تأثير كرات ألومينا على طحن وطفو تركيزات النحاس الخشنة

1. المقدمة

في المجال المعقد لمعالجة خام النحاس، تلعب مرحلتا الطحن والطفو أدوارًا محورية في تحديد الكفاءة والربحية الإجمالية للعملية. لطالما كان الخيار التقليدي لوسائل الطحن، مثل كرات الصلب، هو القاعدة. ومع ذلك، ومع تزايد الطلب على كفاءة أعلى وتكاليف أقل وممارسات أكثر استدامة في صناعة التعدين، يجري استكشاف وسائط طحن بديلة. وقد ظهرت كرات ألومينا، مع خصائصها الفريدة، باعتبارها محتملة تغيير اللعبة. وتعمق هذه الدراسة الشاملة في تأثير استخدام كرات الألومينا بدلا من كرات الصلب في إعادة طحن مركزات النحاس الخام، وتحليل مختلف الجوانب من كفاءة الطحن ومعدل التآكل إلى استهلاك الطاقة وأداء الطفو.

2. تعزيز كفاءة الطحن باستخدام كرات الألومينا

2-1 التجارب المتعلقة بمعدل الملء

تم تقييم استخدام كرات الألومينا لإعادة طحن النحاس الخام المركز بدقة تحت معدلات ملء مختلفة: 20 ٪ و 25 ٪ و 30 ٪ و 33 ٪ و 35 ٪. وقد تم اختيار هذه المعدلات للفهم الشامل لكيفية تأثير نسبة وسائط الطحن في الطاحونة على عملية الطحن. وكانت النتائج لافتة للنظر. وعندما وصلت نسبة الملء إلى 35%، كانت أعلى كفاءة للطحن. في هذا المعدل، كانت 95.32% من الجسيمات ≤76μm و 71.36% ≤38.5μm. وبمقارنة هذه الأرقام مع تلك التي تم الحصول عليها مع كرات الصلب، كان من الواضح أن كرات الألومينا بمعدل ملء 35 ٪ شهدت تحسينات كبيرة. وكانت هناك زيادة 3.63 ٪ في نسبة الجسيمات ≤76μm وزيادة 7.45 ٪ في نسبة الجسيمات ≤38.5μm. وهذا يشير إلى أن كرات الألومنيوم، عندما يتم ملؤها على النحو الأمثل، يمكن تحقيق منتج أكثر دقة الحبيبات، وهو أمر حاسم لعمليات التعوم اللاحقة.

2-2 مزايا الاستهلاك والطاقة

بالإضافة إلى تعزيز توزيع حجم الجسيمات، أظهرت كرات الألومينا مزايا ملحوظة أخرى. إنخفض إرتداؤها بنسبة مذهلة 82.14% مقارنة بكرات الصلب وهذا الانخفاض في التآكل له أهمية كبيرة لأنه يؤثر بشكل مباشر على تكاليف التشغيل. كرات الصلب، بسبب التآكل الميكانيكي والكهروكيميائي خلال عملية الطحن الرطبة، تميل إلى التحلل مع مرور الوقت. ولا يؤثر هذا التدهور على كفاءة طحنها فحسب بل يتطلب أيضاً عمليات استبدال متكررة. مع كرات الألومينا، تنخفض الحاجة إلى مثل هذه الاستبدالات المتكررة بشكل كبير.
وعلاوة على ذلك، تم تخفيض استهلاك الطاقة بنسبة 56.70 ٪ عند استخدام كرات الألومينا. وفي صناعة حيث قد تشكل تكاليف الطاقة جزءاً كبيراً من النفقات الإجمالية، فإن هذا الانخفاض يشكل نعمة كبيرة. ولا يؤدي انخفاض استهلاك الطاقة إلى وفورات في التكاليف فحسب، بل ينسجم أيضا مع التركيز العالمي المتزايد على ممارسات التعدين المستدامة. وبالتالي، تثبت كرات الألومينا أنها ذات كفاءة عالية وبديلة فعالة من حيث التكلفة لكرات الصلب في طحن النحاس الخام المركز.

3. تحديات في النحاس الخام المركز إعادة الطحن

3-1 المسائل المتعلقة بالكرة الفولاذية

تواجه طرق الطحن الرطبة التقليدية التي تعتمد على كرات الصلب العديد من التحديات. تسبب القوى الميكانيكية أثناء الطحن، جنبا إلى جنب مع التآكل الكهروكيميائي في البيئة الرطبة، تآكل كبير لكرات الصلب. مع مرور الوقت، يؤدي البلى المستمر إلى تدهور في شكل وحجم كرات الصلب. وهذا بدوره له تأثير ضار على كفاءة الطحن. كرات الصلب البالية وغير المنتظمة لم تعد قادرة على طحن النحاس الخام المركز بفعالية كما كانت عندما كانت جديدة.
وللحفاظ على مستوى معين من كفاءة الطحن، يلزم استبدال كرات الصلب بشكل متكرر. هذا الاستبدال المتكرر لا ينطوي فقط على تكلفة شراء كرات جديدة ولكن أيضا العمل والوقت اللازم لعملية الاستبدال. وبالإضافة إلى ذلك، فإن وقت التعطل أثناء فترة الاستبدال يزيد من تعطيل تدفق الإنتاج، مما يؤدي إلى زيادة التكاليف التشغيلية بوجه عام.

٣ -٢ وعد الكرات الألومينية

ولمواجهة هذه التحديات وتحسين كفاءة الطحن مع خفض التكاليف، كانت وسائط الطحن البديلة مثل كرات الخزف الألومينا موضوع دراسة مستفيضة. تشتهر كرات ألومينا بقوتها العالية، وصلابتها، ومقاومتها للارتداء، واستقرارها الكيميائي. هذه الخصائص تجعلها مناسبة للغاية لمختلف الصناعات. في صناعة السيراميك، تضمن طبيعتها المقاومة للتآكل أداءً طويل الأمد في طحن المواد الخزفية. في صناعة الزجاج، يمكنهم طحن المواد الخام الزجاجية بكفاءة دون تلويث المنتج بسبب استقرارها الكيميائي. وفي الصناعة الكيميائية، يمكنها أن تتحمل البيئات الكيميائية القاسية أثناء عمليات الطحن.
في قطاع التعدين، واعتماد كرات الألومينا يتزايد تدريجيا. وتوفر متانتها وأداؤها المتفوق حلاً قابلاً للتطبيق للمشاكل المرتبطة بكرات الصلب. وتركز هذه الدراسة على وجه التحديد على كيفية 95 ٪ من كرات الألومينا يمكن أن تعزز كفاءة الطحن والأداء الطفو في إعادة طحن النحاس الخام المركز، وتوفير بديل مستدام واقتصادي لصناعة التعدين.

4. إعادة الطحن -عملية التعويم للتركيز الخشن للنحاس

4-1 عملية محطة سيزو لمعالجة مناجم تكسير النحاس (المرحلة الثانية)

محطة معالجة سيزو لمنجم ديكسينغ للنحاس (المرحلة الثانية) هي عملية واسعة النطاق تعالج 20،000 طن من الخام يوميا. عملية إعادة الطحن هنا هي عملية متعددة الخطوات ومنسقة للغاية
ويخضع المركز الخام للمرحلة الأولى للتصنيف المسبق. وهذه الخطوة الأولية حاسمة لأنها تفصل بين الجسيمات الخشنة والرقيقة في المركز الخشن. ثم يتم توجيه التدفق المنخفض، والذي يتكون من الجسيمات الخشنة، إلى الطاحونة الكروية لإعادة الطحن. الطاحونة الكرية هي المكان الذي يحدث فيه اختزال الحجم الفعلي للجسيمات. ويدخل التصريف الناتج عن عملية إعادة الطحن، إلى جانب المركزات الناتجة عن مرحلتي تنظيف، في تصنيف التفتيش. تعمل هذه المرحلة على تحسين توزيع حجم الجسيمات، وضمان أن الجسيمات المثالية الحجم فقط هي التي تتحرك للأمام في هذه العملية. ثم يندمج الفائض من تصنيف الفحص مع فائض التصنيف المسبق قبل التقدم إلى مرحلة فصل النحاس -الكبريت. فصل النحاس -الكبريت هذا هو خطوة حاسمة في الحصول على مركز النحاس النهائي.
وقد صممت هذه العملية المتعددة الخطوات لضمان التوزيع الأمثل لحجم الجسيمات من أجل التعويم اللاحق واسترجاع المعادن. ويتم تنظيم كل خطوة بعناية لزيادة كفاءة العملية الشاملة وجودة مركز النحاس النهائي.

5. تنصيب تجريبي

5.1 طحن الكرة الفولاذية وسائل الإعلام الأداء

لكرات طحن الفولاذ، مع كثافتها العالية، خصائص معينة تؤثر على عملية الطحن. وتؤدي كثافتها إلى زيادة حمولة الطاحونة، والتي قد تبدو في البداية مفيدة للطحن. ومع ذلك، مع مرور الوقت، فإنها تعاني من تآكل وتشوه كبير. وتظهر البيانات المستمدة من الدراسة أن متوسط معدل تآكل كرات الصلب هو 28 غرام/طن.
في اختبار طحن الكرة الفولاذية، تم استخدام كرات 35 مم بمعدل ملء 35 ٪. وكانت نتائج هذا الاختبار كما يلي: في التصنيف المسبق للفائض، كانت 95.06% من الجسيمات ≤76μm و 75.95% ≤38.5μm. في تصنيف التفقد الفائض، كان 85.43% من الجسيمات ≤76μm و 52.44% ≤38.5μm. وكان إجمالي الفيض 91.69% من الجسيمات ≤76μm و 63.91% ≤38.5μm. وتم قياس كفاءة الطحن عند 0.887 طن/(مم ° ساعة).
كرات الصلب، بسبب كثافتها العالية، تميل إلى طحن المواد. هذا الطحن يؤدي إلى توليد جسيمات دقيقة مفرطة. ويمكن أن يكون لهذه الجسيمات الدقيقة المفرطة تأثير سلبي على أداء الطفو. بالإضافة إلى ذلك، يؤدي تآكل وسائط طحن الصلب إلى إطلاق أيونات الحديد. ويمكن لأيونات الحديد هذه أن تغير كيمياء الملاط، مما يقلل بدوره من كفاءة الطفو.

5.2 اختبار طحن كرة ألومينا

لاختبار طحن كرات الألومينا، تم استخدام كرات طحن الألومينا من 15 ملم، 25 ملم، و 35 ملم مع نسبة شحن أولية من 3:4:3. وبمجرد تحديد معدل التعبئة الأمثل، يتم تجديد كرات الألومينا 35 ملم فقط. وقد أبقيت ظروف اختبار كل من كرات طحن الصلب وكرات طحن الألومينا متماثلة لضمان إجراء مقارنة دقيقة ونزيهة.
كرات ألومينا، مع انخفاض كثافتها وارتفاع مقاومة التآكل، وخلق بيئة طحن فريدة من نوعها. وانخفاض كثافتها يعني أنها لا تطحن المواد بقدر كرات الصلب، مما يقلل من توليد الجسيمات الدقيقة غير الضرورية. وتضمن مقاومتها العالية للتآكل الحفاظ على شكلها وحجمها لفترة أطول، مما يوفر أداء طحن أكثر اتساقًا. ويساعد هذا المزيج من الخصائص على ضمان أفضل ظروف إعادة طحن للتركيز الخام النحاسي.

6. النتائج الرئيسية

6-1 تأثير معدل الحشو على كفاءة الطحن

اختبرت الدراسة معدلات ملء كرات الألومينا من 20 ٪ و 25 ٪ و 30 ٪ و 33 ٪ و 35 ٪، في حين الحفاظ على كرات الصلب في معدل ملء 35 ٪ للمقارنة. وأظهرت النتائج بوضوح تأثير معدل الملء على كفاءة الطحن.
عند معدل تعبئة 20 ٪، وكان أداء كرات الألومينا أقل قليلا من أن كرات الصلب. كما ارتفع معدل الملء ولكن ظل أقل من 35 ٪، ومحتوى الجسيمات الدقيقة في فائض كرات الألومينا كان أقل من كرات الصلب. ومع ذلك، عندما وصل معدل الملء إلى 35 ٪، كانت عفة التدفق من كرات الألومينا أعلى من كرات الصلب. مع 95.32% من الجسيمات ≤76μm و 71.36% ≤ 38.5μm، حققت كرات الألومنيوم بمعدل التعبئة هذا منتج أكثر دقة -الحبيبات.
وتشير هذه النتائج إلى وجود علاقة إيجابية بين زيادة معدلات ملء كرات الألومينا وتعزيز كفاءة الطحن. بالإضافة إلى ذلك، الاستقرار الكيميائي لكرات الألومينا يلعب دورا حاسما. وهو يمنع إطلاق أيونات معدنية غير مرغوب فيها، مما يساعد في الحفاظ على بيئة طينية أكثر استقراراً لعملية التعويم اللاحقة. وتعتبر البيئة الطينية المستقرة ضرورية لتحقيق الطفو الفعال لأنها تسمح لكواشف الطفو بالتفاعل بشكل أكثر فعالية مع جزيئات النحاس.

6-2 معدل ارتداء كرات طحن الألمنيوم

تم إجراء اختبار تتبع لمدة نصف شهر لتحديد معدل تآكل كرات الألومينا. وكانت النتائج مذهلة. ووجد أن متوسط معدل تآكل كرات الألومينا يبلغ 4.7 غ/طن، وهو أقل بكثير من معدل تآكل كرات الصلب البالغ 28 غ/طن. وهذا يمثل انخفاضا بنسبة 83.21 ٪ في البلى.
هذا الانخفاض الكبير في التآكل له العديد من الآثار. أولا، يؤدي إلى وفورات كبيرة في التكاليف. ومع انخفاض معدل الاهتراء، يقل استهلاك وسائط الطحن، مما يعني الحاجة إلى إنفاق أموال أقل على شراء كرات جديدة. ثانيا، يقلل معدل التآكل المنخفض من وقت التعطل المطلوب لتجديد الكرة. في عملية التعدين المستمر، يعتبر تقليل وقت التعطل أمرًا حيويًا للحفاظ على الإنتاجية العالية. وبالتالي، فإن معدل ارتداء أقل من كرات الألومينا لا يقلل فقط التكاليف ولكن يحسن أيضا كفاءة العملية الشاملة.

6-3 استهلاك الطاقة من كرات طحن الألومينا

ويشكل استهلاك الطاقة في عملية الطحن مصدر قلق كبير في صناعة التعدين. وقارنت الدراسة بين استهلاك الطاقة في مطحنة كرات الألومينا ومطحنة كرات الصلب. وعملت طاحونة كرات الألومنيوم لمدة 2738.7 ساعة واستهلكت 190734.48 كيلوواط/ساعة، وبلغ استهلاك الوحدة للطاقة 0.084 كيلوواط/طن. على النقيض من ذلك، عملت مطحنة كرات الصلب لمدة 2773.18 ساعة واستهلكت 502208.96 كيلوواط/ساعة، مع وحدة استهلاك الطاقة 0.194 كيلوواط/طن.
أدى التحول إلى كرات الألومينا إلى انخفاض بنسبة 56.70 ٪ في استهلاك الطاقة. وهذا الانخفاض في استهلاك الطاقة ليس مفيدا من منظور توفير التكاليف فحسب، بل أيضا من منظور الاستدامة البيئية. ويعني انخفاض استهلاك الطاقة انخفاض البصمة الكربونية، وهو ما يتماشى مع الجهود العالمية الرامية إلى جعل صناعة التعدين أكثر ملاءمة للبيئة.

6-4 التأثير على أداء التعويم

وأجريت دراسة مدتها 20 يوما لمقارنة مؤشرات التعويم قبل وبعد التحول إلى كرات الألومينا. وأظهرت النتائج أن التبديل كان له تأثير ضئيل على أداء التعويم. وفي الواقع، طرأ تحسن طفيف على الرتبة النهائية لركاز النحاس ومعدل استرداد النحاس بالمقارنة مع استخدام كرات الصلب.
ويمكن أن يعزى تحسن أداء الطفو إلى عدة عوامل. كرات ألومينا تنتج جزيئات أقل فائقة الدقة أثناء الطحن. يمكن أن تتداخل الجسيمات فائقة الدقة في بعض الأحيان مع عملية الطفو عن طريق التسبب في تكتل غير مرغوب فيه أو عن طريق كونها صغيرة جدًا بحيث لا يمكن التقاطها بفعالية من قبل فقاعات الطفو. وبالإضافة إلى ذلك، يساعد الاستقرار الكيميائي لكرات الألومينا في الحفاظ على استقرار كيمياء الملاط. وتعتبر كيمياء الملاط المستقرّة ضرورية للتشغيل السليم لكواشف الطفو المسؤولة عن الفصل الانتقائي لجسيمات النحاس من غانغ.

7. خاتمة

في الختام، ثبت أن كرات الألومينا هي بديل فعال لكرات الصلب في إعادة طحن النحاس الخام المركز، وتقدم العديد من المزايا الهامة.
عند معدل تعبئة 35 ٪، حققت كرات الألومينا نتائج طحن أدق مقارنة مع كرات الصلب. مع 95.32 ٪ من الجسيمات ≤76μm و 71.36 ٪ ≤38.5 μm، تفوقت على كرات الصلب من حيث توزيع حجم الجسيمات، وهو أمر حاسم لكفاءة التعويم.
انخفض معدل ارتداء وسائل الطحن من كرات الألومينا بنسبة 83.21 ٪ مقارنة مع كرات الصلب. وهذا الانخفاض في التآكل لا يقلل من تكاليف التشغيل فحسب، بل يزيد أيضًا من طول عمر وسائط الطحن، مما يقلل من تكرار عمليات الاستبدال ويقلل من وقت التعطل.
تم تخفيض استهلاك الطاقة بنسبة 56.70 ٪ عند استخدام كرات الألومينا. ويسهم هذا الانخفاض في استخدام الطاقة في كل من كفاءة التكلفة والاستدامة البيئية، مما يجعل عملية التعدين أكثر جدوى من الناحية الاقتصادية وأكثر ملاءمة للبيئة.
وعلى الرغم من التغيرات الهامة في وسائط الطحن، ظل أداء الطفو مستقراً مع تحسن طفيف في درجة تركيز النحاس النهائي ومعدل الاستخلاص. وهذا يشير إلى أن التحول إلى كرات الألومينا لا يؤثر سلبا على عملية استعادة النحاس بشكل عام.
وخلاصة القول إن اعتماد كرات طحن الألومينا في معالجة النحاس المركّز يتيح كفاءة طحن فائقة، وتكاليف تشغيلية أقل، وتعزيز الاستدامة. ويمثل استخدامها في عمليات التعدين خطوة هامة نحو التوصل إلى حلول لمعالجة المعادن تتسم بالكفاءة والفعالية من حيث التكلفة والصديقة للبيئة. ومع استمرار صناعة التعدين في البحث عن سبل لتحسين عملياتها والحد من أثرها البيئي، من المرجح أن تؤدي كرات الألومينا دورا متزايد الأهمية في المستقبل.