Горнодобывающая шаровая мельница для извлечения железной руды

Обзор добычи и переработки железной руды

Способы добычи

Добыча железной руды в основном осуществляется двумя способами: открытым и подземным.

Открытая добыча

Открытая добыча является наиболее распространенной и используется для крупных, близкорасположенных к поверхности месторождений. Она включает удаление вскрыши (почвы и породы, покрывающих руду) и извлечение руды с использованием тяжелой техники, такой как экскаваторы и самосвалы.

Подземная добыча

Подземная добыча применяется для более глубоких месторождений, где открытые методы нецелесообразны. Используются такие методы, как шахтная или камерно-столбовая добыча, требующие проходки туннелей и взрывных работ для доступа к руде. Подземная добыча, хотя и более дорогая и сложная, необходима для месторождений с высоким содержанием, расположенных на значительной глубине.

Важность измельчения

Измельчение является критическим этапом обогащения, поскольку оно уменьшает размер частиц руды для высвобождения железных минералов из пустой породы, увеличивая площадь поверхности для последующих процессов разделения. Достижение желаемого размера частиц (часто 0,074 мм или мельче) обеспечивает эффективное высвобождение, что напрямую влияет на скорость извлечения и качество железного концентрата. Недостаточное измельчение может привести к плохому разделению, в то время как чрезмерное измельчение увеличивает затраты энергии и может привести к образованию чрезмерной мелочи, что усложняет последующие процессы.

Что такое шаровая мельница и ее роль в измельчении железной руды

Определение и принцип работы

Шаровая мельница — это цилиндрическое устройство, используемое для измельчения материалов ударом и истиранием. Она состоит из вращающейся полой оболочки, частично заполненной измельчающими телами (обычно стальными шарами) и измельчаемой рудой. При вращении оболочки шары поднимаются и каскадом падают вниз, дробя и измельчая руду посредством ударных и третельных сил. Внутренняя поверхность мельницы часто облицована износостойкими материалами, такими как марганцевая сталь или резина, для снижения износа.

Сравнение с другими мельницами

Шаровые мельницы отличаются от другого оборудования для измельчения, такого как стержневые мельницы или мельницы самоизмельчения/полусамоизмельчения (AG/SAG). Стержневые мельницы используют стальные стержни в качестве мелющих тел и подходят для более грубого измельчения, часто на начальных этапах переработки руды. Мельницы AG/SAG используют саму руду (или комбинацию руды и стальных шаров) в качестве мелющих тел, что делает их идеальными для грубого измельчения твердых руд. Однако шаровые мельницы превосходны в тонком помоле благодаря своей способности обеспечивать равномерное распределение размеров частиц, как правило, в диапазоне 100–30 микрон.

Предпочтение тонкому помолу

Шаровые мельницы предпочтительны для тонкого помола при обогащении железной руды, поскольку они могут достигать малых размеров частиц (например, P80 30–212 микрон), необходимых для эффективного высвобождения минералов. Их универсальность позволяет им обрабатывать как мокрое, так и сухое измельчение, и их можно настраивать для различных типов руды и технологических требований. Возможность контролировать параметры измельчения, такие как скорость вращения и размер среды, обеспечивает оптимальную производительность, что делает шаровые мельницы незаменимыми для производства высококачественных железных концентратов.

Типы шаровых мельниц, используемых при переработке железной руды

Мокрое и сухое измельчение

Шаровые мельницы могут работать во влажных и сухих условиях:

Мокрое измельчение: включает добавление воды или других жидкостей к руде, образуя пульпу. Мокрое измельчение уменьшает количество пыли, минимизирует изменения свойств материала из-за нагрева и обычно используется при переработке железной руды из-за его эффективности при обработке руд с высоким содержанием влаги.

Сухое измельчение: используется при дефиците воды или когда для последующих процессов требуется сухой материал. Сухое измельчение менее распространено при переработке железной руды из-за более высокого потребления энергии и потенциального образования пыли.

Пригодность для стадий измельчения

Выбор типа шаровой мельницы зависит от характеристик руды (например, твердости, абразивности) и желаемого размера частиц. Мельницы с решетчатой ​​разгрузкой часто используются при первичном измельчении для получения более грубого продукта, в то время как мельницы с переливом предпочтительны для тонкого измельчения для достижения микронных размеров частиц, необходимых для эффективного разделения. Мокрое измельчение обычно предпочитают при переработке железной руды из-за его совместимости с последующими процессами, такими как флотация и магнитное разделение.

Технологический процесс дробления и измельчения, включая шаровые мельницы

Технологический процесс

Технологический процесс переработки железной руды начинается с руды ROM и проходит через несколько этапов:

• Просеивание: руда ROM просеивается для отделения мелких частиц (ниже закрытой боковой установки дробилки) от более крупных фрагментов, предотвращая перегрузку дробилок.
• Первичное дробление: щековые дробилки измельчают крупные фрагменты руды (до 1–2 метров) до управляемого размера (например, 15–20 см).
• Вторичное дробление: конусные или ударные дробилки дополнительно измельчают руду до 1–5 см, подготавливая ее к Измельчение.
• Измельчение: шаровые мельницы измельчают измельченную руду в мелкие частицы, обычно нацеленные на P80 0,074 мм (74 микрона) для высвобождения железных минералов. Руда подается в мельницу, где стальные шары ударяются и истирают материал, уменьшая его размер.

Интеграция с процессами разделения минералов

Классификация после измельчения

После измельчения в шаровых мельницах рудная пульпа классифицируется с помощью гидроциклонов или вибросит. Циклоны отделяют мелкие частицы (пригодные для разделения) от более крупных, которые возвращаются в шаровую мельницу для дальнейшего измельчения. Вибрационные сита также могут использоваться для обеспечения точного разделения по размеру, оптимизируя подачу для последующих процессов.

Методы разделения

Отсортированные мелкие частицы поступают на процессы разделения:

Гравитационное разделение: использует разницу в плотности между железными минералами и пустой породой, используя такое оборудование, как спиральные концентраторы или вибростолы.

Магнитное разделение: эффективен для магнетитовых руд, этот метод использует магнитные поля для отделения железных минералов от немагнитной пустой породы.

Флотация: используется для гематитовых или сложных руд, флотация использует химические реагенты для селективного разделения железных минералов, производя высококачественный концентрат.

Роль измельчения в шаровой мельнице

Тонкое измельчение в шаровых мельницах повышает эффективность разделения, обеспечивая полное освобождение железных минералов от пустой породы. Меньший размер частиц увеличивает площадь поверхности, повышая эффективность химических реагентов при флотации или магнитных полях при разделении. Это приводит к более высокому извлечению железа и концентрату с пониженным содержанием примесей, что соответствует требованиям сталеплавильного производства (например, >67% Fe для итабиритовых руд).

Пример: применение шаровой мельницы в мексиканском проекте по добыче железной руды

Обзор проекта

Типичный завод по переработке железной руды в Мексике производительностью 50–200 тонн в час (ТЧ) демонстрирует практическое применение шаровых мельниц. Расположенный в регионе, богатом залежами магнетита и гематита, завод перерабатывает руду ROM для получения высококачественного железного концентрата для производства стали.

Технологическая схема

Руда ROM просеивается для удаления мелких фракций, затем измельчается в щековой и конусной дробилках. Измельченная руда подается в шаровую мельницу мокрого помола, где измельчается до 74 микрон. Гидроциклоны классифицируют пульпу, отправляя крупные частицы обратно в мельницу, а мелкие частицы — на магнитную сепарацию. Полученный концентрат достигает содержания 65–68% Fe, что подходит для сталеплавильного производства.