Effect of Grinding Media Shape on Dry Rod Mill Power Draw

نوع مقاله : علمی-پژوهشی انگلیسی

نویسندگان

1 Ph.D. Candidate, Mining, Petroleum and Geophysics Faculty, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran

2 Associate Professor, Mining, Petroleum and Geophysics Faculty, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran

3 Associate Professor, Sustainable Minerals Institute, Julius Kruttschnitt Mineral Research Centre (SMI-JKMRC), University of Queensland, Australia

چکیده

One of the inseparable components of the grinding process in tumbling mills is the grinding media used in them. Despite the simplicity of grinding media shapes in a tumbling mill, their effect on breakage performance as well as on the mill power draw has remained a complex problem. A large share of energy consumption in mineral processing plants is related to grinding operations, so the study of power consumption in this sector is very important. This study compares the effects of conventional rods (simple rods) and grooved rods on the mill power draw in a dry rod mill at various mill speeds and grinding media filling. The results of the study showed that with an increase in grinding media weight and mill speed, power consumption was increased for both types of grinding media studied. The specific power rate decreased with increasing the speed and media filling. By increasing mill speed, the sensitivity of the specific power draw to the grinding media filling was increased. The specific power draw of grooved rods at low and medium speeds was shown to be more than that of simple rods, but at speeds above 60% of the critical speed, the specific power draw of the grooved rods was lower than that of the simple rods. Using an empirical model, the experimental and model values were compared. The results showed that the prediction of the mill power draw using the presented empirical model, in the range of low and medium speeds is more reliable. Therefore, using this model at low speeds is perfectly valid. However, as speed increases, its credibility decreases.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

تاثیر شکل واسطه‌ خردایش بر توان کشی آسیای میله‌ای خشک

نویسندگان [English]

  • مجید خانی خرشکی 1
  • محمد کارآموزیان 2
  • محسن یحیایی 3
1 دانشجوی دکترا، گروه فرآوری مواد معدنی، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود
2 دانشیار، گروه فرآوری مواد معدنی، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود
3 دانشیار، موسسه مواد معدنی پایدار، مرکز تحقیقات مواد معدنی جولیوس کروتشنیت (SMI-JKMRC)، دانشگاه کوئینزلند، استرالیا
چکیده [English]

یکی از اجزای جدایی‌ناپذیر فرآیند آسیاکنی در آسیا‌های گردان، واسطه‌های خردایش مورد استفاده در آنها است. علیرغم سادگی شکل‌های واسطه‌های خردایش در آسیای گردان، تاثیر آن‌ها بر عملکرد شکست و همچنین مصرف توان آسیا، به عنوان یک مشکل پیچیده باقی مانده است. سهم زیادی از مصرف انرژی در کارخانه‌های فرآوری مواد معدنی مربوط به عملیات آسیاکنی می‌شود، بنابراین بررسی میزان مصرف توان در این بخش بسیار مهم است. این مقاله به مقایسه اثرات میله‌های معمولی و شیاردار بر توان مصرفی آسیای میله‌ای خشک در سرعت‌ها و پر شدگی‌های مختلف می‌پردازد. نتایج نشان داد که با افزایش وزن واسطه‌های خردایش و سرعت آسیا، توان مصرفی برای هر دو نوع واسطه‌ خردایش مورد مطالعه افزایش و نرخ توان ویژه با افزایش سرعت و پرشدگی واسطه‌های خردایش کاهش یافت. با افزایش سرعت آسیا، حساسیت توان کشی ویژه به پرشدگی واسطه‌های خردایش افزایش یافت. توان کشی ویژه‌ میله‌های شیاردار در سرعت‌های کم و متوسط، بیشتر از میله‌های ساده بود، اما در سرعت‌های بالاتر از 60 درصد سرعت بحرانی، توان کشی ویژه میله‌های شیاردار کمتر از میله‌های ساده بود. با استفاده از یک مدل تجربی، مقادیر تجربی و مدل مقایسه شدند. نتایج نشان داد که پیش‌بینی توان کشی آسیا با استفاده از مدل تجربی ارایه شده در محدوده سرعت‌های پایین و متوسط قابل اعتمادتر است، بنابراین استفاده از این مدل در سرعت های پایین کاملا معتبر است و با افزایش سرعت آسیا از اعتبار آن کاسته می‌شود.

کلیدواژه‌ها [English]

  • آسیای میله‌ای
  • توان کشی
  • شکل
  • واسطه‌ خردایش

مراجع

  1. Thivierge, A., Bouchard, J., Desbiens, A., and Pérez-G, E.-M. (2019). “Modeling the product net value of a grinding-flotation circuit”. IFAC-PapersOnLine, 52(14): 18-23.
  2. McLellan, B., Corder, G., Giurco, D., and Ishihara, K. (2012). “Renewable energy in the minerals industry: a review of global potential”. Journal of Cleaner Production, 32: 32-44.
  3. CEEC, (2013). “Innovation mining more for less”. Report, Coalition for energy efficient comminution, In URL: www.ceecthefuture.org/comminution-2/innovation-mining-less.
  4. King, R. (2000). “Technical notes 8 grinding”. Mineral Technologies Inc., Salt Lake City, UT.
  5. Rowland, C., and Kjos, D. M. (1978). “Rod and ball mills”. Mineral Processing Plant Design (ed. AIME), 1978: 239-278.
  6. Napier-Munn, T. J., Morrell, S., Morrison, R. D., and Kojovic, T. (1996). “Mineral comminution circuits: their operation and optimisation”. Vol. 2, Julius Kruttschnitt Mineral Research Centre, University of Queensland.
  7. Moys, M. (1993). “A model of mill power as affected by mill speed, load volume, and liner design”. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 93(6): 135-141.
  8. McIvor, R. (1995). “Performance improvements in industrial rod milling operations”. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences and Geomechanics Abstracts, 7(32): 337A.
  9. Yildirim, K., Austin, L., and Cho, H. (1998). “Mill power for smooth-lined mills as a function of media type and shape”. Fine Powder Processing Technology, 1998: 69-79.
  10. Shi, F. (2004). “Comparison of grinding media—Cylpebs versus balls”. Minerals Engineering, 17(11): 1259-1268.
  11. Lameck, N. N. S. (2005). “Effects of grinding media shapes on ball mill performance”. M.Sc. Degree, University of the Witwatersrand, Johannesburg, pp. 146.
  12. Austin, L. G., Klimpel, R. R., and Luckie, P.T. (1984). “Process engineering of size reduction: ball milling”. Society of Mining Engineers of the AIME (American Institute of Mining, Metallurgical, and Petroleum Engineers), pp. 561.
  13. Cao, Y., Tong, X., Xie, X., Song, Q., Zhang, W., Du, Y., and Zhang, S. (2021). “Effects of grinding media on the flotation performance of cassiterite”. Minerals Engineering, 168: 106919.
  14. Meng, J., Xu, L., Luo, L., and Shu, K. (2021). “Effects of grinding media on the flotation behavior of spodumene in mixed anionic/cationic collectors system”. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 627: 127213.
  15. Zhang, X., Han, Y., Gao, P., and Li, Y. (2020). “Effects of grinding media on grinding products and flotation performance of chalcopyrite”. Minerals Engineering, 145: 106070.
  16. Khumalo, S., Hlabangana, N., Danha, G., and Muzenda, E. (2019). “Effect of media shape on particle breakage in a batch ball mill: lessons learnt from population balance model and attainable region technique”. Procedia Manufacturing, 35: 75-79.
  17. Yao, W., Li, M., Zhang, M., Cui, R., Jiang, H., Li, Y., and Zhou, S. (2019). “Effects of grinding media on flotation performance of calcite”. Minerals Engineering, 132: 92-94.
  18. Golpayegani, M. H., and Rezai, B. (2022). “Modelling the power draw of tumbling mills: A comprehensive review”. Physicochemical Problems of Mineral Processing, 58(4): 151600.
  19. Cuhadaroglu, D., Samanli, S., and Kizgut, S. (2008). “The effect of grinding media shape on the specific rate of breakage”. Particle & Particle Systems Characterization, 25(5‐6): 465-473.
  20. Simba, K. P., and Moys, M. H. (2014). “Effects of mixtures of grinding media of different shapes on milling kinetics”. Minerals Engineering, 61: 40-46.
  21. von Krüger, F., Donda, J., Drummond, M., and Peres, A. (2000). “The effect of using concave surfaces as grinding media”. Developments in Mineral Processing, 13: C4-86-C4-93.
  22. Kelsall, D., Stewart, P. S., and Weller, K. (1973). “Continuous grinding in a small wet ball mill. Part V. A study of the influence of media shape”. Powder Technology, 8(1): 77-83.
  23. Wang, C., Deng, J., Tao, L., Sun, W., Xiao, Q., and Gao, Z. (2022). “Enhanced flotation of chalcopyrite particles by grinding with short cylinder media”. Minerals Engineering, 188: 107827.
  24. Ipek, H. (2006). “The effects of grinding media shape on breakage rate”. Minerals Engineering, 19(1): 91-93.
  25. Lameck, N., Kiangi, K., and Moys, M. (2006). “Effects of grinding media shapes on load behaviour and mill power in a dry ball mill”. Minerals Engineering, 19(13): 1357-1361.
  26. Kiangi, K., Potapov, A., and Moys, M. (2013). “DEM validation of media shape effects on the load behaviour and power in a dry pilot mill”. Minerals Engineering, 46: 52-59.
  27. Shahbazi, B., Jafari, M., Parian, M., Rosenkranz, J., and Chelgani, S. C. (2020). “Study on the impacts of media shapes on the performance of tumbling mills–A review”. Minerals Engineering, 157: 106490.
  28. Rowland, C. (1982). “Selection of rod mills, ball mills, pebble mills and regrind mills”. Design and Installation of Comminution Circuits, 393-438.
  29. Tavares, L. M., de Carvalho, R. M., and Guerrero, J. C. (2012). “Simulating the Bond rod mill grindability test”. Minerals Engineering, 26: 99-101.
  30. Bai, X., Wang, G., Zhu, Z., Cai, C., Wang, Z., and Wang, D. (2020). “Investigation of improving the yields and qualities of pyrolysis products with combination rod-milled and torrefaction pretreatment”. Renewable Energy, 151: 446-453.
  31. Wills, B. A., and Finch, J. (2015). “Wills’ mineral processing technology: an introduction to the practical aspects of ore treatment and mineral recovery”. Butterworth-Heinemann. DOI: https://doi.org/10.1016/C2010-0-65478-2.
  32. Hogg, R. (1972). “Power relationships for tumbling mills”. Transactions of the Metallurgical Society of American Institute of Mining, Metallurgical, and Petroleum Engineers, 252: 418-423.
  33. Cilliers, J., Austin, L., Leger, P., and Deneys, A. (1994). “A method of investigating rod motion in a laboratory rod mill”. Minerals Engineering, 7(5-6): 533-549.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 06 مهر 1401
  • تاریخ بازنگری: 07 دی 1401
  • تاریخ پذیرش: 17 آبان 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار