К вопросу об измельчаемости минералов

При выборе и расчете размольных мельниц труднее всего определить их производительность, так как она зависит от крупности и твердости питания. Трудность изучения этих факторов обусловлена разнообразием видов полезных ископаемых и их генетической особенностью. В 1940 г. мы провели опытные лабораторные работы для установления шкалы измельчаемости некоторых часто встречающихся минералов, составляющих основную массу многих видов полезных ис­копаемых.

При распространении данных, полученных в лабораторной мельнице с порционной нагрузкой, на Промышленные мельницы с непрерывной разгрузкой и питанием возможны некоторые отклонения в абсолютных значениях от данных экспериментирования в лабораторной мельнице. Однако относительные значения измельчаемости минералов должны оставаться более или менее неизменными, что представляет известный практический интерес.

Опыты проводили в лабораторной стержневой мельнице диаметром 130 мм, длиной 200 мм, при навеске руды 250 г. весе стержней 1500 г. и воды

125 см3. Измельчение во всех случаях продолжалось 15 мин. Гранулометрическую характеристику определяли ситовым и дисперсионным анализом, причем дисперсионному анализу подвергали материал класса -200 меш со шкалой классификации V 2.

Анализ кривых гранулометрических характеристик питания мельницы и ее разгрузки для апатита, кальцита, боксита, магнетита и кварца показал, что измельчаемость магнетита и апатита значительно отличается от измельчаемости остальных минера­лов. Гранулометрические характеристики разгрузок магнетита и апатита при различной крупности питания почти совпадают (особенно у магнетита). Это указывает, что уменьшение крупности питания незначительно увеличивает тонкость помола и что, достигнув определенной тонкости помолг, дальнейшее измельчение протекает довольно медленно. Такая характеристика измельчаемости свойственна минералам, обладающим одновременно твердостью и вязкостью, т.е. минералам, которые поглощают хотя бы небольшую энергию па пластическую деформацию в необратимой форме.

Гранулометрические характеристики питания и разгрузки кальцита и кварца, отличающихся относительно высокой хрупкостью, т.е. разрушающихся без заметной остаточной деформации, показывают, что с уменьшением! размера питания соответственно увеличивается тонкость помола.

Эти данные показывают, что с уменьшением крупности питания не наблюдается заметного увеличения выхода класса -200 меш по вновь образованному продукту. Только для боксита выход класса -200 меш с уменьшением тонкости питания закономерно возрастает.

Сопоставляя табл. 1 и 2, можно видеть, что общий выход класса-200 с уменьшением размера питания возрастает за счет увеличения содержания его в исходном Продукте. Это противоречие с данными работы промышленных мельниц можно объяснить тем, что при измельчении б лабораторной мельнице измельченный продукт остается в ней до конца измельчения и образующаяся «подушка» из тонких классов снижает эффективность измельчения. Кроме того возможно, что питание крупностью меньше 3 мм вообще мало влияет на увеличение производительности мельниц по вновь образованному продукту при одном и том же гранулометрическом составе шаров. По данным В. К. Захваткина также видно, что при крупности питания 5-0; 2,5-0 и 1,5-0 производительность мельницы по вновь образованному продукту остается более или менее постоянной. Этим обстоятельством можно объяснить то, что ориентировочный расчет мельницы (для доизмельчения промежуточных продуктов производят без учета крупности питания.

Строго говоря, выход класса -200 меш не может являться достаточно обоснованным критерием и показателем измельчаемости материала, так как в нем не учитывается изменение гранулометрической характеристики «других классов. Однако этот показатель удобен для практических работ при составлении сравнительной оценки тонкости помола одного и того же материала.

Физическое значение имеет только тот показатель, который учитывает величину вновь обнаженной поверхности, пропорциональной полезно израсходованной энергии, т.е. энергии, затраченной на нарушение силы сцепления между частицами по плоскости разрушения. Несмотря на то, что эта энергия составляет незначительную часть всей энергии, затрачиваемой на измельчение в мельницах, пропорциональность между затраченной энергией и вновь образованной поверхностью явно существует. Энергия же, затраченная на эластическую и пластическую деформацию материала, остается неизменной при постоянстве измельчаемого объема материала.

Исходя из этих предположений, шкалу измельчаемости минералов или пропорциональную

Таким образом, изучена измельчаемость только пяти минералов. В дальнейшем шкала измельчаемости должна быть установлена не только для минера­лов, но также и для горных пород, в первую очередь таких, как песчаник, порфирит, сланцы, граниты, гнейсы и др.

В этой работе должны принять участие научно- исследовательские институты и работники промышленности, так как для окончательного установления

ей величину — коэффициент эффективности измельчения — следует устанавливать по соотношению вновь образованных поверхностей минералов.

Кривые измельчаемости всех минералов в зависимости от крупности питания, за исключением кривой кальцита, имеют слабо выраженный максимум. Шкала измельчаемости (отношение вновь образованной поверхности данного минерала к вновь образованной поверхности кварца) в зависимости от крупности питания меняется в довольно широких пределах.

Из табл. 3 видно, что наиболее легко измельчается кальцит и средняя эффективность* измельчения его в 7,3 раза превышает измельчаемость кварца. Средняя измельчаемость боксита выше измельчаемости кварца примерно в 3,5 раза. Магнетит и апатит ведут себя почти одинаково и измельчаются в 2 раза легче кварца. Сопоставление полученных данных показывает, что между шкалой твердости и измельчаемостью минералов имеется существенная разница; это, по нашему мнению, объясняется тей, что шкала твердости не учитывает хрупкость мине­ралов. А между тем при измельчении хрупкость материала имеет наибольшее значение.

Это свидетельствует о том, что для разработки шкалы измельчаемости нельзя использовать существующие классификации горных пород и минералов.

Выводы

1. Установлена в лабораторных условиях следующая шкала измельчаемости четырех минералов (по отношению к кварцу):

2. Шкала измельчаемости показывает, что производительность и эффективность измельчения резко изменяются в зависимости от твердости и хрупкости минералов, поэтому при выборе и расчете мельниц нужно учитывать физические свойства полезных ископаемых, выраженные в виде переходных коэффициентов измельчаемости.

 

 

Записи горного дела