Einführung in die Kugelmühle
In der Bergbauindustrie gibt es drei Hauptphasen der Mineralverarbeitung:
- Zerkleinerung (Brechen und Mahlen).
- Anreicherung (Trennung und Konzentration).
- Schmelzen und Raffinieren.
Kugelmühlen werden in der Zerkleinerungsphase als Mahlmaschinen zur Größenreduzierung eingesetzt. Ihr Zweck ist es, die Größe des Ausgangsmaterials zu verringern, um die Mineralien vom tauben Gestein zu trennen. Kugelmühlen sind die am häufigsten verwendeten Mahlmaschinen in der Bergbauindustrie.
Das Mahlen kann in einem einzelnen Stadium oder in mehreren Stadien erfolgen. Mehrstufige Prozesse können eine Stabmühle gefolgt von einer Kugelmühle (Zwei-Stufen-Kreislauf) oder eine halbautogene Mühle (SAG) gefolgt von einer Kugelmühle umfassen. Kleinere Anlagen neigen dazu, zusätzliche Brechstufen hinzuzufügen, um nur eine einzige Mahlstufe zu betreiben.
Wenn eine Kugelmühle während des Mahlens wenig oder kein Wasser verwendet, spricht man von einer „trockenen“ Mühle. Wird Wasser verwendet, handelt es sich um eine „nasse“ Mühle.
Eine typische Kugelmühle hat eine Trommellänge, die 1 bis 1,5 Mal dem Trommeldurchmesser entspricht. Kugelmühlen mit einem Verhältnis von Trommellänge zu Durchmesser von mehr als 1,5 werden als Rohrmühlen bezeichnet.
Kugelmühlen können primäre oder sekundäre Mahlwerke sein. Primäre Mahlwerke werden von Brechern wie einem Backenbrecher gespeist. Sekundäre Mahlwerke werden von anderen Mahlwerken wie z.B. einer Stabmühle gespeist.
Kugelmühlen sind normalerweise entweder vom Gitter- oder Überlauf-Typ.
Kugelmühlenkomponenten
Kugelmühlen bestehen aus den folgenden Komponenten:
- Einlass – Zerkleinertes Erz wird durch den Einlass in die Kugelmühle zugeführt. Eine Schaufel sorgt für eine konstante Zufuhr zur Mühle.
- Auslass – Reduziertes Material verlässt die Mühle durch den Auslass.
Kugelmühlenkomponenten
- Trommel – Die Trommel ist das zylindrische Gehäuse der Kugelmühle. Die Innenseite der Trommel ist mit Manganstahllegierungsplatten („Panzerung“) ausgestattet, die die Stahlhülle vor Abrieb schützen; es ist auch möglich, Gummi als Panzerung anstelle von Manganstahl zu verwenden.
Ansicht im Inneren der Kugelmühle (Panzerplatten sind die quadratischen Formen)
- Ringgetriebe – Ein Zahnkranz, der am äußeren Umfang der Trommel installiert ist.
- Elektromotor – Ein Motor, der verwendet wird, um die Trommel zu drehen. Der Antriebsstrang des Motors führt zu einem Getriebe und dann zu einem Zahnkranz. Der Motor ist normalerweise mit einem Frequenzumrichter (VSD) ausgestattet, um die Drehzahl der Kugelmühle zu steuern.
- Getriebe – Wird zur Geschwindigkeitsreduzierung vom Motor zur Kugelmühle verwendet.
- Kugeln – Normalerweise aus Manganlegierungsstahl hergestellt, aber das Material hängt davon ab, welches Material die Mühle mahlen soll (Chromstahllegierung und Gummi sind ebenfalls verfügbar). Die Größe der Kugeln hängt von der Größe der Trommel ab, typische Kugelgrößen sind zwei bis drei Zoll im Durchmesser (vier-Zoll-Kugeln sind ebenfalls möglich).
- Lager - Kleinere Kugelmühlen verwenden reibungsarme Zylinderrollenlager. Größere Kugelmühlen verwenden Zapfenlager.
Gefällt Ihnen dieser Artikel? Dann schauen Sie sich unbedingt unsere Ingenieur-Video-Kurse an! Jeder Kurs enthält ein Quiz, ein Handbuch und Sie erhalten ein Zertifikat, wenn Sie den Kurs abschließen. Viel Spaß!
Wie Kugelmühlen funktionieren
Das untenstehende Video ist ein Auszug aus unserem Online-Video-Kurs zur mechanischen und elektrischen Technik.
Die folgende Prozessbeschreibung basiert auf einer Kugelmühle, die in der Hartgestein-Bergbauindustrie zur Befreiung von Mineralien aus Erz verwendet wird, aber das Betriebsprinzip für Kugelmühlen, die in anderen Industrien verwendet werden, ist dasselbe.
Zerkleinertes Erz wird durch den Einlass in die Kugelmühle zugeführt; eine Schaufel (kleine Schneckenförderer) sorgt dafür, dass die Zufuhr konstant ist.
Für sowohl nasse als auch trockene Kugelmühlen wird die Kugelmühle zu etwa 33% mit Kugeln geladen (Bereich 30-45%). Pulp (zerkleinertes Erz und Wasser) füllt weitere 15% des Trommelvolumens, sodass das Gesamtvolumen der Trommel 50% geladen ist. Pulp besteht normalerweise aus 75% Feststoffen (zerkleinertes Erz) und 25% Wasser; Pulp ist auch als „Schlämme“ bekannt.
Ein Elektromotor wird verwendet, um die Kugelmühle zu drehen. Wenn sich die Kugelmühle dreht, „haften“ die Kugeln aufgrund der im Inneren der Trommel erzeugten Zentrifugalkraft an der inneren Oberfläche der Trommel. In einem bestimmten Winkel überwindet das Gewicht der Kugeln die Zentrifugalkraft, die sie gegen die Trommel hält, und sie beginnen, zurück zur Mittellinie der Kugelmühle zu fallen (dieser Bereich ist als „Zehe“ bekannt). Auf diese Weise wird das Erz sowohl durch Abrieb (Erz reibt gegen andere Erzstücke) als auch durch Aufprall (Kugeln, die auf das Erz treffen) in der Größe reduziert.
Das Erz bewegt sich allmählich durch die Mühle und verlässt dann den Auslass. Der Auslass kann durch ein Gitter abgedeckt sein, um zu verhindern, dass übergroßes Erz die Mühle verlässt, oder er kann kein Gitter haben (Kugelmühle vom Überlauf-Typ).
Da die Kugeln durch Abrieb abgenutzt werden, werden sie durch neue Kugeln („grüne“ Kugeln) ersetzt.
Wenn große Partikelgrößen aus der Kugelmühle zurückgewonnen werden, wird der Prozess als „grobes Mahlen“ bezeichnet. Wenn kleinere Partikelgrößen aus der Kugelmühle zurückgewonnen werden, wird der Prozess als „feines Mahlen“ bezeichnet.
Hinweis
Wenn harte Kieselsteine anstelle von Stahlkugeln verwendet werden, wird die Mühle als „Kieselsteinmühle“ bezeichnet.
Wenn Stäbe anstelle von Stahlkugeln verwendet werden, wird die Mühle als „Stabmühle“ bezeichnet.
Geschlossener oder offener KreislaufMaschinen
Kugelmühlen können in einem geschlossenen Kreislauf oder offenen Kreislauf betrieben werden. Geschlossene Kreisläufe führen eine bestimmte Menge des Ausgangs der Kugelmühle zur weiteren Größenreduzierung zurück zur Kugelmühle. Ein typisches geschlossenes System mahlt das Erz zwei bis dreimal.
Hydrozyklone, die direkt nach der Kugelmühle installiert sind, sorgen dafür, dass nur übergroßes Material zur Kugelmühle zurückgeführt wird. Andere Arten von Klassifikatoren können verwendet werden (Rechen und Spiralklassifikatoren), aber der Hydrozyklon ist jetzt einer der häufigsten.
Kritische Geschwindigkeit
Die kritische Geschwindigkeit wird als der Punkt definiert, an dem die auf die Mahlgutladung angewendete Zentrifugalkraft gleich der Schwerkraft ist. Bei kritischer Geschwindigkeit haftet die Mahlgutladung an der inneren Oberfläche der Mühle und fällt nicht um.
Die meisten Kugelmühlen arbeiten bei etwa 75% der kritischen Geschwindigkeit, da dies als die optimale Geschwindigkeit bestimmt wurde. Die tatsächliche optimale Geschwindigkeit hängt vom Trommeldurchmesser ab. Größere Trommeldurchmesser arbeiten bei weniger als 75% der kritischen Geschwindigkeit, während kleinere Trommeldurchmesser bei mehr als 75% der kritischen Geschwindigkeit arbeiten.
Allgemeine Hinweise
Unabhängig von der Art der eingesetzten Mahlmaschine ist Mahlen ein ineffizienter und energieintensiver Prozess. Aus diesem Grund kann die Mahlstufe einer Mineralverarbeitungsanlage bis zu 40% der gesamten Betriebskosten ausmachen.
Als Faustregel gilt, je größer der Durchmesser der Kugelmühlentrommel, desto effizienter ist der Mahlprozess. Diese Faustregel endet jedoch, sobald der Durchmesser der Trommel etwa 4 m (13,1 Fuß) erreicht.
Kugelmühlen sind normalerweise mit einem maximalen Reduktionsfaktor/Verhältnis von 60:1 ausgelegt, obwohl es möglich ist, Reduktionsverhältnisse von bis zu 70:1 zu erreichen.
Der elektrische Antrieb für eine Kugelmühle sollte in der Lage sein, Lasten zu bewältigen, bei denen die Kugelmühle mit bis zu 45% mit Kugeln geladen ist.
Zusätzliche Ressourcen
https://www.911metallurgist.com/blog/ball-mills