ЕТАПИ РУЙНУВАННЯ ЧАСТИНОК МАТЕРІАЛУ В КУЛЬОВИХ МЛИНАХ

Ми продовжуємо розглядати процес подрібнення корисних копалин у кульових млинах при використанні сталевих помольних куль. У цій публікації розглянемо один експеримент, результати якого дуже інформативно розкривають механізм подрібнення. Іншими словами, ми спробуємо зрозуміти, як поетапно відбувається розмелювання частинок породи в кульових млинах.

Характер механічного впливу сталевих помольних куль на руду визначається за допомогою свинцевих маркерів. У ході експериментальних робіт частки свинцю довантажувалися разом із рудою в робочу камеру лабораторного кульового млина. Через певні проміжки роботи млина матеріал, що витирається, витягується, виділення свинцевих маркерів проводилося гравітаційним способом з використанням промивного лотка або концентраційного столу. Таким чином, було отримано можливість послідовності зміни форми та розмірів маркерів, а також слідів деформації на них. На основі цього було детально вивчено послідовність процесу подрібнення.

Дослідження проводилися на лабораторному кульовому млині з діаметром барабана 42 см і довжиною 52 см. Швидкість обертання барабана становить 20 об/хв, що відповідає каскадному режиму млина. Об’єм робочої порожнини – 0,07 м³. Діаметр завантажувальних помольних куль коливається від 10 см до 20 см. Завантаження куль за обсягом робочої камери становить 45-50 %.

В якості вихідної подрібнюваної проби використовувалася кварцова золотоносна руда з крупністю -7 мм, об’єм одиничної проби становив 15 кг, в яку додавалися свинцеві маркери квадратної форми 4×4 мм з товщиною порядку 0,5 мм. Завантаження млина здійснювалося в режимі сухого подрібнення проб.

Свинцеві маркери через свою високу щільність, у початковий період роботи млина розташовуються на дні робочої порожнини. Потім помольні кулі в млині перекочуються поверх них і прокочують їх в пластини і лусочки.

У початковий період (2 години роботи млина) їх розкочує (розплющує) і за рахунок витончення набувають більших розмірів уздовж своїх сторін. За рахунок чого вихід великих фракцій становить до 70%. Після досягнення товщини маркерів менше 0,3 мм вони відриваються від дна барабана млина. Внаслідок цього, вони потрапляють у зону повернення куль (природне сортування помольних куль у млині під дією різних сил і ліфтерів футерування). У цій зоні вони зазнають сил обертання навколо осі своєї площини. В результаті зростає їхня сумарна товщина. Маркери знову занурюються на дно млина. Потім під впливом на них тиску помольних куль  вони згинаються вдвічі або навіть втричі. Процес їх розкочування помольними кулями в лусочки відновлюється.

У міру сплощення частинок, незважаючи на збільшення їх у розмірах за довжиною та шириною, у них відбувається зниження гідравлічної крупності. У процесі розкочування частинок в їх поверхню вдавлюється безліч тонкоуламкового матеріалу. Після згинання лусочок відбувається повторний процес розкочування маркерів і вдавлювання в них тонкоуламкового матеріалу на сформованій поверхні знову. В результаті формується багатошаровий «сендвіч» із новосформованих лусочок. В результаті під тиском щодо великих частинок розсипаються на дрібні лусочки.

При цьому вони поділяються не лише вздовж лінії розриву уламками, а й вздовж накопичених шарів згину лусочок. Цим можна пояснити одночасне подрібнення маркерів на дрібні тонкі частки в останні години роботи млина.

Вдавлений подрібнений матеріал на одній з поверхні маркерів є додатковою ознакою того, що свинцевий матеріал переміщається вздовж дна млина ковзанням, але не перекочуванням. На протилежному боці подрібненого матеріалу немає. Вдавлені на поверхню багатьох маркерів частинки корисного елемента показують, що частинки високої щільності просідають на дно млина. Всі викладені вище свідчать про існування стратифікації (розподіл на шари) матеріалу, що руйнується, за щільністю.

Внаслідок своєї високої щільності частинки свинцю та золота локалізуються безпосередньо на робочій поверхні кульового млина, при цьому залежно від товщини розташовуються по секторах, де більш потовщені частинки знаходяться в нижніх секторах, а тонкі вище. Усі результати роботи свідчать про існування стратифікації руйнованого матеріалу за щільністю. Руйнування свинцевих маркерів і золота відбувається в результаті послідовного вдавлювання подрібненого матеріалу. Деформація маркерів відбувається в наступній послідовності:

1. розкочування маркерів помольними кулями і грубоуламковим матеріалом до тонких лусочок;
2. вдавлювання на поверхню маркерів тонкоуламкового матеріалу;
3. згин у U-подібну форму лусочок, що потрапили в область протилежно обертових куль;
4. повторне розкочування;
5. розрив багаторазово складених і прокатаних маркерів на дрібні частки.

Таким чином, ми можемо припустити, що дані етапи руйнування властиві і для частинок матеріалу, що подрібнюється. Даний експеримент показує, що для максимальної ефективності подрібнення, крім правильно підібраного асортименту и помольних тіл необхідно чітко дотримуватися технологічних умов: щільність зливу млина, кількість руди в харчуванні, швидкість обертання млина і т.д.