عند استخدام مطاحن الكرات، غالبًا ما يواجه الممارسون الذين ليس لديهم خبرة كبيرة مشكلة: كيفية إضافة الكرات الفولاذية إلى مطحنة الكرات وفقًا لنسبة حجم الكرة الفولاذية؟ يعتمد هذا بشكل أساسي على الخصائص المختلفة للكرة. مطحنة الكرات، مثل: حجم القطر، صلابة الخام، حجم جزيئات الخام لمطحنة الكرات، صلابة الكرة الفولاذية (الجودة)، سرعة مطحنة الكرات وعوامل أخرى.
1. المبادئ الأساسية لقياس حجم الكرات الفولاذية
صلابة المادة:كلما كانت المادة التي يتم طحنها أكثر صلابة، يجب أن تكون الكرات الفولاذية أكبر حجمًا.
قطر الطاحونة:بالنسبة للمطاحن الأكبر حجمًا، تتطلب قوة التأثير الأكبر استخدام كرات فولاذية أصغر حجمًا.
نوع القسم:عند استخدام أقسام ذات حاوية مزدوجة، يجب أن تكون الكرات الفولاذية أصغر من تلك المستخدمة في قسم ذو حاوية واحدة مع نفس قسم التفريغ.
توزيع الكرة:عادةً ما يتم استخدام توزيع الكرات على أربعة مستويات. وهذا يعني استخدام كرات أكبر وأصغر بكميات أقل، في حين تكون الكرات متوسطة الحجم أكثر انتشارًا. بعبارة أخرى، هناك "عدد أقل في الطرفين وعدد أكبر في المنتصف".
II. نسبة الكرة الفولاذية لكفاءة طحن عالية
لتحقيق كفاءة طحن مثالية، تعتبر نسبة الكرات الفولاذية التالية مثالية. يضمن هذا التوازن التشغيل الأكثر اقتصادًا لمطحنة الكرات:
| قطر الكرة الفولاذية (مم) | Φ100 | Φ80 | Φ60 | Φ40 | Φ20 |
| الكتلة/الحمل الكلي (%) | 7.50% | 6.90% | 33.50% | 30.10% | 22% |
ثالثًا: كيفية إضافة الكرات الفولاذية بناءً على نسب الحجم
عند تركيب مطحنة كرات جديدة لأول مرة، تمر بمرحلة تشغيل. خلال هذا الوقت، يجب أن يكون الحمل الأولي للكرات الفولاذية حوالي 80% من السعة القصوى للمطحنة. يمكن إضافة الكرات الفولاذية بما يتناسب مع حجمها (على سبيل المثال، Φ120mm، Φ100mm، Φ80mm، Φ60mm، Φ40mm)، مع التعديل بناءً على احتياجات تشغيل المطحنة.
تحميل الكرات الفولاذية وتحديد حجمها في مطاحن الكرات
كمية تحميل الكرة الفولاذية:يختلف إجمالي تحميل الكرات وفقًا لطراز مطحنة الكرات. على سبيل المثال، يبلغ الحد الأقصى لتحميل الكرات في مطحنة الكرات MQG1500×3000 (بسعة معالجة تتراوح بين 100 و150 طنًا) 9.5 إلى 10 أطنان. عند إضافة الكرات الفولاذية لأول مرة، يكون التوزيع عادةً على النحو التالي:
- الكرات الكبيرة (Φ120mm وΦ100mm): 30%-40%
- الكرات المتوسطة (Φ80 مم): 30%-40%
- الكرات الصغيرة (Φ60mm وΦ40mm): 30%
يجب أن يعتمد وزن الكرات الفولاذية المضافة على جودتها. ومن الأفضل استخدام الكرات الفولاذية عالية الجودة والمقاومة للتآكل. والكمية المثالية للكرات الفولاذية هي 0.8 كجم لكل طن من الخام للحصول على كرات عالية الجودة، بينما قد تتطلب الكرات الفولاذية العامة 1-1.2 كجم لكل طن من الخام.
نسبة حجم الكرة الفولاذية:يعتمد حجم الكرات الفولاذية المضافة على قطر مطحنة الكرات:
- بالنسبة للمطاحن التي يبلغ قطرها أقل من 2500 مم، استخدم كرات Φ100mm، وΦ80mm، وΦ60mm.
- بالنسبة للمطاحن التي يزيد قطرها عن 2500 مم، استخدم كرات Φ120mm، وΦ100mm، وΦ80mm.
رابعًا: اختيار وسائط الطحن المقاومة للتآكل (كرات الطحن)
في عام 1994، وضعت صناعة مواد البناء في الصين معيار JC/T535-94 "كرات الطحن المصبوبة من سبائك الكروم لصناعة مواد البناء". وقد تم تحسين هذا المعيار لاحقًا بالمعيار الوطني GB/T17445-1998 "كرات الطحن المصبوبة"، والذي يحدد التركيب الكيميائي والخصائص الميكانيكية والمواصفات وطرق الفحص للكرات عالية الكروم والكرات متوسطة الكروم والكرات منخفضة الكروم وكرات الحديد المطاوع الباينيت.
V. خصائص كرات الطحن عالية الجودة
يجب أن تتميز كرات الطحن ذات الجودة الجيدة بالخصائص الرئيسية التالية:
يرتدي مقاومة:يجب أن تكون كرات الطحن مقاومة لأشكال مختلفة من التآكل، بما في ذلك القطع والتشوه والتقشير الناتج عن التعب. بالنسبة لتآكل القطع، فإن الصلابة العالية ضرورية. بالنسبة لتآكل التشوه والتعب، يجب أن تتمتع الكرات بإجهاد إجهادي مرتفع، وإجهاد تلامسي، ومقاومة إجهاد التأثير.
قوة تحمل التأثير:يجب أن تتمتع كرات الطحن بمقاومة ممتازة للتأثير، مع عدم حدوث أي كسر في ظل ظروف التأثير المتكررة.
قابلية التصلب:يجب أن تتمتع الكرات، وخاصة الكبيرة منها (Φ100mm)، بصلابة موحدة على السطح لمنع فقدان الاستدارة وضمان الأداء المتسق.
الجودة المعدنية:يجب إنتاج كرات الطحن عالية الجودة وفقًا للمعايير المحددة دون عيوب الصب مثل شوائب الخبث أو شوائب الرمل.
بالنسبة لغرف الطحن الخشنة، يوصى باستخدام كرات عالية الكروم، بينما يمكن استخدام كرات منخفضة الكروم للطحن الناعم. في تطبيقات الطحن الرطب، يفضل استخدام كرات منخفضة الكروم أو كرات فولاذية مزورة، حيث تكون مقاومة التآكل للكرات عالية الكروم أقل فعالية في ظل الظروف المسببة للتآكل. لتحسين مقاومة التآكل، تعتبر الكرات المصبوبة بالمعادن الخيار الأفضل.
6. تحسين نظام تحميل الكرة
يعد نظام تحميل الكرات المصمم جيدًا أمرًا بالغ الأهمية لتشغيل الطاحونة بكفاءة. ويشمل عدة عوامل:
- جودة الكرة الفولاذية:يشير هذا إلى كثافة الكرات الفولاذية وصلابتها ومقاومتها للتآكل.
- حجم الكرة الفولاذية:تولد الكرات ذات القطر الأكبر قوى تأثير أكبر، بينما تساعد الكرات الأصغر في طحن جزيئات الخام الدقيقة عن طريق زيادة عدد التأثيرات لكل وحدة زمنية.
- معدل ملء الكرة:كلما كان قطر الكرة أصغر (عندما يكون معدل الملء ثابتًا)، زاد عدد الكرات وبالتالي زادت وتيرة الصدمات.
بالنسبة للخامات الصلبة الخشنة، هناك حاجة إلى كرات ذات قطر أكبر وكثافة عالية لطحن أفضل. ومع ذلك، بالنسبة لجزيئات الخام الدقيقة، هناك حاجة إلى كرات أصغر لتحسين كفاءة الطحن. حاليًا، تضيف بعض أجهزة التركيز في الصين كرات فولاذية بقطر 100 مم بغض النظر عن حجم الخام، وهو أمر غير فعال ويؤدي إلى الإفراط في السحق وزيادة استهلاك الكرات الفولاذية. الكرات الأكبر تتآكل بشكل أسرع، مما يؤدي إلى ارتفاع التكاليف.
اقتراحات لاستبدال الكرات المزورة ذات الكروم المنخفض بالكرات ذات الكروم العالي
مع سعي الصناعات إلى تحقيق التقدم التكنولوجي لتعزيز الإنتاجية وخفض التكاليف، أصبح استبدال الكرات الفولاذية المزورة منخفضة الكروم بالكرات عالية الكروم ابتكارًا أساسيًا.
في حين تم استخدام الكرات منخفضة الكروم والكرات الفولاذية المزورة على نطاق واسع في صناعات مثل تصنيع الأسمنت ومحطات الطاقة الحرارية وتعدين خام الحديد، إلا أن مقاومتها للتآكل غالبًا ما تكون غير كافية. حاول بعض المصنعين المحليين استبدال الكرات منخفضة الكروم والكرات المزورة بكرات مصبوبة عالية الكروم. ومع ذلك، فقد أعاقت هذه الجهود جودة المنتج الرديئة، ونقص مقاومة التآكل، والكسر العرضي، مما يجعلها غير مجدية اقتصاديًا.
وعلى الرغم من هذه التحديات، فإن استبدال الكرات المزورة منخفضة الكروم بالكرات عالية الكروم يمثل قفزة كبيرة إلى الأمام، وخاصة في الصناعات ذات ظروف الطحن الصعبة. وبالنسبة للشركات التي تهدف إلى النمو، فإن التحسينات المستمرة في جودة المنتج وخفض التكاليف ضرورية لجني الفوائد الكاملة.
في العديد من الأسواق الأجنبية، أصبحت الكرات المصبوبة المصنوعة من سبائك الكروم العالي هي المعيار بالفعل. وقد طور باحثونا كرات عالية الصلابة وعالية الكروم توفر مقاومة ممتازة للتآكل ومقاومة للصدمات ومقاومة للتآكل. ومن خلال تحسين التركيب الكيميائي وعمليات المعالجة الحرارية، تحقق هذه الكرات:
- صلابة (HRC) أكبر من 56
- قيمة التأثير ≥4J/cm²
- متانة السقوط تصل إلى أكثر من 10000 مرة
- مقاومة التآكل أكثر من ضعف مقاومة الكرات القياسية منخفضة الكروم
يسلط هذا الابتكار الضوء على مقاومة التآكل الفائقة للكرات المحتوية على نسبة عالية من الكروم، مما يجعلها مستقبل وسائل الطحن في الصناعة.
7. المعلمات الرئيسية في طريقة توزيع الكرة على مرحلتين
عند استخدام طريقة توزيع الكرات ذات المرحلتين في المطاحن، يجب مراعاة العديد من المعلمات المهمة:
قطر الكرة كبير:على غرار توزيع الكرات متعدد المراحل، يعتمد اختيار قطر الكرة الكبير على حجم جسيم المادة التي يتم تغذيتها في الطاحونة. ومع ذلك، في طريقة المرحلتين، يعتمد القطر على حجم الجسيمات التمثيلي، وهو حجم الجسيمات الذي يشكل أكبر نسبة من المادة. في الممارسة العملية، يمكن أن يكون قطر الكرة الثانوي من التوزيع متعدد المراحل بمثابة مرجع. على سبيل المثال، إذا كان أقصى قطر للكرة في التوزيع متعدد المراحل 100 مم، فسيتم اختيار كرة فولاذية Φ90 مم لتوزيع الكرة الثانوي.
نسبة الكرة:يجب موازنة النسبة بين الكرات الكبيرة والصغيرة لضمان عدم تأثير إضافة كرات أصغر على معدل ملء الكرات الأكبر. عادةً، يجب أن تشكل الكرات الصغيرة ما بين 3% إلى 5% من وزن الكرات الكبيرة. في التطبيقات العملية، يوصى بالبدء بالحد الأدنى (3%) والتعديل وفقًا لظروف الإنتاج المحددة.
قطر الكرة الصغيرة:يعتمد حجم الكرات الصغيرة على الفجوة بين الكرات الأكبر، أي أنه مرتبط بقطر الكرات الكبيرة. وفقًا لإرشادات الصناعة، يجب أن يكون قطر الكرات الصغيرة بين 13% و33% من قطر الكرات الكبيرة.
