I. Các yếu tố cốt lõi để lựa chọn bi thép đúc cho tuyển khoáng
Tính chất quặng: độ cứng, kích thước hạt và độ khó nghiền
1. Độ cứng của quặng:
Đá cứng (như quặng sắt, thạch anh, độ cứng Mohs 6-7): cần bi thép đúc có độ cứng caoCân bằng độ cứng và độ dẻo dai:Quặng có độ cứng trung bình và thấp (như quặng đồng, quặng chì-kẽm, độ cứng Mohs 4-6): có thể chọn bi thép đúc crom trung bình (HRC 55-60) hoặc bi thép carbon, có hiệu quả về chi phí hơn.
2. Kích thước hạt ban đầu của quặng:
Quặng hạt thô (kích thước hạt cấp liệu > 50mm): nên dùng bi thép
đường kính lớn (φ80-150mm), và được nghiền bằng lực va đập;Cân bằng độ cứng và độ dẻo dai:Loại máy nghiền và điều kiện làm việc
Thông số kỹ thuật của máy nghiền bi:Máy nghiền lớn (đường kính>3m): thích hợp cho bi thép đường kính lớn (φ100-150mm), tỷ lệ nạp được kiểm soát ở mức 30%-40%, và tăng cường hiệu quả nghiền va đập;
Máy nghiền nhỏ (đường kính <2m): sử dụng bi thép φ30-80mm, tỷ lệ nạp có thể tăng lên 45%-50%, và tăng cường hiệu quả nghiền.
3. Giai đoạn nghiền:
Nghiền giai đoạn đầu (nghiền thô): cần bi lớn (φ80-120mm) để nghiền nhanh các mảnh quặng lớn;
Nghiền giai đoạn hai (nghiền mịn): sử dụng bi nhỏ (φ30-60mm) để cải thiện mức độ phân ly của các đơn chất khoáng.Vật liệu và thông số hiệu suấtCân bằng độ cứng và độ dẻo dai:Độ cứng quyết định khả năng chống mài mòn, nhưng quá cao (ví dụ: HRC>65) dễ bị gãy giòn, và nên dùng khoảng HRC 58-63 (điều chỉnh theo độ cứng của quặng);
Độ dẻo dai va đập ≥10J/cm² (thử nghiệm bằng thử nghiệm va đập Charpy) để tránh vỡ vụn trong điều kiện tải trọng cao.
Mật độ và vi cấu trúc:
Mật độ>7.8g/cm³ (gần với mật độ lý thuyết của thép), mật độ vật liệu tốt và mài mòn đồng đều;
Vi cấu trúc chủ yếu là martensite, được bổ sung bởi một lượng nhỏ austenite còn lại, làm giảm bong tróc mài mòn.
II. Ảnh hưởng cụ thể của đường kính đến hiệu quả tuyển khoáng
Phạm vi đường kính
Ưu điểm
Nhược điểm
Kịch bản áp dụng
φ30-60mm
Diện tích nghiền lớn, hiệu quả nghiền mịn cao, tiêu thụ năng lượng thấp
| Lực va đập không đủ, khả năng nghiền thô yếu | Nghiền thứ cấp, quặng hạt mịn, cần tinh quặng chất lượng cao | φ80-120mm | Lực va đập mạnh, hiệu quả cao trong việc nghiền quặng lớn |
| Độ mịn nghiền thấp, tiêu thụ năng lượng cao (bi lớn có trọng lượng chết lớn hơn) | Nghiền giai đoạn đầu, quặng hạt thô, các kịch bản ưu tiên khối lượng xử lý | φ130-150mm | Nghiền quặng siêu lớn (ví dụ: quặng thô trực tiếp vào máy nghiền), tỷ lệ nghiền của một bi cao |
| Mài mòn xi lanh nghiền tăng lên, tỷ lệ nghiền của chính bi thép tăng lên | Máy nghiền siêu lớn, nghiền thô quặng cực cứng | III. Đề xuất thực tế để lựa chọn: Cách kết hợp đường kính và hiệu quả? | Kết hợp chính xác bi theo giai đoạn nghiền quặng |
| Ví dụ: Trong giai đoạn nghiền đầu tiên của một quặng sắt (kích thước hạt quặng ban đầu là 80mm và độ cứng là 6.5), một sự kết hợp của φ100mm chiếm 60% + φ80mm chiếm 40% được chọn. So với một bi φ120mm đơn lẻ, hiệu quả nghiền | tăng 15% và hao hụt bi thép giảm 8%. | Logic: Bi lớn chủ yếu được sử dụng để nghiền, và bi nhỏ lấp đầy khoảng trống, tạo thành hiệu ứng tổng hợp "va đập + nghiền". | Điều chỉnh tỷ lệ đường kính một cách linh hoạt |
Kiểm tra thường xuyên phân bố kích thước hạt của sản phẩm nghiền:
Nếu tỷ lệ hạt + 200 mesh lớn hơn 15%, điều đó có nghĩa là không có đủ bi lớn và cần thêm bi đường kính lớn;
Nếu tỷ lệ hạt - 325 mesh lớn hơn 60%, điều đó có nghĩa là có quá nhiều bi nhỏ và có thể giảm tỷ lệ bi đường kính nhỏ.Kết hợp tối ưu hóa tiêu thụ năng lượng và chi phíCứ tăng 20mm đường kính của bi lớn, mức tiêu thụ điện của máy nghiền tăng khoảng 10%-15%, nhưng khối lượng xử lý có thể tăng 5%-8%. Cần tính toán điểm cân bằng của "chi phí bi thép trên một tấn quặng + chi phí tiêu thụ năng lượng". Ví dụ: khi xử lý quặng giá trị thấp, nên dùng bi đường kính nhỏ để giảm tiêu thụ năng lượng; có thể sử dụng bi lớn một cách thích hợp để cải thiện hiệu quả đối với quặng giá trị cao.
IV. Tránh những hiểu lầm phổ biến
Hiểu lầm 1: Đường kính càng lớn, hiệu quả nghiền càng cao
Sửa chữa: Bi lớn chỉ có lợi khi xử lý quặng hạt thô. Trong giai đoạn nghiền mịn, bi lớn sẽ gây lãng phí năng lượng do "đập rỗng", và tỷ lệ nghiền quá mức của quặng sẽ tăng lên (tạo ra bùn mịn vô ích).
Hiểu lầm 2: Độ cứng càng cao càng tốt
Sửa chữa: Bi thép có HRC＞63 dễ bị bong tróc bề mặt trong điều kiện va đập thấp. Nên đưa ra đánh giá toàn diện dựa trên tốc độ máy nghiền (có thể chọn độ cứng cao khi tốc độ tuyến tính＞2.5m/s) và thời gian nghiền quặng.
V. Công cụ lựa chọn được đề xuất
Máy tính tỷ lệ bi thép SAG/máy nghiền bi: nhập độ cứng quặng, thông số kỹ thuật máy nghiền, kích thước hạt mục tiêu và tự động tạo ra sơ đồ tỷ lệ đường kính (ví dụ: công cụ trực tuyến do một nhà sản xuất nhất định cung cấp).
Phương pháp thử nghiệm nghiền tại chỗ: trước tiên, sử dụng 3-5 tổ hợp đường kính để thử nghiệm nghiền theo lô nhỏ, so sánh mức tiêu thụ bi thép trên một tấn quặng, tỷ lệ tải chu kỳ nghiền (giá trị lý tưởng 80%-120%) và xác định giải pháp tối ưu.
Bằng cách kết hợp chính xác đường kính bi thép đúc với đặc tính quặng và điều kiện vận hành của máy nghiền, mức tiêu thụ đơn vị bi thép có thể được kiểm soát trong phạm vi hợp lý từ 0.8-1.5kg/tấn quặng trong khi cải thiện hiệu quả tuyển khoáng (dữ liệu cụ thể khác nhau tùy thuộc vào loại quặng).
I. Các yếu tố cốt lõi để lựa chọn bi thép đúc cho tuyển khoáng
Tính chất quặng: độ cứng, kích thước hạt và độ khó nghiền
1. Độ cứng của quặng:
Đá cứng (như quặng sắt, thạch anh, độ cứng Mohs 6-7): cần bi thép đúc có độ cứng caoCân bằng độ cứng và độ dẻo dai:Quặng có độ cứng trung bình và thấp (như quặng đồng, quặng chì-kẽm, độ cứng Mohs 4-6): có thể chọn bi thép đúc crom trung bình (HRC 55-60) hoặc bi thép carbon, có hiệu quả về chi phí hơn.
2. Kích thước hạt ban đầu của quặng:
Quặng hạt thô (kích thước hạt cấp liệu > 50mm): nên dùng bi thép
đường kính lớn (φ80-150mm), và được nghiền bằng lực va đập;Cân bằng độ cứng và độ dẻo dai:Loại máy nghiền và điều kiện làm việc
Thông số kỹ thuật của máy nghiền bi:Máy nghiền lớn (đường kính>3m): thích hợp cho bi thép đường kính lớn (φ100-150mm), tỷ lệ nạp được kiểm soát ở mức 30%-40%, và tăng cường hiệu quả nghiền va đập;
Máy nghiền nhỏ (đường kính <2m): sử dụng bi thép φ30-80mm, tỷ lệ nạp có thể tăng lên 45%-50%, và tăng cường hiệu quả nghiền.
3. Giai đoạn nghiền:
Nghiền giai đoạn đầu (nghiền thô): cần bi lớn (φ80-120mm) để nghiền nhanh các mảnh quặng lớn;
Nghiền giai đoạn hai (nghiền mịn): sử dụng bi nhỏ (φ30-60mm) để cải thiện mức độ phân ly của các đơn chất khoáng.Vật liệu và thông số hiệu suấtCân bằng độ cứng và độ dẻo dai:Độ cứng quyết định khả năng chống mài mòn, nhưng quá cao (ví dụ: HRC>65) dễ bị gãy giòn, và nên dùng khoảng HRC 58-63 (điều chỉnh theo độ cứng của quặng);
Độ dẻo dai va đập ≥10J/cm² (thử nghiệm bằng thử nghiệm va đập Charpy) để tránh vỡ vụn trong điều kiện tải trọng cao.
Mật độ và vi cấu trúc:
Mật độ>7.8g/cm³ (gần với mật độ lý thuyết của thép), mật độ vật liệu tốt và mài mòn đồng đều;
Vi cấu trúc chủ yếu là martensite, được bổ sung bởi một lượng nhỏ austenite còn lại, làm giảm bong tróc mài mòn.
II. Ảnh hưởng cụ thể của đường kính đến hiệu quả tuyển khoáng
Phạm vi đường kính
Ưu điểm
Nhược điểm
Kịch bản áp dụng
φ30-60mm
Diện tích nghiền lớn, hiệu quả nghiền mịn cao, tiêu thụ năng lượng thấp
| Lực va đập không đủ, khả năng nghiền thô yếu | Nghiền thứ cấp, quặng hạt mịn, cần tinh quặng chất lượng cao | φ80-120mm | Lực va đập mạnh, hiệu quả cao trong việc nghiền quặng lớn |
| Độ mịn nghiền thấp, tiêu thụ năng lượng cao (bi lớn có trọng lượng chết lớn hơn) | Nghiền giai đoạn đầu, quặng hạt thô, các kịch bản ưu tiên khối lượng xử lý | φ130-150mm | Nghiền quặng siêu lớn (ví dụ: quặng thô trực tiếp vào máy nghiền), tỷ lệ nghiền của một bi cao |
| Mài mòn xi lanh nghiền tăng lên, tỷ lệ nghiền của chính bi thép tăng lên | Máy nghiền siêu lớn, nghiền thô quặng cực cứng | III. Đề xuất thực tế để lựa chọn: Cách kết hợp đường kính và hiệu quả? | Kết hợp chính xác bi theo giai đoạn nghiền quặng |
| Ví dụ: Trong giai đoạn nghiền đầu tiên của một quặng sắt (kích thước hạt quặng ban đầu là 80mm và độ cứng là 6.5), một sự kết hợp của φ100mm chiếm 60% + φ80mm chiếm 40% được chọn. So với một bi φ120mm đơn lẻ, hiệu quả nghiền | tăng 15% và hao hụt bi thép giảm 8%. | Logic: Bi lớn chủ yếu được sử dụng để nghiền, và bi nhỏ lấp đầy khoảng trống, tạo thành hiệu ứng tổng hợp "va đập + nghiền". | Điều chỉnh tỷ lệ đường kính một cách linh hoạt |
Kiểm tra thường xuyên phân bố kích thước hạt của sản phẩm nghiền:
Nếu tỷ lệ hạt + 200 mesh lớn hơn 15%, điều đó có nghĩa là không có đủ bi lớn và cần thêm bi đường kính lớn;
Nếu tỷ lệ hạt - 325 mesh lớn hơn 60%, điều đó có nghĩa là có quá nhiều bi nhỏ và có thể giảm tỷ lệ bi đường kính nhỏ.Kết hợp tối ưu hóa tiêu thụ năng lượng và chi phíCứ tăng 20mm đường kính của bi lớn, mức tiêu thụ điện của máy nghiền tăng khoảng 10%-15%, nhưng khối lượng xử lý có thể tăng 5%-8%. Cần tính toán điểm cân bằng của "chi phí bi thép trên một tấn quặng + chi phí tiêu thụ năng lượng". Ví dụ: khi xử lý quặng giá trị thấp, nên dùng bi đường kính nhỏ để giảm tiêu thụ năng lượng; có thể sử dụng bi lớn một cách thích hợp để cải thiện hiệu quả đối với quặng giá trị cao.
IV. Tránh những hiểu lầm phổ biến
Hiểu lầm 1: Đường kính càng lớn, hiệu quả nghiền càng cao
Sửa chữa: Bi lớn chỉ có lợi khi xử lý quặng hạt thô. Trong giai đoạn nghiền mịn, bi lớn sẽ gây lãng phí năng lượng do "đập rỗng", và tỷ lệ nghiền quá mức của quặng sẽ tăng lên (tạo ra bùn mịn vô ích).
Hiểu lầm 2: Độ cứng càng cao càng tốt
Sửa chữa: Bi thép có HRC＞63 dễ bị bong tróc bề mặt trong điều kiện va đập thấp. Nên đưa ra đánh giá toàn diện dựa trên tốc độ máy nghiền (có thể chọn độ cứng cao khi tốc độ tuyến tính＞2.5m/s) và thời gian nghiền quặng.
V. Công cụ lựa chọn được đề xuất
Máy tính tỷ lệ bi thép SAG/máy nghiền bi: nhập độ cứng quặng, thông số kỹ thuật máy nghiền, kích thước hạt mục tiêu và tự động tạo ra sơ đồ tỷ lệ đường kính (ví dụ: công cụ trực tuyến do một nhà sản xuất nhất định cung cấp).
Phương pháp thử nghiệm nghiền tại chỗ: trước tiên, sử dụng 3-5 tổ hợp đường kính để thử nghiệm nghiền theo lô nhỏ, so sánh mức tiêu thụ bi thép trên một tấn quặng, tỷ lệ tải chu kỳ nghiền (giá trị lý tưởng 80%-120%) và xác định giải pháp tối ưu.
Bằng cách kết hợp chính xác đường kính bi thép đúc với đặc tính quặng và điều kiện vận hành của máy nghiền, mức tiêu thụ đơn vị bi thép có thể được kiểm soát trong phạm vi hợp lý từ 0.8-1.5kg/tấn quặng trong khi cải thiện hiệu quả tuyển khoáng (dữ liệu cụ thể khác nhau tùy thuộc vào loại quặng).
