Relación de carga del molino de bolas y distribución del tamaño de las bolas de acero

Al usar molinos de bolas, los practicantes sin mucha experiencia a menudo enfrentan un problema: ¿cómo agregar bolas de acero al molino de bolas según la proporción del tamaño de las bolas de acero? Esto depende principalmente de las diversas propiedades del molino de bolas, como: tamaño del diámetro, dureza del mineral, tamaño de partícula del mineral en el molino, dureza de las bolas de acero (calidad), velocidad del molino y otros factores.

I. Principios clave para el dimensionamiento de bolas de acero

Dureza del material: Cuanto más duro sea el material que se muele, mayores deben ser las bolas de acero.

Diámetro del molino: Para molinos más grandes, la mayor fuerza de impacto requiere el uso de bolas de acero más pequeñas.

Tipo de partición: Cuando se utilizan particiones de doble compartimento, las bolas de acero deben ser más pequeñas que las utilizadas en una partición de un solo compartimento con la misma sección de descarga.

Distribución de bolas: Normalmente, se utiliza una distribución de bolas de cuatro niveles. Esto significa que se usan bolas más grandes y más pequeñas en cantidades menores, mientras que las bolas de tamaño medio son más frecuentes. En otras palabras, hay “menos en los dos extremos y más en el medio”.

II. Proporción de bolas de acero para alta eficiencia de molienda

Para una eficiencia de molienda óptima, se considera ideal la siguiente proporción de bolas de acero. Este equilibrio asegura la operación más económica del molino de bolas:

III. Cómo agregar bolas de acero según proporciones de tamaño

Cuando se instala por primera vez un nuevo molino de bolas, pasa por un período de rodaje. Durante este tiempo, la carga inicial de bolas de acero debe ser aproximadamente el 80% de la capacidad máxima del molino. Las bolas de acero se pueden agregar en proporción a su tamaño (por ejemplo, Φ120mm, Φ100mm, Φ80mm, Φ60mm, Φ40mm), ajustándose según las necesidades operativas del molino.

Carga y Tamaño de Bolas de Acero en Molinos de Bolas

Cantidad de Carga de Bolas de Acero: La carga total de bolas varía según el modelo de molino de bolas. Por ejemplo, el molino de bolas MQG1500×3000 (con una capacidad de procesamiento de 100-150 toneladas) tiene una carga máxima de bolas de 9.5-10 toneladas. Al agregar bolas de acero por primera vez, la distribución suele ser la siguiente:

• Bolas grandes (Φ120mm y Φ100mm): 30%-40%
• Bolas medianas (Φ80mm): 30%-40%
• Bolas pequeñas (Φ60mm y Φ40mm): 30%

El peso de las bolas de acero añadidas debe basarse en su calidad. Es preferible utilizar bolas de acero de mayor calidad y resistentes al desgaste. La cantidad ideal de bolas de acero es de 0.8 kg por tonelada de mineral para bolas de buena calidad, mientras que las bolas de acero generales pueden requerir de 1 a 1.2 kg por tonelada de mineral.

Relación de Tamaño de Bolas de Acero: El tamaño de las bolas de acero añadidas depende del diámetro del molino de bolas:

• Para molinos con un diámetro inferior a 2500 mm, utilice bolas de Φ100 mm, Φ80 mm y Φ60 mm.
• Para molinos con un diámetro superior a 2500 mm, utilice bolas de Φ120 mm, Φ100 mm y Φ80 mm.

IV. Selección de Medios de Molienda Resistentes al Desgaste (Bolas de Molienda)

En 1994, la industria de materiales de construcción de China estableció el estándar JC/T535-94 “Bolas de Molienda de Fundición de Aleación de Cromo para la Industria de Materiales de Construcción”. Esto se perfeccionó más tarde con el estándar nacional GB/T17445-1998 “Bolas de Molienda de Fundición”, que describe la composición química, las propiedades mecánicas, las especificaciones y los métodos de inspección para bolas de alto cromo, bolas de cromo medio, bolas de bajo cromo y bolas de hierro dúctil bainítico.

V. Propiedades de las Bolas de Molienda de Alta Calidad

Las bolas de molienda de buena calidad deben exhibir las siguientes propiedades clave:

Desgaste Resistencia: Las bolas de molienda deben ser resistentes a diversas formas de desgaste, incluyendo el corte, la deformación y el desprendimiento por fatiga. Para el desgaste por corte, es esencial una alta dureza. Para la deformación y el desgaste por fatiga, las bolas deben tener una alta fatiga por deformación, fatiga por contacto y resistencia a la fatiga por impacto.

Tenacidad al Impacto: Las bolas de molienda deben tener una excelente resistencia al impacto, sin que ocurra rotura bajo condiciones de impacto repetido.

Habilidad de endurecimiento: Las bolas, especialmente las grandes (Φ100mm), deben tener una dureza uniforme en toda la superficie para prevenir la pérdida de redondez y garantizar un rendimiento constante.

Calidad metalúrgica: Las bolas de molienda de alta calidad deben producirse según las normas especificadas sin defectos de fundición como inclusión de escoria o arena.

Para cámaras de molienda gruesa, se recomiendan bolas de alto cromo, mientras que para molienda fina, se pueden usar bolas de bajo cromo. En aplicaciones de molienda húmeda, se prefieren bolas de bajo cromo o bolas de acero forjado, ya que la resistencia al desgaste de las bolas de alto cromo es menos efectiva en condiciones corrosivas. Para mejorar la resistencia al desgaste, las bolas fundidas en molde de metal se consideran la mejor opción.

VI. Optimización del sistema de carga de bolas

Un sistema de carga de bolas bien diseñado es fundamental para una operación eficiente del molino. Incluye varios factores:

• Calidad de las bolas de acero: Esto se refiere a la densidad, dureza y resistencia al desgaste de las bolas de acero.
• Tamaño de las bolas de acero: Las bolas de mayor diámetro generan fuerzas de impacto mayores, mientras que las bolas más pequeñas ayudan a moler partículas de mineral más finas aumentando el número de impactos por unidad de tiempo.
• Tasa de llenado de bolas: Cuanto menor sea el diámetro de la bola (cuando la tasa de llenado es constante), mayor será el número de bolas y, por lo tanto, más frecuentes los impactos.

Para minerales duros y gruesos, se necesitan bolas de mayor diámetro y alta densidad para un mejor molido. Sin embargo, para partículas de mineral finas, se requieren bolas más pequeñas para mejorar la eficiencia de molienda. Actualmente, algunos concentradores en España añaden bolas de acero de 100mm de diámetro independientemente del tamaño del mineral, lo cual es ineficiente y conduce a una sobretrituración excesiva y un aumento en el consumo de bolas de acero. Las bolas de mayor tamaño se desgastan más rápido, resultando en costos más altos.

Sugerencias para reemplazar bolas de bajo cromo y bolas forjadas por bolas de alto cromo

A medida que las industrias buscan avances tecnológicos para aumentar la productividad y reducir costos, reemplazar bolas de bajo cromo y bolas de acero forjado por bolas de alto cromo se convierte en una innovación esencial.

Aunque las bolas de bajo cromo y las bolas de acero forjado han sido ampliamente utilizadas en industrias como la fabricación de cemento, plantas de energía térmica y minería de mineral de hierro, su resistencia al desgaste suele ser insuficiente. Algunos fabricantes nacionales han intentado reemplazar bolas de bajo cromo y bolas forjadas con bolas fundidas de alto cromo. Sin embargo, estos esfuerzos han sido obstaculizados por la baja calidad del producto, falta de resistencia al desgaste y roturas ocasionales, lo que los hace inviable económicamente.

A pesar de estos desafíos, el reemplazo de bolas de bajo cromo y bolas forjadas por bolas de alto cromo representa un gran avance, especialmente en industrias con condiciones de molienda exigentes. Para las empresas que buscan crecimiento, es necesario mejorar continuamente la calidad del producto y reducir costos para aprovechar al máximo los beneficios.

En muchos mercados extranjeros, las bolas fundidas de aleación de alto cromo ya son el estándar. Nuestros investigadores han desarrollado bolas de alta dureza y alto cromo que ofrecen una excelente resistencia al desgaste, impacto y corrosión. Al optimizar la composición química y los procesos de tratamiento térmico, estas bolas logran:

• Dureza (HRC) mayor a 56
• Valor de impacto ≥4J/cm²
• Durabilidad de caída de más de 10,000 veces
• Resistencia al desgaste que es más del doble que la de bolas de bajo cromo estándar

Esta innovación destaca la resistencia al desgaste superior de las bolas de alto cromo, posicionándolas como el futuro del medio de molienda en la industria.

VII. Parámetros clave en el método de distribución de bolas en dos etapas

Al usar el método de distribución de bolas en dos etapas en molinos, se deben considerar varios parámetros importantes:

Diámetro de la Bola Grande: Similar a la distribución de bolas en varias etapas, la elección del diámetro de la bola grande depende del tamaño de partícula del material que se alimenta al molino. Sin embargo, en el método de dos etapas, el diámetro se basa en el tamaño de partícula representativo, que es el tamaño de partícula que constituye la mayor proporción del material. En la práctica, el diámetro de la bola secundaria de la distribución en varias etapas puede servir como referencia. Por ejemplo, si el diámetro máximo de la bola en una distribución en varias etapas es de 100 mm, se seleccionaría una bola de acero Φ90 mm para la distribución secundaria.

Relación de Bolas: La proporción entre bolas grandes y pequeñas debe equilibrarse para asegurar que la adición de bolas más pequeñas no comprometa la tasa de llenado de las bolas más grandes. Por lo general, las bolas pequeñas deben representar entre el 31% y el 51% del peso de las bolas grandes. En aplicaciones prácticas, se recomienda comenzar con el límite inferior (31%) y ajustar según las condiciones específicas de producción.

Diámetro de la Bola Pequeña: El tamaño de las bolas pequeñas depende del espacio entre las bolas más grandes, lo que significa que está relacionado con el diámetro de las bolas grandes. Según las directrices de la industria, el diámetro de las bolas pequeñas debe estar entre el 13% y el 33% del diámetro de las bolas grandes.