В замкнутом цикле измельчения не весь материал, выходящий из мельницы, сразу становится конечным продуктом. Классификатор разделяет разгрузку мельницы на мелкую фракцию, которая может перейти на следующую технологическую стадию, и крупную фракцию, возвращаемую в мельницу для дальнейшего измельчения.
Этот возвратный материал формирует циркулирующую нагрузку.
Циркулирующая нагрузка является важным рабочим параметром, поскольку она связывает свежую подачу, возврат классификатора и общее питание мельницы. Однако высокая циркулирующая нагрузка не обязательно является плохим показателем, а низкая — хорошим. Ее значение необходимо рассматривать в контексте всего цикла измельчения и классификации.
В этой статье рассматривается, что означает циркулирующая нагрузка, как она рассчитывается и на что могут указывать изменения ее значения.
Что такое циркулирующая нагрузка в цикле измельчения?
Циркулирующая нагрузка представляет собой массовый поток материала, возвращаемого из классификатора в мельницу, относительно свежей подачи, поступающей в цикл.
Типичную схему замкнутого цикла измельчения с использованием шаровой мельницы можно представить в упрощенном виде:
Свежая подача → Шаровая мельница → Классификатор → Тонкий продукт
Крупная фракция движется по возвратному контуру:
Нижний продукт классификатора → Шаровая мельница
В цикле с гидроциклоном крупный нижний продукт обычно возвращается в мельницу, тогда как более тонкий слив направляется на следующую технологическую стадию. Спиральный классификатор выполняет аналогичную функцию, возвращая осевший крупный материал на дальнейшее измельчение.
Особенно важны три массовых потока:
F = свежая подача
R = циркулирующий или возвратный поток
P = конечный продукт цикла
Таким образом, общий поток твердых частиц, поступающий в мельницу, составляет:
Общее питание мельницы = Свежая подача + Циркулирующий поток
Например, если свежая подача составляет 100 т/ч, а из классификатора возвращается 250 т/ч крупного материала:
Общее питание мельницы = 100 + 250 = 350 т/ч
Это не означает, что предприятие производит 350 т/ч нового продукта. Из этого потока 250 т/ч приходится на материал, который уже циркулирует внутри цикла измельчения.
Как рассчитать циркулирующую нагрузку
Если массовый расход возвращаемого материала известен, процент циркулирующей нагрузки можно рассчитать непосредственно:
Циркулирующая нагрузка (%) = R ÷ F × 100
Где:
R = массовый поток, возвращаемый в мельницу
F = свежая подача, поступающая в цикл
Прямой расчет по массовому расходу
Рассмотрим замкнутый цикл измельчения со следующими параметрами:
Свежая подача = 100 т/ч
Нижний продукт классификатора = 250 т/ч
Циркулирующая нагрузка составляет:
CL = 250 ÷ 100 × 100 = 250%
Циркулирующая нагрузка 250% означает, что массовый расход возвратного потока в 2,5 раза превышает расход свежей подачи.
Это не означает, что каким-либо образом создается на 250% больше руды или что производительность предприятия увеличилась на 250%. Это всего лишь отношение двух массовых потоков.
Общее питание мельницы в этом примере составляет:
100 + 250 = 350 т/ч
Это различие важно при оценке пропускной способности мельницы и рабочих условий цикла.
Что делать, если возвратный поток нельзя измерить напрямую?
На действующей обогатительной фабрике непосредственное измерение расхода твердых частиц в нижнем продукте классификатора не всегда является практически осуществимым.
В таком случае циркулирующую нагрузку можно оценить с помощью материального баланса. Для этого используются репрезентативные пробы соответствующих потоков цикла и измеряемый показатель, который можно включить в баланс, например доля выбранного класса крупности. В некоторых случаях также могут применяться подходящие результаты химического анализа или данные трассерных исследований.
Точный расчет зависит от следующих факторов:
Какие потоки цикла были опробованы
Насколько режим цикла близок к установившемуся состоянию
Каким образом определяется концентрация твердых частиц
Какой измеряемый показатель используется для баланса
Точность отбора и анализа проб
Поэтому простая формула R ÷ F × 100 объясняет определение циркулирующей нагрузки, тогда как для полного промышленного расчета может потребоваться более подробный материальный баланс цикла измельчения.
Почему в замкнутом цикле измельчения возникает циркулирующая нагрузка?
Назначение классификации состоит в том, чтобы не рассматривать всю разгрузку мельницы как готовый продукт измельчения.
После измельчения разгрузка мельницы содержит частицы различной крупности. Классификатор разделяет эти частицы в соответствии с рабочими условиями цикла.
В упрощенном виде:
Мелкая фракция → Выходит из цикла измельчения
Крупная фракция → Возвращается в мельницу
Таким образом, возвращаемый крупный материал формирует циркулирующую нагрузку.
Сама по себе циркулирующая нагрузка не является нарушением технологического процесса. Это естественное следствие эксплуатации замкнутого цикла измельчения.
Правильно спроектированный цикл использует классификацию для сокращения ненужной обработки частиц, которые уже достигли требуемой крупности, и одновременно возвращает материал, нуждающийся в дополнительном измельчении.
Чтобы подробнее изучить оборудование, используемое для такого разделения, смотрите материал Гидроциклон vs спиральный классификатор. Подробный выбор классификатора не следует включать в объяснение расчета циркулирующей нагрузки.
Что означает высокая циркулирующая нагрузка?
Высокая циркулирующая нагрузка означает, что по сравнению со свежей подачей в мельницу возвращается относительно большой массовый поток материала.
Например:
Свежая подача = 100 т/ч
Возвратный поток = 400 т/ч
Результат:
Циркулирующая нагрузка = 400 ÷ 100 × 100 = 400%
Само по себе это значение не доказывает, что цикл работает неудовлетворительно.
Повышенная циркулирующая нагрузка может быть связана с изменением разделения потоков в классификаторе, характеристик питания, условий измельчения, водного баланса или других рабочих переменных.
Важен не только вопрос:
Является ли циркулирующая нагрузка высокой?
Более полезно спросить:
Насколько значительно циркулирующая нагрузка отклонилась от нормального устойчивого диапазона данного цикла измельчения?
Различные циклы могут работать с разными циркулирующими нагрузками, поскольку конструкция мельницы, тип классификатора, свойства руды, требуемая крупность продукта и стратегия эксплуатации отличаются.
Поэтому нельзя применять единый «идеальный процент циркулирующей нагрузки» ко всем предприятиям.
Что означает низкая циркулирующая нагрузка?
Низкая циркулирующая нагрузка означает, что относительно свежей подачи в мельницу возвращается меньше материала.
Это может происходить, когда в возвратный поток классификатора поступает меньше крупного материала или когда рабочие условия изменяют распределение между конечным продуктом и возвратным потоком.
Следует еще раз подчеркнуть:
Низкая циркулирующая нагрузка не означает автоматически более эффективное измельчение.
Снижение может быть результатом обоснованного изменения процесса, но также может указывать на изменение условий питания, работы классификатора или баланса всего цикла.
Поэтому тенденцию циркулирующей нагрузки необходимо анализировать совместно со следующими показателями:
Расход свежей подачи
Гранулометрический состав продукта
Эффективность классификатора
Рабочее состояние мельницы
Баланс пульпы и воды
Цель состоит в достижении стабильной и соответствующей требованиям работы цикла, а не только в минимизации процента циркулирующей нагрузки.
Почему изменяется циркулирующая нагрузка?
Циркулирующая нагрузка является результатом взаимодействия процессов измельчения и классификации. Поэтому она может изменяться даже при неизменном тоннаже свежей подачи.
| Изменение рабочего режима | Возможное влияние |
|---|---|
| Изменение крупности питания | Меняет количество материала, требующего дополнительного измельчения |
| Изменение твердости руды | Меняет скорость уменьшения крупности частиц в мельнице |
| Изменение разделения потоков в классификаторе | Меняет долю материала, возвращаемого в мельницу |
| Изменение водного баланса | Может влиять на свойства пульпы и работу классификатора |
| Изменение условий измельчения | Может менять гранулометрический состав потока, поступающего в классификатор |
Эти зависимости не следует рассматривать как жесткие однозначные правила.
Например, изменение рабочих условий гидроциклона может повлиять на характеристики слива и нижнего продукта, однако циркулирующую нагрузку невозможно надежно диагностировать только по одному параметру.
Поэтому давление гидроциклона, крупность разделения и ненормальное поведение разгрузки лучше рассматривать как отдельные эксплуатационные темы, а не включать их в определение циркулирующей нагрузки.
Циркулирующая нагрузка и загрузка мельницы: в чем разница?
Циркулирующую нагрузку иногда путают с общим питанием мельницы или с количеством материала, физически находящегося внутри мельницы.
Это разные понятия.
| Термин | Значение |
|---|---|
| Свежая подача | Новый материал, поступающий в цикл |
| Циркулирующая нагрузка | Материал, возвращаемый из классификатора |
| Общее питание мельницы | Свежая подача плюс циркулирующий материал |
| Загрузка мельницы | Материал, физически находящийся внутри мельницы в определенный момент времени |
Используя предыдущий пример:
Свежая подача = 100 т/ч
Возвратный поток = 250 т/ч
Общее питание мельницы = 350 т/ч
Значение 350 т/ч является массовым расходом.
Оно не означает, что внутри мельницы физически находится 350 тонн руды.
Это различие также важно при выполнении расчета и подбора шаровой мельницы. При выборе мельницы учитываются производительность, F80, P80, измельчаемость, конфигурация цикла и другие рабочие факторы. Циркулирующая нагрузка является одной из характеристик цикла, но не заменяет расчет размера мельницы.
Циркулирующая нагрузка является показателем баланса цикла
Циркулирующую нагрузку не следует рассматривать как самостоятельный целевой показатель, для которого более высокое или более низкое значение автоматически является лучшим.
Она представляет собой полезный показатель движения материала между мельницей и классификатором.
Стабильная циркулирующая нагрузка помогает операторам понять взаимосвязь между следующими стадиями:
Свежая подача → Измельчение → Классификация → Возвратный поток → Конечный продукт
При значительном изменении циркулирующей нагрузки сначала необходимо определить, что изменилось в других частях цикла, а не пытаться немедленно увеличить или уменьшить ее процентное значение.
Характеристики питания, условия измельчения, работа классификатора и водный баланс должны оцениваться совместно.
Для предприятий, которым необходимо оценить общую оптимизацию цикла, а не только существующую проблему возвратного потока, материал о том, как повысить эффективность шаровой мельницы, рассматривает основные факторы, влияющие на эффективность измельчения.
