Критерии выбора технологии измельчения с перемешиванием рабочей среды

Ю.А. Смирнов — инженер по технологии тонкого измельчения ЗАО «Метсо Минералз СНГ».

В настоящее время в области переработки и добычи металлоносных и неметаллических руд наблюдается острая потребность в рациональном и энергоэффективном решении для циклов рудного измельчения и доизмельчения. По мере разработки месторождений с более тесным прорастанием минералов все большее значение приобретает возможность эффективного, более тонкого помола для обеспечения требуемых характеристик крупности и извлечения, а также увеличения рентабельности предприятия. С развитием новых методик обогащения такая задача стоит перед многими предприятиями на фоне увеличения доли тонковкрапленных руд, вовлекаемых в переработку. Для решения таких задач и разработки более эффективного оборудования для мокрого измельчения были созданы новые технологии, более рациональные по сравнению с традиционными шаровыми мельницами. На этом новом рынке оборудования лидируют технологии с перемешиванием мелющей среды, которые при правильном использовании потребляют меньший объем энергии. Издание Lichter Et Al (2002) опубликовало подробное описание конструкции и особенностей эксплуатации этого оборудования. Измельчение с перемешиванием мелющей среды стало промышленным термином, подразумевающим все технологии измельчения, использующие вращающийся шнек и мешалку, приводящие в движение внутреннее содержимое неподвижного корпуса.

Рис. 1(а). Мельница Vertimill®. 

Измельчающее оборудование с перемешиванием мелющей среды, представленное на данный момент на рынке, можно разделить на две категории: гравитационные и флюидизированные мельницы. В гравитационных мельницах с перемешиванием мелющей среды мелющие тела приводятся в движение вращающимся шнеком, что создает условия, требуемые для измельчения материала. Напротив, принцип действия флюидизированных мельниц основан на вращательном движении и флюидизации смеси пульпы и мелющей среды. Несмотря на то, что эти категории оборудования объединяет одно понятие «мельницы с перемешиванием мелющей среды», принцип их действия крайне различен.

Конструкция гравитационных мельниц, таких как Vertimill®, включает вертикальный вал и перемешивающий шнек, предназначенные для малоинтенсивного перемешивания мелющей среды (см. рисунки 1a и 1б). Гравитационные мельницы обычно используют мелющую среду в виде металлических шаров диаметром 12–40 мм: небольшая скорость вращения шнека эффективно преобразует передаваемую энергию в механизм измельчения истиранием и абразией благодаря движению мелющих тел. Мелющая среда находится внутри вертикальной мелющей камеры под собственным весом в результате высокой плотности среды и малоинтенсивного перемешивания. К тому же гравитационные мельницы могут интегрироваться в самые разнообразные циклы, но в большинстве случаев мельница устанавливается в закрытом цикле с внешним классификатором, например, грохотами или гидроциклонами (рисунок 2). Несмотря на различия в механической конструкции этих мельниц, они имеют одинаковый принцип измельчения путем приведения в движение мелющей среды. Например, вертикальная мельница SMD флюидизирует смесь пульпы и мелющей среды путем вращения вала с радиально установленными лопастями импеллера (рисуноки 3a и 3б). Мельница IsaMill™ аналогично флюидизирует среду путем вращения горизонтального вала с рядами дисков. Такое перемешивание с использованием значительного количества энергии позволяет флюидизированным мельницам создавать практически гомогенную смесь из пульпы и мелющей среды, причем в случае флюидизированной смеси сила тяжести более не является основным фактором механизма измельчения. Флюидизация приводит к возникновению высокоэнергетических скалывающих и ударных усилий между флюидизированной мелющей средой и частицами материала, что приводит к размалыванию последних. Это основный принцип измельчения всех флюидизированных мельниц с перемешиванием рабочей среды. Другими словами, различие между различными флюидизированными мельницами с перемешиванием мелющей среды состоит в основном не в особенностях процесса измельчения, а в параметрах их функциональности, капитальных и эксплуатационных расходах.

Рис. 2. Типичная конфигурация замкнутого цикла Vertimill®.

В флюидизированных мельницах с перемешиванием рабочей среды флюидизация смеси пульпы и мелющей среды происходит благодаря высокоскоростному вращению конструкционных элементов. Данная категория включает такое оборудование, как Stirred Media Detritor (SMD), IsaMill™, Deswik Mill и другое. Обычно в этих мельницах используется керамическая мелющая среда, кремниевый песок и другие инертные среды диаметром частиц от 1–5 мм. Питание содержит приблизительно 30–60 % твердых частиц по массе; мельницы могут применяться как в открытых, так и закрытых циклах. При необходимости возможна компоновка с множественными мельницами, работающими либо параллельно, либо последовательно в зависимости от особенностей производственного процесса. Одним из наиболее распространенных вариантов компоновки мельницы SMD является работа в открытом цикле с предварительной классификацией (рисунок 4). В большинстве случаев такой цикл при использовании мельниц с перемешиванием мелющей среды обеспечивает наибольшую эффективность, так как измельчающее оборудование получает только крупные фракции с большим содержанием твердой фазы, чем в исходном питании. Если процесс требует подготовки поверхности частиц питания (например оттирку флотореагентов с поверхности минералов) и измельчение всего объема входящего материала, мельница может использоваться в открытом цикле с прямым питанием при условии приемлемого содержания твердых частиц.

Рис. 3(а). Мельница Stirred Media Detritor (SMD).        Рис. 3(б). Импеллер мельницы SMD.

Несмотря на основную схожесть конструкции, предусматривающей вал и привод перемешивающего механизма, заключенные в неподвижный корпус, гравитационные и флюидизированные мельницы имеют в корне различные функциональные характеристики. Мельницы различаются по используемой мелющей среде, пределам производительности и получению готового продукта. Также существует ряд факторов, обуславливающих различие в общих расходах на приобретение и эксплуатацию мельниц.

Критерии выбора

При выборе мельницы с перемешиванием рабочей среды и проектировании схемы технологического процесса важно учесть все аспекты предлагаемых решений. Путем правильной оценки всех факторов, например: технических условий процесса, объема техобслуживания, расходов на приобретение, монтаж и ввод в эксплуатацию — проектировщик способен создать для конечного пользователя решение с минимальными общими затратами и соответствием технологическим требованиям.

Рис. 4. Конфигурация цикла мельницы SMD.

На первой стадии проектирования любого процесса измельчения необходимо определить производственные требования, предъявляемые к конкретному объекту. По мнению издания Lichter et al (2002), в задачи процесса измельчения входит получение продукта не только с определенной крупностью, но и с требуемыми характеристиками для последующего обогащения. Для этого необходимо полное понимание всех физических, химических свойств и характеристик поверхности частиц питания и конечного продукта. Различные технологии измельчения и рабочие условия обуславливают различие физических, химических и поверхностных свойств конечного продукта, и в итоге, различие характеристик крупности и извлечения. Поэтому при выборе мельницы следует учитывать этот фактор. В этом смысле крайне важно составить детальные требования к свойствам конечного продукта. Это означает не просто определить требуемый класс крупности Р80, но в зависимости от нижерасположенного процесса, внимание необходимо обратить на несколько факторов, начиная от определения максимальной крупности продукта (P98) до определения количества получаемой мелочи (P10). Четкое определение содержания твердой фазы перерабатываемого продукта также необходимо для правильной оценки: ожидаемое содержание твердой фазы в продукте можно определить путем расчета концентрации твердых частиц в питании и весового расхода в пределах цикла измельчения. Если планируемое содержание в твердой фазе продукта для определенного цикла измельчения ниже, чем требуемое значение для процесса, установка обезвоживающего оборудования может повлечь дополнительные значительные расходы.

Помимо физических свойств, химические параметры и наличие растворенного железа также могут являться важными факторами для определенных процессов флотации. В таких случаях детальный анализ необходим для определения не только технологической выгодности применения инертной среды, но и потенциальных экономических преимуществ.

Удельное потребление энергии

Наиболее практичным решением при оценке процесса измельчения будет анализ удельного энергопотребления каждой мельницы. В большинстве случаев наилучшим способом является проведение экспериментальных или лабораторных испытаний. Издание Lichter et al (2002) отмечает, что при соответствующем планировании и выполнении такое испытание дает точные результаты по соотношению удельного потребления энергии и характеристик измельчения для указанных рабочих параметров. Все в большей мере предпочтение отдается лабораторным стендовым испытаниям, что обусловлено ограниченным размером образцов, предоставляемых для оценки удельного энергопотребления, и ускоренным графиком анализа проекта. Если практически возможно выполнить опытные испытания в полупромышленном масштабе, это принесет дополнительные преимущества в плане определения рабочих аспектов, которые невозможно оценить при стендовых испытаниях. Если опытная установка оборудована классификаторами, углубленное испытание позволяет точно прогнозировать баланс потока и классификации, поэтому эти результаты позволят с большей точностью выбрать классифицирующее оборудование и насосы. Когда опытное испытание проводится продолжительный период времени, можно оценить нормы потребления мелющей среды и износа внутренних элементов. Это особенно важно для флюидизированных мельниц, затраты на мелющую среду (а также износ футеровок и среды) которых значительно варьируются в зависимости от рабочих условий.

Рис. 5. Сравнение кривых расчетного удельного энергопотребления при обогащении медного колчедана (исследование № 1).

При сравнении результатов испытаний различных технологий важно принять во внимание все условия и методики, такие как: размер, форма, плотность мелющей среды, содержание твердых частиц, методики анализа крупности и другие параметры программы испытаний. По мнению издания Nesset et al (2006), при соблюдении нормальных рабочих условий эффективность помола основных моделей флюидизированных мельниц почти идентична, тогда как гравитационные мельницы характеризуются уникальным равновесием между удельным энергопотреблением и измельчением.

Мелющая среда

Несмотря на то, что детальный обзор критериев не входит в основные задачи статьи, необходимо отметить, что характеристики рабочей среды могут иметь значительное влияние на эффективность помола и стоимость мельницы. Как уже говорилось ранее, гравитационные мельницы в основном работают со стальной мелющей средой размером шаров 12–40 мм, а флюидизированные мельницы — с инертной мелющей средой размером 1–5 мм.

Рис. 6. Сравнение кривых расчетного удельного энергопотребления при обогащении медного колчедана (исследование № 2).

Так как в настоящее время появились новые одобренные мелющие среды, существует потенциал для значительного повышения эффективности помола гравитационных и флюидизированных мельниц. В их отношении возможность оптимизации эффективности была отмечена некоторыми исследованиями, включая работу, представленную Brissette (2008) и описывающую преимущества использования более мелкой мелющей среды в вертикальной мельнице Vertimill®. Что касается флюидизированных мельниц, исследования и разработки для определения наиболее экономически выгодного баланса эффективности помола, стоимости, конструкционной прочности и износостойкости продолжаются и сейчас. Выбор мелющей среды для флюидизированной мельницы зависит от многих факторов, включая характеристики крупности питания и конечного продукта, предполагаемые рабочие условия, особые требования к конструкции мельницы. В целом рекомендуется выбирать среду на основании результатов испытаний и в сотрудничестве с поставщиками среды и оборудования.

Рис. 7. Сравнение кривых расчетного удельного энергопотребления при обогащении методом коллективной флотации (исследование № 3).

Эксплуатация и техобслуживание

При выборе оборудования следует учитывать такие важные факторы, как общая работоспособность определенной мельницы и объем требуемого техобслуживания, а также:

• удобство эксплуатации;
• требуемое оборудование управления и КИПиА;
•  общая эксплуатационная готовность технологического процесса;
• стоимость и расход мелющей среды;
• периодичность техобслуживания и простои;
• ежегодные расходы на запасные части и внутренние износные элементы.

Наилучшим источником информации могут служить существующие установленные мельницы, при сравнении которых важно оценить уникальные характеристики применимо к планируемому проекту. Например, сведения об интенсивности износа внутренних элементов флюидизированной мельницы с крупностью питания класса F80 = 50 микрон не будет представлять интерес, если крупность питания для планируемого проекта составляет F80 = 150 микрон.

Одной из наиболее важных переменных, учитываемых в процессе оценки рабочих показателей и объема техобслуживания, является срок службы внутренних износных элементов. Этот параметр не только определяет большую часть расходов на запасные части и обслуживание, но и является ключевым индикатором общей эксплуатационной готовности оборудования. Флюидизированные мельницы обладают большой энергоемкостью по сравнению с гравитационным оборудованием. Тем не менее, удельное энергопотребление может значительно варьироваться даже среди флюидизированных мельниц. Это зависит от конструкции перемешивающего механизма, окружной скорости, особенностей среды и пульпы, а также общей конструкции корпуса. Важно учесть, что энергоемкость и удельное энергопотребление не связаны напрямую с эффективностью помола. Например, во флюидизированных мельницах определенный процент потребляемой мощности затрачивается на флюидизацию смеси пульпы и рабочей среды. Требуемая флюидизация пульпы и среды обеспечивается соответствующей скоростью вращения импеллера.

Рис. 8. Сравнение кривых расчетного удельного энергопотребления при обогащении методом коллективной флотации (исследование № 4).

По причине различий конструкции и рабочих условий каждая флюидизированная мельница обладает определенной оптимальной энергоемкостью. Флюидизированные мельницы, потребляющие больше энергии, подвергаются большим механическим напряжениям, что приводит к более интенсивному износу и расходу футеровок. По этой причине оптимальная энергоемкость флюидизированной мельницы определяется как баланс между соответствующей скоростью перемешивания пульпы или среды и обеспечением максимального срока службы внутренних износных элементов.

Первый пример, представленный в исследовании № 1, является сравнительным анализом стендовых испытаний установок по обогащению медноколчеданного концентрата (рисунок 5). В данном исследовании ставилась задача измельчить материал питания до продукта класса Р80 крупностью 30 микрон. В этих условиях гравитационная мельница Vertimill® показала явные преимущества в плане эффективности по сравнению с флюидизированной мельницей SMD. При испытании мельница Vertimill® использовала стальные шары диаметром 19 мм, а мельница SMD — керамические шары диаметром 3 мм. Несмотря на гораздо меньшую удельную площадь поверхности для мелющей среды с 19-миллиметровыми стальными шарами, расчетное удельное энергопотребление Vertimill® будет меньше по сравнению с SMD при крупности продукта Р80 = 20 микрон.

Предметом исследования № 2 является другое предприятие по обогащению медноколчеданного концентрата, рабочие условия испытания аналогичны условиям исследования № 1. Сравнительный анализ результатов данного испытания приведен на рисунке 6. Здесь расчетные кривые удельного энергопотребления явно пересекаются на крупности d80 = 16 микрон. Прогнозируется, что мельница Vertimill® будет более эффективна при крупности продукта выше Р80 = 16 микрон, а мельница SMD — при крупности менее Р80 = 16 микрон. В зависимости от конкретного случая, база результатов испытаний свидетельствует о том, что эта точка пересечения кривых варьируется между 30–15 микронами при крупности питания F80 = 75–125 микрон. Точка пересечения кривых расчетного удельного энергопотребления для Vertimill® и SMD тесно связана с крупностью исходного материала. Прогнозируется, что расчетное удельное энергопотребление Vertimill® будет оставаться меньшим по сравнению с удельным энергопотреблением SMD при большей крупности питания. И, наоборот, при более мелком питании флюидизированные мельницы характеризуются большей эффективностью. Это обоснованные результаты, так как механизм измельчения флюидизированных мельниц не очень эффективен при помоле более крупных фракций и с трудом измельчает надрешетный материал, тогда как мельницы Vertimill® сохраняют свою эффективность при работе с питанием крупностью до 6 мм.

Были проведены стендовые испытания гравитационных и флюидизированных мельниц в целях определения параметров удельного энергопотребления для различных рабочих условий. Данное испытание включает сравнительный анализ мельниц Vertimill® и Stirred Media Detritor (SMD).

Исследование № 3 включало ряд испытаний в условиях коллективной флотации. При испытании мельница Vertimill® использовала стальные шары диаметром 19 мм, а мельница SMD — керамические шары диаметром 3 мм. Сравнение кривых удельного энергопотребления для исследования № 3 приведено на рисунке 7 (стр. 97). Эти результаты показывают, что кривые расчетного энергопотребления мельниц Vertimill® и SMD подразумевают почти равную энергоэффективность при крупности вплоть до P80 = 20 микрон. Ниже этого значения флюидизированная мельница продолжает поддерживать соответствующую интенсивность помола, а гравитационная мельница начинает терять эффективность. Такое снижение эффективности помола гравитационной мельницы обусловлено неспособностью среды диаметром 19 мм измельчать частицы крупностью менее 20 микрон и недостаточностью удельной площади поверхности для поддержания требуемой интенсивности помола.

Исследование № 4 является продолжением исследования № 3. Испытания проводились в тех же условиях обогащения методом коллективной флотации с целью определения расчетного удельного энергопотребления мельницы Vertimill® со стальной рабочей средой диаметром 12 мм. Также целью этого дополнительного испытания было определение воздействия на процесс помола среды с шарами данного диаметра и изменение рабочих показателей мельницы.

Рис. 9. Стандартные рекомендуемые условия эксплуатации для мельниц различного типа.

Как видно из рисунка 8, применение среды диаметром 12 мм привело к снижению расчетного удельного энергопотребления мельницы Vertimill® и значительному уменьшению потерь эффективности, так как крупность продукта Р80 была менее 20 микрон. В этом случае было необходимо оценить дополнительные затраты на среду меньшего диаметра, чтобы найти наиболее приемлемое решение для конечного пользователя.

Рекомендованные условия эксплуатации

Исследования, приведенные в разделе выше, представляют базу для сравнительного анализа гравитационных и флюидизированных мельниц. И те, и другие имеют определенные эксплуатационные особенности. Для конкретных условий необходимо проведение испытаний и анализа, тем не менее, существуют общие рекомендации по использованию каждой конкретной технологии. На рисунке 9 приведены стандартные рекомендованные условия эксплуатации горизонтальных шаровых мельниц, гравитационных и флюидизированных мельниц с перемешиванием рабочей среды. Эти рекомендованные значения были определены с учетом всех факторов рабочего процесса, затрат на эксплуатацию и техобслуживание, а также эксплуатационной готовности всего цикла.

Такие гравитационные мельницы, как Vertimill®, способны работать с максимальной крупностью питания 6 мм. Эта мельница широко используется в производствах с различными условиями, включая циклы 2–3 стадии рудного измельчения, и доказала свою эффективность при работе с питанием указанной крупности. Флюидизированные мельницы, наоборот, способны работать с максимальной крупностью питания до 400 микрон.

Механизм измельчения, присущий флюидизированным мельницам, неспособен справиться с материалом большей крупности. С практической точки зрения, флюидизированные мельницы неразумно использовать в любых рабочих условиях при классе питания F80 с крупностью более 100 микрон. При работе флюидизированной мельницы с питанием, превышающим 100 микрон, обычно наблюдается резкое увеличение расхода рабочей среды и ускорение износа внутренних элементов. В таких условиях дополнительные расходы и более низкая эксплуатационная готовность ставят под вопрос целесообразность применения флюидизированных мельниц.

Стоимость энергии	0,07 долл./кВт/ч
Эксплуатационная готовность цикла	93%
Ежегодное увеличение стоимости энергии	5%
Ежегодный рост стоимости рабочей среды	5%
Ежегодный рост стоимости запасных частей	5%
Денежные затраты	8%
Срок отработки рудника	20
Рабочая среда для Vertimill®
Тип	Cтальные шары диаметром 19 мм
Интенсивность потребления	0,04 кг/кВт/ч
Стоимость с доставкой	1200 долл./м.т.
Рабочая среда для SMD
Тип	Керамические шары диаметром 3 мм
Интенсивность потребления	0,03 кг/кВт/ч
Стоимость с доставкой	1500 долл./м.т.

Табл. 1. Пример допущений для анализа общих расходов.

Согласно данным на рисунке 9, диапазон крупности для гравитационной мельницы ограничивается минимальным значением Р80 = 15 микрон. Несмотря на то, что для большинства областей применения такой крупности вполне достаточно, флюидизированные мельницы способны эффективно измельчать до крупности P80 = 2 микрона и менее. Такой расширенный диапазон показателей флюидизированной мельницы обусловлен более энергоемким перемешиванием, позволяющим применять мелющие тела очень небольшого размера. В свою очередь, это обуславливает гораздо большую удельную площадь поверхности мелющей среды и обеспечивает возможность эффективного измельчения частиц размером менее 15 микрон.

Указанные ограничения рабочих условий имеют зону общих значений, класс F80 крупностью примерно 100 микрон и ниже и класс P80 крупностью приблизительно 15 микрон и выше, создающую потенциал для использования как гравитационных, так и флюидизированных мельниц. В этом случае необходимо оценить обе технологии и определить оптимальный вариант, который обеспечит достижение требуемых результатов и минимизирует общие расходы.

Двухэтапный цикл

В случае ультратонкого помола с более высоким коэффициентом измельчения необходимо тщательно рассмотреть вариант с двухэтапным рабочим циклом. Часто такая компоновка включает закрытый цикл с мельницей Vertimill® и открытый цикл с флюидизированными мельницами, например SMD (рисунок 10). Этот вариант имеет явные преимущества по сравнению с простым одноэтапным циклом. В основном, за счет возможности значительно снизить удельное энергопотребление путем применения наиболее эффективной технологии по всему циклу измельчения (Davey, 2005). Гравитационная мельница способна работать с более крупными фракциями по сравнению с флюидизированной мельницей и эффективно измельчать материал до такой крупности, которая бы позволила флюидизированной мельнице функционировать наиболее эффективно с приемлемыми для нее фракциями. Кроме того, такая компоновка позволяет выполнять двухэтапную классификацию продукта. Гравитационная мельница функционирует в закрытом цикле с гидроциклонами, что позволяет измельчать продукт до требуемой промежуточной крупности. Затем продукт подается в гидроциклоны предварительной классификации с последующей отправкой на доизмельчение в флюидизированные мельницы. Таким образом, продукт гравитационной мельницы, имеющий конечную требуемую крупность, не попадает в флюидизированную мельницу. Такая предварительная классификация также позволяет увеличить содержание твердой фазы в питании флюидизированных мельниц до оптимального уровня, без необходимости в добавлении дорогостоящих сгустителей.

Как и для простого одноэтапного цикла измельчения, такая компоновка требует соответствующей программы испытаний для определения правильного соотношения между удельным энергопотреблением и интенсивностью помола.

	Оборудование	Удельная энергия (кВт/ч/м. т.)	Входная мощность мельницы (кВт)	Выбранная опция	Общие расходы за 20 лет	Разница между суммой общих расходов и минимально возможным уровнем
Продукт крупностью 20 микрон	VTM	12,6	693	VTM-1000-WB	$30 828 259	$3 589 596
	SMD	14	770	SMD-1100	$33 246 727	$6 008 064
	VTM&SMD	11,5	633	VTM-400-WB и SMD-355	$27 238 663	-
Продукт крупностью 15 микрон	VTM	20	1100	VTM-1500-WB	$48 009 516	$11 323 868
	SMD	18	990	SMD-1100	$40 043 412	$3 357 764
	VTM&SMD	16	880	VTM-400-WB и (2) SMD-355	$36 685 649	-

Табл. 2. Результаты анализа общих расходов.

Согласно рисунку 10, двухэтапный цикл измельчения с перемешиванием рабочей среды более сложен и требует дополнительного насосного и классифицирующего оборудования в сравнении с простым одноэтапным решением. Чтобы определить объем общих расходов и общую целесообразность такого двухэтапного цикла, нужно рассмотреть параметры энергоэффективности, эксплуатационные преимущества и сравнить их с требуемыми дополнительными затратами и техобслуживанием. При таких оценках двухэтапный цикл становится более привлекательным по мере увеличения расчётной производительности.

Анализ общих расходов

Как уже говорилось, целью любой оценки оборудования является определение общих затрат на приобретение и эксплуатацию. Расчет таких расходов должен включать все аспекты проекта, например: капитальные затраты, расходы на монтаж, энергию, расходные материалы и техобслуживание. Например, в исследовании № 2 кривые энергопотребления (рисунок 6) были оценены для двух различных планируемых крупностей продукта — 20 и 15 микрон, и производительности по питанию 55 м.т. в час для трех опций оборудования: Vertimill®, SMD, или двухэтапного цикла, включающего как Vertimill®, так и SMD. Для оценки двухэтапного цикла минимальное удельное энергопотребление обеспечивалось промежуточной крупностью d80 = 30. В целом, для сравнительного анализа общих расходов необходимо принять определенные допущения, см. таблицу 1.

Рис. 10. Схема двухэтапного цикла с применением мельниц Vertimill® и SMD.

Самое экономичное по общим расходам решение определено как двухэтапный цикл с использованием мельниц обоих типов (для двух рассматриваемых крупностей продукта). Тем не менее, экономичность этого решения уравновешивается его сложностью: многие предприятия предпочитают простой одноэтапный цикл, если прогнозируемые экономические выгоды не настолько значительны, чтобы оправдать потребность в множественной компоновке.

Значения, допущенные в данном анализе, достаточно занижены, но каждое предприятие будет иметь собственные переменные, и реальные результаты могут отличаться от указанных. Приведенный анализ выполнен для периода в 20 лет. Рассчитываемый период может быть иным, и должен основываться на расчетном сроке службы задействованного оборудования. Также допускаемые значения по энергии и расходным материалам могут различаться в зависимости от местонахождения рудника и его удаленности от ресурсов. Расходы удаленных предприятий на энергию могут достигать 0,20 долл./ кВт/ч, и такая стоимость может стать ключевым фактором для принятия решения. Общие затраты на рабочую среду включают не только стоимость материала, но и стоимость его доставки, поэтому удаленные предприятия будут нести большие расходы на среду с учетом стоимости транспортировки до $1000 на тонну. Также при выборе между гравитационной и флюидизированной мельницей необходимо учесть, что другие флюидизированные установки, представленные на рынке, используют более дорогую керамическую среду. Например, если среда для флюидизированной мельницы превышает $3000, то такое оборудование будет самым дорогим из возможных при простой компоновке, и значительно повысит расходы при двухэтапной компоновке.

Выводы

Невозможно сказать, что какая-либо одна технология может применяться во всех производственных условиях тонкого измельчения и способна полностью удовлетворить специальным требованиям всех предприятий. Разделение мельниц с перемешиванием рабочей среды на две категории (гравитационные и флюидизированные) поможет лучше понять их особенности и эксплуатационные ограничения. Как гравитационные, так и флюидизированные мельницы имеют такие области применения и производственные условия, в которых они станут наиболее оптимальным решением для конечного пользователя. Поэтому, в целях определения наиболее подходящей для каждого случая технологии, необходимо проведение тщательного анализа и испытаний. Задача такого анализа — не только сравнить капитальные расходы и энергоэффективность, но также определить все составляющие общих затрат. Можно сделать вывод, что применение двухэтапного цикла ультратонкого помола с высоким коэффициентом измельчения, включающего как гравитационные, так и флюидизированные мельницы, целесообразно по причине увеличения общей энергоэффективности и снижения общих затрат на приобретение и эксплуатацию.

1. Brissette, M. 2008, Millpebs: Energy Savings in Fine Grinding Mining Applications.
2. MEI Comminution 2008, Falmouth, UK.
3. Davey, G. 2005, Fine Grinding Applications Using the Metso Vertimill® Grinding Mill and the Metso Stirred Media Detritor (SMD) in Gold Processing.
4. Canadian Mineral Processors Conference 2005.
5. Lichter, J. K. H. & Davey, G., 2002, Selection and Sizing of Ultrafine and Stirred Grinding Mills.
6. Mineral Processing Plant Design, Practice, and Control Proceedings, SME, USA, pp. 783–800.
7. Nesset, J., Radziszewski, P., Hardie, C. & Leroux, D., 2006, Assessing the Performance and Efficiency of Fine Grinding Technologies, Proceedings of the 38th Annual Canadian Mineral.
8. Processors Conference, Ottawa, Canada, pp. 283–309.

Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 2 (24)/июнь 2014 г.