Quais os parâmetros a que se deve prestar atenção na selecção das bolas de moagem?

ⅠDeterminação do tamanho: "Especificação do moinho + demanda de moagem de material" como núcleo

1Diâmetro da esfera (D80): "Adaptação gradual" ao material e ao tipo de moinho

• Moagem primária (tamanho das partículas da matéria-prima ≥ 50 mm): bolas de grande diâmetro (60-100 mm) para proporcionar uma força de impacto suficiente, adequadas para moinhos semi-autógenos ou moinhos de bolas de moagem grosseira;
• Moagem secundária (tamanho de partícula da matéria-prima 10-50 mm): bolas de diâmetro médio (40-60 mm) para equilibrar o impacto e moagem, aplicáveis a moinhos de bolas gerais para materiais de dureza média;
• Moagem fina (tamanho das partículas da matéria-prima ≤ 10 mm): bolas de pequeno diâmetro (20-40 mm) para aumentar a área de contacto com os materiais, adequadas para moinhos de moagem fina ou sistemas de moagem de classificação;
• Adaptação especial: para moinhos de pequeno diâmetro (Φ≤2,4 m), o diâmetro máximo da esfera não deve exceder 60 mm (evitar impacto excessivo no revestimento do moinho); para moinhos de grande diâmetro (Φ≥4,8 m),O diâmetro máximo da esfera pode ser aumentado para 100 mm (corresponde à demanda de impacto aumentada de grandes moinhos);
• Referência de cálculo: Diâmetro recomendado da esfera D80 = (6-8) ×√ ((dimensão máxima das partículas do material, mm) (para materiais de dureza média),Ajustar ± 10% de acordo com a dureza do material (os materiais mais duros têm o limite superior), os materiais mais macios assumem o limite inferior).

2- Proporção de tamanho da esfera: "moagem sinérgica" para otimizar o preenchimento da cavidade

• Moagem geral (distribuição do tamanho das partículas do material 5-50 mm): Proporção de bolas grandes (60-80 mm) : bolas médias (40-60 mm) : bolas pequenas (20-40 mm) = 3:4:3, assegurando tanto o impacto em partículas grandes como a moagem de partículas pequenas;
• Moagem grosseira dominada pelo impacto (tamanho máximo de partículas ≥ 80 mm): aumentar a proporção de bolas grandes, relação = 5:3:2, aumentar a capacidade de esmagamento de partículas grandes;
• Moagem fina dominada pela moagem (tamanho máximo de partículas ≤ 10 mm): aumentar a proporção de bolas pequenas, relação = 1:3:6, melhorar a eficiência do contacto com partículas finas;
• Princípio: O volume acumulado de todas as bolas deve preencher 28-35% do volume efetivo do moinho (taxa de enchimento) e a relação de tamanho da bola deve evitar "lacuna de tamanho" (por exemplo,sem salto direto de 80 mm para 40 mm sem bolas de 60 mm) para garantir um enchimento uniforme.

3. Peso da bola única (m): Combinar "potência de moagem" e "resistência ao desgaste"

• Moinho de baixa potência (≤ 1000 kW): selecionar bolas de isqueiro mais leves (m=0,5-2 kg, diâmetro correspondente 40-60 mm) para evitar sobrecargas no sistema de accionamento;
• Moinho de alta potência (> 2000 kW): utilizar bolas mais pesadas (m=2-5 kg, diâmetro correspondente 60-80 mm) para corresponder à demanda de alto impacto;
• Princípio de equilíbrio do desgaste: o peso da bola individual deve ser tal que a taxa de desgaste seja uniforme (sem desgaste excessivo de bolas pequenas ou utilização insuficiente de bolas grandes).Esferas de ferro fundido de alto cromo (densidade ~ 7.8 g/cm3) com diâmetro de 60 mm têm um peso de ~ 1,1 kg, o que é adequado para a maioria dos moinhos de média potência.

Ⅱ. Seleção de tolerâncias: assegurar a "uniformidade de moagem" e a "estabilidade da vida útil"

1Tolerância de diâmetro: controlo da "consistência de tamanho"

• Para bolas com diâmetro ≤ 40 mm: Tolerância ±0,5 mm (classe G3 da norma ISO 3290), certificar-se de que as bolas pequenas têm contacto uniforme com partículas finas;
• Para bolas com diâmetro entre 40 e 80 mm: Tolerância ±1,0 mm (classe G4 da norma ISO 3290), dificuldade de processamento do equilíbrio e consistência de tamanho;
• Para bolas com diâmetro > 80 mm: Tolerância ± 1,5 mm (classe G5 da norma ISO 3290), permitir desvio adequado sem afectar o efeito de impacto;
• Requisito fundamental: a diferença de diâmetro máximo entre as bolas no mesmo moinho não deve exceder 2 mm, evitando a força de impacto desigual que conduza ao desgaste local do revestimento.

2Tolerância à redondeza: reduzir a "vibração desequilibrada"

• Erro de redondeza ≤ 0,3 mm (para diâmetro ≤ 60 mm) ou ≤ 0,5 mm (para diâmetro > 60 mm), medido por um medidor de redondeza;
• Significado: as bolas não arredondadas causarão vibração do moinho durante a rotação de alta velocidade (velocidade do moinho 18-24r/min), aumentando o consumo de energia em 5-10% e acelerando o desgaste do revestimento.

3. rugosidade da superfície: Melhorar a "resistência ao desgaste" e a "compatibilidade dos materiais"

• A durabilidade da superfície Ra ≤ 1,6 μm (superfície polida), evitando bordas afiadas ou borbulhas;
• Efeito: Reduz a adesão do pó de material à superfície da bola (evitar a "ligação da bola") e evitar arranhões no revestimento causados por superfícies ásperas da bola.

ⅢParâmetros-chave: para além do tamanho e da tolerância, determinar a "eficiência de moagem" e a "vida útil"

1Parâmetros de desempenho dos materiais: adaptar-se ao "mecanismo de desgaste"

• Dureza: Para desgaste abrasivo (material macio, alta taxa de enchimento), HRC≥60 (por exemplo, ferro fundido com alto teor de cromo, Cr≥12%); para desgaste por impacto (material duro, grande tamanho de partícula), HRC=50-55 (por exemplo,aço manganês Mn13) para equilibrar a dureza e a resistência;
• Resistência a impactos (αkv): ≥ 12 J/cm2 (ferro fundido com alto teor de cromo) ou ≥ 90 J/cm2 (aço manganês), evitar fracturas frágeis em colisões de alta velocidade (velocidade de colisão até 5-8 m/s);
• Resistência ao desgaste: taxa de desgaste do volume ≤ 0,08 cm3/(kg·m) (teste ASTM G65), garantir uma vida útil ≥ 6000 horas (condição de trabalho do material de dureza média);
• Densidade: ≥7,6 g/cm3 (bolas metálicas) ou ≥3,6 g/cm3 (bolas cerâmicas), uma maior densidade melhora a energia cinética do impacto (energia cinética E=1⁄2mv2).

2- Parâmetros de adaptação às condições de trabalho: correspondência "parâmetros de funcionamento do moinho"

• Adaptação da taxa de enchimento: quando a taxa de enchimento for de 32 a 35% (enchimento elevado), selecionar bolas com maior dureza (HRC+5) para resistir a um aumento do atrito; quando a taxa de enchimento for de 28 a 30% (enchimento baixo),usar bolas com maior resistência para evitar um impacto excessivo;
• Adaptação do meio de moagem: moagem em húmido (ambiente de lama) → selecionar materiais resistentes à corrosão (por exemplo, bolas de moagem de aço inoxidável para lama ácida) ou adicionar revestimento resistente à corrosão;moagem a seco (ambiente de pó) → enfatizar a resistência ao desgaste (ferro fundido de alto cromo);
• Adaptação à temperatura: moagem a altas temperaturas (temperatura do material ≥ 150°C) → seleção de materiais resistentes ao calor (por exemplo, bolas de liga de níquel-cromo) para evitar a redução da dureza a altas temperaturas.

3Parâmetros de protecção do ambiente: satisfazer os requisitos da "produção limpa"

• Teor de metais pesados: Para moagem de materiais alimentares, farmacêuticos ou eletrónicos, chumbo (Pb) ≤ 0,005%, cádmio (Cd) ≤ 0,001%, evitar a contaminação dos materiais;
• Não toxicidade: preferem-se bolas de moagem cerâmicas (por exemplo, alumina Al2O3 ≥ 95%) para cenários de moagem limpas, uma vez que não liberam íons metálicos;
• Reciclagem: as bolas de moagem de metais devem ter uma taxa de reciclagem ≥ 90% (após o desgaste), reduzindo a poluição ambiental.