ETAPY ROZKŁADU MATERIAŁU W MŁYNACH KULOWYCH

Kontynuujemy badanie procesu mielenia minerałów w młynach kulowych z wykorzystaniem stalowych kul mielących. W tej publikacji przyjrzymy się jednemu eksperymentowi, którego wyniki są bardzo pouczające na temat mechanizmu szlifowania. Innymi słowy, postaramy się zrozumieć, jak przebiega etapowe rozdrabnianie cząstek skalnych w młynach kulowych.

Charakter mechanicznego działania stalowych kul mielących na rudę określa się za pomocą znaczników ołowianych. W trakcie prac eksperymentalnych cząstki ołowiu były ładowane wraz z rudą do komory roboczej laboratoryjnego młyna kulowego. W pewnych odstępach czasu w młynie wyciągano ścierany materiał, a znaczniki ołowiu oddzielano grawitacyjnie za pomocą tacy płuczącej lub stołu koncentracyjnego. W ten sposób możliwe było sekwencjonowanie kształtu i wielkości znaczników, a także znajdujących się na nich śladów deformacji. Na tej podstawie szczegółowo zbadano kolejność procesu szlifowania.

Badania przeprowadzono na laboratoryjnym młynie kulowym o średnicy bębna 42 cm i długości 52 cm. Prędkość obrotowa bębna wynosiła 20 obr/min, co odpowiada kaskadowej pracy młyna. Objętość wnęki roboczej wynosi 0,07 m3. Kule mielące mają średnicę od 10 cm do 20 cm. Obciążenie kul w objętości komory roboczej wynosi 45-50 %.

Jako wstępnie zmieloną próbkę zastosowano kwarcową rudę złotonośną o uziarnieniu poniżej -7 mm. Objętość próbki jednostkowej wynosiła 15 kg, do której dodano znaczniki ołowiane o kształcie kwadratu 4×4 mm o grubości około 0,5 mm. Młyn był obciążony w trybie mielenia próbek na sucho.

Znaczniki ołowiane, ze względu na ich dużą gęstość, osiadają na dnie wnęki roboczej podczas początkowej pracy młyna. Następnie kule mielące w młynie przetaczają się po nich i zwijają je w talerze i płatki.

W początkowym okresie (2 godziny pracy młyna) są one walcowane (spłaszczane) i w wyniku rozrzedzenia uzyskują większe rozmiary wzdłuż boków. W ten sposób uzyskuje się wydajność frakcji grubej do 70 %. Gdy znaczniki boutu mają grubość mniejszą niż 0,3 mm, odrywają się od dna cylindra młyna. W konsekwencji wchodzą do strefy powrotu kul (naturalne sortowanie kul mielących w młynie przez różne siły i podnośniki linera). W tej strefie doświadczają sił obrotu wokół osi swojej płaszczyzny. W efekcie zwiększa się ich całkowita grubość. Znaczniki znów opadają na dno młyna. Następnie są one dwukrotnie lub nawet trzykrotnie zginane pod naciskiem kul mielących. Wznawia się proces ich obtaczania w płatki przez kule mielące.

W miarę spłaszczania się cząstek maleje ich hydrauliczne rozdrobnienie, mimo że zwiększają się ich długość i szerokość. Podczas walcowania cząstek wiele drobnych cząstek kruszywa zostaje wciśniętych w powierzchnię cząstek. Po zagięciu płatków powtarza się proces ponownego rozwałkowania znaczników i wciśnięcia drobnego materiału kruszywa na powierzchnię nowo uformowanego płatka. W efekcie powstaje wielowarstwowa „kanapka” z nowo powstałych płatków. W efekcie stosunkowo duże cząstki są pod ciśnieniem rozdrabniane na małe płatki.

W ten sposób są one oddzielone nie tylko wzdłuż linii łamania przez gruz, ale także wzdłuż nagromadzonych warstw fałdowych płatków. Może to tłumaczyć jednoczesne rozdrobnienie znaczników na drobne cząstki w ostatnich godzinach pracy młyna.

Wgłębiony materiał mielony na jednej z powierzchni znaczników jest kolejną wskazówką, że materiał ołowiany jest przesuwany po dnie młyna przez ślizganie, ale nie przez walcowanie. Po przeciwnej stronie nie obserwuje się materiału pokruszonego. Wgłębiona powierzchnia wielu znaczników wskazuje, że cząstki o dużej gęstości są zrzucane na dno młyna. Wszystko powyższe wskazuje na istnienie stratyfikacji (podziału na warstwy) pokruszonego materiału ze względu na gęstość.

Cząstki ołowiu i złota, ze względu na dużą gęstość, lokalizują się bezpośrednio na powierzchni roboczej młyna kulowego i w zależności od ich grubości układają się w sektory, w których grubsze cząstki znajdują się w dolnych sektorach, a cieńsze wyżej. Wszystkie wyniki prac wskazują na istnienie rozwarstwienia gęstościowego materiału przeznaczonego do zniszczenia. Niszczenie znaczników ołowianych i złota następuje w wyniku sekwencyjnego wgłębiania się w pokruszony materiał. Deformacja znaczników zachodzi w następującej kolejności:

• Rozwałkowanie znaczników z kulami szlifierskimi i grubego kruszywa na drobne płatki;
• Dociśnięcie materiału z kruszywa drobnego do powierzchni znaczników;
• zaginanie w kształt litery U płatków złapanych w obszarze przeciwstawnych obracających się kul;
• powtórne zwijanie;
• łamanie wielokrotnie składanych i zwijanych znaczników na małe cząstki.

Możemy więc przyjąć, że te etapy niszczenia są również nieodłącznie związane z cząsteczkami mielonego materiału. Eksperyment ten pokazuje, że dla uzyskania maksymalnej efektywności mielenia, oprócz prawidłowo dobranego zespołu korpusów mielących, konieczna jest wyraźna obserwacja warunków technologicznych: gęstości wysypu młyna, ilości rudy w nadawie, prędkości obrotowej młyna itp.