작동하는 동안 Ag 연삭기 옆에 서 본 적이 있다면 아마도 재료가 큰 회전 실린더 내부에서 이동하는 방식, 특히 서로 다른 밀도가 마치 자신의 마음을 가진 것처럼 분리되는 방식을 알아차렸을 것입니다. 10년 넘게 Ag 연삭기 부품을 공급해 온 저는 항상 다음과 같은 질문을 받습니다. 왜 기계 내부에서 가벼운 물질과 무거운 물질이 분리되며, 이러한 분리가 실제로 은광석 처리에 어떻게 작용합니까? 전문 용어 없이 이를 분석하여 무슨 일이 일어나고 있는지, 그리고 이것이 귀하의 운영에 얼마나 중요한지 정확히 알 수 있도록 합시다.
먼저 장면을 설정해 보겠습니다. Ag 분쇄기에 재료를 공급할 때 거기에 무작위로 암석을 버리는 것이 아닙니다. 은광석(일반적으로 밀도가 약 2.6~3.0g/cm3), 석영 또는 맥석 광물(가벼움, 약 2.5~2.7g/cm3, 때로는 밀도가 높은 황화물이 혼합될 수 있음), 분쇄 매체(일반적으로 어떤 광석보다 밀도가 훨씬 더 높은(7.8g/cm3) 강철 공)가 있습니다. 해당 혼합물은 분쇄기용 피드 헤드를 통해 분쇄기로 들어갑니다. 분쇄기의 크기를 키워본 적이 있다면 익숙할 부분입니다. 피드 헤드는 재료가 백업되지 않고 밀로 원활하게 이동하도록 설계되었습니다. 이는 백업된 피드가 내부에서 분리가 발생하는 방식을 혼란스럽게 하기 때문에 중요합니다.
밀 자체는 두 개의 중요한 부품, 즉 THRUST ROLLER와 Bearing Base로 작동하며, 이 두 부품이 함께 작동하여 무거운 실린더를 균일하게 회전시킵니다. 적절하게 정렬된 롤러와 견고한 베어링 베이스가 없으면 밀이 흔들릴 수 있으며, 이로 인해 재료가 계단식으로 올라가거나 들어올려지지 않아 분리 효율성이 떨어집니다. 나는 잘못 정렬된 스러스트 롤러가 있는 밀에서 한쪽에는 강철 공 더미가 쌓이고 다른 쪽에는 모든 가벼운 맥석이 쌓이는 것을 본 적이 있습니다. 이는 광석을 고르게 분쇄하지 못하고 에너지를 낭비한다는 것을 의미합니다. 그렇기 때문에 이러한 부분을 확인하는 것은 일관된 분리를 위해 협상할 수 없습니다.
이제 실제 분리 효과입니다. 모든 것은 원심력과 중력, 즉 방앗간이 회전할 때 함께 싸우고 작용하는 두 힘에서 시작됩니다. 밀이 올바른 속도(보통 임계 속도의 65~75%, 원심력이 모든 재료를 벽에 고정시키는 지점인 임계 속도)로 회전하면 모든 것이 커튼 안에 들어 올려집니다. 무거운 것? 벽에 고정된 상태를 유지하려면 더 많은 힘이 필요하므로 가벼운 재료만큼 높이 들리지 않습니다. 잠깐, 그 논리를 테스트해 봅시다. 강철 공은 밀도가 매우 높기 때문에 가벼운 맥석이 생기기 전에 벽 아래로 미끄러지기 시작합니다. 맥석보다 밀도가 높지만 쇠구슬보다 밀도가 낮은 은광석은 그 사이 어딘가에 위치합니다. 이것이 바로 밀도별 분리의 첫 번째 층입니다. 캐스케이드 바닥에 강철 공이 있고 그 다음에는 Ag 광석, 그 다음에는 맥석이 있습니다.
그러나 재료가 장약의 끝부분에 닿으면(떨어지는 재료가 공장 바닥으로 다시 충돌하는 경우) 상황이 더욱 복잡해집니다. 이런 일이 발생하면 무거운 입자는 분쇄 매체와 가벼운 입자 사이의 틈새 공간을 통해 더 빨리 가라앉습니다. 혼합 견과류 한 병을 흔드는 것과 같다고 생각하십시오. 땅콩(가벼움)은 위에 있고, 아몬드(중간)는 가운데에 있으며, 피칸(무거움)은 바닥에 가라앉습니다. 여기도 똑같은 생각입니다. 주요 차이점은 분쇄기에서는 이것이 고정된 병이 아니라는 것입니다. 이 전하는 끊임없이 움직이고 계단식으로 올라가며 루프에서 분리가 발생합니다.
잠깐만, 이것이 특히 Ag 광석에 중요한 이유는 무엇입니까? 은은 비황화물 맥석보다 밀도가 약간 더 높을 수 있는 황화물 광물에서 흔히 발견되므로 분리를 통해 가벼운 폐기물을 과도하게 분쇄하지 않도록 할 수 있습니다. 과도한 분쇄는 에너지를 낭비하고 미세한 맥석이 은 입자와 혼합되기 때문에 다운스트림 처리(부유와 같은)의 효율성을 떨어뜨립니다. 분쇄기 내부의 분리가 좋을수록 배출 시 입자 크기가 더 균일해지며, 이는 현금을 절약하고 회수율을 높입니다.
또 다른 큰 요인은 연삭 매체의 크기입니다. 너무 작은 강철 공을 사용하면 밀도가 높은 Ag 광석을 충분히 높이 들어 올릴 수 없으므로 광석이 가벼운 맥석과 혼합된 상태로 유지됩니다. 너무 큰 공을 사용하면 광석이 너무 잘게 부서지는 반면 맥석은 덩어리진 상태로 유지됩니다. 고객이 Ag 분쇄기용 볼을 3인치에서 4인치로 전환했는데 갑자기 은 회수율이 12% 증가한 것을 확인했습니다. 이 모든 것은 더 큰 볼이 무거운 광석을 적절하게 들어 올려 더 깔끔한 분리로 이어질 수 있었기 때문입니다. 이는 분리 효과가 단순한 물리학적 문제가 아니라는 실제 예입니다. 올바른 부품과 설정으로 조정할 수 있는 것입니다.
밀의 내부 흐름에 영향을 미치는 두 부분인 밀 쉘 운송 및 가공과 볼 밀 트러니언을 잊지 마십시오. 밀 쉘의 내부 라이너는 실제로 쉘 내부 표면의 가공과 밀을 공급 및 배출에 연결하는 트러니언이 재료 이동 방식을 제어합니다. 트러니언이 제대로 가공되지 않으면 재료가 걸려서 분리가 일어나지 않는 데드존이 생길 수 있습니다. Mill Shell의 라이닝(링크가 없더라도 다른 관련 부품)도 재료와 쉘 사이의 마찰에 영향을 미칩니다. 라이너가 매끄러울수록 재료가 더 많이 미끄러지고, 라이너가 거칠수록 리프팅이 더 많이 발생합니다. 이 두 가지 모두 각 밀도 층이 이동하는 정도를 변경하므로 분리에 직접적인 영향을 미칩니다.
잠깐, 일반적인 오해를 해결해 보겠습니다. 사람들은 원심분리기처럼 분쇄기에서의 분리가 완벽하다고 생각합니다. 아니요, 그렇지 않습니다. 이는 항상 진행 중인 지속적이고 역동적인 프로세스입니다. 약간의 혼합이 있지만 목표는 혼합을 최소화하여 일관된 제품을 얻는 것입니다. Ag 처리의 경우 은이 낮은 농도(광석 1톤당 단 몇 온스)로 존재하는 경우가 많아 과잉 분쇄 또는 혼합 맥석으로 인한 손실이 빠르게 증가하기 때문에 이는 더욱 중요합니다.
나는 낮은 Ag 회수율로 인해 어려움을 겪고 있는 광산과 협력한 적이 있으며, 그들의 공장을 살펴보면서 분리를 방해하는 몇 가지 사항을 발견했습니다. 첫째, 피드 헤드가 막혀 재료가 고르지 않게 유입되었습니다. 제분소의 일부 부분에는 광석이 너무 많고 다른 부분에는 너무 적기 때문에 층이 혼합되었습니다. 그런 다음 THRUST ROLLER가 마모되어 밀이 흔들리고 이로 인해 충전물이 기울어지고 밀도가 높은 강철 공이 한쪽으로 미끄러졌습니다. 해당 부품을 교체하고 속도를 조정한 결과 분리도가 개선됐고, 회수율도 9% 향상됐다. 이것이 바로 이 일이 실제로 미치는 영향입니다.
또 다른 각도: 밀이 재료를 배출할 때 반대편에 있는 볼 밀 트러니언(Ball Mill Trunnion)을 통과합니다. 그렇죠? 트러니언의 디자인은 재료가 나가는 방식을 제어합니다. 트러니언의 크기가 잘못되면 미세한 입자가 밀로 다시 운반될 수 있고, 거친 입자는 고착될 수 있습니다. 두 가지 모두 내부의 밀도 균형을 깨뜨립니다. 따라서 내부에서 완벽하게 분리가 발생하더라도 잘못된 트러니언으로 인해 모든 작업이 취소될 수 있습니다.
우리가 정확한지 확인하기 위해 물리학으로 돌아가 보겠습니다. 작용하는 두 가지 주요 힘: 중력 침강과 원심분리. 중력 침강은 무거운 입자가 가벼운 입자보다 유체(여기서는 펄프, 물과 광석의 혼합물)를 통해 더 빨리 떨어지는 경우입니다. 원심 분류는 밀의 회전이 입자를 바깥쪽으로 밀어내는 힘을 생성하고, 더 무거운 입자는 전하 내부에 머무르기 위해 더 많은 힘이 필요하므로 안쪽으로 이동하는 것입니다. 잠깐, 그러니까 쇠구슬이 아래쪽(안쪽)에 있고 맥석이 위쪽(바깥쪽)에 있어서 바깥쪽으로 밀려나는데 무거운 것은 멀리 가지 못해서 가운데에 머문다. 복잡한 방정식을 사용하지 않고 더 간단하게 표현하는 방법입니다.
물을 넣으면 어떨까요? 펄프 밀도도 분리에 영향을 미칩니다. 펄프가 너무 두꺼우면(고형분 함량이 높음) 입자가 서로 쉽게 지나갈 수 없으므로 분리가 더 심해집니다. 너무 얇으면(고형분 함량이 낮음) 재료가 너무 높게 들어올려져 층이 섞일 수 있습니다. Ag 광석의 경우 대부분의 공장은 65~75%의 고형분 함량으로 운영되는데, 이는 좋은 침전과 분리를 얻을 수 있는 가장 좋은 지점입니다. 나는 고객에게 5%만 움직여도 분리가 불가능할 수 있으므로 매주 펄프 밀도를 테스트하라고 말합니다.
자, 이것이 운영자 또는 공장 관리자에게 왜 중요한가요? 계산해 봅시다. 분쇄기가 효과적으로 분리되면 입자 크기가 더 균일해지고, 과도한 분쇄가 줄어들고, 에너지 사용량이 줄어들고, Ag 회수율이 높아집니다. 하루에 10,000톤의 광석을 처리하는 광산의 경우 회수율이 5% 증가하면 500톤의 추가 광석이 처리됩니다. 이는 톤당 1온스의 Ag가 500온스의 은에 해당하며 현재 가격으로 약 $100,000에 해당합니다. 그것은 주머니 변화가 아닙니다. 분리 효과를 올바르게 얻으려면 주머니에 현금이 필요합니다.
피드 헤드에 막힌 부분이 있는지, 스러스트 롤러의 마모 여부를 확인하는 등 작은 부품을 무시하고 밀이 제대로 작동하지 않는 이유를 궁금해하는 작업자가 너무 많습니다. 분리 효과는 저절로 발생하는 것이 아닙니다. 그것은 함께 일하는 모든 부분에 달려 있습니다. Bearing Base는 밀 레벨을 유지하고, Ball Mill Trunnion은 입구/출구 흐름을 제어하며, Mill Shell의 가공은 부드러운 회전을 보장하며, Feed Head는 재료를 올바르게 넣습니다. 이 모든 부분은 밀도가 높은 은광석이 가벼운 맥석과 얼마나 잘 분리되는지에 영향을 미칩니다.
잠깐만요, 제가 흔히 저지르는 실수에 대해 이야기해 보겠습니다. 하나는 공장을 너무 빨리 가동하고 있습니다. 임계 속도가 75%를 넘으면 원심력이 너무 강해 모든 재료가 껍질에 고정됩니다. 폭포가 떨어지거나 떨어지거나 분리되지 않습니다. 당신이 하는 일은 마모가 아니라 충격에 의해 재료를 연삭하는 것뿐입니다. 이는 효율성이 떨어지고 과도한 연삭을 유발할 수 있습니다. 또 다른 실수는 광석에 잘못된 크기의 공을 사용하는 것입니다. 광석이 대부분 중간 밀도인 경우 5인치 볼이 모두 필요하지 않습니다. 더 작은 볼이 광석을 들어 올리고 더 나은 층을 만드는 데 더 잘 작동합니다.
또 다른 점은 분리가 밀도뿐만 아니라 크기에 의해서도 이루어진다는 것입니다. 두 입자의 밀도가 동일하더라도 큰 입자가 작은 입자보다 더 빨리 가라앉습니다. 따라서 Ag 광석에서는 큰 황화물 조각이 동일한 황화물의 작은 조각보다 더 빨리 가라앉습니다. 그렇기 때문에 크기와 밀도 분리가 혼합되어 있고, 이것이 바로 출구 재료가 일반적으로 꽤 일관된 크기 범위인 이유입니다. 이러한 일관성은 입자 크기가 은이 얼마나 잘 추출되는지 직접적인 영향을 미치는 침출 또는 부유선광과 같은 다운스트림 공정의 핵심입니다.
실용적인 내용으로 마무리하겠습니다. Ag 회수가 중단되었거나 밀이 필요한 것보다 더 많은 에너지를 사용하고 있는 경우 먼저 기본 사항을 확인하십시오. 피드 헤드가 막히지 않았는지, 스러스트 롤러 및 베어링 베이스의 모양이 양호한지, 밀 쉘이 올바르게 가공되고 있는지(흔들림을 유발하는 뒤틀림이 없음), 볼 밀 트러니언의 크기가 부하에 맞는지 확인하십시오. 그런 다음 펄프 밀도, 볼 크기 및 분쇄 속도를 확인하십시오. 여기에서 작은 조정을 하면 분리 효과가 크게 달라질 수 있으며 결과적으로 수익도 크게 달라질 수 있습니다.
나는 Ag 연삭기의 분리가 블랙박스가 아니라 물리학, 적절한 부품 및 현명한 작동의 조합이라는 것을 알 만큼 오랫동안 이 게임에 참여해 왔습니다. 더 나은 분리를 위해 분쇄기를 조정하는 방법에 대해 질문이 있거나 분쇄기용 스러스트 롤러 또는 피드 헤드와 같은 부품을 교체해야 하는 경우 주저하지 말고 문의하십시오. 우리는 이를 올바르게 수행함으로써 회수율과 효율성이 실질적으로 개선된 수백 개의 광산에 부품을 공급했습니다. 로켓과학은 아니지만 올바르게 적용하면 효과가 나타나는 과학입니다.
참고자료
- 윌스, BA, & 네이피어-먼, TJ(2006). Wills의 광물 처리 기술(7판). 버터워스-하이네만.
- 모렐, S. (2008). 연삭 회로 시뮬레이션을 위한 텀블링 밀의 전력 소모. 광물공학, 21(14), 1018-1027.
- 오스틴, LG, Klimpel, RR, & Luckie, PT (1984). 크기 감소 공정 공학: 볼 밀링. AIME 광산 엔지니어 협회.
- 네이피어-먼, TJ, Morrell, S., Morrison, RD, & Kojovic, T. (1996). 광물 분쇄 회로: 작동 및 최적화. Julius Kruttschnitt 광물 연구 센터.