能量曲线增强博客7：包括在粉碎能量曲线中磨削媒体消费

2018年12月3日

Grant Ballantyne博士

钢球和杆经常用于翻滚磨坊，用作研磨介质，以帮助矿石破裂。定期将新鲜媒体送入这些工厂，以取代磨损工艺消耗的媒体，并保持稳定的填充水平。更换研磨媒体的成本高达粉碎功耗¹。此外，媒体的采矿，冶炼，铸造和运输消耗了大量能源。因此，通过媒体磨损消耗的体现能量是评估粉碎机和翻滚磨坊能量效率时未定期考虑的重要因素。

通常报告媒体消费是每台矿石所需的钢克。为了将其转换为具有体现的能源消耗，需要对媒体创建和运输到网站的生命周期评估（LCA）。世界钢铁协会为1公斤全球钢热卷线圈提供LCA，摇篮到门。不包括回收利用，钢的创建需要6.011 kWh/kg并创建2.01 t CO₂每吨等效排放。以前的研究使用了类似的数字，即使这不包括铸造球和运输到现场的能量²。柴油卡车消耗的能量可以在0.15至0.25 kWh/kg..km之间³。该矿山与人口大于100,000的城市的距离被用作所需的卡车距离。能量曲线数据库中矿山记录的平均距离为300 km，因此，回程的平均卡车能量约为120 kWh/kg。但是，由于其偏远地区，该数字在不同的矿山之间差异很大，并且没有考虑到将其带到最接近人口中心所需的潜在巨大运输能量。

球冶金在体现能量中也起着重要作用。例如，锻球和高铬球需要完全不同的制造工艺和饲料材料。锻造球的原料通常是铁和钢制成厂的钢库。另一方面，高铬球被铸造，并具有100％再生废料钢（包括不锈钢和铁）和合金材料，例如石墨，铁粉，铁龙，铁龙就是和铁硅硅的原料。尽管高铬球的生产比锻造需要更多的能量，但使用钢材末期回收率为85％，钢原料中的体现能量降低至3.3 kWh/kg。在表格1。这些计算导致钢磨介质的总体现能量范围为4.8 - 6.6 kWh/kg。这取决于球冶金，原料中的可回收钢的比率以及将媒体运送到现场所需的货运距离。

为了计算体现能量，除了27个粉碎电路外，还获得了34个单独的磨坊的媒体使用数据。然后，通过组合总电能和通过媒体磨损消耗的等效体现能量（假设锻造的球）来计算这些磨坊的总粉碎能量（请参阅图1）。与电能消耗有关，SAG磨坊具有最高比例的体现能量，其次是球磨坊和搅拌厂。还分析了电路类型对媒体消费的影响，但是，从当前数据集中可以推断出特定电路类型的媒体磨损差异（请参阅图2）。

媒体的消费率转换为单位G/kWh_铣削与g/t相反，构成了磨坊特异性能量的效果，并允许将单个磨坊的数字与完整的电路结合使用。鲍威尔（Powell⁴。该数据集中包含不同类型的磨坊，包括：矿床磨坊，杆磨坊，卵石厂，复合厂（球和卵石）磨坊和球磨坊。图3显示了仅凭球磨坊的历史数据，显示了现代能量曲线数据库中媒体消费的分布。鲍威尔记录的媒体消费⁵明显高于能量曲线数据库中包含的现代工厂。鲍威尔（个人交流）表明，这可能是由于当时突出的半铸造钢媒体质量差。这些培养基是使用倒入铜霉菌中的废钢制造的，这些铜霉菌冷却以快速凝固，从而导致不平衡的收缩和孔隙率。这种孔隙率导致球的早期失败和高录音率⁶。双峰分布表明，大约25％的磨坊可能具有现代锻球，而其余的则含有下等球，平均磨损的速度快3.4倍。该数据集显示了球的钢制冶金对磨损率的重要性。鲍威尔⁵还表明，衬里的消耗量平均比球的消耗少了30倍，因此本研究未包括。尽管自从这段时间以来，衬里设计和球组成发生了巨大变化，但现代磨坊的磨损速率差异可能相似。衬里设计和磨损速率比体现能量更为重要。

媒体消费率仅在能源曲线数据库的18％中知道。因此，试图阐明媒体磨损程度背后的驱动因素，以便将现实的体现能量数字归因于数据库的其余部分。探索了五个关键因素：

媒体冶金（成分和制造）
矿石磨蚀性（主要由二氧化硅矿物学驱动）
磨机类型（SAG/ROD/BALL/搅拌）
磨坊的操作（磨机速度和填充）
媒体大小

不幸的是，由于这些因素的高度相互关系和定性性质，这意味着无法确定媒体磨损的明确驱动因素。试图在许多因素上进行回归分析，但结果是高度分散的关系，没有主要驱动因素可识别。因此，唯一的选择是将随机的统计分布归因或仅在已知媒体消费的地雷中呈现减少的能量曲线。在绘制这些选项之后，选择了减少能量曲线的第二种选择，因为有足够的地雷保留匿名性，并且不需要推断。

媒体磨损中的体现能量被添加到特定的粉碎功率中，以创建新的吨强度能量曲线。图4显示标准粉刺特异性能量作为浅色吨强度曲线前面的深色能量曲线，包括具体的能量。