Всестороннее сравнение шаровой мельницы и мокрой лотковой мельницы и руководство по выбору

В процессе обогащения золотосодержащей руды измельчение часто называют “горлом обогатительной фабрики”. Выбор оборудования для измельчения напрямую влияет на эффективность последующей сепарации и конечный коэффициент извлечения. Шаровые мельницы и мокрые лотковые мельницы — два широко используемых типа оборудования для измельчения, каждое из которых имеет свои особенности и подходит для различных производственных условий. В данной статье представлено систематическое сравнение этих двух типов оборудования по ряду параметров, а также даны подробные рекомендации по их выбору.

I. Шаровая мельница: Основа крупномасштабной обогатительной переработки

Шаровая мельница является основным оборудованием для измельчения на современных обогатительных фабриках. Благодаря высокой эффективности, стабильности и управляемости она является предпочтительным выбором для крупных и средних горнодобывающих предприятий. Шаровая мельница состоит из горизонтального корпуса, полых валов для подачи и разгрузки, а также мельничных головок. Корпус оснащен стальными измельчающими элементами (шариками).

Принцип работы: В шаровой мельнице вращение корпуса приводит к падению и ударам стальных шаров, а также к их качению и измельчению, что позволяет измельчить руду до требуемой степени. Материал равномерно поступает в первую камеру мельницы через подающее устройство. Вращение корпуса создаёт центробежную силу, которая поднимает стальные шары на определённую высоту, после чего они падают, ударяясь о материал и измельчая его. С помощью классификатора, образующего систему измельчения замкнутого цикла, шаровая мельница может точно регулировать степень измельчения, обеспечивая достаточное высвобождение золотосодержащих минералов.

Основные преимущества:

• Высокая эффективность измельчения, позволяющая быстро измельчать руду до мелких фракций.
• Однородный и регулируемый размер частиц продукта, который можно изменять путем изменения загрузки шариков, скорости вращения и т. д.
• Высокая степень автоматизации; современные шаровые мельницы зачастую оснащены системами автоматического управления.
• Поддерживает как сухое, так и мокрое измельчение, адаптируется к любой технологической схеме (первичное измельчение, тонкое измельчение, ультратонкое измельчение).
• Производительность одной установки колеблется от нескольких тонн до сотен тонн в час, что позволяет удовлетворить потребности крупных обогатительных фабрик.
• Большой коэффициент уменьшения — до 300 и более.

II. Мельница с мокрой камерой: Эффективный инструмент для переработки полезных ископаемых в малых и средних масштабах

Мокрая лотковая мельница, также известная как краевая мельница, вальцовая мельница или электрическая дробилка, представляет собой обогатительную установку, используемую для дальнейшего измельчения после первичного дробления. Она работает по принципу вальцового измельчения, обеспечивая освобождение минералов за счет гравитационного сжатия и сдвигающего действия измельчающих вальцов.

Принцип работы: Двигатель передает мощность через редуктор и главный вертикальный вал на горизонтальный вал, а затем через соединительные тяги на обоих концах горизонтального вала — на дробильные валки. Валки вращаются в горизонтальной плоскости (вращаясь вокруг главного вала) и одновременно вращаются вокруг собственных осей, в то время как чаша остается неподвижной. Подаваемый материал подвергается огромной сжимающей силе, создаваемой собственным весом валков (до 2–5 тонн на валок), а также трением, возникающим в результате совместного вращения валков вокруг главного вала и вокруг собственных осей относительно чаши. Материал тщательно измельчается за счёт многократного сжатия, перемешивания и дробления.

В процессе работы мокрая лотковая мельница также выполняет функции перемешивания и приготовления шлама, тщательно смешивая материал с водой. При переработке золотосодержащих руд мокрая лотковая мельница очищает поверхности золота, облегчая прилипание ртути, а коэффициент извлечения свободного золота может превышать 95%.

Основные преимущества:

• Простая структура, небольшие инвестиции и быстрая окупаемость.
• Стоимость оборудования значительно ниже, чем у шаровой мельницы той же производительности, и не требуется сооружение сложного бетонного фундамента.
• Простая установка, не зависящая от условий на объекте; готово к эксплуатации сразу после подключения к источнику питания.
• Потребление электроэнергии на тонну руды на 30–40% ниже, чем у шаровой мельницы, а годовые затраты на техническое обслуживание составляют лишь одну треть от затрат на шаровую мельницу.
• Комплексные функции “измельчения + первичной обогатительной обработки”, подходящие для небольших золотодобывающих предприятий или мобильных проектов по переработке золота.

III. Всестороннее сравнение шаровой мельницы и мокрой лотковой мельницы

3.1 Сравнение принципов работы

В шаровой мельнице измельчение осуществляется за счет ударов и трения стальных шаров, тогда как в мокрой вальцовой мельнице — за счет гравитационного сжатия и сдвигающего действия вальцов.

3.2 Сравнение применимых материалов

Важно отметить, что любая руда, которую можно переработать на шаровой мельнице, может быть переработана и на мокрой лотковой мельнице. Однако мельница с мокрой камерой не может заменить шаровую мельницу при обработке материалов высокой твёрдости или в условиях крупносерийного производства.

3.3 Сравнение мощности и масштаба

Суточная производительность одной мокрой лотковой мельницы составляет от 1,5 до нескольких десятков тонн. Например, модель Ф900 перерабатывает 1,5–3 т/сут, модель Ф1200 — 80–120 т/сут, а трехвалковая модель Ф1100 — 8–15 т/сут.

3.4 Сравнение размеров частиц

Шаровая мельница в сочетании с классификатором в замкнутом цикле позволяет точно регулировать степень измельчения; в мокрой лотковой мельнице размер частиц регулируется с помощью сита, установленного на выпускном отверстии.

3.5 Сравнение энергопотребления и затрат

3.6 Сравнение режимов работы

IV. Как выбрать: подробное руководство по выбору

Выбор подходящего оборудования — это не решение, подходящее для всех случаев. Он должен основываться на всесторонней оценке свойств руды, масштабов добычи, технологических требований, инвестиционного бюджета и других факторов.

4.1 Сценарии, в которых предпочтительна шаровая мельница

1. При переработке руд высокой твёрдости
В случае таких руд, как железная и медная, удар стальных шаров при падении с большой высоты в шаровой мельнице позволяет эффективно обеспечить освобождение минералов. Мокрая лотковая мельница, работающая в основном за счет гравитационного сжатия, менее эффективна при переработке материалов высокой твёрдости.

2. Для крупномасштабного серийного производства
Производительность отдельных шаровых мельниц варьируется от нескольких тонн до сотен тонн в час, что позволяет удовлетворить потребности крупных обогатительных фабрик. Крупные шаровые мельницы способны перерабатывать десятки тысяч тонн в сутки.

3. Когда требуется очень мелкий размер частиц
Шаровые мельницы позволяют получать продукт с размером частиц до 200–400 меш или даже мельче, что подходит для ультратонкого измельчения. Мокрые лотковые мельницы, как правило, обеспечивают размер частиц около 200 меш и не могут удовлетворить требованиям, предполагающим более мелкий размер частиц.

4. Если вспомогательное оборудование уже установлено
Шаровые мельницы обычно эксплуатируются в замкнутом цикле совместно с классификаторами и другим оборудованием. Если на обогатительной фабрике уже имеются классификаторы, флотационные ячейки и другое вспомогательное оборудование, установка шаровой мельницы позволит добиться оптимальной конфигурации системы.

5. Когда требуется сухое шлифование
Шаровые мельницы могут работать как в сухом, так и во влажном режиме, тогда как лотковые мельницы, как правило, используются исключительно во влажном режиме.

4.2 Сценарии, благоприятные для мельницы с влажной камерой

1. При переработке золотосодержащих руд в малых и средних масштабах
Мокрые лотковые мельницы в первую очередь предназначены для переработки золотосодержащих руд и особенно подходят для малых и средних предприятий с производительностью 1–10 тонн в сутки. При переработке кварцево-жильных золотосодержащих руд, содержащих крупное золото, эффект гравитационной предварительной концентрации, обеспечиваемый мокрой лотковой мельницей, особенно заметен.

2. При сокращении капитальных затрат на оборудование и эксплуатационных расходов
Первоначальные инвестиции в установку мокрой лотковой мельницы значительно ниже, чем в шаровую мельницу той же производительности. Она не требует сложного бетонного фундамента и устанавливается в короткие сроки. Потребление электроэнергии на тонну на 30–40% ниже, а годовые затраты на техническое обслуживание составляют лишь треть от затрат на шаровую мельницу.

3. Для отдалённых горнодобывающих районов или в условиях ограниченного электроснабжения
Мельницы с мокрой камерой просты в монтаже, не зависят от условий на объекте и готовы к эксплуатации сразу после подключения к электросети. Они идеально подходят для удаленных горнодобывающих предприятий, где существуют сложности с транспортировкой или недостаточное электроснабжение.

4. Для малых предприятий или индивидуальных предпринимателей с ограниченным капиталом
Мокрая лотковая мельница требует небольших инвестиций, обеспечивает быструю окупаемость и отличается низкими производственными затратами, что делает её идеальным выбором для малых и средних горнодобывающих предприятий. В некоторых случаях обогатительные фабрики, ранее использовавшие шаровые мельницы, перешли на мокрые лотковые мельницы.

5. Когда требуется гибкая настройка
При небольших объемах инвестиций одна мокрая лотковая мельница может работать автономно; при необходимости увеличения производительности несколько агрегатов можно объединить в группы.

4.3 Комбинированный процесс “мокрая лотковая мельница + шаровая мельница”

На практике шаровая мельница и мокрая лотковая мельница не являются взаимоисключающими; их можно комбинировать для создания взаимодополняющей технологической схемы.

Типичная схема комбинирования: В случае золоторудных месторождений с кварцевыми жилами, содержащих крупное золото, для гравитационной предварительной концентрации сначала используется мокрая лотковая мельница, которая позволяет извлечь более 70% крупного золота. Оставшийся мелкий материал затем направляется в шаровую мельницу для тонкого измельчения, после чего проводится флотация или выщелачивание с целью извлечения мелкого золота.

Преимуществами данного комбинированного процесса являются:

• Мельница с мокрой камерой осуществляет предварительную извлечение крупнозернистого золота, снижая нагрузку на последующую шаровую мельницу.
• Шаровая мельница обеспечивает глубокое высвобождение мелких частиц, что гарантирует полное извлечение золота.
• Каждое устройство выполняет свою функцию, обеспечивая оптимальный баланс между эффективностью и стоимостью.

V. Блок-схема принятия решения по отбору

Начало
  │
  ▼
Какова твёрдость руды?
  │
  ├── Высокая твёрдость (железо, медь и т. д.) ──► Рекомендуется шаровая мельница
  │
  └── Средне-низкая твёрдость (золото и т. д.)
 │
        ▼
Каков масштаб производства?
 │
 ├── Крупный (>10 т/ч) ──► Рекомендуется шаровая мельница
 │
 └── Малый–средний (1–10 т/ч)
 │
              ▼
Достаточен ли инвестиционный бюджет?
 │
 ├── Достаточен ──► Рассмотреть возможность использования шаровой мельницы
 │
 └── Ограничен ──► Предпочтительнее использовать мокрую лотковую мельницу
 │
 ▼
Содержит ли руда крупное золото?
 │
 ├── Да ──► Рекомендуется комбинированная схема "мокрая лотковая мельница + шаровая мельница"
 │
 └── Нет ──► Проведите дополнительную оценку других факторов