Taux de chargement du broyeur à boulets et distribution de la taille des billes en acier

Lors de l'utilisation de broyeurs à boulets, les praticiens sans beaucoup d'expérience rencontrent souvent un problème : comment ajouter des billes d'acier au broyeur à boulets en fonction de la proportion de la taille des billes d'acier ? Cela dépend principalement des différentes propriétés du broyeur à boulets, telles que : la taille du diamètre, la dureté du minerai, la taille des particules du minerai dans le broyeur à boulets, la dureté des billes d'acier (qualité), la vitesse du broyeur à boulets et d'autres facteurs.

I. Principes clés pour le dimensionnement des billes d'acier

Dureté du matériau: Plus le matériau à broyer est dur, plus les billes d'acier doivent être grosses.

Diamètre du broyeur: Pour les broyeurs plus grands, la force d'impact plus importante nécessite l'utilisation de billes d'acier plus petites.

Type de partition: Lors de l'utilisation de partitions à double compartiment, les billes d'acier doivent être plus petites que celles utilisées dans une partition à compartiment unique avec la même section de décharge.

Répartition des billes: En général, une répartition en quatre niveaux est utilisée. Cela signifie que des billes plus grosses et plus petites sont utilisées en quantités moindres, tandis que les billes de taille moyenne sont plus répandues. En d'autres termes, « moins aux deux extrémités et plus au centre ».

II. Ratio des billes d'acier pour une haute efficacité de broyage

Pour une efficacité de broyage optimale, le ratio suivant des billes d'acier est considéré comme idéal. Cet équilibre garantit le fonctionnement le plus économique du broyeur à boulets :

III. Comment ajouter des billes d'acier en fonction des proportions de taille

Lorsqu'un nouveau broyeur à boulets est installé pour la première fois, il passe par une période de rodage. Pendant cette période, la charge initiale de billes d'acier doit représenter environ 80 % de la capacité maximale du broyeur. Les billes d'acier peuvent être ajoutées proportionnellement à leur taille (par exemple, Φ120mm, Φ100mm, Φ80mm, Φ60mm, Φ40mm), en ajustant en fonction des besoins opérationnels du broyeur.

Chargement et dimensionnement des billes d'acier dans les broyeurs à boulets

Quantité de chargement des billes d'acier: La charge totale de billes varie en fonction du modèle de broyeur à boulets. Par exemple, le broyeur à boulets MQG1500×3000 (avec une capacité de traitement de 100 à 150 tonnes) a une charge maximale de billes de 9,5 à 10 tonnes. Lors de l'ajout de billes d'acier pour la première fois, la répartition est généralement la suivante :

• Grosses billes (Φ120mm et Φ100mm) : 30 %-40 %
• Billes moyennes (Φ80mm) : 30 %-40 %
• Petites billes (Φ60mm et Φ40mm) : 30 %

Le poids des billes d'acier ajoutées doit être basé sur leur qualité. Les billes d'acier de qualité supérieure et résistantes à l'usure sont préférables. La quantité idéale de billes d'acier est de 0,8 kg par tonne de minerai pour les billes de bonne qualité, tandis que les billes d'acier générales peuvent nécessiter 1 à 1,2 kg par tonne de minerai.

Rapport de taille des billes d'acier: La taille des billes d'acier ajoutées dépend du diamètre du broyeur à boulets :

• Pour les broyeurs d'un diamètre inférieur à 2500 mm, utilisez des billes de Φ100 mm, Φ80 mm et Φ60 mm.
• Pour les broyeurs d'un diamètre supérieur à 2500 mm, utilisez des billes de Φ120 mm, Φ100 mm et Φ80 mm.

IV. Sélection des milieux de broyage résistants à l'usure (billes de broyage)

En 1994, l'industrie des matériaux de construction en France a établi la norme JC/T535-94 « Billes de broyage en fonte d'alliage de chrome pour l'industrie des matériaux de construction ». Celle-ci a ensuite été affinée avec la norme nationale GB/T17445-1998 « Billes de broyage en fonte », qui décrit la composition chimique, les propriétés mécaniques, les spécifications et les méthodes d'inspection des billes à haute teneur en chrome, des billes à teneur moyenne en chrome, des billes à faible teneur en chrome et des billes en fonte ductile bainitique.

V. Propriétés des billes de broyage de haute qualité

Les billes de broyage de bonne qualité doivent présenter les propriétés clés suivantes :

Usure Résistance: Les billes de broyage doivent être résistantes à diverses formes d'usure, notamment la coupe, la déformation et le pelage par fatigue. Pour l'usure par coupe, une dureté élevée est essentielle. Pour la déformation et l'usure par fatigue, les billes doivent avoir une résistance élevée à la fatigue de déformation, à la fatigue de contact et à la fatigue d'impact.

Ténacité aux chocs: Les billes de broyage doivent avoir une excellente résistance à l'impact, sans rupture lors de conditions d'impact répété.

Ductilité à la trempe: Les billes, en particulier les grandes (Φ100mm), doivent avoir une dureté uniforme sur toute la surface pour éviter la perte de rondeur et garantir des performances constantes.

Qualité métallurgique: Les billes de broyage de haute qualité doivent être produites selon des normes spécifiées, sans défauts de coulée tels que l'inclusion de scories ou d'inclusion de sable.

Pour les chambres de broyage grossier, il est recommandé d'utiliser des billes en chrome élevé, tandis que pour le broyage fin, des billes en chrome faible peuvent être utilisées. En broyage humide, les billes en chrome faible ou en acier forgé sont préférées, car la résistance à l'usure des billes en chrome élevé est moins efficace dans des conditions corrosives. Pour une résistance accrue à l'usure, les billes moulées en métal sont considérées comme le meilleur choix.

VI. Optimisation du système de chargement des billes

Un système de chargement des billes bien conçu est essentiel pour une opération efficace du broyeur. Il comprend plusieurs facteurs :

• Qualité des billes en acier: Cela fait référence à la densité, à la dureté et à la résistance à l'usure des billes en acier.
• Taille des billes en acier: Les billes de diamètre plus grand génèrent des forces d'impact plus importantes, tandis que les plus petites aident à broyer des particules de minerai plus fines en augmentant le nombre d'impacts par unité de temps.
• Taux de remplissage des billes: Plus le diamètre des billes est petit (lorsque le taux de remplissage est constant), plus le nombre de billes est élevé et donc plus les impacts sont fréquents.

Pour les minerais durs et grossiers, des billes de diamètre plus grand et de haute densité sont nécessaires pour un meilleur broyage. Cependant, pour les particules de minerai fines, des billes plus petites sont requises pour améliorer l'efficacité du broyage. Actuellement, certains concentrateurs en France ajoutent des billes en acier de 100mm de diamètre indépendamment de la taille du minerai, ce qui est inefficace et entraîne un sur-broyage excessif ainsi qu'une augmentation de la consommation de billes en acier. Les billes plus grosses s'usent plus rapidement, ce qui entraîne des coûts plus élevés.

Suggestions pour remplacer les billes en chrome faible et en acier forgé par des billes en chrome élevé

: Alors que les industries poursuivent des avancées technologiques pour augmenter la productivité et réduire les coûts, le remplacement des billes en chrome faible et en acier forgé par des billes en chrome élevé devient une innovation essentielle.

Bien que les billes en chrome faible et en acier forgé aient été largement utilisées dans des industries telles que la fabrication de ciment, les centrales thermiques et l'exploitation minière de minerai de fer, leur résistance à l'usure est souvent insuffisante. Certains fabricants domestiques ont tenté de remplacer ces billes par des billes moulées en chrome élevé. Cependant, ces efforts ont été entravés par une mauvaise qualité du produit, un manque de résistance à l'usure et des ruptures occasionnelles, ce qui les rend économiquement non viables.

Malgré ces défis, le remplacement des billes en chrome faible et en acier forgé par des billes en chrome élevé représente un saut majeur en avant, notamment dans les industries aux conditions de broyage exigeantes. Pour les entreprises visant la croissance, des améliorations continues de la qualité du produit et une réduction des coûts sont nécessaires pour en récolter tous les bénéfices.

Sur de nombreux marchés étrangers, les billes moulées en alliage de chrome élevé sont déjà la norme. Nos chercheurs ont développé des billes en chrome à haute dureté et à haute résistance à l'usure, à l'impact et à la corrosion. En optimisant la composition chimique et les processus de traitement thermique, ces billes atteignent :

• Dureté (HRC) supérieure à 56
• Valeur d'impact ≥4J/cm²
• Durabilité à la chute de plus de 10 000 fois
• Résistance à l'usure plus de deux fois supérieure à celle des billes en chrome faible standard

Cette innovation met en évidence la résistance à l'usure supérieure des billes en chrome élevé, les positionnant comme l'avenir du média de broyage dans l'industrie.

VII. Paramètres clés dans la méthode de distribution en deux étapes des billes

Lors de l'utilisation de la méthode de distribution en deux étapes des billes dans les broyeurs, plusieurs paramètres importants doivent être pris en compte :

Grand diamètre de bille: Semblable à la distribution multi-étapes, le choix du diamètre de la grande bille dépend de la taille des particules du matériau alimenté dans le broyeur. Cependant, dans la méthode en deux étapes, le diamètre est basé sur la taille représentative des particules, c'est-à-dire la taille de particule constituant la plus grande proportion du matériau. En pratique, le diamètre de la bille secondaire de la distribution multi-étapes peut servir de référence. Par exemple, si le diamètre maximal de la bille dans une distribution multi-étapes est de 100 mm, une bille en acier de Φ90 mm serait sélectionnée pour la distribution secondaire des billes.

Ratio de billes: Le ratio entre les grandes et petites billes doit être équilibré pour garantir que l'ajout de petites billes ne compromet pas le taux de remplissage des plus grosses. En général, les petites billes doivent représenter entre 31 % et 51 % du poids des grandes billes. En pratique, il est recommandé de commencer par la limite inférieure (31 %) et d'ajuster en fonction des conditions de production spécifiques.

Diamètre des petites billes: La taille des petites billes dépend de l'écart entre les billes plus grosses, ce qui signifie qu'elle est liée au diamètre des grandes billes. Selon les directives de l'industrie, le diamètre des petites billes doit être compris entre 13 % et 33 % du diamètre des grandes billes.