Шаровая мельница для измельчения железной руды

Измельчение железной руды: основы

Обогащение железной руды — это многоступенчатый процесс, направленный на улучшение физических и химических свойств добытой руды, чтобы сделать ее пригодной для производства чугуна и стали. Измельчение — это критически важный этап в этом процессе, уменьшающий размер руды до мелких частиц для освобождения ценных минералов от пустой породы (нежелательного материала). Основные железосодержащие минералы, гематит (Fe₂O₃) и магнетит (Fe₃O₄), обычно заключены в сложных рудных матрицах, требующих точного измельчения для достижения освобождения.

Обзор обогащения железной руды

Процесс обогащения обычно включает:

• Дробление: уменьшение крупных кусков руды до более мелких размеров (например, <50 мм).
• Измельчение: дальнейшее уменьшение размера частиц для высвобождения минералов (например, <0,1–1 мм).
• Сепарация: использование таких методов, как флотация, магнитное разделение или гравитационное разделение для изоляции железных минералов.
• Обезвоживание: удаление избыточной воды для получения концентрата, готового к гранулированию или плавке.

Измельчение — это энергоемкий, часто составляющий 50–70% от общего потребления энергии при обогащении. Его цель — производить частицы, достаточно мелкие для эффективного последующего разделения, при этом минимизируя чрезмерное измельчение, которое может увеличить затраты и снизить извлечение.

Важность размера частиц

Размер частиц напрямую влияет на эффективность последующих процессов:

• Флотация: Требует мелких частиц (обычно <0,1 мм), чтобы гарантировать высвобождение минералов и их присоединение к пузырькам воздуха.
• Магнитная сепарация: Для магнетитовых руд нужны частицы достаточно мелкие (<0,25 мм), чтобы отделить магнитный материал от немагнитного.
• Окомкование: Мелкие, однородные частицы повышают прочность окатышей и эффективность плавки.

Достижение оптимального распределения размеров частиц (PSD) имеет решающее значение. Слишком крупное, и минералы остаются запертыми в пустой породе; слишком мелкий, возникают такие проблемы, как образование слизи или чрезмерное потребление энергии.

Роль шаровых мельниц в измельчении железной руды

Шаровые мельницы являются краеугольным камнем измельчения железной руды благодаря своей универсальности, надежности и способности производить мелкие частицы. Они широко используются как на первичном, так и на вторичном этапе измельчения при обогащении.

Почему шаровые мельницы предпочтительны

Шаровые мельницы предлагают несколько преимуществ для измельчения железной руды:

• Универсальность: подходят для мокрого и сухого измельчения, обрабатывают широкий спектр типов и размеров руды.
• Эффективность: способны производить мелкие частицы (например, <0,074 мм), необходимые для высвобождения.
• Масштабируемость: доступны в различных размерах, от небольших порционных мельниц до крупных промышленных установок.
• Управление: регулируемые параметры (например, скорость мельницы, размер шаров, плотность пульпы) позволяют точно контролировать PSD.

Шаровые мельницы особенно эффективны для измельчения твердых руд, таких как гематит и магнетит, где постоянное уменьшение размера частиц имеет решающее значение для последующего разделения.

Размер частиц Измельчение для последующих процессов

Шаровые мельницы измельчают руду до размеров, подходящих для:

• Магнитная сепарация: магнетитовые руды измельчаются для высвобождения магнитных частиц, как правило, до 80% частиц размером 0,074 мм (P80 = 74 мкм).
• Флотация: гематитовые руды требуют более тонкого измельчения (например, P80 = 45–100 мкм) для обеспечения высвобождения минералов и эффективного прикрепления пузырьков.
• Окомкование: тонкое измельчение обеспечивает однородные размеры частиц, улучшая качество окатышей и снижая потребление энергии при плавке.

Возможность достижения таких тонких размеров при сохранении производительности делает шаровые мельницы незаменимыми.

Что такое шаровая мельница

Шаровая мельница — это цилиндрическое устройство, используемое для измельчения или смешивания материалов путем вращения барабана, заполненного измельчающими телами (обычно стальными или керамические шары) и измельчаемый материал. Вращение заставляет среду каскадироваться, ударяя и истирая руду, чтобы уменьшить ее размер.

Типы шаровых мельниц

Шаровые мельницы классифицируются на основе эксплуатационных и конструктивных особенностей:

Мокрые и сухие:

Мокрые шаровые мельницы: работают с водой или пульпой, уменьшая пыль и повышая эффективность измельчения. Распространены при обогащении железной руды из-за последующих мокрых процессов, таких как флотация.

Сухие шаровые мельницы: используются, когда не хватает воды или требуются сухие продукты. Менее распространены из-за проблем с пылью и теплом.

Примеры случаев и практическое применение

Шаровые мельницы являются неотъемлемой частью заводов по переработке железной руды по всему миру. Ниже приведены примеры и сведения об их практическом применении.

Рудник Carajás, Бразилия (Vale):

Один из крупнейших в мире железорудных рудников, перерабатывающий магнетит и гематит.

Использует несколько мокрых шаровых мельниц в замкнутом цикле измельчения с гидроциклонами для достижения P80 = 74 мкм.

Шаровые мельницы обеспечивают эффективное магнитное разделение, производя высококачественные концентраты (>65% Fe).

Рудник Sishen, Южная Африка (железная руда Kumba):

Перерабатывает гематитовую руду для прямой отправки и обогащения.

Использует шаровые мельницы для вторичного измельчения для подготовки руды к флотации.

Достигает тонкого измельчения (P80 = 45 мкм) для высвобождения гематита, улучшая показатели извлечения.