Назначение и теоретические основы измельчения руд

Дробленая руда не может подвергаться обогащению, так как крупность зерен полезных минералов в ней во много раз ниже средней крупности кусков руды. Поэтому после дробления руду измельчают до крупности, пригодной для проведения тех или иных обогатительных операции.

Руда измельчается под действием удара и истирания. Современные измельчительные машины — мельницы — представляют собой вращающиеся пустотелые цилиндры (барабаны), в которые помещается измельчаемый продукт и мелющие тела: металлические шары, стержни или крупные твердые куски руды (галя). Измельчение может происходить также при ударах кусков руды друг о друга и о специальные лопатки на внутренней поверхности барабана в мельницах самоизмельчения. Измельчение может производиться в присутствии воды (мокрое) и без нее (сухое).

Несмотря на кажущуюся простоту, процесс измельчения довольно сложен и зависит от ряда факторов, связанных с конструктивными свойствами измельчительного аппарата (размера, характера мелющих тел, типа футеровки n вида выгрузки и т. д.) и особенностями измельчаемой руды (крупностью, твердостью, плотностью пульпы и т. д.).

Основными параметрами, определяющими работу мельницы, являются следующие.

Частота вращения барабана. Известны три режима работы мельницы, при которых движение мелющих тел обеспечивает преимущественно истирание или раскалывание кусков руды (рис. 15):

- с перекатыванием без полета, характерный для малой скорости вращения. При этом измельчение происходит главным образом раздавливанием или истиранием перекатывающимися мелющими телами;

- смешанный — частично с полетом, частично с перекатыванием мелющих тел;

- водопадный — с преимущественным полетом шаров. При этом измельчение осуществляется ударом и лишь отчасти истиранием.

Если частота вращения мельницы превышает частоту, обеспечивающую водопадный режим, то наступает момент, когда мелющие тела вращаются с корпусом мельницы, не отрываясь от него.

Такая скорость называется критической и определяется по формуле:

де D — диаметр барабана в свету, м.

Оптимальная скорость вращения барабана, обеспечивающая водопадный режим работы, составляет 0,76—0,88 критической.

Характер и количество мелющих тел. Так как принципы работы мельниц практически но зависят от вида мелющих тел, рассмотрим условия работы шаровых мельниц, имеющих наиболее широкое применение при измельчении руд цветных и редких металлов.

В промышленных условиях объем мельниц, занимаемый рудой и шарами или другими мелющими телами, примерно равен 40%. Перегрузка мельницы шарами увеличивает расход энергии и из-пос шаров, а недогрузка приводит к повышенному износу футеровки и выводу из строя барабана мельницы. Оптимальная шаровая нагрузка определяется по формуле

где ф — объемное заполнение шарами, % объема мельницы;

V — рабочий объем барабана мельницы, м3;

уш — насыпная масса шаров, т/м3.

Насыпная масса шаров обычно принимается равной 4,6—4,8 т/м3.

Большое значение при измельчении имеет размер шаров. Хотя шары большого диаметра производят наиболее эффективную работу, очень важно, чтобы в мельнице находились шары различных размеров, что позволяет правильно построить процесс измельчения, основанный на ударе и истиранив. Максимальный размер шаров Dш не должен превышать 1/24 диаметра мельницы, или в зависимости от среднего размера измельчаемой руды d:

Расход шаров на 1 т измельчаемой руды в зависимости от ее свойств колеблется от 0,6 до 2 кг, стержней — от 0,25 до 0,9 кг.

Важным фактором работы мельницы является циркулирующая нагрузка, представляющая собой количество руды, возвращаемой в мельницу из классифицирующего аппарата в виде песков. Циркулирующая нагрузка С равна отношению фактического оборотного (недоизмельченного) продукта S к выданному непосредственно мельницей готовому продукту Q:

Величина циркулирующей нагрузки зависит главным образом от крупности готового продукта и обычно составляет в I стадии измельчения 100—300%, во II — 200—400% и при доизмельчении продуктов обогащения — 150—400%. Правильно подобранная циркулирующая нагрузка определяет максимальную производительность мельницы по исходному питанию или по вновь образованному готовому классу.