36.0 Взаимосвязь между тонкостью помола, степенью извлечения и футеровкой мельницы
2026-08-04
В процессах переработки минерального сырья измельчение играет ключевую роль: оно обеспечивает необходимую степень раскрытия ценных минералов и пустой породы, создавая тем самым условия для последующего разделения — например, методом флотации, гравитационного или магнитного обогащения. Казалось бы, логично предположить, что чем сильнее измельчена руда (и, следовательно, чем полнее раскрытие минералов), тем выше будет показатель извлечения. Однако на практике это не всегда так.
Цель измельчения заключается не просто в том, чтобы превратить руду в мелкодисперсный материал, а в том, чтобы получить такой гранулометрический состав и степень раскрытия минералов, которые оптимально подходят для последующего обогащения, не допуская при этом чрезмерного измельчения. Недостаточное измельчение не обеспечивает должного раскрытия минералов, тогда как переизмельчение приводит к образованию большого количества ультратонких частиц, которые трудно извлечь. Оптимальный режим измельчения, как правило, находится где-то посередине между этими двумя крайностями.
01 Проблема недостаточного измельчения: неполное раскрытие ценных минералов
При недостаточной тонкости помола ценные минералы и пустая порода остаются в виде сростков (промпродукта). Если такие сростки попадают в цикл флотации, пустая порода может флотироваться вместе с ценными минералами, снижая качество концентрата; с другой стороны, ценные минералы могут не вступать в эффективное взаимодействие с собирателями из-за недостаточного обнажения поверхности, что в конечном итоге приводит к их потере с хвостами. При гравитационном обогащении плотность сростков оказывается промежуточной между плотностью ценных минералов и пустой породы, что усложняет процесс разделения. При магнитной сепарации инкапсуляция и срастание минералов также могут препятствовать эффективному использованию различий в магнитной восприимчивости. Таким образом, повышение тонкости помола обычно способствует раскрытию минералов и повышает эффективность последующего обогащения, однако этот эффект имеет свои пределы.
02 Проблема переизмельчения: раскрытие минералов и образование шламов
При дальнейшем тонком измельчении руды уже раскрытые минералы могут оставаться в мельнице и истираться до ультратонких частиц. Такие частицы обладают большой удельной поверхностью и высокой поверхностной энергией, что порождает ряд проблем. Во-первых, вероятность столкновения мелких частиц с пузырьками воздуха невелика. Даже при гидрофобности поверхности минерала надежное закрепление на пузырьках не гарантируется, что значительно затрудняет флотационное извлечение ультратонких частиц. Во-вторых, минеральные шламы склонны налипать на поверхность других минералов, образуя «шламовую пленку», которая препятствует селективному действию реагентов на поверхности минералов.
Кроме того, большой объем тонких шламов увеличивает площадь поверхности, доступной для адсорбции реагентов, что ведет к повышенному расходу собирателей, модификаторов и диспергаторов. Мелкие частицы пустой породы могут также попадать в концентрат вместе с пузырьками воздуха, снижая его качество. Исследование галенита, проведенное в 2025 году, показало, что по мере увеличения выхода частиц крупностью менее 10 микрон в измельченном продукте эффективность флотационного извлечения галенита снижалась. Исследование также выявило, что на образование этой ультратонкой фракции влияют степень заполнения мельницы мелющими телами, характер их движения и процессы истирания в ходе измельчения.
Это свидетельствует о том, что повышение тонкости помола не тождественно увеличению выхода частиц оптимального класса крупности. Если в исходном материале преобладают труднообрабатываемые мелкие частицы, продукт измельчения может казаться более тонким, однако итоговые показатели обогащения могут фактически ухудшиться.
03 Оптимальную степень измельчения следует определять на основе сопоставления результатов испытаний и промышленных данных
Определение оптимальной степени измельчения требует проведения не одного испытания и не ограничивается сравнением единственного показателя извлечения. Более рациональный подход предполагает испытания при различных степенях измельчения с последующим анализом гранулометрического состава, степени раскрытия минералов и результатов обогащения для каждого варианта. Полученные данные необходимо комплексно сопоставить по следующим критериям: качество концентрата и степень извлечения; количество промпродукта и величина циркулирующей нагрузки; расход реагентов; энергозатраты на измельчение и производительность процесса; показатели фильтрации/сгущения концентрата и осаждения хвостов; а также чувствительность технологических показателей к колебаниям свойств руды. Для руд, характеризующихся неравномерной вкрапленностью минералов, склонностью к переизмельчению (шламованию) или значительными различиями в их измельчаемости, следует рассматривать такие стратегии, как стадиальное измельчение, стадиальное обогащение, предварительное извлечение крупных частиц и доизмельчение промпродукта, чтобы избежать измельчения всей массы исходного сырья до одинаковой крупности на одной стадии. Например, испытания на микрокристаллическом графите показали, что применение стадиального измельчения и флотации (в отличие от одностадийного измельчения) позволяет снизить механический вынос тонких шламов и повысить эффективность разделения.
04. Главной целью обогатительной фабрики должно быть «эффективное измельчение».
Оценивать качество измельчения следует не только по показателю крупности (размеру ячейки сита), но и исходя из ответов на три вопроса: достигли ли полезные минералы необходимой степени раскрытия? обеспечена ли защита минералов, склонных к переизмельчению? действительно ли текущий гранулометрический состав подходит для последующего обогащения?
Таким образом, измельчение не всегда должно быть максимально тонким, а стремление к достижению какого-то фиксированного показателя крупности не всегда оправдано. Различные типы руд, целевые минералы и методы обогащения предъявляют разные требования к оптимальной крупности частиц. Для обогатительной фабрики оптимальная степень измельчения — это баланс между техническими показателями, производительностью, энергопотреблением, расходом реагентов и общей экономической эффективностью. Измельчение руды до уровня, «достаточного для обогащения», зачастую ценнее, чем простое следование принципу «чем мельче, тем лучше».
05. Как рационально решить проблемы «недоизмельчения» и «переизмельчения» и выбрать оптимальную футеровку мельницы
Для достижения оптимального режима измельчения и предотвращения проблем «недоизмельчения» и «переизмельчения» крайне важно грамотно модернизировать штатные узлы мельницы. Футеровка является одним из ключевых элементов, непосредственно защищающих корпус мельницы и влияющих на пропускную способность по руде и выход готового продукта. Компания Jiangsu Guotai Machinery Manufacturing Co., Ltd. разработала и наладила производство биметаллических износостойких композитных футеровок. Они изготавливаются методом биметаллического литья (сочетание сплава KMTBCr28 и стали марки 35#; твердость износостойкого слоя — HRC 58–62), а срок их службы в 2–2,5 раза превышает показатели традиционных аналогов. Такая футеровка не только защищает корпус мельницы, но и позволяет реже проводить замену, снижая трудоемкость обслуживания. Изделие сочетает в себе высокую твердость и износостойкость высокохромистого чугуна, при этом лишаясь его недостатков — хрупкости и низкой ударной вязкости. Кроме того, данные биметаллические композитные футеровки универсальны и подходят для использования на шаровых и стержневых мельницах различных типов. Помимо снижения расхода мелющих тел, это решение позволяет увеличить часовую производительность мельницы, тем самым существенно... Это значительно повышает эффективность оборудования и представляет собой оптимальный, быстрый и действенный способ решения проблем, связанных с износом футеровки и нестабильностью подачи материала в мельницу.
Наша компания (Jiangsu Guotai Machinery Manufacturing Co., Ltd.) производит биметаллические износостойкие композитные футеровочные плиты высокой твердости с профилем, имеющим два выступа (двухпиковой конструкцией). Такая конфигурация позволяет поднимать стальные шары на значительно большую высоту по сравнению с традиционной футеровкой, обеспечивая тщательное измельчение руды и гарантируя стабильность крупности помола и скорости подачи. Это предотвращает проблемы как недостаточного, так и избыточного измельчения материала внутри мельницы. Поскольку измельчение руды происходит за счет собственного веса и инерции футеровочных плит, энергопотребление мельницы существенно снижается по сравнению с использованием традиционной футеровки из высокомарганцовистой стали.
