من أهم معدات الطحن الدقيق، حيث تطحن الخام إلى جزيئات دقيقة، مُحررةً المعادن المستهدفة لتسهيل عمليات الفصل اللاحقة، مثل التعويم والفصل المغناطيسي. ستتناول هذه المقالة هيكلها ومبدأ عملها لتوضيح كيفية استخدامها في معالجة المعادن.
1. البنية الأساسية لطواحين الكرات المستخدمة في التعدين
كل مطحنة كروية أفقية من خمس مجموعات أساسية، لكل منها وظائف فريدة من أجل طحن مستقر:
1.1 أسطوانة وألواح البطانة
الأسطوانة هي الغلاف الرئيسي للخام وكرات الصلب. جدارها الداخلي مبطن ببطانات مقاومة للتآكل مصنوعة من فولاذ عالي المنغنيز أو المطاط. تحمي هذه البطانات الأسطوانة من الصدمات والاحتكاك، وترفع كرات الصلب لتشكيل حركة طحن فعالة.
1.2 وسائط الطحن (كرات فولاذية وأسطوانات فولاذية)
تُوضع كرات من الفولاذ الكربوني أو الفولاذ السبائكي بأقطار مختلفة داخل الأسطوانة. توفر الكرات الكبيرة قوة الصدم للخامات الخشنة، بينما توفر الكرات الصغيرة الاحتكاك اللازم للطحن الدقيق. وتحدد نسبة التعبئة وتدرج حجم الكرات كفاءة الطحن بشكل مباشر.
1.3 نظام النقل
يتضمن هذا النظام محركات الدفع، ومخفضات السرعة، ومجموعات التروس. ومن أنواع نقل الحركة الشائعة نوعان: نقل الحركة بالتروس المحيطية ونقل الحركة المركزي، حيث يدوران الأسطوانة بسرعة منخفضة وثابتة.
1.4 قاعدة مطحنة الكرات
تتميز القاعدة بهيكل فولاذي ملحوم، بما في ذلك نقاط تثبيت لجميع المكونات الأساسية. وهي مزودة بمسامير قابلة للتعديل وفتحات تثبيت للتخلص من الاهتزاز وعدم المحاذاة.
1.5 أجزاء الدعم المساعدة
تتضمن هذه المجموعة محامل انزلاقية، وأنظمة تشحيم أوتوماتيكية، وهياكل مانعة للغبار، وفتحات تفتيش للفحص المنتظم واستبدال البطانة.
2. مبدأ العمل الأساسي لطواحين الكرات
2.1. نقل الطاقة والتحضير لبدء التشغيل
يقوم المحرك عالي القدرة بتشغيل مجموعة التروس المخفضة والمتشابكة، ناقلاً عزم دوران ثابت إلى أسطوانة المطحنة. وتضمن أنظمة التشحيم قبل بدء التشغيل تشحيم جميع أجزاء المحامل بشكل كافٍ لتقليل الاحتكاك، مما يسمح للأسطوانة بالدوران بثبات عند سرعة تشغيل محددة مسبقًا (عادةً ما تتراوح بين 65% و80% من السرعة الحرجة النظرية).
2.2 حركة رفع المواد والوسائط
أثناء دوران الأسطوانة، تقوم بطانات داخلية متموجة أو ملساء بسحب كرات الصلب المحملة بالطحن وجزيئات الخام الواردة إلى أعلى على طول الجدار الداخلي للأسطوانة. يعتمد ارتفاع الرفع على سرعة الدوران وشكل البطانة ومعدل ملء الوسائط (يبلغ حجم الملء النموذجي 30% إلى 45% من المساحة الداخلية للأسطوانة).
2.3 آليتان لسحق اللب
الآلية 1: السحق الناتج عن سقوط الوسائط
عندما تُرفع الكرات الفولاذية إلى ما بعد زاوية السكون، فإنها تسلك مسارات مكافئة وتصطدم بعنف بالخام الخشن في قاع الأسطوانة. تعمل قوة الصدم العالية هذه على تفتيت كتل الخام الكبيرة إلى شظايا أصغر، مما يؤدي إلى مهمة الطحن الخشن الأساسية.
الآلية الثانية: الاحتكاك والطحن القصي الناتج عن الوسائط المنزلقة
تنزلق الكرات التي لا تصل إلى ارتفاع السقوط الكامل على سطح البطانة بحركة متتالية. ويؤدي الاحتكاك الانزلاقي النسبي بين الكرات الفولاذية وجزيئات الخام وأسطح البطانة إلى طحن الشظايا متوسطة الحجم إلى مسحوق ناعم، مما يحقق تفكك المونومرات المعدنية.
2.4 تصريف المواد المصنفة
في مطاحن الكرات الشبكية، تعمل ألواح الشبكة الداخلية على حجب الجزيئات كبيرة الحجم، بينما تسمح بمرور الملاط الناعم ذي الجودة المطلوبة للتفريغ القسري. أما في مطاحن الكرات ذات التدفق الفائض، فيتدفق الملاط تلقائيًا عندما يصل مستوى السائل إلى حاجز التفريغ، مما يتحكم في نعومة الجزيئات النهائية لعمليات الفصل اللاحقة.
وفي الطحن الرطب، يختلط الماء بالخام لتكوين معلق يتدفق عبر منفذ التفريغ. أما الطحن الجاف فيتم بدون ماء، ويُستخدم أساسًا لإنتاج مساحيق المعادن غير الفلزية. بعد الطحن، تُفصل المعادن القيّمة تمامًا عن الشوائب غير المفيدة، لتكون جاهزة لعمليات الفصل اللاحقة.
3. 4 عوامل داخلية رئيسية تؤثر على نتائج الطحن
- تصنيف الكرات الفولاذية: يتم اختيار 3-4 أحجام قطرية متطابقة (كرات كبيرة، متوسطة، صغيرة) لاستهداف أحجام مختلفة من كتل التغذية. تعمل الكرات الكبيرة على تكسير الصخور الكبيرة؛ بينما تعمل الكرات الصغيرة على تكرير الحبيبات الدقيقة.
- معدل تغذية الخام: السرعة العالية جدًا تؤدي إلى انسداد المواد وتفريغها بشكل خشن؛ والبطء الشديد يؤدي إلى تصادمات الكرات الفارغة وتآكل الوسائط غير الضروري.
- تركيز الملاط: يُحافظ عليه عند نسبة كتلة صلبة تتراوح بين 65% و78% للطحن الرطب. الملاط السميك جدًا يُبطئ حركة الجزيئات؛ والملاط الرقيق جدًا يُقلل من زمن احتكاك الجزيئات.
- درجة تآكل البطانة: تتميز البطانات الجديدة بقدرة رفع عالية. أما البطانات المتآكلة فلا تستطيع رفع الكرات إلى الارتفاع الأمثل، مما يقلل من كفاءة الطحن بنسبة 20% أو أكثر.
شركة ساندريك شركةً رائدةً في تصنيع مطاحن الكرات في الصين، حيث تُصدّر مجموعةً واسعةً من معدات طحن الكرات المتينة والموفرة للطاقة والفعّالة تشغيلياً، والمخصصة لقطاعات الأسمنت والتعدين ومعالجة الخامات وغيرها. لا تترددوا في إرسال استفساراتكم إلينا.
