Как оборудование HPGR повышает эффективность измельчения

Валковые дробилки высокого давления (HPGR) повышают эффективность измельчения, прежде всего, за счёт принципиально иного и более энергоэффективного механизма дробления, называемого межчастичным измельчением. Этот процесс не только потребляет значительно меньше энергии (на 20–50%) по сравнению с традиционными мельницами, но и приводит к образованию микротрещин в частицах, что упрощает последующие этапы измельчения и улучшает высвобождение минералов, что повышает общую производительность предприятия и металлургическое извлечение.

Как оборудование HPGR повышает эффективность измельчения

1. Основной механизм: как работает валковая дробилка высокого давления (ВДГР)

Чтобы понять её эффективность, необходимо сначала понять принцип её работы, который существенно отличается от принципа работы обычной шаровой мельницы или дробилки полусамоизмельчения (ПСИ).

Введение в систему питания: Материал (руда) подается из бункера в зазор между двумя большими валками, вращающимися в противоположных направлениях.

Зона высокого давления: Один валок неподвижен, а другой приводится в движение гидравлической системой, которая обеспечивает его перемещение, оказывая огромное давление (обычно более 100 МПа) на материал.

Сжатие слоя частиц: При попадании материала в зазор он образует сжатый «слой». Ключевым моментом является то, что давление не прикладывается к отдельным частицам, осаждаемым на стальную поверхность. Вместо этого усилие передается через слой частиц.

Измельчение частиц: В этом секрет успеха ВДГР. Высокое давление заставляет частицы сжиматься друг с другом. Измельчение камня о камень гораздо более энергоэффективно, чем ударное и истирающее воздействие камня на сталь, происходящее в шаровой мельнице.

Выгрузка: Материал выходит из валков в виде уплотнённого, хрупкого «брикета» или «чешуек», которые затем деагломерируются перед подачей на следующую стадию.

2. Основные способы повышения эффективности измельчения с помощью HPGR

Повышение эффективности благодаря этому механизму можно разделить на несколько ключевых областей.

a) Высокая энергоэффективность (основное преимущество)

Это наиболее значительное преимущество. Измельчение — самый энергоёмкий процесс в большинстве горнодобывающих предприятий.

Прямое приложение силы: В шаровой мельнице огромное количество энергии тратится впустую на простой подъём тысяч тонн стальных шаров и пульпы, причём большая часть энергии теряется в виде тепла и шума при ударе. В HPGR практически вся энергия от двигателей и гидравлической системы поступает непосредственно на слой частиц для их разрушения.

Эффективный режим дробления: Межчастичное измельчение изначально более эффективно. Оно задействует самые слабые места в структуре породы, требуя меньше энергии для достижения той же степени измельчения.

Результат: Контуры HPGR могут потреблять на 20–50% меньше энергии (в кВт·ч/тонну), чем традиционные контуры с шаровой мельницей и полусамоизмельчением (ПСИ) для достижения того же размера конечного продукта.

б) Образование микротрещин (улучшение измельчаемости)

Высокое давление не просто дробит частицы; оно создает высокую плотность микротрещин и сколов внутри частиц, которые не измельчаются полностью.

Ослабленное питание: Этот «предварительно ослабленный» материал подается на следующую стадию измельчения (часто в шаровую мельницу).

Упрощенное последующее измельчение: Теперь шаровой мельнице гораздо проще работать. Для дробления этих предварительно раздробленных частиц до конечного размера требуется меньше энергии удара и меньше времени.

Результат: Этот эффект вносит основной вклад в увеличение производительности всего цикла измельчения. Шаровая мельница, ранее перерабатывавшая 1000 тонн в час, теперь может перерабатывать 1200–1400 тонн продукта HPGR в час, достигая той же степени измельчения.

c) Преимущественное высвобождение минералов

Давление в HPGR, как правило, дробит частицы по естественным границам зерен — границе раздела между ценным минералом (например, медью, золотом) и пустой породой (пустой породой).

Традиционное измельчение: Ударное измельчение в шаровой мельнице происходит более хаотично. Оно может дробить частицы прямо через зерна ценного минерала, иногда захватывая мелкие частицы минерала внутри более крупных частиц пустой породы.

Измельчение в HPGR: Разрушая частицы по границам, HPGR более чисто «высвобождение» ценного минерала.

Результат: Это приводит к улучшению металлургических показателей. Более эффективное высвобождение означает более высокую степень извлечения в последующих процессах, таких как флотация или выщелачивание, поскольку целевой минерал более подвержен воздействию химических реагентов.

г) Снижение расхода мелющих тел и футеровки

Отсутствие мелющих тел: В валковых прессах высокого давления (ВДВД) не используются стальные шары, которые являются существенной статьей эксплуатационных расходов (расходным материалом) шаровых мельниц.

Меньший износ футеровки: Хотя сами валки ВДВД изнашиваются и требуют дорогостоящей замены или восстановления покрытия, общие затраты на износ на тонну материала часто ниже, чем общая стоимость футеровки и мелющих тел в традиционных мельницах. Сам слой частиц образует «автогенный» защитный слой на поверхности валков, снижая прямой износ.

д) Гибкость в эксплуатации (влажный или сухой режим)

ВДВД могут работать полностью всухую. Это огромное преимущество в засушливых регионах с дефицитом воды, где водоснабжение для традиционного цикла мокрого помола чрезмерно дорого или наносит ущерб окружающей среде.

Это также устраняет необходимость в дорогостоящем оборудовании для обезвоживания в некоторых схемах.

Сравнительная таблица: валковые дробилки высокого давления (HPGR) и традиционные мельницы (шаровые/SAG)

Оборудование HPGR повышает эффективность измельчения не только за счёт более эффективного дробления, но и за счёт фундаментального изменения свойств руды. Использование высокоэффективного метода межчастичного измельчения снижает энергозатраты, увеличивает производительность всего завода, упрощая последующие этапы, и повышает конечное извлечение ценных минералов, обеспечивая комплексное улучшение всего цикла измельчения.