نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه یزد

چکیده

با وجود پیشرفت‌هایی که در زمینه مدل‌سازی آسیاها فراهم شده است، هنوز هم اندیس کار باند به طور گسترده‌ای در طراحی آسیاهای صنعتی استفاده می‌شود. آزمایش قابلیت خردایش کانه با استفاده از استاندارد باند، برای دست‌یابی به بار در‌گردش 250 درصد در مقیاس آزمایشگاهی ارائه شده است. این اندیس، مقاومت مواد در مقابل آسیا شدن را نشان می‌دهد. تعیین اندیس کار باند، زمان‌بر است و به‌طور معمول بعد از 7 تا 10 سیکل خردایش به‌دست می‌آید. در این تحقیق، دو روش اندازه‌گیری اندیس باند با روش استاندارد مقایسه شده‌اند. ابتدا روش تعیین سریع اندیس کاربا استفاده از سینتیک مرتبه اول خردایش در آسیای گلوله‌ای باند، مرور شده است. در این آزمایش، از نمونه‌های بار اولیه آسیای گلوله‌ای سه‌چاهون استفاده شده است. اختلاف بین اندیس کار استاندارد باند و اندیس کار به‌دست آمده توسط این روش کمتر از 6 درصد بوده است. سپس اندیس کار به صورت غیرمستقیم، با استفاده از آزمون‌های شکست ضربه‌ای و سایشی، بر روی نمونه‌های بار اولیه آسیای خودشکن چغارت محاسبه شده است. آزمون‌های مربوط به آزمایش شکست ضربه‌ای با استفاده از دستگاه وزنه افتان و در محدوده‌های ابعادی و سطوح مختلف انرژی انجام شد و مقادیر اندیس t10که به عنوان یک مشخصه خردایش در نظر گرفته می‌شود، مشخص شد. سپس داده‌های آزمایشگاهی به‌دست آمده با معادله تجربی ارائه شده توسط Napier-Munn برازش داده شد و ضرائب A و b به ترتیب برابر با 40/56 و 21/1 به‌دست آمد. اندازه پارامترهای A و b، مقاومت سنگ در برابر ضربه را نشان می‌دهند. در نهایت آزمون سایش بر روی 3 کیلوگرم از ذرات (5/37+53- میلیمتر) سنگ آهن چغارت توسط آسیای سایش انجام شد. این ذرات به مدت 10 دقیقه در این آسیای گردان آزمایشگاهی که دارای ابعاد 305*305 میلیمتر و 4 عدد بالا‌برنده به ارتفاع 38/6 میلیمتر است و در 70 درصد سرعت بحرانی، یعنی 53 دور در دقیقه (rpm) می‌چرخد، خرد شدند و مقدار اندیسta(t10/10) که به عنوان پارامتر سایش در نظر گرفته می‌شود برابر 61/0 تعیین شد. ارتباط بین اندیس‌های ضربه وسایش با اندیس کار استاندارد باند توسط پژوهشگران استرالیایی ارائه شده است. نتایج به دست آمده با استفاده از روش‌های غیر مستقیم ضربه و سایش به طور قابل قبولی به روش استاندارد اندیس کار باند نزدیک بود (اختلافی در حدود 3 درصد). مقایسه مقادیر به دست آمده از روش‌های بالا با مقادیر استاندارد باند، نشان داده است که این روش‌ها دقت قابل قبولی برای تعیین اندیس کار مواد دارند و با صرف وقت و خطای کمتری قابل اجرا هستند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluation of Alternative Methods for Estimation of Bond Work Index (Case Study: Choghart Iron Ore)

نویسندگان [English]

  • S Hassani Sadrabadi
  • L Parandeh
  • A Dehghani

Yazd University

چکیده [English]

  Although the mill modeling techniques have increasingly improved in recent years, but the ball mill Bond Work Index has still been in broad usage in the design of industrial mills. The Bond ball mill grind ability test is performed in a standard laboratory mill, until a circulating load of 250% is obtained. This Work Index provides the initial indication of specific power consumption (kWh/t) required to grind any particular ore. However, this technique is time consuming and requires 7 to 10 grinding tests. In this research, first, a simplified method based on the kinetics of grinding in ball mill is reviewed. The results of studies show that the grinding process, in short time, follows first-order kinetics and therefore by conducting just two ball mill grinding tests, the work index can be determined. This method was employed on the feed samples of Se-Chahun ball mill. The differences between the standard Bond Work Index and the Work Index obtained by this method, was less than 6%. Then, the Work Index measurements were conducted indirectly, by means of impact and abrasion test methods, on the feed samples of Choghart Autogenous mill. Impact tests, using Drop Weight testing device, on different size fractions of the sample (-16+12.5, -22.4+19, -31.5+25, -45+37.5 and -63+53 mm) at different levels of specific energy, Ecs, (0.1, 0.15, 0.25, 0.75, 1, 2 and 2.5 kWh/t) and the relevant index (t10) was determined. The empirical equation, t10=A (1-exp (-b*Ecs)), proposed by Napier-Munn et al.(1996), were fitted to the experimental data and the coefficients A and b were determined, as 56.4 and 1.21 respectively. These parameters are indications of ore resistance to impact grinding forces. Finally, the abrasion test on a 3 kg sample of -55+38 mm Choghart iron ore, in a 300mm diameter tumbling mill with four 10mm lifter bars, was performed and the relevant ta(t10/10) value was determined as 0.61. The empirical relations between the impact and abrasion indices and the Bond Work Index, A*b = -3.5 WI+117andta = 19.7 WI -1.34, proposed by researchers in JKMRC (Australia), were evaluated. The results obtained by the indirect methods, using impact and abrasion tests, were reasonably close (differences around 3%) to the standard Bond Work Index. Therefore the proposed methods can be used as an alternative means to determine the Bond Work Index. By using these methods, Bond Work Index can be determined quickly, accurately and at relatively lower cost.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • BondWork Index
  • First-Order Grinding Kinetics
  • Abrasion and Impact Breakage Tests

[1] Ahmadi R., Shahsavari Sh., 2009, “Procedure for Determination of Ball Bond Work Index in the Commerical Operations”, Minerals Engineering, Elsevier, Volume 22, pp. 104-106.

[2] Napier-Munn T. J., Morrell S., Morrison R. D., Kojovic T., 1996, “Mineral Comminution Circuits, Their Operation and Optimization”, JKMRC, Australia.

 [3] King R. P., 2001, “Modelling and Simulation of Mineral Processing Systems”, Department of Metallurgical Engineering, University of Utah, USA.

 

 [4] Sabasinghe G. K. N. S., Kanau, J. L., October 2000 “On the Assessment of Ore Grindability and Bond Work Index for Mill Control”, Seventh Mill Operators' Conference, Kalgoorlie, Western Australia.

 

[5] Amtech CO., 2006, “Technical Features – Bond Ball Mill Work Index (BWI)”, Western Australia.

 

[6] F. C. Bond, 1961, “Crushing and Grinding Calculations Part I and II British Chemical Engineering 6 (6 and 8)”.

 

[7] JKMRC CO., 2006, “Procedure for BBMWI Test”.

 

[8] Magdalinovi N., 1989, “A Procedure for Rapid Determination of the Bond Work Index”, International Journal of Mineral Processing 27 (1-2), 125–132.

 

[9] Vedat, Deniz, Huseyin, Ozdag, 2003, “A New Approach to Bond Grindability and Work Index: Dynamic Elastic Parameters”, Minerals Engineering Journal 16 (3), 211–217.

 

[10] Weiss N. L., 1985, “Mineral Processing Handbook, Society of Mining Engineers”, AIMM, New York. 2078.

 

[11] Gupta A., Yan D. S., 2006, “Mineral Processing Design and Operation, an Introduction”, Australia.

 

[12] Genc O., Ergun L., Benzer H., 2004, “Single Particle Impact Breakage Characterization of Materials by Drop Weight Testing”, Department of Mining Engineering, Ankara, Turkey.

 

[13] Free K. S., Mc Carter M. K., King R. P., Feb. 23-25, 2002, "Evaluation of a New Method for Work Index Estimation Using Single Particle Impact Tests", Preprint 04-91, SME Annual Meeting, Denver Colorado.