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Demandez à cinq opérateurs de broyeurs quelle taille de billes de broyage ils utilisent, et vous obtiendrez cinq réponses sûres qui ne correspondent pas tout à fait. Ce n’est pas de l’entêtement. La taille des billes est un équilibre entre l'alimentation entrante, le broyeur effectuant le travail et le produit sortant, et chaque circuit équilibre ces trois différemment.
Voici donc la réponse honnête avant d'entrer dans les détails : la plupart des broyeurs à boulets utilisent des matériaux compris entre 20 mm et 100 mm. Les plus grosses billes de la charge sont dimensionnées pour briser l'alimentation la plus grossière que le broyeur ait jamais vue, et les plus petites billes effectuent le broyage fin près de l'extrémité de décharge. Si votre alimentation fait 12 mm à 80% de passage, attendez-vous à une taille supérieure d'environ 80 à 90 mm. Si vous réaffûtez à 30 microns, des billes de 20 à 30 mm suffisent généralement.
Tout ce qui suit explique comment passer de cette image approximative à un numéro que vous pouvez réellement commander.
Tailles de billes typiques par application
Avant de calculer quoi que ce soit, il est utile de savoir où atterrissent la plupart des circuits. Les gammes ci-dessous proviennent des cimenteries, des mines de métaux et des opérations minières industrielles avec lesquelles nous travaillons. Considérez-les comme un point de départ et non comme une spécification.
| Devoir | Alimentation typique (F80) | Diamètre de boule commun | Ce que font les médias |
|---|---|---|---|
| Broyage du minerai primaire | 12 à 25 mm | 60 à 100 mm | Briser rapidement les particules les plus grossières |
| Broyeur primaire à boulets, circuit fermé | 8 à 15 mm | 50 à 80 mm | L'essentiel de la réduction de taille grossière |
| Broyeur secondaire ou rebroyé | 3 à 8 mm | 30 à 50 mm | Préparation des aliments de flottation ou de lixiviation |
| Broyeur de finition de ciment | Clinkers de 1 à 5 mm | 15 à 40 mm | Broyage à 3 000 à 4 000 Blaine |
| Broyage fin jusqu'à 30 microns | Moins de 1 mm | 20 à 30 mm | Réduction finale avec un faible risque de casse |
| Laboratoire ou usine pilote | Moins de 1 mm | 5 à 20 mm | Travaux de test à petite échelle |
Deux modèles méritent d’être rappelés. Le haut de la gamme dépend de la taille de l’alimentation, et le bas de la gamme dépend de la finesse que vous recherchez. Lorsqu’une usine nous signale que son broyage est devenu irrégulier, l’une de ces deux extrémités en est presque toujours la raison.
Comment calculer la taille de balle dont vous avez besoin
La norme industrielle reste la méthode de Bond, qui dimensionne la plus grosse bille de la charge afin qu'elle puisse briser la particule la plus grossière qu'elle rencontrera. Il fonctionne à partir de trois entrées : la taille de passage de 80 % de l'alimentation, l'indice de travail de liaison du minerai et le diamètre du broyeur.
Une estimation rapide du terrain
Pour obtenir un chiffre approximatif que vous pouvez calculer sur le terrain de l'usine, prenez la racine carrée du F80 en millimètres et multipliez-la par 25. Cela vous donne le plus grand diamètre de boule en millimètres :
- F80 de 2 mm donne une taille supérieure d'environ 35 mm
- F80 de 5 mm donne environ 55 mm
- F80 de 12 mm donne environ 85 mm
- F80 de 25 mm donne environ 125 mm
Cette relation simple suit de près les courbes de taille maximale de balle publiées, c'est pourquoi tant d'opérateurs la gardent en tête. Il ne s'agit encore que d'une première estimation, car elle ne dit rien sur la dureté de votre minerai ni sur la taille de votre broyeur.
Ce que le calcul complet ajoute
L'équation complète de Bond comprend l'indice de travail et le diamètre du broyeur, ainsi qu'une constante qui reflète le type de broyeur et la disposition de décharge. La direction de la correction compte plus que l'arithmétique : un broyeur de plus grand diamètre soulève la charge plus haut et la laisse tomber plus fort, il a donc besoin de billes plus petites qu'un broyeur de petit diamètre broyant la même alimentation. Un minerai plus dur nécessite des boules plus grosses. Des cibles de produits plus fines réduisent la taille requise, pas vers le haut.
Ajustements que nous appliquons habituellement
- Minerai à indice de travail élevé : augmentez la taille calculée de 10 à 20 pour cent
- Ciblez P80 en dessous de 40 microns : descendez et dépassez rarement 40 mm
- Diamètre du broyeur supérieur à 4 mètres : baisser d'un pas de taille
- Vitesse de fraisage élevée ou barres de levage agressives : chute d'un pas de taille
- Produit très fin et de grande valeur : pensez aux supports en céramique plutôt qu'en acier
Une taille unique ne suffit jamais : répartition de la taille des balles
Une charge constituée d’une seule taille de bille broie mal, quel que soit le soin avec lequel cette taille a été choisie. Le broyage s'effectue sur une gamme de tailles de particules, et chaque taille de particule est mieux divisée par un diamètre de bille particulier. L'usure réduit également continuellement votre support, de sorte qu'une charge de travail contient naturellement une gamme de tailles.
En pratique, la plupart des plantes ne complètent qu'avec les deux ou trois plus grandes tailles et laissent l'usure créer tout ce qui est plus petit. Un broyeur dont la taille supérieure calculée est de 80 mm pourrait produire un mélange de maquillage d'environ la moitié de 80 mm, un tiers de 60 mm et le reste de 40 mm. Les circuits qui nécessitent une distribution étroite de la taille du produit ajoutent parfois une quatrième taille, plus petite, pour maintenir la productivité de la partie fine.
Vérifiez la charge tous les un à deux mois. Si le diamètre moyen des billes dans le broyeur est tombé bien en dessous de votre plage de conception, vous broyez effectivement avec des médias de deux tailles trop petites, et aucune quantité de puissance supplémentaire ne permettra de régler le débit.
Fonte, forgé ou céramique : ce qui change la taille que vous pouvez exécuter
La taille et le matériau de la balle sont liés. Une balle trop molle se déforme et perd sa rondeur, ce qui modifie tranquillement la taille effective de votre support en quelques semaines. Une balle trop dure et cassante casse au lieu de s'user. Voici comment les trois grandes familles de médias s’intègrent dans un plan de dimensionnement.
Billes de broyage en fonte à haute teneur en chrome
Ce sont les bêtes de somme pour les charges comprises entre environ 20 mm et 100 mm. La teneur élevée en chrome produit une structure dure et uniforme, de sorte que les billes conservent longtemps leur diamètre et leur forme. Cela compte plus qu’il n’y paraît. Si le support conserve sa taille, la charge que vous avez conçue reste la charge que vous utilisez et votre mouture reste stable entre les recharges. Ils conviennent aux broyeurs de finition de ciment, aux broyeurs de minerai primaire et aux circuits de rebroyage où le coût d'usure par tonne de produit est le chiffre surveillé. La gamme complète est sur notre billes de broyage en fonte à haute teneur en chrome page.
Billes de broyage moulées à haute teneur en chrome ZQCr12 Médias coulés à haute teneur en chrome dans des diamètres allant jusqu'à 120 mm, offrant une dureté ≥58 HRC pour un broyage stable dans les circuits de ciment, d'exploitation minière et de rebroyage. Voir le produit → Billes en acier forgé
Les supports forgés prennent tout leur sens lorsque la taille supérieure dépasse environ 100 mm ou lorsque le broyeur produit des impacts violents. La structure forgée est robuste et résiste à la rupture sous une forte chute, c'est pourquoi les grands circuits primaires et SAG en dépendent. Le compromis est l'usure : une bille forgée s'use généralement plus rapidement qu'une bille à haute teneur en chrome du même diamètre, de sorte que la répartition des tailles change plus rapidement et les appoints doivent être plus fréquents. De nombreuses usines utilisent des supports forgés au sommet de la charge et du chrome élevé en dessous.
Boules de broyage forgées avec précision pour broyeurs à boulets Supports forgés robustes pour les grands circuits primaires et SAG, où la résistance à la rupture est importante ; disponible dans des diamètres jusqu'à 120 mm. Voir le produit → Billes de broyage en céramique
Une fois que le diamètre de bille requis tombe en dessous d’environ 20 mm, l’acier devient plus difficile à justifier. Les petites billes d'acier s'usent rapidement et peuvent contaminer le produit. Les supports céramiques tels que l'alumine et la zircone sont chimiquement inertes, conservent bien leur taille lors d'un broyage fin et ultra-fin et fonctionnent jusqu'à quelques microns. Le compromis est la densité : la céramique pèse environ la moitié de ce que l'acier pèse pour le même diamètre, vous devrez donc peut-être revoir la vitesse du broyeur ou la charge des billes lorsque vous changerez. Notre gamme de céramique couvre l’extrémité la plus petite du spectre.
Signes que la taille de votre balle est incorrecte
L'usine vous le dit généralement avant le laboratoire. Surveillez ces signaux :
- Le produit devient plus grossier tandis que la puissance absorbée reste plate : les plus grosses boules sont trop petites pour l'aliment.
- Billes cassées ou aplaties dans la décharge : la taille supérieure est trop grande pour l'alimentation réelle, ou le matériau est trop mou
- Surbroyage et amincissement, avec une charge en circulation croissante : les médias sont trop gros pour la taille cible
- Taux d'usure croissant en grammes par tonne de produit : supports trop mous, trop petits, ou les deux
- Dommages concentrés à l'extrémité d'alimentation du revêtements de broyeur : une charge de balle surdimensionnée martele l'obus
- La qualité de la mouture dérive quelques semaines après un appoint : la dureté ou la taille livrée a changé
Testez la taille avant de vous y engager
Le calcul rétrécit le champ ; un procès règle la question. Un test à balle marquée est le moyen le moins cher d’obtenir de vraies réponses. Pesez et marquez un échantillon de billes, placez-les dans la charge, faites fonctionner le broyeur normalement pendant trois à six semaines, puis récupérez-les et repesez-les. Cela vous donne un taux d’usure en grammes par tonne et vous indique si les balles s’usent uniformément ou se cassent.
Exécutez le nouveau format dans une usine tandis qu'une usine sœur conserve l'ancienne charge. Suivez côte à côte la consommation d’énergie spécifique, le P80, le débit et la consommation de balle pendant au moins un mois. Si la taille la plus fine est correcte, vous devriez voir un débit identique ou supérieur à une énergie spécifique inférieure, sans augmentation de la casse.
Dimensionnement des balles avec un fournisseur qui reste avec vous
Choisir une taille est la partie la plus facile. Trouver un fournisseur capable de conserver ce diamètre, cette dureté et cette chimie lot après lot est ce qui maintient un circuit stable année après année.
Nous fabriquons des supports de broyage à Ningguo, Anhui, sur un site de 60 000 mètres carrés avec une capacité annuelle de 50 000 tonnes. Notre équipe technique comprend 25 ingénieurs et nous dirigeons un institut de recherche provincial dédié aux billes d'acier et aux supports de broyage, travaillant aux côtés des universités sur de nouveaux développements. Chaque lot passe par une inspection de la matière première au produit fini selon notre système ISO 9001, de sorte que les balles que vous recevez en mars se comportent comme les balles que vous avez reçues en janvier.
Si vous nous envoyez la taille de votre alimentation, les dimensions du broyeur, l'indice de travail et la mouture cible, nous étudierons le dimensionnement avec vous et vous recommanderons des frais de départ plutôt qu'une estimation.
La taille des billes est l'une des rares variables dans un circuit de broyage que vous pouvez modifier un lundi et voir les résultats le vendredi. Commencez par la taille de l'alimentation, vérifiez le calcul par rapport à votre broyeur, augmentez ou diminuez le nombre pour la dureté du minerai et confirmez-le par un essai. Le numéro qui survit à ce processus est celui qui convient à votre usine.
