مطحنة (طحن)

مطحنة الاستنزاف

مطرقة مطحنة سطح الطاولة
أسماء أخرى	مطحنة الطحن
الاستخدامات	طحن
العناصر ذات الصلة	آلة طرد الهاون والمدقة

الطاحونة هي جهاز، غالبًا ما يكون هيكلًا أو آلة أو جهاز مطبخ ، يكسر المواد الصلبة إلى قطع أصغر عن طريق الطحن أو السحق أو القطع. يعد هذا السحق وحدة تشغيل مهمة في العديد من العمليات . هناك العديد من أنواع المطاحن المختلفة والعديد من أنواع المواد التي تتم معالجتها فيها. تاريخيًا، كانت المطاحن تعمل باليد أو بواسطة الحيوانات (على سبيل المثال، عبر كرنك يدوي )، أو حيوان عامل (مثل طاحونة الحصان )، أو الرياح ( طاحونة الهواء ) أو الماء ( طاحونة مائية ). في العصر الحديث، تعمل عادةً بالكهرباء .

تتم عملية طحن المواد الصلبة من خلال قوى ميكانيكية تعمل على تفتيت البنية عن طريق التغلب على قوى الترابط الداخلية. بعد عملية الطحن تتغير حالة المادة الصلبة: حجم الحبيبات، وترتيب حجم الحبيبات، وشكل الحبيبات.

يشير الطحن أيضًا إلى عملية تفكيك أو فصل أو تحديد حجم أو تصنيف المواد المجمعة (مثل خام التعدين ). على سبيل المثال، سحق الصخور أو طحنها لإنتاج حجم مجمع موحد لأغراض البناء، أو فصل الصخور أو التربة أو مواد التجميع لأغراض أنشطة التعبئة الهيكلية أو استصلاح الأراضي. تُستخدم عمليات طحن الكتل أيضًا لإزالة أو فصل التلوث أو الرطوبة من الكتل أو التربة وإنتاج "حشوات جافة" قبل النقل أو التعبئة الهيكلية.

يمكن أن تخدم عملية الطحن الأغراض التالية في الهندسة:

• زيادة مساحة سطح المادة الصلبة
• تصنيع مادة صلبة بحجم حبيبات مرغوب فيه
• استخلاص الموارد

على الرغم من العدد الكبير من الدراسات في مجال مخططات الكسر، لا توجد صيغة معروفة تربط بين أعمال الطحن الفنية ونتائج الطحن. أنتج مهندسو التعدين، بيتر فون ريتينجر وفريدريش كيك وفريد ​​تشيستر بوند بشكل مستقل معادلات لربط أعمال الطحن المطلوبة بحجم الحبوب المنتجة واقترح مهندس رابع، RTHukki، أن هذه المعادلات الثلاث قد تصف كل منها نطاقًا ضيقًا من أحجام الحبوب واقترح توحيدها على طول منحنى واحد يصف ما أصبح يُعرف باسم علاقة Hukki . ^{[1] [2] [3]}

في المطاحن التي يتم تحريكها، لا تنطبق علاقة هوكي وبدلاً من ذلك، يجب إجراء التجارب لتحديد أي علاقة. ^[4]

لتقييم نتائج الطحن، يلزم تحديد حجم حبيبات المادة المصدر (1) والمادة المطحونة (2). درجة الطحن هي نسبة الأحجام إلى ترتيب الحبيبات. هناك عدة تعريفات لهذه القيمة المميزة:

• درجة الطحن حسب حجم الحبوب d ₈₀

${\displaystyle Z_{d}={\frac {d_{80,1}}{d_{80,2}}}\,}$

بدلاً من قيمة d _80، يمكن أيضًا استخدام d _{50 أو قطر حبيبات آخر.}

• درجة الطحن حسب السطح المحدد

${\displaystyle Z_{S}={\frac {S_{v,2}}{S_{v,1}}}={\frac {S_{m,2}}{S_{m,1}}}\,}$

يمكن معرفة مساحة السطح المحددة التي تشير إلى الحجم S _v ومساحة السطح المحددة التي تشير إلى الكتلة S _{m من خلال التجارب.}

• درجة طحن مزعومة

${\displaystyle Z_{a}={\frac {d_{1}}{a}}\,}$

يتم استخدام فجوة قالب التفريغ أ لآلة الطحن للمواد الصلبة المطحونة في هذه الصيغة.

في معالجة المواد، تُعد المطحنة آلة لإنتاج تقليل حجم الجسيمات الدقيقة من خلال قوى التآكل والضغط على مستوى حجم الحبوب. انظر أيضًا الكسارة للآليات التي تنتج جزيئات أكبر. بشكل عام، تتطلب عمليات الطحن كمية كبيرة نسبيًا من الطاقة؛ ولهذا السبب، تم اقتراح طريقة تجريبية لقياس الطاقة المستخدمة محليًا أثناء الطحن باستخدام آلات مختلفة مؤخرًا. ^[5]

تُسمى المطاحن ذاتية التولد بهذا الاسم بسبب طحن الخام ذاتيًا: حيث تقوم الأسطوانة الدوارة بقذف صخور الخام الأكبر حجمًا في حركة متتالية مما يتسبب في كسر الصخور الأكبر حجمًا وطحن الجسيمات الدقيقة بالضغط. وهي تشبه في التشغيل مطحنة SAG كما هو موضح أدناه ولكنها لا تستخدم كرات فولاذية في المطحنة. تُعرف أيضًا باسم مطحنة ROM أو "Run Of Mine".

النوع النموذجي من المطاحن الدقيقة هو مطحنة الكرات . يتم ملء الأسطوانة الدوارة المائلة قليلاً أو الأفقية جزئيًا بالكرات ، وعادةً ما تكون حجرية أو معدنية ، والتي تطحن المواد إلى الدقة اللازمة عن طريق الاحتكاك والتأثير مع الكرات المتدحرجة. تعمل مطاحن الكرات عادةً بشحنة كروية تقريبية تبلغ 30٪. تتميز مطاحن الكرات بقطرها الأصغر (نسبيًا) وطولها الأطول، وغالبًا ما يكون طولها من 1.5 إلى 2.5 مرة القطر. تكون التغذية في أحد طرفي الأسطوانة ويكون التفريغ في الطرف الآخر. تُستخدم مطاحن الكرات عادةً في تصنيع الأسمنت البورتلاندي ومراحل الطحن الدقيقة لمعالجة المعادن. يمكن أن يصل قطر مطاحن الكرات الصناعية إلى 8.5 متر (28 قدمًا) بمحرك بقوة 22 ميجاوات، ^[6] يستهلك ما يقرب من 0.0011٪ من إجمالي طاقة العالم (انظر قائمة البلدان حسب استهلاك الكهرباء ). ومع ذلك، يمكن العثور على إصدارات صغيرة من مطاحن الكرات في المختبرات حيث تُستخدم لطحن مواد العينة لضمان الجودة.

تستخدم توقعات الطاقة لمطاحن الكرات عادةً الشكل التالي لمعادلة بوند: ^[7]

${\displaystyle E=10W\left({\frac {1}{\sqrt {P_{80}}}}-{\frac {1}{\sqrt {F_{80}}}}\right)\,}$

أين

• E هي الطاقة (كيلووات ساعة لكل طن متري أو قصير)
• W هو مؤشر العمل الذي يتم قياسه في مطحنة الكرات المعملية (كيلووات ساعة لكل طن متري أو قصير)
• P ₈₀ هو حجم منتج دائرة الطاحونة بالميكرومتر
• F ₈₀ هو حجم تغذية دائرة الطاحونة بالميكرومتر.

نوع آخر من المطاحن الدقيقة المستخدمة بشكل شائع هو مطحنة بوهرستون الفرنسية ، والتي تشبه مطاحن الدقيق القديمة .

تتكون أسطوانة الطحن عالية الضغط، والتي يشار إليها غالبًا باسم HPGRs أو مكبس الأسطوانة، من أسطوانتين بنفس الأبعاد، تدوران ضد بعضهما البعض بنفس السرعة المحيطية. يؤدي التغذية الخاصة للمواد السائبة من خلال القادوس إلى فراش مادة بين الأسطوانتين. يمكن لوحدات تحمل الأسطوانة الواحدة أن تتحرك خطيًا ويتم ضغطها على فراش المادة بواسطة زنبركات أو أسطوانات هيدروليكية. الضغوط في فراش المادة أكبر من 50 ميجا باسكال (7000 رطل لكل بوصة مربعة). بشكل عام، تصل إلى 100 إلى 300 ميجا باسكال. من خلال هذا يتم ضغط فراش المادة إلى جزء حجم صلب يزيد عن 80٪.

تتمتع مكبس الأسطوانة ببعض التشابه مع كسارات الأسطوانة ومكابس الأسطوانة لضغط المساحيق، ولكن الغرض والبناء وطريقة التشغيل مختلفة.

يؤدي الضغط الشديد إلى انكسار الجسيمات داخل فراش المادة المضغوطة إلى جسيمات أدق، كما يتسبب في حدوث تشققات دقيقة على مستوى حجم الحبيبات. وبالمقارنة بمطاحن الكرات، تحقق أجهزة توليد الطاقة عالية الضغط استهلاكًا أقل للطاقة بنسبة 30 إلى 50%، على الرغم من أنها ليست شائعة مثل مطاحن الكرات لأنها تقنية أحدث.

نوع مماثل من الكسارات المتوسطة هو كسارة الحافة، والتي تتكون من وعاء دائري مع اثنين أو أكثر من العجلات الثقيلة المعروفة باسم المطاحن تدور داخلها؛ يتم دفع المواد التي سيتم سحقها أسفل العجلات باستخدام شفرات المحراث المرفقة .

تتسبب الأسطوانة الدوارة في حدوث احتكاك وتآكل بين حصى الصخور وجزيئات الخام. ويمكن استخدامها حيث يجب تجنب تلوث المنتج بالحديد من الكرات الفولاذية . يستخدم الكوارتز أو السيليكا بشكل شائع لأن الحصول عليهما غير مكلف.

تتسبب الأسطوانة الدوارة في حدوث احتكاك وتآكل بين قضبان الفولاذ وجزيئات الخام. ^{[ بحاجة لمصدر ]} ولكن مصطلح "مطحنة القضبان" يستخدم أيضًا كمرادف لمطحنة التقطيع ، التي تصنع قضبانًا من الحديد أو معادن أخرى. تعد مطاحن القضبان أقل شيوعًا من مطاحن الكرات لطحن المعادن.

يمكن أن تختلف القضبان المستخدمة في المطحنة، والتي عادة ما تكون من الفولاذ عالي الكربون، في الطول والقطر. ومع ذلك، كلما كانت القضبان أصغر، كلما كانت المساحة السطحية الإجمالية أكبر وبالتالي، كلما زادت كفاءة الطحن. ^[8]

SAG هو اختصار لطحن شبه ذاتي التولد. مطاحن SAG هي مطاحن ذاتية التولد تستخدم أيضًا كرات طحن مثل مطحنة الكرات. مطحنة SAG هي عادةً مطحنة أولية أو مرحلة أولى. تستخدم مطاحن SAG شحنة كروية تتراوح من 8 إلى 21٪. ^{[9] [10]} أكبر مطحنة SAG يبلغ قطرها 42 قدمًا (12.8 مترًا) وتعمل بمحرك بقوة 28 ميجاوات (38000 حصان). ^[11] تم تصميم مطحنة SAG بقطر 44 قدمًا (13.4 مترًا) وقوة 35 ميجاوات (47000 حصان). ^[12]

يتسبب التآكل بين كرات الطحن وجزيئات الخام في طحن جزيئات أدق. تتميز مطاحن SAG بقطرها الكبير وطولها القصير مقارنة بمطاحن الكرات. الجزء الداخلي من الطاحونة مبطن بألواح رفع لرفع المواد داخل الطاحونة، حيث تسقط بعد ذلك من الألواح على بقية شحنة الخام. تُستخدم مطاحن SAG بشكل أساسي في مناجم الذهب والنحاس والبلاتين مع تطبيقات أيضًا في صناعات الرصاص والزنك والفضة والألومينا والنيكل.

تعد المطاحن البرجية، والتي تسمى غالبًا بالمطاحن الرأسية أو المطاحن المتحركة أو مطاحن إعادة الطحن، وسيلة أكثر كفاءة لطحن المواد بأحجام جزيئات أصغر، ويمكن استخدامها بعد المطاحن الكروية في عملية الطحن. مثل المطاحن الكروية، غالبًا ما تُضاف كرات الطحن (الفولاذية) أو الحصى إلى المطاحن المتحركة للمساعدة في طحن الخام، ومع ذلك تحتوي هذه المطاحن على برغي كبير مثبت عموديًا لرفع وطحن المواد. في المطاحن البرجية، لا يوجد عمل متتالي كما هو الحال في مطاحن الطحن القياسية. تعد المطاحن المتحركة شائعة أيضًا لخلط الجير الحي (CaO) في ملاط ​​الجير. هناك العديد من المزايا لمطاحن البرج: انخفاض الضوضاء، واستخدام الطاقة بكفاءة، وانخفاض تكاليف التشغيل.

تقوم مطحنة VSI بقذف جزيئات الصخور أو الخام ضد لوح التآكل عن طريق قذفها من مركز دوار يدور على عمود رأسي. يستخدم هذا النوع من المطاحن نفس مبدأ كسارة VSI .

• طاحونة هوائية تعمل بطاقة الرياح
• طاحونة مائية تعمل بالطاقة المائية
• طاحونة حصان تعمل بالطاقة الحيوانية
• عجلة المشي ، تعمل بالطاقة البشرية (قديمة: "جهاز المشي")
• طاحونة السفن ، تطفو بالقرب من ضفة النهر أو الجسر
• أرّاسترا ، مطحنة بسيطة لطحن وتفتيت (عادةً) خام الذهب أو الفضة.
• مطحنة الأسطوانة ، وهي معدات لطحن أو تفتيت الحبوب والمواد الخام الأخرى باستخدام الأسطوانات
• مطحنة الطوابع ، وهي آلة متخصصة لتقليص الخام إلى مسحوق لمزيد من المعالجة أو لتكسير مواد أخرى
• مكان عمل لصنع مواد التصنيع. كان مصطلح الطاحونة مستخدمًا بشكل شائع للإشارة إلى المصنع لأن العديد من المصانع في المراحل المبكرة من الثورة الصناعية كانت تعمل بواسطة طاحونة مائية، ولكن في الوقت الحاضر لا يُستخدم إلا في سياقات محددة قليلة؛ على سبيل المثال،
  • مصنع اللحاء ينتج لحاء الشجر للمدابغ
  • مطحنة عصير التفاح تسحق التفاح لإنتاج عصير التفاح
  • مطحنة الحبوب تطحن الحبوب إلى دقيق
  • معصرة زيت ، انظر الضغط الطارد ، البثق
  • مصنع الورق ينتج الورق
  • منشرة تقطع الأخشاب
  • مطحنة النشا
  • مصنع الصلب يصنع الصلب
  • يقوم مصنع السكر (يُسمى أيضًا مصفاة السكر ) بمعالجة البنجر السكري أو قصب السكر وتحويله إلى منتجات نهائية متنوعة
  • مصنع النسيج
    • مطحنة الحرير ، للحرير
    • مطحنة الكتان ، للكتان
    • مطحنة القطن ، للقطن
  • يتم استخدام آلة تقشير الأرز (وتسمى أيضًا مطحنة الأرز أو آلة تقشير الأرز) لتقشير الأرز
  • مطحنة البارود تنتج البارود

• "المطحنة"  . الموسوعة البريطانية . المجلد 18 (الطبعة الحادية عشرة). 1911.
• فيديو عن مطحنة دقيقة في تطبيقات التعدين
• تفاصيل مطحنة الدقيق
• صورة لمطحنة SAG أثناء التثبيت
• دليل وسائط الطحن