The Research about the Effects of Grinding Media Size on the Determination of Breakage Rate of Quartz Sand

Abstract

In the ceramic industry, the grinding units make up the first stage of raw material preparation process. It takes a long time to reduce the raw materials with no essence to a certain grain size such as feldspar and quartz sand that make up the mill phase. This situation causes negativity in terms of time and energy consumption. In this respect, it is very important to select the correct ball size in order to bring the quartz sand to the desired particle size in optimum time. In this study, the changes in the specific rate of breakage of the quartz sand sample was investigated by using alumina ball in two different sizes. For this purpose, three different mono-size intervals between the range of 0.090-0.053 mm were prepared according to the 4√2 sieve series. The quartz sand prepared in these three intervals were grounded with 10 and 30 mm alumina balls for different durations. Specific rate of breakage values were obtained from the particle size distributions acquired after the grinding periods. As a result of grinding tests, an decrease in rate of breakage is observed due to the increase in ball diameter.

Keywords

• Quartz sand
• Comminution
• Breakage rate
• Fine grinding

Kuvars Kumunun Kırılma Hızının Tanımlanmasında Öğütücü Ortam Boyutunun Etkisinin Araştırılması

Öz

Seramik endüstrisinde hammadde hazırlama süreçlerinin ilk aşamasını öğütme üniteleri oluşturmaktadır. Değirmen fazını oluşturan feldispat ve kuvars kumu gibi özsüz hammaddelerin belirli bir tane boyutunun altına indirilmesi uzun süreler almaktadır. Bu durum da zaman ve enerji tüketimi açısından olumsuzluklara neden olmaktadır. Bu gibi endüstrilerde kullanılan kuvars kumunu, talep edilen tane boyutuna optimum sürede getirebilmek için doğru bilya boyutunun seçilmesi oldukça önemlidir. Bu çalışmada kuvars kumu örneğinin kırılma hızı değerlerinin değişimi, iki farklı boyuttaki alümina bilya kullanılarak incelenmiştir. Bu amaçla, 0.090-0.053 mm aralığında 4√2 elek serisine göre üç dar tane boyut fraksiyonu hazırlanmıştır. Hazırlanan bu üç fraksiyondaki kuvars kumu, 10 ve 30 mm boyutlarındaki alümina bilyalar ile farklı sürelerde öğütülmüştür. Öğütme periyotları sonunda elde edilen tane boyut dağılımlarından özgül kırılma hızı değerleri elde edilmiştir. Öğütme testleri sonucunda, bilya boyutu artmasına bağlı olarak kırılma hızında da azalma gözlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Kuvars kumu
• Ufalama
• Kırılma hızı
• İnce öğütme

References

1. Austin, L.G., Shoji, K. and Luckie, P.T., 1976. The effect of ball size on mill performance, Powder Technology, 4, 71-79.
2. Austin, L.G., Bagga, R. and Çelik, M., 1981. Breakage properties of some materials in a laboratory ball mill, Powder Technology, 28, 235-241.
3. Austin, L.G., Klimpel, R.R. and Luckie, P.T., 1984. Process Engineering of Size Reduction: Ball Milling, New Jersey: American Institute of Mining Metallurgical and Petroleum Engineers Inc..
4. Bond, F.C., 1958. Grinding ball size selection, Mining Engineering, 592–595.
5. Coghill W.H. and Devaney, F.D., 1937. Ball Mill Grinding. https://play.google.com/books/reader?id=k4MbYBy8674C&hl=tr&pg=GBS.PP1. (15.12.2019).
6. DPT, 2001. Devlet Planlama Teşkilatı, Madencilik Özel İhtisas Komisyonu Raporu, Endüstriyel Hammaddeler Alt Komisyonu Toprak Sanayii Hammaddeleri III, 2613-624, Ankara.
7. Haner, S., 2016. Seramik sağlık gereçleri hammaddelerinin öğütme ve pişirim şartlarının ürünlerin kalitesi üzerine etkileri. Doktora tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta, 293.
8. Haner, S., 2020. The effects of ball size on the determination of breakage parameters of nepheline syenite, Journal of Mining Science, 56, 5, 2020.

9. Klimpel, R.R., 1997. Introduction to the Principles of Size Reduction of Particles by Mechanical Means, Instructional Module Series, NSF Engineering Research Center for Particle Science & Technology, Florida.
10. Liddell, K.S., 1986. Machines for fine milling to improve the recovery of gold from calcines and pyrite, Proceeding of the International Conference on Gold, Johannesburg, 405-417.
11. Vardar, M. ve Bozkurtoğlu, E., 2009. Yerkabuğunu Oluşturan Maddeler Mineraller ve Kayaçlar, İnşaat Jeolojisi, 20 s., 2009-2010 Ders Yılı Notları.
12. Yusupov, T.S. Kirillova, E.A. and Denisov, G.A., 2003. Dressing of quartz-feldspar ores on the basis of selective grinding and mechanical activation, Journal of Mining Science, 39, 2, 174-177.