Выбор и расчет мельниц само- и полусамоизмельчения

УДК 621.928.028

Н.В.НИКОЛАЕВА

аспирантка кафедры обогащения полезных ископаемых

ВЫБОР И РАСЧЕТ МЕЛЬНИЦ САМО- И ПОЛУСАМОИЗМЕЛЬЧЕНИЯ

Рассмотрены традиционные методы выбора и расчетов размеров мельниц само- и по-лусамоизмельчения и комментарии некоторых современных разработок, которые могут влиять на измерение подводимой мощности, например конструкцию футеровки для барабана мельницы и подготовку питания.

This report considers traditional methods of a choice and calculations of the sizes of autogenous and semiautogenous mills and comments of some modern development which can influence measurement of brought capacity, for example a design футеровки for a drum of a mill and preparation of a feed(meal).

Современная зарубежная и российская практика расчета и выбора схем рудопод-готовки претерпела за последние 20-25 лет существенные изменения. Если раньше важен был прежде всего расчет традиционных схем рудоподготовки, которые включают многостадийное (две или более стадий) и одностадийное дробление или многостадийное измельчение в шаровых и стержневых мельницах, то теперь предпочтение отдается новой технологии, когда первичное дробление переносится в карьер или в рудник; само- и полусамоиз-мельчению. Традиционные схемы требуют больших капитальных затрат и эксплуатационных расходов, но в ряде случаев это является единственно возможным решением. Перед тем как принять решение по схемам рудоподготовки, необходимо провести исследования на лабораторных и полупромышленных установках. Для исследований отбираются усреденные пробы рядовой руды или несколько различных проб. В результате этих работ изучается возможность и делается окончательный вывод в пользу той или иной технологии на основе рассмотрения следующих конкурирующих вариантов*:

* Autogenous and Semi-Autogenous Grinding: Laboratory and Pilot Plant Studies / D.J.Barratt, J.Basic, G.A. Dunlop, R.Philips // Mineral Processing and Hydrometallur-

• одностадийное самоизмельчение;

• самоизмельчение, галечная мельница, дробилка;

• одностадийное полусамоизмельчение;

• предробление, полусамоизмельчение, шаровая мельница, дробилка.

После выбора одной из конкретных разновидностей схемы рудоподготовки с само- или полусамоизмельчением приступаем к расчету и выбору оборудования. Для этого необходима следующая информация:

• само- или полусамоизмельчение;

• грансостав питания;

• оптимальная плотность пульпы;

• оптимальный объем заполнения шарами, размер шаров (если полусамоиз-мельчение);

• футеровка барабана;

• оптимальная удельная потребляемая мощность.

Процессы само- и полусамоизмельче-ния за последние десятилетия получили очень широкое применение. Порядка 200 мельниц диаметром от 5 до 14 м по всему миру перерабатывают руды меди, золота, никеля, свинца, цинка, серебра, платины, палладия, молибдена, железа, алмазов, алюминия и известняка.

gy Plant Design, World's Best Practice. Australian Mineral Foundation. July, 1999.

20 18 =т 16

3 14

я 3

«

12 10

0

4A(0 2A

300 400 500 600

700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600

Микроны

Рис.1. Зависимость удельной потребляемой мощности от крупности продукта первой стадии

8

6

4

2

Для определения размеров первичной мельницы, при которых гарантируются переработка требуемого количества руды, необходимо рассчитать потребляемую мощность для определенного диапазона твердости, скоростей мельницы и других технологических условий.

Расход мощности, потребляемой на измельчение, зависит от многих факторов и в наибольшей степени от свойств исходного питания и конечной крупности измельчения (рис.1).

Удельные затраты энергии на рудопод-готовку, влияющие и на выбор самой схемы, реально оцениваются по результатам исследований на измельчаемость.

Зависимость рабочих индексов Бонда, которые оценивают затраты мощности на дробление, стержневое и шаровое измельчение (на этапе проектирования по этой диаграмме мы можем предположить, как распределяется энергия, необходимо ли дробление и т.д.) показана на рис.2.

Для мельниц само- и полусамоизмель-чения одним из главных параметров является частота вращения барабана (рис.3).*

На большинстве мельниц само- и полу-самоизмельчения в настоящее время уста-

* Sherman M. Alumbrera's SAG Mill Design and Optimisation. Australian Mineral Foundation. July, 1999.

навливаются приводы, позволяющие изменить частоту вращения барабана. Это чрезвычайно важно для управления режимом работ мельниц, особенно в условиях резких изменений физико-механических свойств исходного питания.

Для того чтобы грамотно скорректировать схему рудоподготовки, необходимо на всех этапах этих работ учесть массу факторов:

• Геологическая интерпретация бурильных кернов и массовых проб: данные из геологического отчета должны быть идентифицированы по минеральным составляющим, их относительному количеству и степени вкрапленности, количеству сопутствующих рудных зон и главным характеристикам каждой.

«

н S 4

1 2 3 4 5 6 7 Год

Ш Дробилка 0 Стержневая мельница ЕЗ Шаровая мельница

Рис.2. Зависимость между индексами работы Бонда

Санкт-Петербург. 2007

1,5

10

15

20 25 30 35

Загрузка мельницы, % от объема

40

45

Рис.3. Показатели мощности мельницы в зависимости от загрузки 1, 2, 3 - 70, 75, 80 % от критической скорости соответственно

1

• Химический анализ: наиболее уместно проектировать схему обогащения вообще и рудоподготовки в частности с использованием данных полного химического анализа.

• Минералогический анализ: проверка минеральных компонентов может определить идентичность, характер, диапазон круп-ностей зерен и промпролуктовых ассоциаций рудных минералов и составляющих минералов пустой породы. Эта информация позволит сделать анализ крупностей раскрытия сростков для различных стадий измельчения и соответствующих циклов обогащения.

• Физические свойства: твердость, хрупкость, количество первичных шламов и содержание глины.

• Параметры питания схемы: на предварительном этапе требуется порядка 23 кг пробы для оценки показателей измельчаемо-сти руд. Для исследований полупромышленного масштаба требуется проба 25-50 т.

К понятию технологии само- и полу-самоизмельчения мы приходим спустя 25 лет эксплуатации на рудах различной твердости. И теперь мы можем минимизировать технологический риск, благодаря пониманию геологии проекта и геотехнических параметров, минеральных ресурсов с проведением опытов по измельчаемости лабораторного и пилотного масштаба или комбинации обоих в соединении с оценкой изменчивости руд, методик масштабирования экспериментальных результатов.

Научный руководитель к.т.н. доц. Е.Е.Андреев