Wprowadzenie do Młynów Kulowych
W przemyśle wydobywczym istnieją trzy główne etapy przetwarzania minerałów. Są to:
- Rozdrabnianie (kruszenie i mielenie).
- Wzbogacanie (separacja i koncentracja).
- Wytapianie i rafinacja.
Młyny kulowe są stosowane w etapie rozdrabniania jako urządzenia mielące (redukcja rozmiaru). Celem młynów w przemyśle wydobywczym jest zmniejszenie rozmiaru materiału wsadowego w celu uwolnienia minerałów z jałowej skały. Młyny kulowe są najczęściej stosowanymi urządzeniami mielącymi w przemyśle wydobywczym.
Mielenie odbywa się w jednym etapie lub wielu etapach. Wieloetapowe mielenie może obejmować młyn prętowy, a następnie młyn kulowy (obwód dwustopniowy), lub młyn półautogeniczny (SAG) a następnie młyn kulowy (obwód dwustopniowy). Mniejsze zakłady często dodają dodatkowe etapy kruszenia, aby działać tylko na jednym etapie mielenia.
Jeśli młyn kulowy używa mało lub wcale wody podczas mielenia, jest to ‘suchy’ młyn. Jeśli młyn kulowy używa wody podczas mielenia, jest to ‘mokry’ młyn.
Typowy młyn kulowy będzie miał długość bębna 1 lub 1,5 razy większą niż średnica bębna. Młyny kulowe z długością bębna do średnicy większą niż 1,5 nazywane są młynami rurowymi.
Młyny kulowe mogą być młynami pierwotnymi lub wtórnymi. Młyny pierwotne są zasilane z kruszarek, takich jak kruszarka szczękowa. Młyny wtórne są zasilane z innych młynów, np. młyna prętowego.
Młyny kulowe są zazwyczaj typu kratowego (przeponowego) lub przelewowego.
Komponenty Młyna Kulowego
Młyny kulowe składają się z następujących komponentów:
- Wlot – kruszony rud jest podawany do młyna kulowego przez wlot. Łyżka zapewnia stałe podawanie do młyna.
- Wylot – zredukowany wsad opuszcza młyn przez wylot.
Komponenty Młyna Kulowego
- Bęben – bęben to cylindryczna obudowa młyna kulowego. Wnętrze bębna jest wyposażone w płyty ze stopu stali manganowej (‘pancerz’), które chronią stalową powłokę przed ścieraniem; możliwe jest również użycie gumy jako pancerza zamiast stali manganowej.
Widok Wnętrza Młyna Kulowego (płyty pancerza to kwadratowe kształty)
- Koło Zębate – pierścień zębaty zamontowany na zewnętrznej obwodzie bębna.
- Silnik Elektryczny – silnik używany do obracania bębna. Napęd silnika prowadzi do przekładni, a następnie do koła zębatego. Silnik jest zazwyczaj wyposażony w napęd o zmiennej prędkości (VSD) do kontrolowania obrotów młyna kulowego.
- Przekładnia – używana do redukcji prędkości z silnika do młyna kulowego.
- Kule – zazwyczaj produkowane ze stali stopowej manganowej, ale materiał zależy od materiału, który młyn będzie mielił (stal stopowa chromowa i guma również dostępne). Rozmiar kul zależy od rozmiaru bębna, typowe rozmiary kul to dwa do trzech cali średnicy (możliwe są również kule czterocalowe).
- Łożyska - mniejsze młyny kulowe używają łożysk walcowych przeciwciernych. Większe młyny kulowe używają łożysk czopowych.
Podoba Ci się ten artykuł? Koniecznie sprawdź nasze Kursy Wideo Inżynierii! Każdy kurs zawiera quiz, podręcznik, a po ukończeniu kursu otrzymasz certyfikat. Ciesz się!
Jak Działają Młyny Kulowe
Poniższe wideo to fragment naszego Kursu Online Wyjaśniającego Inżynierię Mechaniczną i Elektryczną.
Poniższy opis procesu opiera się na młynie kulowym używanym w przemyśle wydobywczym twardych skał do uwalniania minerałów z rudy, ale zasada działania młynów kulowych używanych w innych branżach jest taka sama.
Kruszona ruda jest podawana do młyna kulowego przez wlot; łyżka (mały przenośnik ślimakowy) zapewnia stałe podawanie.
Dla młynów kulowych zarówno mokrych, jak i suchych, młyn kulowy jest ładowany w około 33% kulami (zakres 30-45%). Pulp (kruszona ruda i woda) wypełnia kolejne 15% objętości bębna, tak że całkowita objętość bębna jest naładowana w 50%. Pulp zazwyczaj składa się z 75% ciał stałych (kruszona ruda) i 25% wody; pulp jest również znany jako ‘zawiesina’.
Silnik elektryczny jest używany do obracania młyna kulowego. W miarę jak młyn kulowy się obraca, kule ‘przyklejają się’ do wewnętrznej powierzchni bębna z powodu siły odśrodkowej wytworzonej wewnątrz bębna. Przy pewnym kącie, ciężar kul przewyższa siłę odśrodkową utrzymującą je przy bębnie i zaczynają one opadać z powrotem do linii środkowej młyna kulowego (ten obszar jest znany jako ‘palec’). W ten sposób ruda jest zmniejszana w rozmiarze zarówno przez ścieranie (ruda ociera się o inne kawałki rudy), jak i uderzenie (kule uderzają w rudę).
Ruda stopniowo przemieszcza się przez młyn, a następnie wychodzi przez port wylotowy. Port wylotowy może być pokryty kratą, aby zapobiec wychodzeniu z młyna nadmiernie dużych kawałków rudy, lub może nie mieć kraty (młyn kulowy typu przelewowego).
W miarę zużywania się kul z powodu ścierania, są one zastępowane nowymi kulami (‘zielone’ kule).
Jeśli z młyna kulowego odzyskiwane są duże cząstki, proces nazywany jest ‘grubym mieleniem’. Jeśli z młyna kulowego odzyskiwane są mniejsze cząstki, proces nazywany jest ‘drobne mielenie’.
Uwaga
Jeśli zamiast stalowych kul używane są twarde otoczaki, młyn nazywany jest ‘młynem otoczakowym’.
Jeśli zamiast stalowych kul używane są pręty, młyn nazywany jest ‘młynem prętowym’.
Maszyny w Obwodzie Zamkniętym lub Otwartym
Młyny kulowe mogą działać w obwodzie zamkniętym lub otwartym. Obwody zamknięte zwracają pewną ilość wyjścia młyna kulowego z powrotem do młyna kulowego w celu dalszej redukcji rozmiaru. Typowy system zamknięty mieli rudę od dwóch do trzech razy.
Hydrocyklony zainstalowane bezpośrednio po młynie kulowym zapewniają, że tylko nadmiernie duży materiał jest zwracany do młyna kulowego. Inne typy klasyfikatorów mogą być używane (grabiowe i spiralne klasyfikatory), ale hydrocyklon jest obecnie jednym z najczęściej stosowanych.
Prędkość Krytyczna
Prędkość krytyczna jest definiowana jako punkt, w którym siła odśrodkowa przyłożona do ładunku młyna mielącego jest równa sile grawitacji. Przy prędkości krytycznej ładunek młyna mielącego przylega do wewnętrznej powierzchni młyna i nie opada.
Większość młynów kulowych działa przy około 75% prędkości krytycznej, ponieważ jest to określone jako optymalna prędkość. Prawdziwa optymalna prędkość zależy od średnicy bębna. Większe średnice bębna działają przy prędkości niższej niż 75% prędkości krytycznej, podczas gdy mniejsze średnice bębna działają przy prędkości wyższej niż 75% prędkości krytycznej.
Uwagi Ogólne
Niezależnie od rodzaju używanej maszyny mielącej, mielenie jest procesem o niskiej wydajności i dużym zużyciu energii. Z tego powodu etap mielenia w zakładzie przetwarzania minerałów może stanowić do 40% całkowitych kosztów operacyjnych.
Jako ogólna zasada, im większa średnica bębna młyna kulowego, tym bardziej wydajny będzie proces mielenia. Ta zasada przestaje jednak obowiązywać, gdy średnica bębna osiąga około 4m (13,1 stopy).
Młyny kulowe są zazwyczaj projektowane z maksymalnym współczynnikiem redukcji/stosunkiem 60:1, chociaż możliwe jest osiągnięcie współczynników redukcji do 70:1.
Napęd elektryczny dla młyna kulowego powinien być w stanie obsłużyć obciążenia, gdzie młyn kulowy jest załadowany do 45% kulami.
Dodatkowe Zasoby
https://www.911metallurgist.com/blog/ball-mills