الطحن (الطحن)

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 10 صور
الموسوعة الحرة

الطاحونة هي جهاز، غالباً ما يكون هيكلاً أو آلة أو أداة مطبخ ، يُستخدم لتفتيت المواد الصلبة إلى قطع أصغر عن طريق الطحن أو السحق أو التقطيع. يُعدّ هذا التفتيت عملية أساسية في العديد من الصناعات . توجد أنواع عديدة من الطواحين، وتُعالج فيها أنواع مختلفة من المواد. تاريخياً، كانت الطواحين تُدار يدوياً أو بواسطة الحيوانات (مثلاً، باستخدام ذراع تدوير يدوي )، أو بواسطة حيوانات عاملة (مثلاً، طاحونة الخيول )، أو الرياح ( طاحونة هوائية )، أو الماء ( طاحونة مائية ). أما في العصر الحديث ، فتُدار عادةً بالكهرباء .

تتم عملية طحن المواد الصلبة بفعل قوى ميكانيكية تعمل على تفكيك بنيتها من خلال التغلب على قوى الترابط الداخلية. بعد الطحن، تتغير حالة المادة الصلبة: حجم الحبيبات، وتوزيعها، وشكلها.

يشير مصطلح الطحن أيضًا إلى عملية تكسير وفصل وتحديد حجم وتصنيف المواد الركامية (مثل خامات التعدين ). على سبيل المثال، يُستخدم تكسير الصخور أو طحنها لإنتاج ركام متجانس الحجم لأغراض البناء، أو فصل الصخور أو التربة أو المواد الركامية لأغراض الردم الإنشائي أو استصلاح الأراضي. كما تُستخدم عمليات طحن الركام لإزالة أو فصل الملوثات أو الرطوبة من الركام أو التربة، ولإنتاج "ردم جاف" قبل النقل أو الردم الإنشائي.

قد تخدم عملية الطحن الأغراض التالية في الهندسة:

  • زيادة مساحة سطح مادة صلبة
  • تصنيع مادة صلبة ذات حجم حبيبي مرغوب فيه
  • تحويل الموارد إلى لب الورق

قوانين الطحن

على الرغم من كثرة الدراسات في مجال مخططات التكسير، لا توجد معادلة معروفة تربط بين أعمال الطحن التقنية ونتائجها. وقد وضع مهندسو التعدين، بيتر فون ريتينجر وفريدريش كيك وفريد ​​تشيستر بوند، بشكل مستقل، معادلات تربط بين أعمال الطحن المطلوبة وحجم الحبيبات الناتجة، واقترح مهندس رابع، هو آر تي هوكي ، أن هذه المعادلات الثلاث قد تصف كل منها نطاقًا ضيقًا من أحجام الحبيبات، واقترح توحيدها على طول منحنى واحد يصف ما أصبح يُعرف بعلاقة هوكي . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]

في المطاحن ذات المحرك المحرك، لا تنطبق علاقة هوكي، وبدلاً من ذلك، يجب إجراء تجارب لتحديد أي علاقة. [ 4 ]

لتقييم نتائج الطحن، يلزم معرفة توزيع أحجام حبيبات المادة الأصلية (1) والمادة المطحونة (2). درجة الطحن هي نسبة الأحجام الناتجة عن توزيع الحبيبات. توجد عدة تعريفات لهذه القيمة المميزة:

  • درجة الطحن تشير إلى حجم الحبيبات d 80
Zد=د80،1د80،2{\displaystyle Z_{d}={\frac {d_{80,1}}{d_{80,2}}}\,}
بدلاً من قيمة d 80، يمكن أيضاً استخدام d 50 أو قطر حبيبي آخر.
  • درجة الطحن تشير إلى سطح محدد
ZS=Sv،2Sv،1=Sم،2Sم،1{\displaystyle Z_{S}={\frac {S_{v,2}}{S_{v,1}}}={\frac {S_{m,2}}{S_{m,1}}}\,}
يمكن إيجاد مساحة السطح النوعية التي تشير إلى الحجم S v ومساحة السطح النوعية التي تشير إلى الكتلة S m من خلال التجارب.
  • درجة الطحن المزعومة
Zأ=د1أ{\displaystyle Z_{a}={\frac {d_{1}}{a}}\,}
تُستخدم فجوة قالب التفريغ a لآلة الطحن للمواد الصلبة المطحونة في هذه الصيغة.

آلات الطحن

في مجال معالجة المواد، تُستخدم المطحنة لتقليل حجم الجسيمات الدقيقة عن طريق الاحتكاك وقوى الضغط على مستوى حجم الحبيبات. انظر أيضًا الكسارة للاطلاع على آليات إنتاج جسيمات أكبر. عمومًا، تتطلب عمليات الطحن كمية كبيرة نسبيًا من الطاقة؛ ولهذا السبب، اقتُرحت مؤخرًا طريقة تجريبية لقياس الطاقة المُستهلكة موضعيًا أثناء الطحن باستخدام آلات مختلفة. [ 5 ]

مطحنة ذاتية الإنتاج

تُسمى المطاحن ذاتية الطحن بهذا الاسم نسبةً إلى عملية الطحن الذاتي للخام: حيث تقوم أسطوانة دوارة بقذف صخور الخام الكبيرة بحركة متتالية، مما يؤدي إلى تكسيرها بالصدم وطحن الجزيئات الدقيقة بالضغط. وهي تشبه في طريقة عملها مطحنة SAG الموضحة أدناه، ولكنها لا تستخدم كرات فولاذية. تُعرف هذه المطاحن أيضًا باسم طحن الخام الخام (ROM).

تشغيل مطحنة الكرات

مطحنة الكرات

تُعدّ مطحنة الكرات نوعًا شائعًا من المطاحن الدقيقة . تتكون من أسطوانة دوارة مائلة قليلًا أو أفقية، مملوءة جزئيًا بكرات ، عادةً ما تكون من الحجر أو المعدن ، والتي تطحن المواد إلى النعومة المطلوبة عن طريق الاحتكاك والارتطام بالكرات الدوارة. تعمل مطاحن الكرات عادةً بنسبة شحن كرات تقارب 30%. تتميز مطاحن الكرات بصغر قطرها نسبيًا وطولها، وغالبًا ما يتراوح طولها بين 1.5 و2.5 ضعف قطرها. يكون مدخل التغذية من أحد طرفي الأسطوانة ومخرج التفريغ من الطرف الآخر. تُستخدم مطاحن الكرات بشكل شائع في صناعة أسمنت بورتلاند وفي مراحل الطحن الدقيقة لمعالجة المعادن. قد يصل قطر مطاحن الكرات الصناعية إلى 8.5  متر (28  قدمًا) بمحرك 22 ميجاواط، [ 6 ] يستهلك ما يقارب 0.0011% من إجمالي الطاقة في العالم (انظر قائمة الدول حسب استهلاك الكهرباء ). مع ذلك، توجد نسخ صغيرة من مطاحن الكرات في المختبرات حيث تُستخدم لطحن عينات المواد لضمان الجودة.

تستخدم تنبؤات الطاقة لطواحين الكرات عادةً الشكل التالي لمعادلة بوند: [ 7 ]

هـ=10دبليو(1P80-1F80){\displaystyle E=10W\left({\frac {1}{\sqrt {P_{80}}}}-{\frac {1}{\sqrt {F_{80}}}}\right)\,}

أين

  • E هي الطاقة (كيلوواط ساعة لكل طن متري أو طن قصير)
  • W هو مؤشر العمل الذي يتم قياسه في مطحنة كروية مخبرية (كيلوواط ساعة لكل طن متري أو طن قصير).
  • P 80 هو حجم منتج دائرة الطحن بالميكرومتر
  • F 80 هو حجم تغذية دائرة الطحن بالميكرومتر.

مطحنة بورستون

وهناك نوع آخر من المطاحن الدقيقة الشائعة الاستخدام وهي مطحنة بورستون الفرنسية ، والتي تشبه مطاحن الدقيق القديمة .

بكرات طحن عالية الضغط

تتكون أسطوانة الطحن عالية الضغط، والتي يُشار إليها غالبًا باسم HPGR أو مكبس الأسطوانات، من أسطوانتين متطابقتين في الأبعاد، تدوران عكس بعضهما البعض بنفس السرعة المحيطية. ويؤدي التغذية الخاصة للمواد السائبة عبر قادوس إلى تكوين طبقة من المواد بين الأسطوانتين. تتحرك وحدات التحميل في إحدى الأسطوانتين بشكل خطي، وتُضغط على طبقة المواد بواسطة نوابض أو أسطوانات هيدروليكية. تتجاوز الضغوط في طبقة المواد 50 ميجا باسكال (7000 رطل لكل بوصة مربعة )، وعادةً ما تتراوح بين 100 و300 ميجا باسكال. وبذلك، تُضغط طبقة المواد لتشكل جزءًا صلبًا يزيد حجمه عن 80%.

تتشابه مكبس الأسطوانة إلى حد ما مع الكسارات الأسطوانية ومكابس الأسطوانة المستخدمة في ضغط المساحيق، ولكن الغرض والبناء وطريقة التشغيل تختلف.

يؤدي الضغط الشديد إلى تكسر الجزيئات داخل طبقة المواد المضغوطة إلى جزيئات أدق، كما يُسبب تشققات دقيقة على مستوى حجم الحبيبات. وبالمقارنة مع مطاحن الكرات، تحقق مطاحن الضغط العالي استهلاكًا أقل للطاقة النوعية بنسبة تتراوح بين 30 و50%، على الرغم من أنها ليست شائعة الاستخدام مثل مطاحن الكرات نظرًا لحداثة تقنيتها.

نوع مشابه من الكسارات الوسيطة هو الكسارة ذات الحافة الدوارة، والتي تتكون من صينية دائرية بها عجلتان ثقيلتان أو أكثر تُعرف باسم المطاحن تدوران بداخلها؛ ويتم دفع المواد المراد سحقها أسفل العجلات باستخدام شفرات المحراث المرفقة.

مطحنة الحصى

تُسبب الأسطوانة الدوارة احتكاكًا وتآكلًا بين حصى الصخور وجزيئات الخام. يُمكن استخدامها في الحالات التي يجب فيها تجنب تلوث المنتج بالحديد الناتج عن الكرات الفولاذية . يُستخدم الكوارتز أو السيليكا عادةً لانخفاض تكلفة الحصول عليهما.

مطحنة قضبان

تُسبب الأسطوانة الدوارة احتكاكًا وتآكلًا بين قضبان الصلب وجزيئات الخام. ويُستخدم مصطلح "مطحنة القضبان" أيضًا كمرادف لمطحنة التقطيع ، التي تُنتج قضبانًا من الحديد أو معادن أخرى. وتُعد مطاحن القضبان أقل شيوعًا من مطاحن الكرات في طحن المعادن.

تختلف القضبان المستخدمة في المطحنة، والتي عادةً ما تكون مصنوعة من فولاذ عالي الكربون، في كل من الطول والقطر. ومع ذلك، كلما صغر حجم القضبان، زادت مساحة سطحها الإجمالية، وبالتالي زادت كفاءة الطحن. [ 8 ]

مبدأ تشغيل مطحنة SAG

مطحنة SAG

SAG هو اختصار للطحن شبه الذاتي. مطاحن SAG هي مطاحن ذاتية الطحن تستخدم أيضًا كرات الطحن مثل مطحنة الكرات. عادةً ما تكون مطحنة SAG مطحنة أولية أو في المرحلة الأولى. تستخدم مطاحن SAG شحنة كرات تتراوح بين 8 و21%. [ 9 ] [ 10 ] يبلغ قطر أكبر مطحنة SAG 12.8 مترًا (42 قدمًا)، وتعمل بمحرك بقوة 28 ميجاواط (38000 حصان). [ 11 ] تم تصميم مطحنة SAG بقطر 13.4 مترًا (44 قدمًا) وقدرة 35 ميجاواط (47000 حصان). [ 12 ]

يؤدي الاحتكاك بين كرات الطحن وجزيئات الخام إلى طحن جزيئات أدق. تتميز مطاحن SAG بقطرها الكبير وطولها القصير مقارنةً بمطاحن الكرات. يُبطّن الجزء الداخلي من المطحنة بألواح رفع لرفع المواد داخلها، حيث تسقط من هذه الألواح على باقي شحنة الخام. تُستخدم مطاحن SAG بشكل أساسي في مناجم الذهب والنحاس والبلاتين، ولها تطبيقات أيضًا في صناعات الرصاص والزنك والفضة والألومينا والنيكل.

طاحونة برجية

تُعدّ مطاحن الأبراج، التي تُعرف أيضًا بالمطاحن العمودية أو المطاحن المُحَرَّكة أو مطاحن إعادة الطحن، وسيلةً أكثر كفاءةً لطحن المواد إلى أحجام جسيمات أصغر، ويمكن استخدامها بعد مطاحن الكرات في عملية الطحن. وكما هو الحال في مطاحن الكرات، تُضاف كرات أو حصى الطحن (الفولاذية) إلى المطاحن المُحَرَّكة للمساعدة في طحن الخام، إلا أن هذه المطاحن تحتوي على لولب كبير مُثبَّت عموديًا لرفع المواد وطحنها. في مطاحن الأبراج، لا يوجد تأثير متتالي كما هو الحال في مطاحن الطحن التقليدية. تُستخدم المطاحن المُحَرَّكة أيضًا بشكل شائع لخلط الجير الحي (CaO) في معلق الجير. تتميز مطاحن الأبراج بعدة مزايا: انخفاض مستوى الضوضاء، وكفاءة استخدام الطاقة، وانخفاض تكاليف التشغيل.

مطحنة مطرقة سطحية

مطحنة الصدم العمودية (مطحنة VSI)

تقوم مطحنة الصدم العمودي (VSI) بقذف جزيئات الصخور أو الخام على لوحة مقاومة للتآكل عن طريق قذفها من مركز دوار يدور على عمود رأسي. يستخدم هذا النوع من المطاحن نفس مبدأ كسارة الصدم العمودي (VSI) .

أنواع مطاحن الطحن

طاحونة هوائية في كوريما ، مقاطعة يوجيفا ، إستونيا
طاحونة مائية في كوسامو ، شمال أوستروبوتنيا ، فنلندا

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ لينش، أ. ج.؛ رولاند، س. أ. (2005). "الفصل الثاني: العلم والعلماء" . تاريخ الطحن . جمعية التعدين والمعادن والاستكشاف. ISBN 978-0-87335-238-3تم الاطلاع عليه بتاريخ 2022-10-04 .
  2. ↑ أ. يانكوفيتش؛ هـ. دوندار؛ ر. ميهتا‡ (مارس 2010). "العلاقات بين طاقة التكسير وحجم المنتج لخام الماغنيتيت" (ملف PDF) . مجلة معهد جنوب أفريقيا للتعدين والمعادن . 110 .
  3. ↑ هوكي، آر تي (1961). "مقترح للتسوية السليمانية بين نظريات ريتينجر وكيك وبوند" . scribd.com .
  4. ↑ توماس، أ؛ فيليبوف، ل.و. (1999). "الكسور، والكسور الهندسية، وطاقة التكسير لجزيئات المعادن". المجلة الدولية لمعالجة المعادن . 57 (4): 285. Bibcode : 1999IJMP...57..285T . doi : 10.1016/S0301-7516(99)00029-0 .
  5. ↑ بارون، م.؛ شامايو، أ.؛ ماركيورو، ل.؛ رافي، ج. (2005). "مجسات جذرية لقياس تأثير الطاقة على المواد الحبيبية" (ملف PDF) . تكنولوجيا المساحيق المتقدمة . 16 (3): 199. doi : 10.1163/1568552053750242 .
  6. ↑ "ABB" . اتصالات ABB .
  7. ↑ إثراء المعادن – النظرية الثالثة للتفتيت – ملخص الوثيقة . Onemine.org. تاريخ الاطلاع: 9 أكتوبر 2010.
  8. ↑ ويلز، بكالوريوس (2006). تكنولوجيا معالجة المعادن: مقدمة للجوانب العملية لمعالجة الخامات واستخلاص المعادن . المجلد 7، الطبعة 7. أمستردام، بوسطن، ماساتشوستس. ص 157. ISBN   0750644508.
  9. ↑ ستروماير، إس. وفاليري، دبليو. الابن. تحسين دائرة مطحنة SAG في شركة إرنست هنري للتعدين . ResearchGate.net
  10. ↑ مولار، أندرو ل.؛ هالبي، دوغ ن.؛ بارات، ديريك ج. (2002). تصميم مصانع معالجة المعادن، وممارساتها، والتحكم بها: وقائع المؤتمر . جمعية مهندسي التعدين والمعادن والاستكشاف. ص 2369–. ISBN  978-0-87335-223-9تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 أكتوبر 2012 .
  11. ^ فان دي فيجفيكن ، مارتن (أكتوبر 2010). “المطاحن و GMDs” (PDF) . التعدين الدولي : 30.
  12. ↑ محركات طحن بدون تروس . abb.com