粉碎试验Equipment in Mineral Processing

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The First Principle of Comminution

有时,显而易见的东西被长期忽视,这也适用于粉碎的第一原理。多年来,人们对粉碎现象进行了许多细致的实验室研究并发表了许多论文。其中包括对能量输入和产品粒度分布的精确测量,但结果各不相同,尚未得出结论。在几乎所有情况下,进料颗粒的能级都被忽略,并被认为是零。

由于物质的任何分离需要施加能量,因此遵循任何有限尺寸的颗粒寄存器的现有能量输入。能量寄存器定义,这里作为总特定能量输入,或每单位质量的总能量输入,有效颗粒分离。因此,所有颗粒物都具有正能量寄存器,其值随着粒度降低而增加。能量寄存器对应于粉碎中有效的能量输入的水平,或者在形成以下无限尺寸的所有粒子中所需的累积特定能量。它不对应于能量含量,由于将所需的几乎所有能量输入被转化为热量并被移除,以便被称为粒度减小。可以说能量寄存器对应于颗粒材料经历的总特定能量或其能量输入历史。

第一个原则指出,粉碎计算应以饲料和产品的能量登记为基础,在任何情况下,比能量输入等于产品的能量登记减去饲料的能量登记。根据第一个原则,所有粉碎计算应参考相同的粒度基础,即无限大的粒度基础,而不是任意选择任何进料样品的粒度基础。

表1和图1说明了选择不同的进料尺寸作为有限基尺寸的影响。假设矿石粉碎至15000微米,在棒磨机中研磨至1000微米,然后在球磨机中研磨至300、250、200和100微米。在本例中,产品尺寸表示80%产品通过的微米尺寸。表一第(A)栏列出了生产每种产品尺寸所需的总比能量输入(单位:Kwh/短吨),或能量登记表。第(B)栏列出了每吨棒磨机进料所需的能量输入,第(C)栏列出了每吨球磨机进料所需的能量输入。

从图1可以看出,(A)列中的能量寄存器绘制为斜率为1:2的直线。(C)列形成一条曲线,坡度约为1:1,而(B)列形成一条略微弯曲的中间坡度线。

显而易见的是,在预测破碎和研磨结果时,能量基础尺寸的选择非常重要。例如,图1中的线(A)显示。图1显示从900〜70微米中研磨14.5-4.00或10.5千瓦时/吨,而线(C)表示12.9-1.02或11.88千瓦时/吨是必要的。如果第一个原理被接受,则具有无穷大的基本尺寸的能量寄存器线(a)是正确的,用于预测从任何馈电尺寸所需的能量输入,以及具有有限基础尺寸的其他直线赋予扭曲的结果。随着有限能量基础尺寸的增加,根据第一个原理的任何饲料和产品尺寸所需的计算能量输入,其具有无限能量基础尺寸。能量输入的Log-Log曲线图与产品尺寸的能量尺寸变化,并且根据第一个原理,只有当能量基础尺寸为无穷大时,才对所有粒度尺寸都是正确的。

principles progeny comminution base microns

第二个原理根据第一个原理定义了当能量基尺寸为无穷大时,能量输入与饲料和产品尺寸之间的规律关系。为粉碎问题的理论和实际解决提供了可能。

由于粉碎主要取决于裂纹尖端缺陷的发展,并且由于裂纹尖端扩展到裂纹尖端,断裂是通过裂纹尖端能量的集中来完成的,裂纹尖端已经作为应变能存在于颗粒中,因此,断裂所需的能量输入与形成的裂纹尖端的横向长度成正比。固体材料每单位体积的裂纹长度,或比裂纹长度Cr,单位为厘米每立方厘米固体,与规则和相似颗粒直径的平方根成反比。如果d是以微米为单位的粒径,如果表面积与颗粒体积之比与立方体相同,则裂纹长度Cr为√30000/d.cm。每立方厘米,表面积为60000平方厘米。每立方厘米。

第二原理指出能量输入与所产生的新裂缝长度成比例。根据第一和第二原理,能量输入定期与产品粒径的平方根上的一个在饲料粒径的平方根上减去一个过的平方根。

如果f代表进料粒径,p代表产品粒径,则

Energy Input = K/√p – K/√f…………………………………………………………..(1)

其中K是比例常数。等式(1)右侧的第一项表示产品的能量寄存器,最后一项表示饲料的能量寄存器,它们的差值是根据第一个原理输入的能量,平方根符号来自第二个原理。

第三种粉碎理论

第三种粉碎理论,即邦德粉碎理论被命名为邦德粉碎理论,以区分它与第一种(里廷格)和第二种(踢)粉碎理论。它是建立在第一和第二原则的基础上的,尽管这些原则在1951年理论提出时没有正式阐明。某些常规装置被用来使其直接适用于商业粉碎和研磨问题。

微米的尺寸为80%的完全压碎或地面材料将被选中作为进料和产品尺寸的实际标准。这些被指定为F和P.如果从馈送中取出罚款F必须增加到具有等效能量寄存器的尺寸FC。能量输入W表示为每小时千瓦时,工作指数Wi是KWH / TON的能量寄存器,其产品通过100微米的80%,相当于约67%的通过200目。每克的焦耳或瓦特秒针的工作输入为3.97W。

工作指数方程以各种形式被用于解决几乎所有的破碎和磨削问题

W = 10 Wi/√P – 10 Wi/√F………………………………………………………………………(2)

Wi对应于等式(1)中的比例常数K,10是100微米尺寸的平方根。产品的能量寄存器为10Wi/√P,进料的能量寄存器为10Wi/√F。在表一中,功指数值为12.0。

Eq. (2) contains four different quantities.; When any three of these are known the other can be found by transposing the equation. Useful forms are:

principles-progeny-comminution-equation

根据第一和第二原理,任何具有均匀破碎的材料的功指数Wi在粉碎和研磨的所有尺寸范围内保持不变。然而,当产品尺寸变小时,工作指数经常会增加或减少。这可能导致以下情况:

(a) The material contains natural grain sizes, as in sandstone, with a marked deficiency of material in the size range immediately above the natural grain size and an excess below. In such cases the Wi value is low at coarse sizes, increases rapidly as the natural grain size is approached, and ordinarily decreases at finer sizes

(b)材料含有 - 初期的裂缝或叠片,其效果与天然大小相同,但在较粗糙的尺寸范围内。

(c)在细干研磨中,工作指数由于存在的细颗粒引起的缓冲而增加,并且在湿法研磨中已经观察到了相同的效果。在更精细的微米尺寸中,可以通过磨削极限尺寸的0.1微米的方法增大增加。当80%的通过尺寸P小于70微米时,工作指数乘以以下实证因素:

磷+10.3/1.145磷

(d) The reduction apparatus may be less efficient at one size range than at another, resulting in an increased work index. For instance, the grinding,balls may be too large or too small for the feed size.

功指数对材料物理性质和研磨条件变化的响应,使其成为商业粉碎和研磨的一个有价值的实用标准。功指数可以在任何已知能量输入、进料和产品尺寸的工厂操作中找到。比较同一工厂、不同工厂的不同操作以及同一材料的实验室粉碎和研磨试验得出的Wi值,对于提高减径效率和为新操作选择设备具有相当大的价值。

The Third Principle of Comminution

脆性材料通常是不均匀的,但包含内部薄弱区、层压、矿物晶界、初始裂纹和规则晶格之间的分子位移平面。此外,不规则破碎的碎片含有重入角和其他表面结构,这些表面结构在应变作用下会发展为表面裂纹。所有这些条件统称为缺陷;缺陷被定义为比周围环境更弱的任何位置,当粒子处于应变下时,容易发展为外部或内部裂纹尖端。

岩石破碎受其所含缺陷的分布和大小控制。最弱的缺陷决定了第一次断裂,并影响一次拉伸操作产生的额外断裂的数量。因此,一个祖先产生的子代粒子的数量取决于发展为裂纹的不同缺陷的相对强度。如果一块岩石含有一个非常弱的缺陷,它很容易破碎成两块;如果它含有相当数量的强缺陷,它将需要更多的功输入来引起破碎,但破碎将产生许多子体粒子。在这两种情况下,工时指数可能保持不变。

如果一块完全均匀的1英寸立方体的脆性岩石在两个平行的相对面上受到均匀分布的压缩,那么它将需要非常大的功输入才能破碎,并最终爆炸性地落下,产生巨大的细粉尘粒子后代。然而,它的功指数可能不高于将一个有微弱缺陷的立方体破碎成几块所需的功指数。

Tests on the breakage of successive rock pieces of similar material, size and shape, usually show a surprising range of work input required, with an inverse proportion between the breaking strength and the square root of the particle diameters produced, resulting in a fairly constant work index.

From the comminution standpoint a completely homogeneous material contains no flaws larger than the grind limit of about 0.1 micron. No naturally occurring completely homogeneous brittle materials are known.

A material of homogeneous breakage has a constant work index at different size ranges. Its flaws can vary, greatly in breaking strength and in distribution in different specimens, but they are not concentrated at any size range.

非均匀断裂材料的缺陷分布不均匀,集中在一定的尺寸范围内。一个例子是天然粒度的松散胶结砂岩。这些材料的功指数因产品尺寸不同而不同。当减小的产品尺寸接近自然晶粒尺寸或最大缺陷集中的尺寸时,其增大,并且减小到该尺寸以下。

在一次拉伸操作下,直径为d微米的单个颗粒破碎,导致形成不同尺寸的产品颗粒的后代。单次破碎的还原率rr可通过将表2中进料颗粒的当量值Fc除以产品子代的80%通过尺寸P(单位:微米)得到。断裂所需的能量输入可采用断裂强度乘以断裂时测得挠度的一半。根据所需的能量输入(减少到W Kwh/吨)以及P和Fc的值,可通过式(3)计算单断口的功指数。

第三个原理指出,将一种材料研磨成不同的产品尺寸时,功指数的变化表示不均匀破碎,是其缺陷结构在一个或多个粒度范围内集中的结果。对于均匀破碎的进料颗粒,尽管其产品尺寸、还原率和功输入要求可能存在很大差异,但功指数仍然保持不变。

principles progeny comminution passing size

能量寄存器是输入到粉碎进料或产品的高于破碎阈值的总比能量。它包含了大量的能量输入,这些能量在断裂时会以热量的形式散失。表示为从理论上无限的进料尺寸减少所需的每短吨千瓦时。第三个理论功指数Wi是80%通过100微米的能量寄存器。

principles progeny comminution microns

粉碎的第一个原理是,比能量输入总是等于产品的能量寄存器减去饲料的能量寄存器;。忽视这一原则,并将零能量寄存器分配给进料,会导致对粉碎结果的扭曲解释。这种失真随着进料尺寸的减小而增大。

第二个原则声明有用的工作nput is directly proportional to the new crack length produced in breakage, and therefore it is inversely proportional to the square roots of the particle sizes. The Third Theory of Comminution results from the first and second principles in combination.

第三,原则涉及粉碎饲料中缺陷的分布;和对破损的影响。它表明,某些尺寸范围内的缺陷浓度是异质破损材料的特征,并且在将这些材料降低到不同产品尺寸时,解释了工作指标值的变化。

New equations derived in 1960 for calculating the work index values from ball mill and rod mill grindability tests are given, and new exponential size distribution equations are included.

Empirical corrections for use in the work index equation are given for scalped or sized feed, not containing its natural quota of fines. Some particle count, or progeny, equations are included.

粉碎原理与后代

Finding the best circuit to crush and grind minerals to beneficiation sizes is a complex problem that can lead to interminable discussion. Conclusions reached can be questioned. This will continue as long as the technology of comminution continues to expand, and is a mixture of many technical and economic factors in what is not a precise science.

实验室和中试工厂程序现在已经存在,可以帮助工艺工程师做出正确的决定,哪些电路是粉碎和研磨正在研究的特定矿石的最佳电路。本文的目的是讨论这些程序,以便更好地了解行业的关键决策参数,并更新粉碎试验,该试验经历了一段时间的变化,引入了新的程序。

  1. 为了从粗碎机产品中制备选矿原料,需要选择最佳的流程进行试验。已建立的测试程序可用,因此可以计算出合理的解决方案。
  2. 为了选择一级自磨机或半自磨机,需要进行中试试验。这需要获得大量样品和延长试验时间。
  3. Rod mill and ball mills can be selected using work indices from Bond grindability tests, which can be run on small samples, even using drill cores.
  4. Pebble mills (secondary autogenous mills) can be studied using standard media competency tests and standard Bond grindability tests.
  5. 选择锥形破碎机和研磨所需的数据由以下确定:
    a、 从键冲击功指数测试初级破碎机。
    湾锥体破碎机从双摆型冲击试验和程序中获得的数据,以“能量数学用于破碎应用和系统,以优化粉碎成本”。
    c. Primary autogenous or semi-autogenous grinding from pilot plant test data.
    d、 采用“选矿厂设计”中给出的程序,对棒磨机和球磨机的工作指标进行二次自磨。
    e. Rod and ball mills from rod and ball mill work indices using procedure given in “Minerals Processing Plant Design”.
  6. Steel consumption is determined using abrasion index from the abrasion test and procedure given in “Minerals Processing Plant Design”, also by comparative studies with existing plants.
  7. Using testwork results with preliminary economic and geographic data, most of the basic circuits can be eliminated and the final detailed study can be made on one or two circuits, possibly three at the most.
  8. There is no one best circuit. Each ore and plant must be studied individually.
  9. 在特定的时间,为特定矿床的特定研究选择最佳回路时,必须对这些回路进行评估和协调。

primary crusher comparison

在图10中,一个类别名称为“必需的测试”。这列出了设计粉碎电路所需的测试,并选择电路所需的设备。应运行初始台式粉碎测试以建立与矿石如何被压碎和地面相关的矿石的一些或全部内容:

  1. 能够作为主要自磨介质。
  2. Ability to be media for pebble milling (secondary autogenous grinding).
  3. 抗压碎性-冲击功指数。
    a、 低能粘结试验-初级破碎机。
    b、 高能冲击-细碎。
  4. Resistance to grinding — rod milling and ball milling work indices.
  5. 磨料特征。
  6. 如果矿石含有粘性组分,需要擦洗,则需要保留时间来分解粘性组分。
  7. Specific gravity and bulk density of the ore.

测试工作可分为两类:

  1. Those related to primary autogenous and semi-autogenous grinding.
  2. Those related to cone crushing, rod milling and ball milling.

circuit feed from primary crusher

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