La teoría actual del circuito de molienda sugiere que la capacidad de molienda está influenciada por el tamaño de las bolas cargadas en el molino. Para seleccionar la apropiada carga de bolas, el primer objetivo es determinar ese tamaño de la bola que molerá las partículas gruesas más eficazmente. Este tamaño debería ser el tamaño de la bola más grande cargada al molino. El segundo objetivo es proveer la distribución correcta de tamaño de la bola para moler las partículas más finas en el mineral alimentado al molino de bolas. Este objetivo puede necesitar cargar otro tamaño de bola más pequeña con el máximo tamaño de bolas. La práctica de cargar una proporción predeterminada de dos o más tamaños de bolas para un molino es llamada carga de bolas racionada.

El máximo tamaño de bola es determinado por varios factores, incluyendo tamaño del alimento, Índice de Trabajo de Bond, el diámetro del molino de bolas, velocidad del molino, y carga circulante. Una ecuación empírica fue publicada por Azzaroni en 1981 para describir la relación entre estas variables. La ecuación Azzaroni señala que el tamaño correcto de bola para un molino de 2.93 m de diámetro es 81 mm. Los años de experiencia muestra que bolas de 76 mm muelen las partículas más gruesas eficazmente.

La distribución del tamaño de la bola esta gobernada por la ley de desgaste del molino y por las características de desgaste a través de la sección transversal de las bolas cargadas al molino. Con esto en mente, es interesante hacer una comparación cualitativa de las distribuciones de tamaño de bolas que deberían generarse por bolas de acero perlíticas de 76 mm versus bolas de acero martensíticas de 76 mm en un molino de 2.93 m de diámetro.

Las bolas de acero perlíticas de 76 mm usadas tienen una gradiente de dureza relativamente plana de la superficie hacia el centro. Por consiguiente, la característica inherente de desgaste de estas bolas debería ser constante durante su vida en un molino.

Las bolas de acero Martensíticas son mucho más duras, que las bolas de acero perlíticas a todo lo largo de su sección transversal. Sin embargo, bolas martensíticas de 76 mm generalmente tienen una gradiente de dureza. Esta gradiente refleja la cantidad variable de productos de transformación blandos como la bainita y la perlita en la microestructura de la bola. Las tasas de desgaste de estos productos son más altas que las de martensita con contenido equivalente de carbón. Como consecuencia, la tasa inherente de desgaste de bolas martensíticas incrementa ligeramente con bolas más pequeñas. Por consiguiente, para un molino de bolas con una ley de desgaste constante, la bola resultante martensítica de 76 mm debería contener bolas más grandes, menos bolas pequeñas y menos área superficial que una bola de acero perlítica de 76 mm. El número reducido de bolas pequeñas, combinado con una más baja carga de bolas, podría explicar una eficiencia de molienda 6 % más baja de una bola martensítica de 76 mm comparada con una carga de bolas perlítica de 76 mm.

Se analizaron las distribuciones de tamaño de bolas de una carga de bolas perlítica de 76 mm versus una carga de bolas martensítica de 76 mm. Este análisis se hizo usando un programa de simulación de la computadora que Lorenzetti describió en 1977 para evaluar distribuciones de tamaño de las bolas. Los resultados para los molinos de 2.93 m señalaron que la carga de bolas martensítica debería reducir consumo por lo menos 30 %. Sin embargo, el área superficial de la carga debería disminuir 5 % comparado con la carga de bolas perlíticas por el efecto de la gradiente de dureza descrito arriba.

La correlación aparente entre el área superficial más baja de una carga de bolas y la capacidad de molienda reducida para bolas martensíticas sugirieron más investigación. Se recomendó una prueba en planta usando una carga de bolas de acero martensíticas. Las bolas martensíticas reducirían el consumo. Una carga de bolas racionada incrementaría el área superficial de la carga de bolas.

El siguiente programa experimental fue desarrollado:

  1. Efectuar estudios preliminares para determina una carga de bolas
  2. Conducir una prueba en planta con un molino de 2.93 m
  3. Comparar la eficiencia de molienda (toneladas molidas por hora a una cierta molienda) y consumo de bolas en las pruebas en planta con la eficiencia y consumo en dos molinos adyacentes de 2.93 m.