Alumiinioksidipallo: Miksi ne tarjoavat edelleen parhaan tasapainon todellisessa jyrsinnässä?

Yli kahdenkymmenen vuoden ajan olen määrittänyt jauhatusaineita keramiikkatehtaille, mineraalien jalostajille ja erikoiskemikaalitoiminnoille, ja olen oppinut, että halvin jauhatusaine on harvoin kaikkein taloudellisin. Alumiinioksidipitoiset jauhinkuulat ovat siinä hyödyllisessä keskikohdassa, jossa suorituskyky, kontaminaation hallinta ja kokonaiskustannukset ovat oikeastaan samassa linjassa. Ne eivät ole markkinoiden kovimpia tai kevyimpiä vaihtoehtoja, mutta suurimmassa osassa märkä- ja kuivahiontatöitä, joihin olen osallistunut, ne antavat ennustettavimmat tulokset pitkien kampanjoiden aikana.

Nämä pallot on valmistettu alumiinioksidista, joka on tyypillisesti 92 %-99 % Al₂O₃. Mitä korkeampi alumiinioksidipitoisuus on, sitä parempi on kulumiskestävyys ja sitä pienempi on epäpuhtauksien kulkeutumisen riski. Tuotanto alkaa huolellisesti jauhetulla alumiinioksidijauheella, johon sekoitetaan pieniä määriä sintrauksen apuaineita. Jauhe muotoillaan palloksi valssaamalla tai isostaattisella puristuksella, kuivataan ja poltetaan reilusti yli 1500 °C:n lämpötiloissa. Sintrauksen aikana hiukkaset sitoutuvat tiiviiksi, hienorakeiseksi rakenteeksi, jossa on hyvin vähän huokoisuutta. Valmiit pallot ovat kooltaan noin 3 mm:stä 80 mm:iin tai suurempia, riippuen myllyn halkaisijasta ja tavoitellusta hiukkaskoosta.

Tehtaalla on tärkeintä se, miten nämä ominaisuudet näkyvät päivittäisessä toiminnassa. Alumiinikuulojen Mohsin kovuus on noin 9, mikä riittää kvartsin, maasälvän, zirkonin ja monien malmien tehokkaaseen jauhamiseen. Niiden irtotiheys on välillä 3,6-3,9 g/cm³, joten jokainen kuula kantaa hyvän iskuenergian olematta kuitenkaan liian raskas. Kulumisnopeudet märkäjauhatuksessa ovat tyypillisesti hyvin alhaiset - usein alle 0,02 % tunnissa normaaliolosuhteissa - mikä tarkoittaa, että väliainepanos kestää pidempään ja myllyn vuoraukseen kohdistuu vähemmän aggressiivista kulumista. Koska materiaali on kemiallisesti inerttiä, se ei reagoi useimpien happojen, emästen tai orgaanisten yhdisteiden kanssa, eikä se tuo käytännössä lainkaan rautaa tai muita metallisia epäpuhtauksia. Viimeinen seikka on ratkaiseva, kun hiotaan keraamisia kappaleet tai lasitteet, joissa pienetkin rautamäärät voivat muuttaa väriä tai aiheuttaa vikoja poltettuun tuotteeseen.

Olen nähnyt käytännön eron monta kertaa. Eräässä lasitehtaassa siirtyminen piikivikiekosta 95 %:n alumiinioksidipalloon lyhensi jauhatusaikaa noin 25 %:llä ja paransi samalla erien tasaisuutta. Kivet kuluivat epätasaisesti ja lohkeilivat toisinaan, jolloin niistä jäi karkeaa ainesta, joka oli seulottava pois. Alumiinikuulat pysyivät pidempään pyöreinä ja tuottivat tiukemman partikkelikokojakauman. Piihiekkaa käsittelevässä mineraalien jauhatuspiirissä sama aine vähensi rautapitoisuuden alle havaittavissa olevien raja-arvojen, mikä poisti ylimääräisen magneettierotusvaiheen tuotantoketjun loppupäässä. Tällaiset hyödyt kasvavat nopeasti, kun käytössä on useita myllyjä ympäri vuorokauden.

Alumiinikuulat eivät tietenkään ole oikea ratkaisu kaikkiin sovelluksiin. Ne maksavat kiloa kohti enemmän kuin teräskuulat tai peruskeraamiset väliaineet, joten perusteluna on yleensä kontaminaation väheneminen, väliaineen pidempi käyttöikä tai pienempi energiankulutus tuotetonnia kohti. Erittäin kovien malmien erittäin voimakkaassa kuivajauhatuksessa voidaan edelleen suosia zirkoniumoksidia tai teräspalloja niiden suuremman tiheyden ja sitkeyden vuoksi. Alumiinikuula voi myös lohkeilla tai murtua, jos myllyä ajetaan tyhjänä pitkiä aikoja tai jos panokseen joutuu vieraita metalliesineitä, joten hyvällä taloudenpidolla ja asianmukaisilla myllyn lastausmenettelyillä on merkitystä.

Valinnan ja käytön yksityiskohdilla on huomattava ero. Yleinen virhe on käyttää yhtä pallokokoa koko panokselle. Tehokkaimmissa laitteistoissa käytetään porrastettua panosta - suurempia palloja alkuhajotukseen ja asteittain pienempiä hienojakoiseen jauhatukseen. Myös pallojen ja materiaalin suhdetta ja lietteen viskositeettia märkämyllyissä on tarkkailtava; liian viskoosit lietteet voivat pehmentää palloja ja heikentää jauhatustehokkuutta. Pallojen kulumisen säännölliset tarkastukset ja satunnaiset täydennykset pitävät panoksen parhaalla mahdollisella tavalla toimivana. Suosittelen yleensä pitämään paikan päällä pienen varaston eniten käytettyjä kokoja, jotta myllyjä ei tarvitse käyttää tyhjentyneellä tai huonosti lajitellulla panoksella toimitusta odotellessa.

Käsittely on suoraviivaista, mutta se kannattaa tehdä huolellisesti. Uudet pallot on tarkastettava halkeamien tai lohkeamien varalta ennen lastaamista. Myllyä ladattaessa niitä kannattaa lisätä vähitellen, kun mylly pyörii hitaasti, eikä kaataa koko panosta kerralla. Kampanjan jälkeen kuluneet kuulat voidaan usein seuloa ja käyttää uudelleen toisessa myllyssä, joka sietää hieman pienempää materiaalia.

Laajemmasta näkökulmasta katsottuna alumiinioksidipitoiset jauhinkuulat sopivat hyvin nykyisiin paineisiin vähentää energiankulutusta ja jätettä. Koska ne kuluvat hitaasti, hävitettävän tai kierrätettävän käytetyn materiaalin määrä on pienempi kuin monilla muilla vaihtoehdoilla. Niiden tasainen suorituskyky auttaa laitoksia myös säilyttämään tasaisen läpimenon, mikä epäsuorasti vähentää käynnistys- ja pysäytysjaksojen aikana hukkaan menevää energiaa.

Alumiinijauhinkuulat ovat edelleen suosittuja, koska ne ratkaisevat ongelmat, joilla on todella merkitystä käytössä olevilla laitoksilla: vähäinen kontaminaatio, ennakoitavissa oleva kuluminen ja hyväksyttävät kokonaiskustannukset panoksen käyttöiän aikana. Ne eivät korvaa kaikkia muita jauhatusainetyyppejä, mutta kun prosessissasi arvostetaan puhtautta ja tasaisuutta yhtä paljon kuin raakaa jauhatusnopeutta, ne ovat edelleen yksi käytännöllisimmistä saatavilla olevista vaihtoehdoista. Jos arvioit jauhatusainetta uuteen tai olemassa olevaan myllyyn, oikein suunniteltu koeajo todellisella syötemateriaalilla on edelleen paras tapa varmistaa taloudelliset näkökohdat erityisolosuhteissasi.