Top değirmeni nedir?

Yükün hareketlendirilme şekline göre, öğütme değirmenleri genel olarak iki türe ayrılır: tamburlu değirmenler ve karıştırmalı değirmenler. Tamburlu değirmenlerde, değirmen gövdesi döndürülür ve yük, bu gövde aracılığıyla hareketlendirilir. Öğütme ortamı çelik çubuklar, bilyeler veya kayanın kendisi olabilir. Örneğin, öğütme topu boyutları, ince öğütme için yaklaşık 20 mm'den kaba öğütme için 150 mm'ye kadar değişir. Tamburlu değirmenler tipik olarak madencilik endüstrisinde birincil öğütme için kullanılır; bu işlemde 5 mm ile 250 mm arasındaki parçacıkların boyutu 25 μm ile 300 μm arasına indirgenir. Karıştırmalı değirmenlerde, değirmen gövdesi yatay veya dikey olarak sabit bir şekilde monte edilir ve yük, iç karıştırıcının hareketi ile harekete geçirilir. Değirmen içindeki öğütme malzemeleri (25 mm veya daha küçük), genellikle çeşitli tasarımlarda vidalar, pimler veya disklerin takılı olduğu merkezi bir şafttan oluşan karıştırıcı tarafından çalkalanır veya döndürülür. Karıştırmalı değirmenler, yeniden öğütme, ince (15-40 μm) ve ultra ince (-15 μm) öğütme işlemlerinde kullanılır.

Tumbler değirmenleri, öğütme ortamının türüne göre üç temel türe ayrılır: çubuk, bilye ve otojen/yarı otojen (AG/SAG) (SAG değirmenleri, içinde bir miktar öğütme bilyesi bulunan AG değirmenleridir). Yapısal olarak, her değirmen türü, yenilenebilir aşınma astarları ve bir öğütme ortamı yükü ile donatılmış yatay silindirik bir gövdeden oluşur. Tambur, uç duvarlara bağlı içi boş muylular üzerinde kendi ekseni etrafında dönecek şekilde desteklenir. Değirmenin çapı, öğütme ortamının cevher parçacıkları üzerinde uygulayabileceği darbeyi belirler ve genel olarak besleme boyutu ne kadar büyükse, değirmenin çapının da o kadar büyük olması gerekir. Değirmenin uzunluğu, çapla birlikte hacmini ve dolayısıyla kapasitesini belirler.

Çubuk değirmenleri ve bilyalı değirmenler, boşaltma şekline göre sınıflandırılır. Madencilik endüstrisinde en yaygın olarak kullanılan çubuk değirmen türü, beslemenin bir muylu üzerinden verildiği ve diğer muylu üzerinden boşaltıldığı muylu taşma tipidir (Şekil 5.9). Akış gradyanı sağlanır

Taşma tipli bilyalı değirmen

Bunu, boşaltma (taşma) milinin çapını besleme açıklığının çapından 10-20 cm daha büyük yaparak sağlar. Boşaltma miline, genellikle yabancı maddeleri ayırmak için bir spiral (trommel) elek takılır.

Birincil öğütmenin son aşamaları, öğütme ortamı olarak çelik bilyeler kullanılan tamburlu değirmenlerde gerçekleştirilir ve bu nedenle “bilyeli değirmenler” olarak adlandırılır. Bilyeler, çubuklara göre birim ağırlık başına daha geniş yüzey alanına sahip oldukları için ince öğütme işlemleri için daha uygundur. “Bilyalı değirmen” terimi, uzunluk-çap oranı 2’ye 1 veya daha az olan değirmenlerle sınırlıdır. Uzunluk-çap oranı 3 ile 5 arasında olan bilyalı değirmenler ise tüp değirmenler olarak adlandırılır. Tüp değirmenler bazen, her biri farklı bir yük bileşimine sahip birkaç uzunlamasına bölmeye ayrılır; yükler çelik bilyeler, çubuklar veya çakıl taşları olabilir ve genellikle çimento klinkeri, alçıtaşı ve fosfatı öğütmek için kuru olarak kullanılır. Tek bölmeye sahip olan ve öğütme ortamı olarak sert, elenmiş cevher parçacıklarıyla beslenen tüp değirmenleri, çakıl değirmenleri olarak bilinir. Demir bulaşmasının önlenmesi gerektiğinde, bu değirmenler bilyalı değirmenlere göre avantaj sağlar. Birim hacim başına çakıl taşlarının ağırlığı çelik bilyelerin ağırlığının yaklaşık 35%-55%'si kadar olduğundan ve güç girişi yük ağırlığıyla doğru orantılı olduğundan, çakıl değirmenlerinin güç tüketimi ve kapasitesi buna bağlı olarak daha düşüktür. Bu nedenle, belirli bir öğütme devresinde ve belirli bir besleme hızında, çakıl değirmeni bilyalı değirmenden çok daha büyük olur ve buna bağlı olarak yatırım maliyeti de daha yüksek olur.

Bilyalı değirmenler, açık veya kapalı devrede çalıştırılan basit muylu taşma tipli değirmenler ya da ızgara boşaltmalı (alçak seviyeli boşaltmalı) değirmenler olabilir. İkinci tipte, silindirik değirmen gövdesi ile boşaltma muylusu arasında boşaltma ızgaraları bulunur. Pülp, ızgaradaki açıklıklardan serbestçe akabilir ve daha sonra boşaltma trunnion seviyesine kadar kaldırılır (Şekil 5.10). Bu değirmenlerde hamur seviyesi taşma tipli değirmenlere göre daha düşüktür; bu da parçacıkların değirmen içindeki kalma süresini kısaltır. Sonuç olarak, aşırı öğütme çok az gerçekleşir ve ürün, bir tür sınıflandırma cihazı vasıtasıyla değirmene geri gönderilen büyük bir oranda iri malzeme içerir. Izgaralı boşaltmalı değirmenler genellikle taşma tipli değirmenlere göre daha iri besleme malzemesi alır ve çok ince öğütme yapmaları gerekmez; bunun ana nedeni, yükü oluşturan çok sayıda küçük bilye olması nedeniyle ızgaranın açık alanının çok çabuk tıkanmasıdır. Mafsallı taşma değirmeni, çalıştırması en basit olanıdır ve çoğu bilyalı değirmen uygulamasında, özellikle de ince öğütme ve yeniden öğütme işlemlerinde kullanılır. Her iki değirmenin öğütme verimliliği benzer olmasına rağmen, enerji tüketiminin aynı boyuttaki bir ızgara boşaltmalı değirmene göre yaklaşık daha az olduğu söylenir.

Kızaklı boşaltmalı değirmen

Madencilik sektöründeki en yüksek verimli öğütme devrelerinde, otojen öğütme (AG) veya yarı otojen öğütme (SAG) değirmenleri kullanılır. Bir AG değirmeni, cevherin kendisini öğütme ortamı olarak kullanan bir tamburlu değirmendir. Cevher, öğütme ortamı görevi görecek yeterli sayıda sağlam parça içermeli ve tercihen yüksek özgül ağırlığa (s.g.) sahip olmalıdır; bu durum, örneğin demir cevherlerinin AG öğütülmesini kolaylaştırır (yüksek silikatlı cevherler için s.g. 4'e karşı 2,7). SAG değirmeni, doğal öğütme ortamına ek olarak çelik bilyeler kullanan bir otojen değirmendir. SAG değirmenlerindeki bilye yüklemeleri, boşluklar dahil olmak üzere genellikle değirmen hacminin 4%-15% aralığında en etkili olmuştur. Güney Afrika’daki uygulamalarda SAG değirmenlerinin bilye yükü, değirmen hacminin %’sine kadar çıkabilmektedir.

AG/SAG değirmenleri genellikle geleneksel devrenin kırma işleminin son iki aşamasını (ikincil ve üçüncül) ve çubuk öğütme işlemini yerine getirir. Bu, geleneksel devreye göre bazı avantajlar sağlar: daha düşük sermaye maliyeti, yapışkan ve killi beslemeler dahil olmak üzere çok çeşitli cevher türlerini işleme yeteneği, nispeten basit akış şemaları, mevcut ekipmanın büyük boyutu, daha az iş gücü gereksinimi ve daha az çelik tüketimi. AG/SAG öğütme kullanımının yaygınlığı, mevcut birçok tesisin bu teknolojiyi mevcut tesislerine entegre ettiği, yeni tesislerin ise bu teknolojiyi içermeyen bir tasarımı nadiren dikkate aldığı bir noktaya ulaşmıştır. İnce kırma, yüksek basınçlı öğütme silindirleri ve ultra ince öğütme (karıştırmalı öğütme) gibi yeni teknolojilerin alternatif akış şeması seçenekleri sunması nedeniyle bu durum gelecekte devam etmeyebilir. Otojen öğütme değirmeninin çeşitli kesitlerinin şematik gösterimi Şekil 5.11“de verilmiştir. AG veya SAG değirmenleri, değirmen gövdesi tasarımının en-boy oranı ve ürün boşaltma mekanizması ile tanımlanır. En-boy oranı, çapın uzunluğa oranı olarak tanımlanır. En-boy oranları genellikle üç gruba ayrılır: çapın uzunluğun 1,5-3 katı olduğu yüksek en-boy oranlı değirmenler, çapın uzunluğa yaklaşık olarak eşit olduğu ”kare değirmenler” ve uzunluğun çapın 1,5-3 katı olduğu düşük en-boy oranlı değirmenler. En büyük SAG değirmenleri, 12 m'ye kadar çapa ve 6,1 m'ye kadar uzunluğa sahiptir ve 20 MW'tan fazla motor gücüyle tahrik edilir. Birçok yüksek en-boy oranı değirmeni, özellikle de daha büyük çaplı üniteler, düz uçlar yerine konik uçlara sahiptir. Bu nedenle değirmen uzunluğunun tanımına dikkat edilmelidir. Öğütme haznesinin içi, gövdeye cıvatalanmış kaldırma çubukları ile tutturulmuş aşınma plakalarıyla kaplıdır. Kaldırma çubukları, öğütme yükünün kaymasını azaltmak için gereklidir; bu kayma, astarların hızlı aşınmasına neden olur ve aynı zamanda öğütme işlemini de olumsuz etkiler. Kaldırma çubuklarının şekli ve geometrisi, özellikle yüksekliği ve yüz açısı, öğütme performansı ve aşınma oranları üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Izgara, öğütme ortamını ve büyük kaya parçalarını tutmak ve ince parçacıkların ve çamurun geçmesine izin vermek için kullanılır.

Bir AG değirmeninin çeşitli kesitlerinin şeması

içinden akması için. Izgara deliklerinin şekilleri kare, yuvarlak veya yarık şeklinde olabilir; boyutları ise 10 mm ile 40 mm arasında değişir. Bazı tesislerde, ızgarada 40 mm ile 100 mm arasında değişen ve "çakıl delikleri" olarak adlandırılan büyük delikler bulunur; bu delikler, çakılların değirmene geri gönderilmeden önce çıkarılmasını ve (12-20 mm'ye kadar) kırılmasını sağlar.

Izgara deliklerinden daha küçük parçacıklardan oluşan çamur, hamur kaldırıcı odalarına boşalır.

Şekil 5.12’de gösterildiği gibi radyal olarak düzenlenmiş hamur kaldırıcılar, değirmenle birlikte döner ve çamuru boşaltma muylusuna doğru kaldırarak değirmen dışına taşır. Her bir hamur kaldırıcı haznesi, bir sonraki döngüden önce boşaltılır; böylece öğütme haznesinden hamur kaldırıcı haznelerine çamurun taşınması için ızgara üzerinde bir eğim oluşturulur. İki tür hamur kaldırıcı tasarımı vardır: radyal ve kavisli (spiral olarak da bilinir); bkz. Şekil 5.12. Radyal (veya düz tip) tasarım, maden işleme endüstrisinde daha yaygındır. Izgaradan geçen çamurun büyük bir kısmı boşaltma muylusundan değirmen dışına atılırken, hamur kaldırıcı haznesindeki çamurun bir kısmı değirmenin dönüşüyle birlikte tekrar değirmen içine akar.

Geleneksel hamur kaldırıcı tasarımları