Optimizing the performance of high-pressure grinding roll based ore enrichment circuits

• Autorzy: Saramak D.

Warianty tytułu

PL

Optymalizacja pracy układów przeróbki mechanicznej rud opartych na wysokociśnieniowych prasach walcowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article concerns the issues of modeling and the optimizational approach for the performance of ore comminution circuits. A typical, multi-stage comminution circuit was analyzed with the high-pressure grinding rolls unit operating at a fine crushing stage. The final product of the circuit under investigation was, at the same time, a flotation feed in which particle size distribution initially determined the effectiveness of flotation operations. In order to determine the HPGR-based comminution circuit performance, a suitable mathematical model was built wherein the target function was linked directly with the effectiveness of the flotation processes. The target function in the presented model considers the issue in terms of the flotation operation's effectiveness. The particle size distribution of individual comminution products and resulting from the weight recoveries of individual size fractions were criteria determining the quality of the comminution product. Weight recoveries of individual size fractions, in turn, were tied with the technical operating parameters of individual comminution devices. In the first model, profit maximization was the target function, while the second variant of the model took into account maximization of the useful mineral weight recovery in the concentrate. The HPGR application into ore processing circuits also results in energy saving benefits which were presented in a comparative analysis of the energy consumption of two comminution circuits - the first based on conventional crushing devices, and the second on the HPGR unit application which replaced the rod mills. The main benefit of such a modernization was almost two times lower energy consumption by the fine crushing stage and a decrease in the ball mills' grinding operations load through bypassing a part of the material directly for the rough flotation operations.

PL

Artykuł dotyczy zagadnień związanych z modelowaniem i optymalizacją pracy układów rozdrabniania rud. Przeanalizowano typowy kilkustopniowy technologiczny układ rozdrabniania rud, w którym wysokociśnieniowa prasa walcowa została zainstalowana na drugim stopniu rozdrabniania. Produkt końcowy analizowanego układu był jednocześnie nadawą do procesów flotacji, a skład ziarnowy nadawy determinował wstępnie efektywność procesów flotacyjnych. Aby określić efektywność pracy układu technologicznego przeróbki rud zbudowano odpowiedni model matematyczny pracy układu rozdrabniania, w którym funkcja celu została powiązana z efektywnością procesów flotacyjnych. Kryterium decydującym o jakości produktów rozdrabniania była wielkość ziarna i związane z tym wychody poszczególnych frakcji ziarnowych. Wychody poszczególnych frakcji produktów rozdrabniania zostały uzależnione od technicznych parametrów pracy urządzeń rozdrabniających. W pierwszym wariancie funkcja celu maksymalizowała efekt ekonomiczny, czyli zysk, natomiast drugi wariant zakładał maksymalizację odzysku składnika użytecznego w koncentracie. Aplikacje przemysłowe wysokociśnieniowych pras walcowych pozwalają na osiągnięcie wymiernych oszczędności energetycznych w modernizowanych układach rozdrabniania rud, co zostało przedstawione poprzez analizę porównawczą energochłonności dwóch układów rozdrabniania rud. W skład pierwszego układu rozdrabniania wchodziła kruszarka na etapie kruszenia wstępnego, młyn prętowy na etapie kruszenia drobnego oraz młyn kulowy na etapie mielenia. W drugim, zmodernizowanym układzie młyny prętowe zostały zastąpione wysokociśnieniowymi prasami walcowymi. Korzyści osiągnięte przy takiej modernizacji polegały na obniżeniu energochłonności etapu kruszenia drobnego prawie o połowę oraz zmniejszenie przerobu na etapie mielenia w młynach kulowych poprzez skierowanie części produktu prasy walcowej do procesu flotacji wstępnej.

Słowa kluczowe

EN

comminution; optimization of comminution circuit as integrity; high pressure grinding roll

PL

rozdrabnianie; optymalizacja; wysokociśnieniowa prasa walcowa

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN ; Komitet Zrównoważonej Gospodarki Surowcami Mineralnymi PAN
• Czasopismo: Gospodarka Surowcami Mineralnymi
• Rocznik: 2012
• Tom: T. 28, z. 4
• Strony: 87--99
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Saramak D.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining and Geoengineering, Department of Environmental Engineering and Mineral Processing, Kraków, Poland,

Bibliografia

• [1] Brożek M., Młynarczykowska A., 2010 - Probability of detachment of particle determined according to the stochastic model of flotation kinetics. Physicochemical Problems of Mineral Processing vol. 44, pp. 23-34.
• [2] Cleary et al. 2008 - Cleary P. W., Sinnott M. D.,Morrison R. D., 2008 - DEM prediction of particle flows in grinding processes. International Journal for numerical methods in fluids vol. 58 (3), pp. 319-353.
• [3] Daniel M. J., Morrell S., 2004 - HPGR model verification and scale-up. Minerals Engineering vol. 17, pp. 1149-1160.
• [4] Fuerstenau D. W., Abouzeid A.-Z. M., 1998 - The performance of the high pressure roll mill: Effect of feed moisture. Fizykochemiczne Problemy Mineralurgii vol. 32, pp. 227-241.
• [5] Fuerstenau D. W., Abouzeid A.-Z. M., 2007 - Role of feed moisture in high-pressure roll mill comminution. International Journal of Mineral Processing, vol. 82, pp. 203-210.
• [6] Morrell S., 2009 - Predicting the overall specific energy requirement of crushing, high pressure grinding roll and tumbling mill circuits. Minerals Engineering vol. 22, pp. 544-549.
• [7] Morrell et al. 1997 - Morrell S., Lim W., Shi F., Tondo L., 1997 - Modeling of the HPGR crusher. Comminution Practices, ed. Kawatra K. S., Society for Mining, Metallurgy and Exploration Inc. (SME), Chapter 17, pp. 117-126.
• [8] Napier-Munn et al 1996 - Napier-Munn T. J., Morrell S., Morrison R. D., Kojovic T., 1996 - Mineral comminution circuits - their operation and optimization. Julius Kruttschnitt Mineral Research Centre, Monograph vol. 2, The University of Queensland, Brisbane, Australia.
• [9] Potulska A., 2008 -Wpływ drobnego mielenia na flotację krajowych rud miedzi. Praca doktorska. Politechnika Wrocławska, Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii, Wrocław.
• [10] Saramak D. 2010 - Poprawa efektywności pracy wysokociśnieniowych pras walcowych. Surowce i Maszyny Budowlane, nr 5, s. 82-86.
• [11] Saramak D., 2011 - The influence of chosen ore properties on efficiency of HPGR-based grinding circuits. Gospodarka Surowcami Mineralnymi vol. 27, no. 4, pp. 33-44.
• [12] Saramak D., 2012 - De-agglomeration in high pressure grinding roll based crushing circuits. Physicochemical Problems of Mineral Processing vol. 48, no. 1, pp. 219-226.
• [13] Saramak D., Kleiv R. A., 2012 - The effect of feed moisture on the comminution efficiency of HPGR circuits. Minerals Engineering, http://dz.doi.org/10.1016/j.mineng.2012.09.014 (in press).
• [14] Saramak D., 2013 - Mathematical models of particle size distribution in simulation analysis of High-pressure grinding rolls operation. Physicochemical Problems of Mineral Processing vol. 49, no. 1, pp. 495-512.
• [15] Saramak et al. 2010 - Saramak D., Tumidajski T., Brożek M., Gawenda T., Naziemiec Z., 2010 - Aspects of comminution flow sheets design in processing of mineral raw materials. Gospodarka Surowcami Mineralnymi, vol. 26, no. 4, pp. 59-69.
• [16] Svedensten P., Evertsson C. M., 2005 - Optimisation of crushing plants using a genetic evolutionary algorithm. Minerals Engineering, vol. 18, pp. 473-479.
• [17] Trahar W. J., 1981 - A rational interpretation of the role of particle size in flotation; International Journal of Mineral Processing, vol. 8, no. 2, pp. 289-327.
• [18] Tavares L. M., 2005 - Particle weakening in high-pressure roll grinding. Minerals Engineering vol. 18, pp. 651-657.
• [19] Tromans D., 2008 - Mineral comminution: Energy efficiency considerations. Minerals Engineering, vol. 21, pp. 613-620.
• [20] Tumidajski T., 2012 - Heuristic models of comminution processes as a basis for simulation and optimization of their course (in Polish). Gospodarka Surowcami Mineralnymi, vol. 28.