Inleiding tot Kogelmolens
Er zijn drie hoofdfasen in de mineraalverwerking binnen de mijnbouwindustrie. Deze zijn:
- Verkleining (vermalen en malen).
- Beneficiatie (scheiding en concentratie).
- Smelten en raffineren.
Kogelmolens worden gebruikt in de verkleiningsfase als maalmachines (groottereductie). Het doel van maalapparatuur in de mijnbouwindustrie is om de grootte van het invoermateriaal te verkleinen om de mineralen te bevrijden van de onvruchtbare rots. Kogelmolens zijn de meest voorkomende maalapparatuur die in de mijnbouwindustrie wordt gebruikt.
Malen vindt plaats in een enkele fase of meerdere fasen. Meerdere fasen kunnen een staafmolen gevolgd door een kogelmolen omvatten (twee-fasen circuit), of een semi-autogene maal (SAG) molen gevolgd door een kogelmolen (twee-fasen circuit). Kleinere installaties hebben de neiging om extra verkleiningsfasen toe te voegen om slechts één maalstap te kunnen uitvoeren.
Als een kogelmolen weinig of geen water gebruikt tijdens het malen, is het een 'droge' molen. Als een kogelmolen water gebruikt tijdens het malen, is het een 'natte' molen.
Een typische kogelmolen heeft een trommellengte die 1 of 1,5 keer de trommeldiameter is. Kogelmolens met een trommellengte tot diameter verhouding groter dan 1,5 worden buisvormige molens genoemd.
Kogelmolens kunnen primaire of secundaire maalapparatuur zijn. Primaire maalapparatuur wordt gevoed door brekers zoals een kaakbreker. Secundaire maalapparatuur wordt gevoed door andere maalapparatuur, bijvoorbeeld een staafmolen.
Kogelmolens zijn meestal van het rooster (diafragma) of overloop type.
Kogelmolen Componenten
Kogelmolens bestaan uit de volgende componenten:
- Inlaat – vergruisd erts wordt via de inlaat naar de kogelmolen gevoerd. Een schep zorgt ervoor dat de toevoer naar de molen constant is.
- Uitlaat – gereduceerde invoer verlaat de molen via de uitlaat.
Kogelmolen Componenten
- Trommel – de trommel is de cilindrische behuizing van de kogelmolen. De binnenkant van de trommel is uitgerust met mangaan staal legering platen ('pantser') die de stalen schaal beschermen tegen slijtage; het is ook mogelijk om rubber als pantser te gebruiken in plaats van mangaan staal.
Binnenkant van Kogelmolen (pantserplaten zijn de vierkante vormen)
- Ringwiel – een tandwielring geïnstalleerd op de buitenomtrek van de trommel.
- Elektrische Motor – een motor die wordt gebruikt om de trommel te draaien. De motor aandrijflijn leidt naar een tandwielkast en vervolgens naar een ringwiel. De motor is meestal uitgerust met een variabele snelheidsaandrijving (VSD) om het toerental van de kogelmolen te regelen.
- Tandwielkast – gebruikt voor snelheidsreductie van de motor naar de kogelmolen.
- Ballen – meestal vervaardigd van mangaan legering staal, maar het materiaal hangt af van het materiaal dat de molen zal malen (chroom staal legering en rubber zijn ook beschikbaar). De grootte van de ballen hangt af van de grootte van de trommel, typische balgroottes zijn twee tot drie inch in diameter (vier-inch ballen zijn ook mogelijk).
- Lagers - kleinere kogelmolens gebruiken anti-wrijving cilindrische rollagers. Grotere kogelmolens gebruiken trunnion lagers.
Geniet je van dit artikel? Zorg er dan voor dat je onze Engineering Video Cursussen bekijkt! Elke cursus heeft een quiz, handboek, en je ontvangt een certificaat wanneer je de cursus voltooit. Geniet ervan!
Hoe Kogelmolens Werken
De onderstaande video is een fragment uit onze Mechanische en Elektrische Engineering Uitgelegd Online Video Cursus.
De volgende procesbeschrijving is gebaseerd op een kogelmolen die wordt gebruikt in de hardrock mijnbouwindustrie voor het bevrijden van mineralen uit erts, maar het werkingsprincipe voor kogelmolens die in andere industrieën worden gebruikt is hetzelfde.
Vergruisd erts wordt via de inlaat naar de kogelmolen gevoerd; een schep (kleine schroeftransporteur) zorgt ervoor dat de toevoer constant is.
Voor zowel natte als droge kogelmolens, wordt de kogelmolen geladen tot ongeveer 33% met ballen (bereik 30-45%). Pulp (vergruisd erts en water) vult nog eens 15% van het volume van de trommel zodat het totale volume van de trommel 50% geladen is. Pulp is meestal 75% vast (vergruisd erts) en 25% water; pulp staat ook bekend als 'slurry'.
Een elektrische motor wordt gebruikt om de kogelmolen te draaien. Terwijl de kogelmolen draait, 'plakken' de ballen aan het binnenoppervlak van de trommel door de centrifugale kracht die binnen de trommel wordt gecreëerd. Op een bepaald punt overwint het gewicht van de ballen de centrifugale kracht die hen tegen de trommel houdt en beginnen ze terug te tuimelen naar de middellijn van de kogelmolen (dit gebied staat bekend als de 'teen'). Op deze manier wordt het erts verkleind door zowel wrijving (erts dat tegen andere stukken erts wrijft) als impact (ballen die tegen het erts botsen).
Het erts beweegt geleidelijk door de molen en verlaat dan via de uitlaatpoort. De uitlaatpoort kan bedekt zijn met een rooster om te voorkomen dat te groot erts de molen verlaat, of het kan geen rooster hebben (overloop type kogelmolen).
Naarmate de ballen slijten door slijtage, worden ze vervangen door nieuwe ballen ('groene' ballen).
Als grote deeltjes worden teruggevonden uit de kogelmolen, staat het proces bekend als een 'grof maal'. Als kleinere deeltjes worden teruggevonden uit de kogelmolen, staat het proces bekend als een 'fijn maal'.
Opmerking
Als harde keien worden gebruikt in plaats van stalen ballen, wordt de molen een 'kiezelmolen' genoemd.
Als staven worden gebruikt in plaats van stalen ballen, wordt de molen een 'staafmolen' genoemd.
Gesloten Circuit of Open CircuitMachines
Kogelmolens kunnen in een gesloten circuit of open circuit werken. Gesloten circuits sturen een bepaalde hoeveelheid van de output van de kogelmolen terug naar de kogelmolen voor verdere groottereductie. Een typisch gesloten systeem maalt het erts tussen twee tot drie keer.
Hydrocyclonen die direct na de kogelmolen zijn geïnstalleerd, zorgen ervoor dat alleen te groot materiaal wordt teruggestuurd naar de kogelmolen. Andere soorten classificeerders kunnen worden gebruikt (hark en spiraal classificeerders), maar de hydrocycloon is nu een van de meest voorkomende.
Kritieke Snelheid
Kritieke snelheid wordt gedefinieerd als het punt waarop de centrifugale kracht die op de maalapparatuur lading wordt uitgeoefend gelijk is aan de zwaartekracht. Bij kritieke snelheid blijft de maalapparatuur lading aan het binnenoppervlak van de molen kleven en tuimelt niet.
De meeste kogelmolens werken op ongeveer 75% van de kritieke snelheid, aangezien dit wordt bepaald als de optimale snelheid. De werkelijke optimale snelheid hangt af van de trommeldiameter. Grotere trommeldiameters werken bij lagere dan 75% kritieke snelheid, terwijl kleinere trommeldiameters bij hogere dan 75% kritieke snelheid werken.
Algemene Opmerkingen
Ongeacht het type maalapparatuur dat wordt gebruikt, is malen een proces met lage efficiëntie en hoge energie-intensiteit. Om deze reden kan de maalstap van een mineraalverwerkingsinstallatie tot 40% van de totale operationele kosten uitmaken.
Als vuistregel geldt: hoe groter de diameter van de kogelmolen trommel, hoe efficiënter het maalproces zal zijn. Deze vuistregel stopt echter zodra de diameter van de trommel ongeveer 4m (13,1 voet) bereikt.
Kogelmolens zijn meestal ontworpen met een maximale reductiefactor/verhouding van 60:1, hoewel het mogelijk is om reductieverhoudingen tot 70:1 te bereiken.
De elektrische aandrijving voor een kogelmolen moet in staat zijn om belastingen te verwerken waarbij de kogelmolen tot 45% met ballen is geladen.
Gerelateerde Online Engineering Cursussen
Hoe Verticale Maalapparatuur Werkt (Voorbeeld van Kolenverpulveraar)
Aanvullende Bronnen
https://www.911metallurgist.com/blog/ball-mills