиях, а эффект промышленного применения эллиптических стальных шариков требует дальнейшей проверки.

5.0 Как помочь обогатительному комбинату сократить потери и прибыли?

Чтобы обеспечить непрерывную стабильность мельницы, выбор правильной и долговечной футеровки мельницы является лучшим выбором: биметаллическая износостойкая композитная футеровка, производимая нашей компанией (Jiangsu Cathay Machinery Manufacturing Co., Ltd.), представляет собой запасную часть мельницы, подходящую для стадий измельчения и флотации при переработке полезных ископаемых: она отливается в процессе вертикального литья в песчаную форму, дополненную смоляным маслом, отвердителем и другими специальными ящиками для заполнения песком, а также изготовленная по индивидуальному заказу полная деревянная (или металлическая) форма 1:1. кастинг. Биметаллическая износостойкая композитная футеровка, независимо разработанная и произведенная нашей компанией (Jiangsu Cathay Machinery Manufacturing Co., Ltd.), имеет общую твердость до HRC 58 ~ 62, поскольку биметаллическая износостойкая футеровка имеет высокую общую твердость и более высокую ударную вязкость и не имеет недостатков футеровок из легированной стали, которые легко сломать; а биметаллические футеровки чаще всего используются в шаровых мельницах в качестве гофрированных футеровок, которые не обладают недостатком поглощения энергии, свойственным резиновым футеровкам. Максимальная энергия может быть передана обратно стальным шарам для достижения стабильного повышения эффективности измельчения. Повышая производительность рабочего стола мельницы, это также может сократить время простоев и затраты на техническое обслуживание обогатительного завода. Ограничений по размеру при выборе мельниц на обогатительных фабриках нет, и они могут широко использоваться в различных типах мельниц (решетчатые мельницы, переливные мельницы) и крупных мельницах. Особенно на крупных мельницах 4,8 метра и более, поскольку снятие и установка футеровок очень трудоемки и трудоемки, а в современном обществе трудозатраты также высоки, поэтому очень важно выбирать комплект футеровок, которые будут износостойкими и имеют длительный срок службы. Срок службы биметаллической износостойкой композитной футеровки производства Jiangsu Cathay Machinery Manufacturing Co., Ltd. в два и более раза превышает срок службы футеровки из высокомарганцовистой стали и в 1,5 и более раз больше, чем у футеровки из легированной стали. В случаях применения на крупных мельницах было значительно отражено, что использование биметаллической износостойкой композитной футеровки производства Jiangsu Cathay Machinery Manufacturing Co., Ltd. может значительно увеличить производительность мельницы по сравнению с первоначальным использованием футеровки из стали с высоким содержанием марганца, а также снизить текущие потери мельницы, достигая реального снижения затрат и прибыли для горноперерабатывающих предприятий.