Bir bilyalı değirmen Birincil öğütme için kullanılır; endüstriyel uygulamalar, yeni besleme malzemesinin maksimum boyutunu sıkı bir şekilde sınırlamak amacıyla, eleme ile birleştirilmiş 2–3 aşamalı kırma işlemi kullanılarak beslemenin kontrol edilmesi gerektiğini göstermektedir. Büyük ve orta ölçekli zenginleştirme tesislerinde maksimum besleme boyutu 10–12 mm ile sınırlandırılır; ancak, yalnızca iki aşamalı kırma işlemi kullanan küçük tesislerde bu boyut 25–30 mm'ye kadar çıkabilir. Tek aşamalı kırma kullanıldığında, besleme boyutu madencilik operasyonu tarafından sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir ve besleme biraz daha iri olabilir. Öğütme ortamı boyutunu seçmeye ilişkin genel ilkeler şunlardır: (1) Cevher ne kadar sert ve besleme ne kadar iri olursa, daha fazla darbe kırılması sağlamak için öğütme ortamı o kadar büyük olmalıdır. (2) Yumuşak ve ince malzemeler işlenirken, aşındırma öğütmesini artırmak için daha küçük öğütme araçları kullanılmalıdır. (3) Besleme malzemesi geniş bir parçacık boyutu aralığı içeriyorsa, cevher özelliklerinin ve çalışma koşullarının düzensizliğini telafi etmek için farklı bilye çaplarından oluşan bir karışım kullanılmalıdır. Genel olarak, bilye yükleme hacmi 40%–50% arasındadır; ancak büyük bilyalı değirmenlerde bilye yükü daha düşük olabilir ve muhtemelen 30%–35% seviyesine kadar inebilir.

Şekil 6-6’da gösterildiği gibi, birincil bilyalı öğütmenin normal çalışma aralığı içinde ve aynı istenen ürün inceliği için:

(1) Besleme tanecik boyutu ne kadar iri olursa, bilyalı değirmenin enerji tüketimi o kadar artar ve üretim kapasitesi o kadar azalır.

(2) Besleme taneciklerinin boyutu ne kadar ince olursa, değirmenin üretim kapasitesi o kadar yüksek olur. Bunun başlıca nedeni, daha ince besleme taneciklerinin değirmende kalma süresinin daha kısa olması ve daha hızlı geçmeleridir.

(3) Öğütme ürünü nispeten iri olduğunda, değirmenin verimliliği besleme tanecik boyutu ile daha belirgin bir şekilde değişir; bu değişim en fazla yaklaşık 15%’ye ulaşır.

(4) Öğütme ürünü daha ince olduğunda, besleme tanecik boyutu ile değirmen verimliliğindeki değişim daha az belirgindir ve genellikle 10%’yi aşmaz.

Şekil 6-6 Besleme boyutunun enerji tüketimine etkisi
(Bond bilyalı değirmen iş indeksi hesaplamasına göre)

Konsantratörün ölçeği ne kadar büyükse, öğütme besleme boyutunun küçültülmesinden elde edilen ekonomik fayda da o kadar önemli olur. Örneğin, büyük ölçekli bir tesiste (örn. yıllık 10 milyon ton), nihai kırma ürün boyutu 20–0 mm’den 10–0 mm’ye düşürüldüğünde, kırma kapasitesi yaklaşık üçte bir oranında azalır, ancak bilyalı değirmen kapasitesi yaklaşık % oranında artabilir; bu da ekipman yatırımı ile ton başına cevher kırma ve öğütme için spesifik güç tüketiminde önemli tasarruflar sağlar.

Bununla birlikte, bir konsantratörde öğütme devresine beslenen malzeme, kırma devresinin nihai ürünüdür. Değirmen besleme boyutunun küçültülmesi, kırma devresinin daha ince bir ürün üretmesi gerektiği anlamına gelir; bu da kaçınılmaz olarak kırma devresinin toplam kırma oranını artırır, akış şemasını daha karmaşık hale getirir ve maliyetleri yükseltir. Tersine, değirmen besleme boyutunun artırılması kırma maliyetlerini düşürür ancak öğütme maliyetlerini artırır. Bu nedenle, özellikle işçilik ve bakım maliyetlerinin nispeten yüksek olduğu bölgelerde, optimum değirmen besleme boyutunun belirlenmesi, kırma ve öğütmenin toplam maliyetini en aza indirmek amacıyla kapsamlı bir değerlendirmeye dayandırılmalıdır. Tipik olarak, uygun değirmen besleme boyutuna karar verilirken, tesis ölçeği, ekipman performansı ve kırma devresinde kullanılan kırma akış şeması ile birlikte birincil faktördür.

Bu nedenle, çelik öğütme araçlarının ağırlıkta olduğu bilyalı değirmenler için bile, belirlenecek makul ve optimal bir besleme boyutu hâlâ mevcuttur.