​Традиционные шаровые и башенные мельницы экономически нецелесообразны при измельчении до крупности менее 25 микрон из-за низкой энергоэффективности, низкой энергоемкости и высокого расхода среды. Кроме того, высокий расход стальной среды в этих мельницах серьезно сказывается на эффективности флотации.

Рождение новой технологии

Исследования тонкого измельчения начались на руднике Маунт Айза в 1970-е годы с целью повышения высвобождения минералов посредством более тонкого измельчения с использованием традиционной технологии. Было установлено, что эти технологии не только отличаются высоким потреблением энергии, но и отрицательно сказываются на эффективности флотации вследствие изменения химического состава пульпы и загрязнения железом от стальной среды.

Неудовлетворительные результаты были подтверждены во время пилотного тестирования и тестирования в башенной мельнице в 1980-х годах, которые также показали, что башенные мельницы неспособны экономически эффективно достичь требуемой крупности продукта.

Стало очевидно, что в горно-обогатительной промышленности отсутствует решение для эффективного тонкого измельчения. Поэтому мы стали искать решение, которое могло бы быть позаимствовано из смежных отраслей, также занимающихся тонким измельчением (промышленность пигментов, фармацевтическая промышленность, пищевая промышленность, в частности производство шоколада). Хотя в этих отраслях мельницы имели намного меньший размер и перерабатывали ценный продукт, они подтвердили принципиальную эффективность скоростного перемешивания мелкой среды. Возможно, могло быть найдено решение для крупнотоннажной переработки менее ценного минерального сырья?

Сложность заключалась в адаптации технологии к непрерывному крупнотоннажному технологическому потоку менее ценного сырья в горнодобывающей промышленности.

Внедрение в 1991 году лабораторной мельницы с перемешиванием Netzsch на руднике Маунт Айза стало поворотной точкой в процессе развития тонкого и сверхтонкого измельчения. Полулитровая лабораторная мельница напоминала миксер для приготовления молочного коктейля. В качестве среды измельчения в ней использовались мелкие металлургические шлаки медного комбината. Тестирования на руде Макартур Ривер начались в 1991 году, а к январю 1992 года на пилотной установке на руднике Маунт Айза была спроектирована и установлена небольшая пилотная мельница LME100. Тесты показали, что высокоскоростные горизонтальные мельницы с инертной средой могли обеспечить эффективное измельчение до 7 мкм в лабораторных условиях с намного более высокими показателями технологической эффективности. Чтобы адаптировать сверхтонкое измельчение к промышленным условиям, компании Mount Isa Mines Limited и NETZSCH-Feinmahltechnik GmbH предприняли совместную программу исследования и разработки.

После 7 лет разработки и испытаний прототипов на руднике Маунт Айза появилась мельница IsaMill™ - промышленная мельница с непрерывной подачей питания и, что наиболее важно, высокопроизводительная, поскольку она была разработана самими добывающими компаниями. Важнейшим прорывом стал усовершенствованный внутренний сепаратор продукта - он позволил использовать в мельнице дешевую натуральную среду (песок, металлургические шлаки, частицы руды) и эксплуатировать ее в открытом цикле. Эти достижения имели существенное значение для снижения эксплуатационных затрат и простоты цикла. Масштабирование было проверено на экспериментальных установках на свинцово-цинковых обогатительных фабриках Хилтон и Маунт Айза. К концу 1994 года на обогатительной фабрике Маунт Айза была установлен первая промышленная мельница IsaMill™ (1,1 мВт).

В 1998 году права на коммерческую реализацию IsaMill™ перешли от Mount Isa Mines Limited к MIM Process Technologies (в настоящее время - Glencore Technology) и было заключено эксклюзивное соглашение с Netzsch. В декабре 1998 года технология IsaMill™ была представлена горнорудной отрасли как экономически эффективное решение для измельчения до 10 мкм и меньших крупностей.

Внедрение в основное измельчение

Промышленное внедрение измельчения с перемешиванием было непростой задачей. После этого была поставлена задача использовать те же энергетические и технологические преимущества в основном измельчении. Для этого потребовались еще две разработки: более крупная мельница и дешевая и прочная керамическая среда. Первая мельница IsaMill™ М10000 была установлена в ЮАР в 2003 году, а в 2005 году компания Magotteaux создала керамическую среду KERAMAX® – MT1™ специально для измельчения в IsaMill™.

В последующем IsaMill™ М10000 мощностью 3 мВт стала самой распространенной моделью мельницы. Установленная мощность в доизмельчении и крупном измельчении быстро опередила установленную мощность в сверхтонком измельчении. Стремительное внедрение в крупном измельчении указывает на надежность и простоту технологии IsaMill™.

Всего за 11 лет после установки первой мельницы IsaMill™ на обогатительной фабрике Хилтон общая мощность мельниц IsaMill™ выросла в 16 раз с 205 кВт до 3 мВт, а их емкость увеличилась в 20 раз. Быстрый рост мощности можно сопоставить с историей технологии самоизмельчения, которой, хотя она существовала с 1907 года, потребовалось 19 лет (с 1940 по 1959 год), чтобы увеличить потребляемую мощность всего в 6 раз. (Burford Fine Grinding and Project enhancement, Innovative Mineral Developments AUSIMM 2004)

К концу 2013 году в мире будет эксплуатироваться 121 мельница IsaMill™ с совокупной установленной мощностью более 206 МВт. Крупность питания может доходить до класса F80 250 мкм. Возможно получение продукта до класса Р80 7 мкм при переработке таких материалов, как руды цветных металлов, концентраты МПГ, промышленные минералы, магнетит, упорный золотосодержащий концентрат. Эта технология широко используется предприятиями, которым требуется измельчение для извлечения металла.

История

1989 Преимущества измельчения в инертной среде для флотации показаны с помощью мельницы Netzsch 075
1989-1992 Профессор Билл Джонсон в сотрудничестве с Netzsch работает на MIM над проектом большой горизонтальной шаровой мельницы
1992 Успешные испытания 100-литровой мельницы Netzsch на McArthur River Mining
1993-1994 Масштабирование до 3000-литровой мельницы на руднике Маунт Айза
1998 Технология проверена и применяется на MRM и Mount Isa Mines (14 мельниц IsaMill™ М3000 на 2 фабриках)
1999 Коммерческое внедрение технологии IsaMill™
2003 Масштабирование до IsaMill™ М 10000 на предприятии WLTRP Anglo Platinum
2005 Первое промышленное применение керамической среды Magotteaux Keramax MT1™
2009 Разработка IsaMill™ М50000 8 мВт
Конец 2013 года В эксплуатации/в процессе установки 121 мельница IsaMill™, совокупная установленная мощность 206 мВт