बॉल मिल परिचय
खनन उद्योग में खनिज प्रसंस्करण के तीन मुख्य चरण होते हैं। ये हैं:
- कमीनीकरण (क्रशिंग और पीसना)।
- लाभकारीकरण (विभाजन और सांद्रण)।
- पिघलाना और शोधन।
बॉल मिल्स कमीनीकरण चरण में पीसने की मशीनों के रूप में उपयोग की जाती हैं (आकार में कमी)। खनन उद्योग में पीसने का उद्देश्य खनिजों को बंजर चट्टान से मुक्त करने के लिए फीड सामग्री के आकार को कम करना है। बॉल मिल्स खनन उद्योग में सबसे आम पीसने की मशीन हैं।
पीसना एकल चरण या कई चरणों में होता है। कई चरणों में एक रॉड मिल के बाद एक बॉल मिल (दो चरण सर्किट) या एक अर्ध-स्वायत्त पीसने वाली (SAG) मिल के बाद एक बॉल मिल (दो चरण सर्किट) शामिल हो सकते हैं। छोटे संयंत्र केवल एक पीसने वाले चरण को संचालित करने के लिए अतिरिक्त क्रशिंग चरण जोड़ते हैं।
यदि एक बॉल मिल पीसने के दौरान थोड़ा या कोई पानी नहीं उपयोग करती है, तो यह एक 'सूखी' मिल है। यदि एक बॉल मिल पीसने के दौरान पानी का उपयोग करती है, तो यह एक 'गीली' मिल है।
एक सामान्य बॉल मिल का ड्रम लंबाई 1 या 1.5 गुना ड्रम व्यास होती है। बॉल मिल्स जिनका ड्रम लंबाई से व्यास अनुपात 1.5 से अधिक होता है, उन्हें ट्यूब मिल्स कहा जाता है।
बॉल मिल्स प्राथमिक या द्वितीयक पीसने वाले हो सकते हैं। प्राथमिक पीसने वाले क्रशर्स से फीड होते हैं जैसे कि एक जॉ क्रशर। द्वितीयक पीसने वाले अन्य पीसने वालों से फीड होते हैं जैसे कि एक रॉड मिल।
बॉल मिल्स आमतौर पर ग्रेट (डायफ्राम) या ओवरफ्लो प्रकार की होती हैं।
बॉल मिल के घटक
बॉल मिल्स निम्नलिखित घटकों से बनी होती हैं:
- इनलेट – कुचला हुआ अयस्क बॉल मिल में इनलेट के माध्यम से फीड किया जाता है। एक स्कूप सुनिश्चित करता है कि मिल को फीड निरंतर हो।
- डिस्चार्ज – कम किया गया फीड मिल से डिस्चार्ज के माध्यम से बाहर निकलता है।
बॉल मिल के घटक
- ड्रम – ड्रम बॉल मिल का बेलनाकार आवरण है। ड्रम के अंदर मैंगनीज स्टील मिश्र धातु प्लेटें ('आर्मर') फिट की जाती हैं जो स्टील शेल को घर्षण से बचाती हैं; मैंगनीज स्टील के बजाय रबर का उपयोग करना भी संभव है।
बॉल मिल के अंदर का दृश्य (आर्मर प्लेटें वर्गाकार आकार हैं)
- रिंग गियर – ड्रम की बाहरी परिधि पर स्थापित एक गियर रिंग।
- इलेक्ट्रिक मोटर – ड्रम को घुमाने के लिए उपयोग की जाने वाली मोटर। मोटर ड्राइव ट्रेन गियरबॉक्स से रिंग गियर तक जाती है। मोटर आमतौर पर बॉल मिल के आरपीएम को नियंत्रित करने के लिए वैरिएबल स्पीड ड्राइव (VSD) के साथ फिट की जाती है।
- गियरबॉक्स – मोटर से बॉल मिल तक गति को कम करने के लिए उपयोग किया जाता है।
- गेंदें – आमतौर पर मैंगनीज मिश्र धातु स्टील से निर्मित होती हैं, लेकिन सामग्री इस पर निर्भर करती है कि मिल किस सामग्री को पीसेगी (क्रोम स्टील मिश्र धातु और रबर भी उपलब्ध हैं)। गेंदों का आकार ड्रम के आकार पर निर्भर करता है, सामान्य गेंदों का आकार दो से तीन इंच व्यास में होता है (चार इंच की गेंदें भी संभव हैं)।
- बियरिंग्स - छोटे बॉल मिल्स एंटी-फ्रिक्शन सिलिंड्रिकल रोलर बियरिंग्स का उपयोग करते हैं। बड़े बॉल मिल्स ट्रूनियन बियरिंग्स का उपयोग करते हैं।
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बॉल मिल्स कैसे काम करती हैं
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निम्नलिखित प्रक्रिया विवरण कठोर चट्टान खनन उद्योग में खनिजों को अयस्क से मुक्त करने के लिए उपयोग की जाने वाली बॉल मिल पर आधारित है, लेकिन अन्य उद्योगों में उपयोग की जाने वाली बॉल मिल्स के लिए संचालन सिद्धांत समान है।
कुचला हुआ अयस्क बॉल मिल में इनलेट के माध्यम से फीड किया जाता है; एक स्कूप (छोटा स्क्रू कन्वेयर) सुनिश्चित करता है कि फीड निरंतर हो।
गीली और सूखी दोनों बॉल मिल्स के लिए, बॉल मिल को लगभग 33% गेंदों से चार्ज किया जाता है (रेंज 30-45%)। पल्प (कुचला हुआ अयस्क और पानी) ड्रम की मात्रा का अन्य 15% भरता है ताकि ड्रम की कुल मात्रा 50% चार्ज हो। पल्प आमतौर पर 75% ठोस (कुचला हुआ अयस्क) और 25% पानी होता है; पल्प को 'स्लरी' के रूप में भी जाना जाता है।
एक इलेक्ट्रिक मोटर का उपयोग बॉल मिल को घुमाने के लिए किया जाता है। जैसे ही बॉल मिल घूमती है, गेंदें ड्रम की आंतरिक सतह से 'चिपक' जाती हैं क्योंकि ड्रम के भीतर उत्पन्न सेंट्रीफ्यूगल बल के कारण। एक निश्चित कोण पर, गेंदों का वजन उन्हें ड्रम के खिलाफ रखने वाले सेंट्रीफ्यूगल बल को पार कर जाता है और वे बॉल मिल की केंद्र रेखा की ओर वापस गिरने लगती हैं (इस क्षेत्र को 'टो' कहा जाता है)। इस प्रकार, अयस्क का आकार घर्षण (अयस्क के अन्य टुकड़ों के खिलाफ रगड़) और प्रभाव (गेंदों का अयस्क के साथ टकराना) दोनों से कम हो जाता है।
अयस्क धीरे-धीरे मिल के माध्यम से चलता है और फिर डिस्चार्ज पोर्ट के माध्यम से बाहर निकलता है। डिस्चार्ज पोर्ट को एक ग्रेट से ढका जा सकता है ताकि ओवरसाइज़्ड अयस्क मिल से बाहर न निकले, या इसमें कोई ग्रेट न हो (ओवरफ्लो प्रकार की बॉल मिल)।
जैसे ही गेंदें घर्षण के कारण घिसती हैं, उन्हें नई गेंदों ('हरी' गेंदें) से बदल दिया जाता है।
यदि बॉल मिल से बड़े कण आकार प्राप्त होते हैं, तो प्रक्रिया को 'मोटा पीस' कहा जाता है। यदि बॉल मिल से छोटे कण आकार प्राप्त होते हैं, तो प्रक्रिया को 'सूक्ष्म पीस' कहा जाता है।
नोट
यदि स्टील गेंदों के बजाय कठोर कंकड़ का उपयोग किया जाता है, तो मिल को 'कंकड़ मिल' कहा जाता है।
यदि स्टील गेंदों के बजाय रॉड का उपयोग किया जाता है, तो मिल को 'रॉड मिल' कहा जाता है।
बंद-सर्किट या ओपन-सर्किटमशीनें
बॉल मिल्स बंद-सर्किट या ओपन-सर्किट में संचालित हो सकती हैं। बंद सर्किट बॉल मिल के आउटपुट की एक निश्चित मात्रा को आगे आकार में कमी के लिए बॉल मिल में वापस भेजता है। एक सामान्य बंद प्रणाली अयस्क को दो से तीन बार पीसती है।
हाइड्रो-साइक्लोन बॉल मिल के ठीक बाद स्थापित किए जाते हैं ताकि केवल ओवरसाइज़्ड सामग्री को बॉल मिल में वापस भेजा जा सके। अन्य प्रकार के वर्गीकरणकर्ता का उपयोग किया जा सकता है (रेक और स्पाइरल वर्गीकरणकर्ता), लेकिन हाइड्रो-साइक्लोन अब सबसे आम में से एक है।
क्रिटिकल स्पीड
क्रिटिकल स्पीड को उस बिंदु के रूप में परिभाषित किया जाता है जब पीसने वाली मिल चार्ज पर लागू सेंट्रीफ्यूगल बल गुरुत्वाकर्षण के बल के बराबर होता है। क्रिटिकल स्पीड पर, पीसने वाली मिल चार्ज मिल की आंतरिक सतह से चिपक जाता है और नहीं गिरता।
अधिकांश बॉल मिल्स लगभग 75% क्रिटिकल स्पीड पर संचालित होती हैं, क्योंकि इसे उत्तम गति माना जाता है। सच्ची उत्तम गति ड्रम के व्यास पर निर्भर करती है। बड़े ड्रम व्यास 75% क्रिटिकल स्पीड से कम पर संचालित होते हैं जबकि छोटे ड्रम व्यास 75% क्रिटिकल स्पीड से अधिक पर संचालित होते हैं।
सामान्य नोट्स
भले ही किस प्रकार की पीसने वाली मशीन का उपयोग किया गया हो, पीसना एक कम दक्षता और शक्ति गहन प्रक्रिया है। इस कारण से, खनिज प्रसंस्करण संयंत्र के पीसने वाले चरण में कुल परिचालन लागत का 40% तक हो सकता है।
एक सामान्य नियम के रूप में, बॉल मिल ड्रम का व्यास जितना बड़ा होगा, पीसने की प्रक्रिया उतनी ही अधिक कुशल होगी। हालांकि, यह नियम तब रुक जाता है जब ड्रम का व्यास लगभग 4 मीटर (13.1 फीट) तक पहुंच जाता है।
बॉल मिल्स को आमतौर पर 60:1 का अधिकतम कमी कारक/अनुपात के साथ डिज़ाइन किया जाता है, हालांकि 70:1 तक की कमी अनुपात प्राप्त करना संभव है।
बॉल मिल के लिए इलेक्ट्रिक ड्राइव को ऐसे लोड को संभालने में सक्षम होना चाहिए जहां बॉल मिल को 45% तक गेंदों से चार्ज किया गया हो।
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