한눈에 보기, 분쇄볼은 일반적으로 직경이 ½인치(약 12mm)에서 5인치(약 125mm)까지 다양하게 제공됩니다. 일반적인 크기에는 ½, ¾, 1, 2, 3인치 볼이 포함되며, 특정 크기는 볼 밀 분쇄 회로의 효율성에 가장 중요한 요소 중 하나입니다.
핵심 원칙은 단일 "올바른" 크기를 찾는 것이 아니라 분쇄하는 재료에 볼 크기를 맞추는 것입니다. 큰 볼은 큰 입자를 부수고 작은 볼은 미세한 입자를 분쇄하므로, 크기 선택은 처리량과 에너지 소비를 최적화하기 위한 중요한 결정입니다.
기본 원칙: 볼 크기를 공급 크기에 맞추기
볼 밀의 전체 목적은 충격과 마찰을 통해 입자 크기를 줄이는 것입니다. 분쇄 매체(볼)의 크기는 이러한 에너지가 적용되는 방식을 직접적으로 결정합니다.
굵은 재료를 위한 큰 볼
크고 무거운 볼은 충격 시 더 큰 운동 에너지를 가집니다. 이 높은 충격 에너지는 크고 굵은 공급 입자를 효과적으로 파쇄하는 데 필요합니다.
이것은 종종 1차 파쇄(primary breakage)라고 불립니다. 밀에 들어오는 가장 큰 입자를 부술 만큼 충분히 큰 볼 없이는 전체 공정이 중단될 것입니다.
미세 재료를 위한 작은 볼
반대로, 작은 볼은 주어진 무게나 부피에 대해 훨씬 더 큰 총 표면적을 가집니다. 1톤의 1인치 볼은 1톤의 3인치 볼보다 훨씬 더 많은 접촉점을 가집니다.
이러한 방대한 표면적은 미세한 분말로 마찰되고 마모되는 미세 입자에 필수적인 마찰 분쇄(attrition grinding)에 중요합니다. 작은 볼은 매우 미세한 최종 제품을 만드는 데 효율적이지만 큰 암석을 부술 만큼의 충격력이 부족합니다.
등급별 충전(Graded Charge) 개념
대부분의 산업용 밀은 단일하고 균일한 볼 크기를 사용하지 않습니다. 그들은 등급별 충전(graded charge)을 사용하는데, 이는 다양한 볼 크기의 신중하게 계산된 혼합물입니다.
재료가 밀 내부에서 분해됨에 따라, 효율적으로 분쇄를 계속하려면 점차적으로 더 작은 볼이 필요합니다. 등급별 충전은 밀 내부의 모든 크기의 입자에 에너지가 효과적으로 사용되도록 보장합니다.
최적의 볼 크기를 결정하는 방법
육안 검사가 시작점을 제공하지만, 엔지니어들은 특정 작업에 대한 이상적인 볼 크기를 계산하기 위해 확립된 방법을 사용합니다.
본(Bond)의 볼 크기 공식
이 계산을 위한 업계 표준은 프레드 본드(Fred Bond)가 개발한 경험적 공식입니다. 이는 최적의 볼 직경을 결정하는 가장 신뢰할 수 있는 방법입니다.
이 공식은 주로 세 가지 주요 변수를 고려합니다.
- 공급 크기(F80): 공급 재료의 80%가 통과하는 메쉬 크기.
- 재료 경도(작업 지수): 특정 광석을 분쇄하는 데 필요한 에너지의 척도.
- 밀 직경: 밀 쉘의 내부 직경.
실용적인 경험 법칙
널리 사용되는 단순화 방법은 가장 큰 볼의 직경이 공급 입자 크기의 제곱근에 비례해야 함을 시사합니다.
이는 가장 큰 매체가 가장 큰 공급 입자를 부술 수 있는 충분한 충격 에너지를 갖도록 보장합니다. 그런 다음 나머지 충전물은 이 계산된 최대 크기에서 등급이 매겨집니다.
상충 관계 이해
잘못된 볼 크기를 선택하는 것은 성능과 비용 모두에 심각한 결과를 초래합니다.
문제점: 너무 큰 볼 사용
볼이 공급 재료에 비해 너무 크면 에너지가 낭비됩니다. 엄청난 충격력은 필요하지 않으며, 볼의 낮은 총 표면적은 미세 입자에 대한 낮은 분쇄 효율로 이어집니다. 이는 또한 밀 라이너(강철 내벽)의 마모를 가속화합니다.
문제점: 너무 작은 볼 사용
이것은 종종 더 심각한 문제입니다. 볼이 너무 작으면 가장 거친 공급 입자를 부술 만큼 충분한 충격 에너지가 없습니다.
이는 밀 내부에 분쇄하기 어려운 재료가 축적되고, 처리량이 급격히 감소하며, 밀 막힘(mill choking)이라고 하는 상황을 초래합니다.
목표에 맞는 올바른 선택하기
최적의 분쇄 매체 충전은 항상 특정 목표의 함수입니다.
- 주요 초점이 거친 광석의 1차 파쇄인 경우: 필요한 충격 에너지를 제공하기 위해 큰 직경의 볼(예: 3-5인치)을 최대 크기로 사용해야 합니다.
- 주요 초점이 초미세 분쇄 또는 재분쇄인 경우: 표면적을 최대화하고 효율적인 마찰을 촉진하기 위해 더 작은 볼(예: ½-1인치)의 충전이 필요합니다.
- 주요 초점이 넓은 공급 분포를 가진 다목적 분쇄인 경우: 과학적으로 계산된 큰 볼, 중간 볼, 작은 볼의 혼합물인 등급별 충전이 가장 효율적이고 균형 잡힌 성능을 제공할 것입니다.
올바른 분쇄볼 크기를 선택하는 것은 분쇄 회로의 성능과 에너지 효율성을 최적화하는 가장 중요한 요소입니다.
요약표:
| 일반적인 분쇄볼 크기 (직경) | 일반적인 사용 사례 |
|---|---|
| ½ 인치 (12 mm) | 초미세 분쇄, 재분쇄 |
| ¾ 인치 (19 mm) | 미세 분쇄 |
| 1 인치 (25 mm) | 다목적 분쇄 |
| 2-3 인치 (50-75 mm) | 거친 광석의 1차 파쇄 |
| 3-5 인치 (75-125 mm) | 큰 공급물의 1차 파쇄 |
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