Дробилки, мельницы, измельчители

МИКРО- И НАНОТЕХНОЛОГИИ В ОБОГАЩЕНИИ И МЕТАЛЛУРГИИ НА ОСНОВЕ УЛЬТРАТОНКОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ В БИСЕРНЫХ МЕЛЬНИЦАХ

11 Апр 2009 тонкое измельчение в струйных мельницах

На сегодняшний день возрастает актуальность переработки труднообогатимого минерального сырья. К такому типу сырья можно отнести различные упорные золотосодержащие, полиметаллические руды и концентраты, окисленные и техногенные руды, а также некоторые продукты металлургии. Переработка данных продуктов по традиционным схемам требует значительных капитальных и эксплуатационных затрат и не всегда обеспечивает высокий уровень извлечения ценных компонентов в товарную продукцию. Таким образом, значительное количество руд и металлургического сырья не перерабатывается или перерабатывается неэффективно.

Одним из перспективных способов, позволяющих организовать рентабельную переработку упорных руд, является ультратонкое измельчение продуктов до крупности менее 1-10 мкм. При измельчении до таких размеров значительная доля материала переходит в область микро- и наночастиц. Это приводит к изменению свойств сырья, и появляется возможность эффективного извлечения ценных металлов.

Долгое время сдерживающим фактором для развития микро- и нанотехнологий в обогащении и металлургии являлось отсутствие надежного оборудования для ультратонкого измельчения. Это связано с тем, что классические способы измельчения в горизонтальных и вертикальных шаровых мельницах подошли к своему естественному экономическому и технологическому барьеру, когда размер измельчаемых частиц уменьшается незначительно, зато экономические затраты возрастают экспоненциально.

В настоящее время промышленное оборудование для ультратонкого измельчения выпускается на нескольких крупных заводах (бисерные мельницы), и уже положительно зарекомендовало себя на рынке различных технологий. Одной из наиболее эффективных конструкций бисерных мельниц является вертикальная мельница Deswik (производительность до 100 т/ч, объем до 5 м³). Данный тип мельниц потребляет в два раза меньше энергии, чем ее аналоги, при этом удельная производительность значительно выше.

Принцип действия бисерных мельниц достаточно прост (рис. 1). На измельчение поступает пульпа с содержанием твердого 40-60%. Вертикально расположенный импеллер состоящий из дисков запатентованной формы приводится в движение гидравлическим приводом и вращается с высокой скоростью (до 14 м/с). Соответственно в движение вовлекается пульпа и измельчающая среда. В процессе интенсивного перемешивания происходит измельчение исходного материала. Измельчающей средой являются износостойкие шары (бисер) диаметром 1-3 мм и удельным весом 6,25 г/см³, изготовленные из материала на основе поликристаллов диоксида циркония. Шаровая загрузка вертикальных мельниц Deswik составляет 65-85%. В сравнение с классическими шаровыми мельницами, где используются металлические шары диаметром 40-60 мм, площадь измельчающих тел в единице объема бисерных мельниц в 20-30 раз выше, количество шаров (бисера) в одной тонне больше в десятки тысяч раз.

Рис. 1 Бисерная вертикальная мельница Deswik

Все вышеприведенные условия (высокая скорость вращения, специальная конструкция импеллера, увеличение площади и количества измельчающих тел, высокие удельный вес бисера и загрузка шарами) обеспечивают быстрое ультратонкое измельчение исходного материала в открытом цикле. Износостойкие материалы, применяемые при изготовлении импеллера мельницы Deswik (полиуретан) и измельчающей среды (ZrO₂), позволяют минимизировать эксплуатационные затраты. Затраты энергии зависят от свойств исходного питания, необходимой крупности помола и составляют от 3 до 40 кВт/т.

Исследования различных типов упорного минеральногосырья (более 20), выполненные в Центре Научных Исследований и Технологий института ТОМС в период с 2006 по 2008 годы, показали перспективность технологии ультратонкого измельчения концентратов и руд. Так, например, значительно повышается эффективность перечистных операций флотации для вкрапленных полиметаллических руд, повышается уровень извлечения золота при цианировании упорных сульфидных концентратов, расширяется область применения центробежных методов обогащения, значительно снижается энергопотребление при классическом измельчении руд до 40-74 мкм.

Примеры эффективного применения технологии ультратонкого измельчения

Необходимо отметить, что ультратонкое измельчение не является панацеей для упорного минерального сырья и кроме устранения негативных факторов (физическая депрессия), в определенных случаях может привести к их возникновению ((химическая депрессия, сорбционная активность, ошламование и др.). В этой связи очень важным является оптимальная комбинация технологий ультратонкого измельчения с последующими операциями обогащения, гидрометаллургической и химической обработки тонкоизмельченного сырья. Оптимальные параметры таких комбинированных технологий возможно определить только по результатам лабораторных исследований и пилотных тестов.

Таким образом, переход минерального сырья на уровень микрометров и нанометров расширяет области эффективного применения процессов обогащения и гидрометаллургии. Это позволяет вовлечь в эксплуатацию труднообогатимые руды, переработка которых ранее считалась малоперспективной и экономически нецелесообразной. Новые свойства такого «микро и наносырья» позволяют повысить уровень извлечения ценных металлов. Комбинированные гидрометаллургические технологии с применением ультратонкого измельчения в определенных случаях являются более рентабельной альтернативой традиционным окислительным процессам (обжиг, автоклавное и бактериальное окисление). Эксплуатационные расходы на измельчение в мельницах Deswik составляют 0,5-3 $/т. В настоящее время в институте ТОМС завершены НИР, регламент, проект, и ведется строительство крупной обогатительной фабрики. Производительность узла ультратонкого измельчения на данном предприятии составляет 400 тысяч тонн в год.

Сенченко А.Е. (Научно-исследовательский и проектный институт «ТОМС»)

Романченко А.А. (Научно-исследовательский и проектный институт «ТОМС»)

Capstick D. (Deswik Mining Consultants (Pty) Ltd)

Популярность: 80% [?]

Теги: бисерная мельница, Измельчение, импеллер, ошламование, расходы на измельчение, сорбционная активность, химическая депрессия