نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی معدن، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ولی عصر رفسنجان

2 کارشناس ارشد فرآوری مواد معدنی، بخش مهندسی معدن، دانشگاه شهید باهنر کرمان

3 دانشگاه شهید باهنر کرمان

4 استاد فرآوری مواد معدنی، بخش مهندسی معدن، دانشگاه شهید باهنر کرمان

چکیده

پیش بینی توان در انتخاب، کنترل و بهینه سازی عملکرد آسیاها نقش مهمی ایفا می کند. اغلب روابط ارایه شده برای محاسبه‌ی توان‌کشی، با در نظر گرفتن گشتاور ایجاد شده توسط بار داخل آسیا بدست آمده است. در این تحقیق، تأثیر میزان پرشدگی، سرعت آسیا و شکل آستر بر توان‌کشی با در نظر گرفتن میزان مواد در پرواز و تغییر طول بازوی گشتاور در آسیایی به قطر یک متر مورد بررسی قرار گرفت. در این پژوهش، میزان بار و درصد مواد در پرواز، با آنالیز تصویری تعیین شدند و با استفاده از نرم‌افزار Solidworks© مرکز جرم بار و طول بازوی گشتاور نیز اندازه گیری گردیدند. نتایج بررسی‌ها نشان داد با افزایش میزان پرشدگی، با توجه به افزایش ضخامت بار، طول بازوی گشتاور کمتر از پرشدگی‌های پایین است و بیشینه‌ی بازوی گشتاور و در نتیجه میزان گشتاور، در سرعت‌های بالاتری اتفاق می‌افتد. مقایسه اعداد بی‌بعد شده تأثیر جرم و طول بازو نشان داد، سهم بازوی گشتاور برای پرشدگی 15 درصد زمانی که سرعت 55 درصد است و برای پرشدگی 30 درصد زمانی که سرعت 70 درصد است، بالاتر است و در این سرعت‌ها بیشینه‌ی گشتاور مشاهده شد. بررسی روند نوسان توان‌کشی و گشتاور نشان داد در محدوده‌ای از سرعت، به دلیل عدم تغییر زیاد شکل بار، میزان توان‌کشی تغییر محسوسی نمی‌کند. تغییرات توان‌کشی برای آستر نو و آستر ساییده شده‌ی سرچشمه با 5184 ساعت کارکرد تعیین شد و مشخص گردید که آستر ساییده شده در تمامی سرعت‌های آسیا نسبت به آستر نو توان‌کشی بیشتری دارد. به عنوان مثال، برای 25 درصد پرشدگی و سرعت 70 درصد سرعت بحرانی، توان‌کشی آستر ساییده شده 10 درصد بیشتر از آستر نو بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

An Investigation of Charge Shape and Mill Speed on Power Draw in Tumbling Mills

نویسندگان [English]

  • Mostafa Maleki Moghaddam 1
  • Said Rahmani Dehnavi 2
  • Reshad Hesami 3
  • Samad Banisi 4

1 Mineral Processing Group, Vali-e-Asr University of Rafsanjan, Rafsanjan, Iran

2 Master of Engineering of Mineral Processing, Shahid bahonar University of Kerman

3 Master of Engineering of Mineral Processing, Shahid bahonar University of Kerman

4 Professor of Mineral Processing, Shahid bahonar University of Kerman

چکیده [English]

Power draw estimation plays a vital role in sizing, control and optimization of grinding mills.  As a result, power draw is considered to be one of the key control parameters in grinding circuits. Most of the equations presented to determine the power draw make use of the torque created by the charge inside the mill. In this research, effect of filling, mill speed, and liner shape on power draw were studied using a 1-m diameter laboratory mill, considering the amount of free flight materials with varying torque arm. The amount of inflight material and mill charge were calculated by image analysis of pictures taken from the transparent end of the mill during operation. The center of mass and the length of torque arm were calculated using Solidworks© software. Results indicated that for 45% filling, due to a reduction in the amount of materials in contact with mill shell, the maximum inflight material was obtained at speed of 100% (relative to the critical speed); whereas, for 15% filling this occurred at speed of 85%. Furthermore, the maximum torque arm for 15% filling was observed when mill speed was 45%; in case of 45% filling, the same obtained at a speed close to 80%. The power draw for a new and a worn liner (5184 h of operation) in Sarcheshmeh copper concentrator were compared. It was observed that at all mill speeds, the mill power draws for worn liners were higher than that of the new liners. For example, for 25% filling and 70% mill speed, the power draw of the worn liner was 10% higher than the new liner.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Mill
  • torque arm
  • power draw
  • charge shape

مراجع

 

   [1]      Mulenga F. K., Moys M. H.; 2014; "Effects of slurry filling and mill speed on the net power draw of a tumbling ball mill", Minerals Engineering, vol. 56, pp 45-56.

   [2]      Rezaeizadeh M., Fooladi M., Powell M.S., Mansouri S.H.; 2010; "Experimental observations of lifter parameters and mill operation on power draw and liner impact loading", Minerals Engineering, vol. 23, pp 1182–1191.

   [3]      Morrell S.; 1993; "The optimization of power draw in wet tumbling mills", Ph.D. Thesis, The University of Queensland, Australia.

   [4]      Davis E.W.; 1919; "Fine crushing in ball mills", AIME Transactions, vol 61, pp 250-296.

   [5]      Bond F.C.; 1961; "Crushing and grinding calculations", Allis Chalmers, Publication No. 07R9235B, Revised Jan.

   [6]      Bond F.C.; 1962; "Additions and revision to "Crushing and grinding calculations" (Bond, 1961) ".

   [7]      Austin L.G.; 1990; "A mill power equation for SAG mills", Minerals and Metallurgical Processing, pp 57 – 63.

   [8]      Harris C.C.; Scknock E.M.; Arbiter N.; 1985; "Grinding mill power consumption", Mineral Processing and Technology Review, vol 1, pp 297 – 345.

   [9]      Mishra B.K., Rajamani R.K.; 1990; “Numerical simulation of charge motion in a ball mill”. Preprints of the 7th European Symposium on Comminution, pp 555 - 563.

[10]      Morrell S.; 2003; "Grinding mills: How to accurately predict their power draw", XXII International Mineral Processing Congress, pp 50-59.

[11]      Rajamani, R., Joshi, A. D., & Mishra, B. K.; 2002; “Simulation of industrial SAG mill charge motion in 3D space”. 2002 SME Annual Meeting. Phoenix, Arizona: SME Publication.

[12]      Djordjevic, N., Shi, F. N., & Morrison, R.; 2004; “Determination of lifter design, speed and filling effects in AG mills by 3D DEM”. Minerals Engineering , 17, 1135-1142.

[13]      - Powell, M. S., Govender, I., & McBride, A. T.; 2008; “Applying DEM output to the unified comminution model”. Minerals Engineering , 21, 744-750.

[14]      Cleary P. W. & Franke, J.; 2011; “Effect of laser scanned geometry and liner wear on DEM modelling of mill performance for a full scale three-dimensional SAG mill”, International Autogenous and Semiautogenous Grinding Technology, Vancouver, Canada, Paper 104.

[15]      Bian, X., Wang, G., Wang, H., Wang, S. & Lv W.; 2017; “Effect of lifters and mill speed on particle behaviour, torque, and power consumption of a tumbling ball mill: Experimental study and DEM simulation”, Minerals Engineering 105, 22–35.

[16]      Cleary, P. W. & Owen, P.; 2018; “Development of models relating charge shape and power draw to SAG mill operating parameters and their use in devising mill operating strategies to account for liner wear”, Minerals Engineering, 117, 42–62.

[17]      Pedrayes, F., Norniella, J. G., Melero, M. G., Menéndez-Aguado J. M. & del Coz-Díaz J.; 2018; “Frequency domain characterization of torque in tumbling ball mills using DEM modelling: Application to filling level monitoring”, Powder Technology, 323,433–444.

[18]      Xu, L., Luo, K. & Zhao Y.; 2018; “Numerical prediction of wear in SAG mills based on DEM simulations”, Powder, Technology, https://doi.org/10.1016/ j.powtec. 2018.02.004

[19]      Maleki-Moghaddam, M; 2013; “Predicting shape and trajectory of charge in AG and SAG mills;The Gol-E-Gohar Mining and Industrial Company case”, Ph.D. Thesis, Shahid Bahonar University of Kerman, Iran, 2013.

[20]      Hosseini P., Martins S., Martin T., Radziszewski P. & Boyer F. R.; 2011; “Acoustic emissions simulation of tumbling mills using charge dynamics”, Minerals Engineering, 24, 1440–1447.