ボールミルを使用する際、経験の浅い実務者は、鋼球の大きさの割合に応じてボールミルに鋼球を追加する方法という問題によく遭遇します。これは主に、ボールミルの直径サイズ、鉱石の硬度、ボールミルの鉱石の粒子サイズ、鋼球の硬度（品質）、ボールミルの速度などのさまざまなボールミルの特性によって決まります。
I. 鋼球サイズ決定の主要原則
材質の硬度: 研磨する材料が硬いほど、鋼球は大きくする必要があります。
ミル直径大型のミルでは、衝撃力が大きくなるため、より小さな鋼球を使用する必要があります。
パーティションタイプ: ダブルビンパーティションを使用する場合、鋼球は、同じ排出セクションを持つシングルビンパーティションで使用する鋼球よりも小さくする必要があります。
ボール分配: 通常は 4 段階のボール配分が使用されます。つまり、大きいボールと小さいボールは少量使用され、中くらいのサイズのボールが多く使用されます。言い換えると、「両端のボールは少なく、真ん中のボールは多い」ということです。
II. 高い研削効率を実現する鋼球比
最適な粉砕効率を得るには、次の鋼球比率が理想的です。このバランスにより、ボールミルの最も経済的な動作が保証されます。
| 鋼球直径（mm） | Φ100 | Φ80 | Φ60 | Φ40 | Φ20 |
| 質量/総荷重（%） | 7.50% | 6.90% | 33.50% | 30.10% | 22% |
III. サイズ比率に基づいて鋼球を追加する方法
新しいボールミルを初めて設置する場合、慣らし運転期間を経ます。この期間中、鋼球の初期負荷はミルの最大容量の約 80% にする必要があります。鋼球は、ミルの運用ニーズに基づいて調整し、サイズに比例して追加できます (例: Φ120mm、Φ100mm、Φ80mm、Φ60mm、Φ40mm)。
ボールミルにおける鋼球の装填とサイズ調整
鋼球積載量: ボールの総負荷量はボールミルのモデルによって異なります。たとえば、MQG1500×3000ボールミル（処理能力100〜150トン）の最大ボール負荷は9.5〜10トンです。初めて鋼球を追加する場合、分布は通常次のようになります。
- ラージボール（Φ120mm、Φ100mm）：30%-40%
- 中玉（Φ80mm）：30%-40%
- 小球（Φ60mm、Φ40mm）：30%
追加する鋼球の重量は、鋼球の品質に基づいて決定する必要があります。より高品質で耐摩耗性のある鋼球が望ましいです。鋼球の理想的な量は、良質の鋼球の場合、鉱石 1 トンあたり 0.8kg ですが、一般的な鋼球の場合、鉱石 1 トンあたり 1～1.2kg が必要になる場合があります。
鋼球サイズ比追加する鋼球のサイズはボールミルの直径によって異なります。
- 直径2500mm未満のミルの場合は、Φ100mm、Φ80mm、Φ60mmのボールを使用してください。
- 直径2500mmを超えるミルの場合は、Φ120mm、Φ100mm、Φ80mmのボールを使用してください。
IV. 耐摩耗性研磨媒体（研磨ボール）の選択
1994年、中国の建材業界ではJC/T535-94「建材業界向けクロム合金鋳造研磨ボール」規格が制定されました。これは後に国家規格GB/T17445-1998「鋳造研磨ボール」に改訂され、高クロムボール、中クロムボール、低クロムボール、ベイナイトダクタイル鋳鉄ボールの化学成分、機械的特性、仕様、検査方法が規定されています。
V. 高品質研磨ボールの特性
高品質の研磨ボールは、次の重要な特性を備えている必要があります。
着る 抵抗: 研削ボールは、切削、変形、疲労剥離など、さまざまな摩耗形態に耐える必要があります。切削摩耗の場合、高い硬度が不可欠です。変形と疲労摩耗の場合、ボールは高いひずみ疲労、接触疲労、衝撃疲労耐性を備えている必要があります。
耐衝撃性: 研削ボールは優れた耐衝撃性を備え、繰り返しの衝撃を受けても破損しないものでなければなりません。
硬化性: ボール、特に大型ボール（Φ100mm）は、真円度の損失を防ぎ、一貫した性能を確保するために、表面全体で均一な硬度を備えている必要があります。
冶金品質: 高品質の研磨ボールは、スラグ混入や砂混入などの鋳造欠陥がなく、指定された基準に従って製造される必要があります。
粗粉砕室には高クロムボールが推奨され、微粉砕には低クロムボールを使用できます。湿式粉砕アプリケーションでは、腐食条件下では高クロムボールの耐摩耗性が低下するため、低クロムボールまたは鍛造鋼ボールが推奨されます。耐摩耗性を高めるには、金属成形鋳造ボールが最適な選択肢と考えられています。
VI. ボールローディングシステムの最適化
適切に設計されたボールローディングシステムは、効率的なミル操作に不可欠です。これにはいくつかの要素が含まれます。
- 鋼球の品質: 鋼球の密度、硬度、耐摩耗性を表します。
- 鋼球サイズ: ボールの直径が大きいほど衝撃力は大きくなり、ボールの直径が小さいほど単位時間あたりの衝撃回数が増えるため、より細かい鉱石粒子を粉砕するのに役立ちます。
- ボール充填率: ボールの直径が小さいほど（充填率が一定の場合）、ボールの数が多くなり、衝突の頻度が高くなります。
硬くて粗い鉱石の場合、粉砕効率を上げるには、直径が大きく高密度のボールが必要です。しかし、細かい鉱石粒子の場合、粉砕効率を上げるには、より小さなボールが必要です。現在、中国の一部の選鉱所では、鉱石のサイズに関係なく、直径100mmの鋼球を追加していますが、これは非効率的で、過剰な粉砕と鋼球の消費量の増加につながります。ボールが大きいほど摩耗が早く、コストが高くなります。
低クロムおよび鍛造ボールを高クロムボールに置き換える提案
産業界が生産性の向上とコスト削減のために技術の進歩を追求する中、低クロム鋼球や鍛造鋼球を高クロム鋼球に置き換えることは、不可欠なイノベーションになりつつあります。
低クロムボールと鍛造鋼球はセメント製造、火力発電所、鉄鉱石採掘などの業界で広く使用されていますが、耐摩耗性が不十分な場合が多くあります。一部の国内メーカーは、低クロムボールと鍛造ボールを高クロム鋳造ボールに置き換えようと試みましたが、製品品質の低さ、耐摩耗性の欠如、破損の頻度の高さなどの問題により、経済的に実現不可能な状況でした。
これらの課題にもかかわらず、低クロムおよび鍛造ボールを高クロムボールに置き換えることは、特に厳しい粉砕条件が求められる業界にとって大きな前進となります。成長を目指す企業にとって、最大限の利益を得るには、製品品質とコスト削減の継続的な改善が必要です。
多くの海外市場では、高クロム合金鋳造ボールがすでに標準となっています。当社の研究者は、優れた耐摩耗性、耐衝撃性、耐腐食性を備えた高硬度、高クロムボールを開発しました。化学組成と熱処理プロセスを最適化することで、これらのボールは以下を実現します。
- 硬度（HRC）56以上
- 衝撃値 ≥4J/cm²
- 10,000回以上の落下耐久性
- 標準の低クロムボールの2倍以上の耐摩耗性
この革新は、高クロムボールの優れた耐摩耗性を強調し、このボールを業界における研削媒体の未来として位置付けています。
VII. 2段階ボール分配法における重要なパラメータ
ミルで 2 段階ボール分配法を使用する場合、いくつかの重要なパラメータを考慮する必要があります。
大きなボール径: 多段ボール分配と同様に、大ボール径の選択は、ミルに投入される材料の粒子サイズに依存します。ただし、2 段方式では、直径は代表粒子サイズ、つまり材料の最大の割合を構成する粒子サイズに基づいています。実際には、多段分配からの二次ボール径が基準として役立ちます。たとえば、多段分配の最大ボール径が 100 mm の場合、二次ボール分配には Φ90 mm の鋼球が選択されます。
ボール比: 大きなボールと小さなボールの比率は、小さなボールを追加しても大きなボールの充填率が低下しないようにバランスをとる必要があります。通常、小さなボールは大きなボールの重量の 3% ～ 5% を占める必要があります。実際のアプリケーションでは、下限 (3%) から始めて、特定の生産条件に応じて調整することをお勧めします。
小さなボール径: 小さなボールのサイズは、大きなボール間の隙間によって決まります。つまり、大きなボールの直径に関係します。業界のガイドラインによると、小さなボールの直径は、大きなボールの直径の 13% から 33% の間である必要があります。
