鉱物加工にはどのような粉砕機が使用されますか? |種類と選び方ガイド

鉱物の処理は、1 つの制御的な考え方から始まります。それは、回収方法が機能する前に、貴重な鉱物を価値のない脈石から分離する必要があるということです。破砕では段階的に岩石が減りますが、粉砕では個々の鉱物粒子が遊離し、浮選試薬や浸出液が依存する表面積が形成されます。では、鉱物加工にはどのような粉砕機が使用されるのでしょうか?すべての鉱石に適合する単一の機械はありません。正しい選択は、鉱石、トン数、およびその後のプロセスによって異なります。

鉱物加工において粉砕が重要なステップである理由

研削は 2 つの重要なタスクを実行します。周囲の岩石から貴重な鉱物粒子を遊離させるため、下流での分離でそれらを分離することができ、表面積が増加して浸出が促進され、浮選試薬との接触が改善されます。どちらの効果も、植物が達成できる回復を決定します。

経済的なウェイトは大きい。粉砕は他のどのユニットよりも多くの電力を消費し、多くの場合、工場電力の 30 ～ 50 パーセントを消費し、メディアとライナーの磨耗により運用コストが大幅に増加します。ミルの選択が適切でないと、浮遊選鉱の回収が抑制され、浸出時の試薬消費量が増加し、精鉱グレードのばらつきが大きくなります。

研削により、フローシートの上限も設定されます。製品が粗すぎると、複合粒子が尾鉱に送られます。製品が細かすぎるとスライムが生成され、浮力が低下し、増粘が遅くなります。一貫した飼料が重要、だからこそ信頼できる 鉱石供給装置 チャンネル型フィーダなどミルと合わせてご指定ください。

鉱物加工で使用される主な粉砕機の種類

鉱物加工における粉砕機は主に粉砕媒体によって分類されます。 4 つのファミリーは、ボール ミル、ロッド ミル、自動および半自動ミル、撹拌ミルや高圧粉砕ロールなどの特殊機械など、ほぼすべての用途をカバーします。

ボールミル — 鉱石粉砕の主力製品

ボールミルは鉱物加工において最も一般的な粉砕機です。回転する円筒形のシェルの一部には鋼球が充填されています。シェルが回転すると、リフターがボールを持ち上げてカスケードで放出し、衝撃によって鉱石を砕き、摩擦によって材料が磨耗する磨耗によって細かい粒子が粉砕されます。構造はシンプルです: シェル、交換可能なライナー、鋼球、駆動システム。ボールミルは湿式でも乾式でも運転できますが、スラリーが容易に汲み上げられ、浮選や浸出に直接供給されるため、湿式構成が主流です。

排出配置により、ボールミルは 2 つの系統に分かれます。グリッドタイプにはメディアや粗大粒子を保持する穴あき排出格子が付いているため、ミルはより低いパルプレベルで稼働し、より粗い製品をより高いスループットで供給するため、自然な第一段階グラインダーとなります。オーバーフロータイプは中空のトラニオンを通って排出され、より高いパルプレベルで動作し、再粉砕および微粉砕用のより細かい製品を生成します。

安徽省の銅選鉱業者は、標準的なフローシートを図示しています。 湿式グリッド式ボールミル スパイラル分級機を備えた閉回路で、鉱石を約 70 ～ 75 パーセントに減らし、粗い浮選を行う前に 200 メッシュを通過します。

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ロッドミル — 粗粉砕と均一な製品サイズ用

ロッドミルは、ミル軸に平行に置かれた長い鋼棒を使用します。ロッドが線接触で粉砕されるため、製品のサイズ分布はボールミルよりも狭く、微粒子が少なくなります。その均一性は、重力回路の前の粗粉砕やボールミル前の第 1 段階の粉砕に適しています。ロッドミルは中小規模のプラントでは依然として一般的ですが、大規模な操業では大部分が SAG ミルに置き換えられています。

自動および半自動ミル

自家製粉砕機は、鉱石自体を粉砕媒体として使用します。一次砕石の大きなブロックが大直径のシェル内で転がり、衝撃によって互いに砕けます。半自生ミルでは、自身で粉砕できない鉱石を処理するために、通常、ミル容積の 6 ～ 15 パーセントの鋼球装入量が追加されます。 AG および SAG ミルは、最大約 300 mm の原料を受け入れ、それを浮遊選鉱またはボールミルが処理できるサイズに縮小し、二次粉砕機や多くの場合ロッドミルステージを排除します。トレードオフは感度です。AG ミルは狭い鉱石硬度範囲を必要とし、SAG ミルは慎重な回路設計を必要とします。 1 日あたり 3,000 トン未満のプラントの場合は、通常、ボールミル回路の方が経済的な選択です。

その他の粉砕設備：撹拌ミル、高圧粉砕ロール

撹拌ミルは、撹拌メディアミルとも呼ばれ、固定チャンバー内で撹拌機を回転させ、ファインセラミックまたはスチールビーズを回転させます。粉砕は主に摩耗によって行われるため、20 ミクロン未満の超微粉砕の標準となっています。高圧粉砕ロールは 2 つの逆回転ローラーの間で鉱石を絞り、微小亀裂を生成して下流のボールミルのエネルギー需要を低減しますが、この装置は資本集約的であり、供給の一貫性に敏感です。

湿式粉砕と乾式粉砕:どちらを選択すべきですか?

鉱物処理では、湿式粉砕が大差で勝利します。湿式ミルは、追加のコンベヤーを使用せずに、重力によって移動するか、分級機、浮選セル、または浸出タンクにポンプで送られるポンプ輸送可能なスラリーを生成します。湿式粉砕により粉塵が抑制され、硫化鉱石の爆発リスクが軽減され、オペレーターがパルプ密度を制御できるようになります。乾式粉砕は、水と反応する材料、乾燥粉末を必要とするプロセス、または粘土が膨潤しやすい鉱石など、より狭いニッチ分野で使用されます。乾式粉砕のコストは、集塵、ガス洗浄、次の湿式ステップでの製品の再パルプ化に発生します。従来の濃縮装置では、浮選と浸出が設計上湿式で行われるため、乾式粉砕では付加価値が得られずにコストが増加します。以下の表に相違点をまとめます。

したがって、湿式グリッドタイプのボールミルは、ほとんどの鉱物処理プラントのデフォルトの粉砕機です。湿式操作、火格子の排出、粗送り耐性により、一次研削および二次研削に最適です。

鉱石に適した粉砕機を選択する方法

研削盤の選択は技術的な決定です。最も信頼できるアプローチは、鉱石の硬度、供給物と製品のサイズ、スループット、操業コスト、下流プロセス要件の 5 つの変数を評価します。

1. 鉱石の硬度と研削性。 結合仕事指数は、1 トンあたりのキロワット時単位で、鉱石のエネルギー需要を測定します。硬くて研磨性の高い鉱石は、耐摩耗性ライナーを備えたボールミルに適しています。非常に柔らかい鉱石の場合は、ロッドまたは AG フライス加工が適している場合があります。
2. フィードサイズと製品サイズ。 粗い供給はロッドまたは SAG ミルに適しています。約 10 mm 未満の送りは古典的なボールミルの役割です。 150 ミクロンを超える製品はロッド タイプまたはグリッド タイプのボール ミルに適しており、75 ～ 45 ミクロンはオーバーフロー ボール ミルに適しており、20 ミクロン未満の製品には撹拌ミルが必要です。
3. スループットスケール。 約 10,000 t/d を超えるプラントでは、SAG または HPGR 回路が正当化されます。多金属鉱石や貴金属鉱石で一般的な 500 ～ 3,000 t/d の範囲は、閉回路のボールミルによって最も経済的に供給されます。
4. メディアと電力のコスト。 鋼球の消費量は、鉱石の研磨度に応じて 1 トンあたり約 0.3 ～ 1.5 kg の範囲であり、通常、最大の運転コストは電気です。どちらもプロジェクト存続モデルに属します。
5. 下流プロセスのインターフェース。 Flotation は、スライムを作成せずに価値を解放するグラインドを望んでいます。浸出では、表面積と濃厚化およびろ過コストのバランスがとれた粉砕が必要です。

ほとんどの中規模濃縮装置のコアトレインは、閉回路の粉砕機、ボールミルです。 スパイラル分級装置 、および分類子のオーバーフローによって供給される浮選セクション。分級機は最終的な細かさを制御し、鉱石の硬度が変化しても製品のサイズ分布を厳密にします。

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湿式冶金プロセスにおける研削の考慮事項

浮遊選鉱の代わりに浸出によって金属を回収する湿式冶金フローシートは、粉砕に独自のルールを課します。浸出反応は粒子表面で発生するため、抽出速度はミルが作り出す表面積に直接依存します。酸化金、銅、風化鉱石の操業では、通常、80% が 75 ミクロン以上を通過することを目標としており、工場はその細かさをほとんど変動なく維持する必要があります。

粉砕が粗すぎると、粒子コアが浸出溶液にアクセスできなくなり、滞留時間が長くなり、試薬の消費量が増加します。粉砕が細かすぎると、細かい固体の沈降が遅くなり、可溶性金属が保持されるため、濃縮、洗浄、濾過が遅くなります。最適値は浸出試験によって設定されます。したがって、装置チェーンは 1 つのシステムとして設計されています。工場の排出物は調整され、撹拌容器などの撹拌容器に供給されます。 機械式混合浸出タンク ここで、滞留時間、パルプ密度、および空気供給は、上流で生成される粒子サイズに一致します。カリと塩湖の操作は同じ論理に従います。粉砕の細かさは、遊離だけではなく、塩水の化学反応と浸出反応速度によって設定されます。

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結論: ミルを鉱物処理の目標に合わせる

鉱物処理におけるすべての粉砕機は、鉱石、トン数、およびプロセス要件の特定の組み合わせを解決します。ボールミルは業界の主力製品であり、最も幅広い業務をカバーします。ロッドミルは、過剰粉砕が問題となる場合に均一な粗製品を提供します。 AG および SAG ミルは、複雑さと引き換えに膨大な生産能力を提供します。撹拌ミルと HPGR は、超微粉砕とエネルギー効率の高い粉砕を処理します。中規模から大規模クラスのほとんどのプラントでは、分級機を備えた閉回路でのボールミルによる湿式粉砕が、依然として最も信頼性が高く、経済的で、制御可能なソリューションです。

意思決定までの道のりは短く、鉱石の硬度を測定し、製品の細かさを定義し、スループットを設定し、媒体、電力、および水のコストをモデル化し、フィーダー、ミル、分級機、下流タンクなどの回路全体を 1 つのシステムとしてレビューします。次のステップが浸出である場合、どちらも単独では最適化できないため、浸出タンクと一緒に粉砕粒度を設計します。

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