Шары или стержни: среда определяет продукт, а не только тонкость помола

Разложите один слой смешанного камня на плоской плите — хорошо бы разного размера, ничего не сортируя. Положите поперёк него отрезок стальной штанги и равномерно надавите обеими руками. Смотрите, какие камни трескаются. Это будут крупные, и только крупные, потому что штанга лежит на них и не может достать до чего-либо ещё. Теперь повторите то же самое с шарикоподшипником или круглой галькой, прижимая в одной точке. Разрушается всё, что находится под этой точкой, и то, будет ли это крупный или мелкий камень, полностью зависит от того, куда вы положили руку. Вот и весь этот этап, выполненный за две минуты со штангой и шариком. Всё последующее — это придание ему численных значений. Сделайте вариант со штангой дважды: один раз на одном слое и один раз на куче толщиной в два-три слоя. На куче избирательность слабее, потому что штанга теперь опирается на неровную поверхность, а не на отдельные камни. Именно по этой причине стержневые мельницы работают с тонкой загрузкой.

Три числа описывают загрузку мелющих тел, и все три важны. **Заполнение.** Доля объёма мельницы, которую занимает загрузка, обычно треть или немного больше. Если её слишком мало, загрузка имеет простор для падения дальше пяты, и она бьёт по футеровке вместо материала. Если её слишком много, нет свободного пространства, куда загрузка могла бы каскадировать, поэтому она вращается вместе с корпусом, и мельница незаметно превращается в машину каскадного типа, которая измельчает медленно и даёт больше шламов. **Фракционирование.** Новая загрузка никогда не бывает одного размера. Это распределение, поскольку мельнице нужны крупные тела для питания и мелкие тела для поверхности — тот же аргумент, что и для камер трубной мельницы, только решённый иным способом. **Доливка.** Мелющие тела изнашиваются, и по мере износа они уменьшаются, поэтому мельница, которую доливают только самым крупным размером, за месяцы смещается к грубой загрузке. Доливайте смесью фракций и взвешивайте то, что загружаете. Самый распространённый медленный сбой в измельчительном контуре — это загрузка, которую поддерживали на глаз. Измеряйте заполнение при остановленной мельнице: хорду загрузки относительно футеровки, снятую рулеткой, легко перевести напрямую в долю заполнения. Записывайте её каждый раз. Дрейф заполнения виден в журнале и незаметен при беглом взгляде.

Мельница с открытым циклом должна удерживать весь материал до тех пор, пока *самая крупная* частица не станет достаточно мелкой, из-за чего средняя частица измельчается значительно дальше точки полезности. Это избыточное измельчение — напрасные энергозатраты и нежелательные мелкие фракции, и его вполне можно избежать. **Замкнутый цикл** предполагает установку грохота или классификатора на разгрузку мельницы с возвратом крупной фракции в питание. Теперь каждая частица покидает мельницу, как только становится достаточно мелкой. Возвращаемая крупная фракция называется **циркулирующей нагрузкой**, и в хорошо налаженном цикле она часто превышает свежее питание — в два-три раза, а иногда и больше, что поражает людей, впервые увидевших эту цифру. Это число не является признаком неисправности. Высокая циркулирующая нагрузка означает, что материал оперативно выводится из процесса, и именно этого и добиваются. Однако цена вопроса — более мощный конвейер подачи в мельницу, более крупный классификатор и большие объёмы перекачки, поэтому речь идёт об оптимуме, а не о максимуме. Ступень грохочения — это то, что делает классификатор, а его кривая разделения является причиной того, почему циркулирующая нагрузка никогда не может быть чётко определённой: каждый проход возвращает часть материала, который уже достаточно мелкий, и пропускает часть того, который таковым не является.

**US 1,538,620, «Шаровая и стержневая мельница», Фердинанд Mora Canda из Кроум, Нью-Джерси, заявка подана 19 февраля 1924 года, выдан 19 мая 1925 года.** Формула изобретения касается футеровки мельницы — «металлический корпус или кожух, окружная серия хрупких твёрдых стальных плит, прикреплённых болтами к корпусу, и упругая амортизирующая среда, помещённая между плитами и корпусом» — и название охватывает обе среды одним духом, поскольку корпус машины не заботится о том, что находится внутри. Эта деталь формулы заслуживает внимания. К 1924 году сама мельница уже не была изобретением; предметом борьбы было то, как её футеровать, чтобы футеровка выдерживала нагрузку, что является признаком зрелой машины. Стержневые мельницы на полвека стали стандартной первой стадией измельчения на металлообогатительных предприятиях именно благодаря правилу отбора из шага 4: гравитационное разделение и флотация плохо работают со шламами, а стержневая мельница выдавала узкий продукт, не переизмельчая их. Они вышли из употребления, когда autogenous и полуавтогенные мельницы взяли на себя черновое измельчение, но не потому, что изменилась физика. **Честные ограничения.** Стержневая мельница не может быть сделана длинной относительно своего диаметра — при соотношении длины к диаметру примерно больше шести к одному стержни запутываются, а запутанная загрузка — это день работы с краном и много ругани. Стержни изнашиваются неравномерно, и их нужно не только досыпать, но и выбраковывать. Стержневая мельница не будет измельчать тонко: правило отбора, которое защищает мелкие фракции от переизмельчения, — то же самое правило, которое мешает вообще получить тонкий продукт, поэтому почти у каждой стержневой мельницы в истории за ней стояла шаровая мельница. И обе являются мельницами с мелющими телами, поэтому обе непрерывно расходуют сталь — на крупном предприятии стоимость мелющих тел может превышать стоимость электроэнергии.