الإنجليزيةالمقدمة
في عمليات الطحن الصناعية، تلعب طواحين الكرات دورًا حاسمًا في تقليل المواد إلى مساحيق دقيقة أو أحجام جسيمات أصغر مناسبة لمختلف التطبيقات. وتتأثر كفاءة الطاحونة الكرية بشكل كبير بنسبة المواد إلى الكرة، والتي تشير إلى نسبة الكتلة بين المواد المطحونة ووسائط الطحن (الكرات) داخل الطاحونة. ولا تؤثر هذه النسبة على كفاءة طحن الطاحونة فحسب، بل تؤثر أيضًا على استقرارها التشغيلي واستهلاكها للطاقة وتكاليف الصيانة. يستكشف هذا التقرير أهمية الحفاظ على نسبة مثالية من المواد إلى الكرة، وعلاقتها بكفاءة الأنابيب، وطرق تحديد النسبة في الممارسة العملية، والأخطاء الشائعة لتجنب.
نسبة المواد إلى الكرة هي عامل رئيسي في ضمان أن طاحونة الكرات تعمل بكفاءة. وتؤثر هذه النسبة بشكل مباشر على سمك طبقة المواد داخل كل غرفة، مما يؤثر على معدل تدفق المواد من خلال الطاحونة، ودرجة الطحن، والطاقة المستهلكة لكل طن من المواد المعالجة. وتمكّن نسبة المواد إلى الكرة المتوازنة وسائط الطحن من تطبيق قوى التأثير والاستنزاف بفعالية على المادة، مما يحسن كفاءة الطحن.
وتبعا لنسبة المادة إلى الكرة، يمكن أن تؤدي التعديلات المختلفة إلى تعزيز الكفاءة:
تعديلات منخفضة النسبة: عندما تكون النسبة منخفضة، يعني ذلك عدم كفاية المواد في غرفة الطحن مقارنة بوسائط الإعلام. وتشمل التعديلات الرامية إلى زيادة الكفاءة ما يلي:
تقليل المساحة المفتوحة للصفائح الرقية: يساعد ذلك على الاحتفاظ بالمواد في الطاحونة لفترات أطول، مما يعزز احتمال تحقيق جسيمات أدق.
تقليل حجم غربال جهاز الفرز: باستخدام مناخل أصغر، يتم فصل الجسيمات الدقيقة بشكل أكثر فعالية، مما يعزز الطحن الدقيق.
إضافة ثقوب العودة إلى مخروط التفريغ: يمكن ان يزيد ذلك من توزيع المواد داخل المطحنة، مما يساعد على تحسين الطحن.
تعديلات عالية النسبةعندما تكون نسبة المادة إلى الكرة مرتفعة، يكون هناك فائض من المادة مقارنة بوساطات الطحن المتاحة، مما يؤدي في كثير من الأحيان إلى طحن غير فعال. تشمل التعديلات الفعالة ما يلي:
زيادة المساحة المفتوحة للحجاب الحاجز: يمكن أن يعزز ذلك إنتاجية المواد، وتجنب الإفراط في الملء وضمان إمكانية طحن الوسائط بفعالية.
استخدام كرات أكبر: يمكن لوسائط الطحن الأكبر استخدام قوة ارتطام أكبر، تكون مناسبة لكميات المواد الأعلى.
توسيع لوحات الرفع أو إزالة لوحات غير مرئية: هذه التعديلات الهيكلية تساعد على توزيع وتنظيم تدفق المواد.
وتضمن النسبة المثلى من المواد إلى الكرة أن عملية الطحن تستخدم أقل طاقة لكل طن من المواد المعالجة وتزيد من إنتاجية الطاحونة.
وتعتبر العلاقة بين نسبة المواد إلى الكرة وكفاءة طاحونة الأنابيب أساسية في تصميم الطاحونة وتشغيلها. تتكون الطواحين الأنبوبية عمومًا من غرف متعددة، مع تصميم كل غرفة لمرحلة محددة من الطحن. ومن الضروري لتحقيق الكفاءة الحفاظ على نسبة مثلى بين المادة والكرة عبر الغرف:
الدائرة الأولى: بالنسبة للطواحين المزودة بمكبس أسطواني، ينبغي أن تحتوي الغرفة الأولى على نسبة من المادة إلى الكرة حوالي 18 ٪، مما يسمح بتعرض نصف الكرة هذا التكوين يتيح التوازن الأمثل لحمل المواد، والحد من تآكل الكرة مع الحفاظ على الطحن الكافي.
الدائرة الثانية: يجب أن تحتوي هذه الغرفة، التي تعالج عادة الطحن الدقيق، على نسبة من المواد إلى الكرة تحافظ على التوزيع المتساوي لطبقة المواد على الوسائط. فالنسبة التي تكون منخفضة أو مرتفعة جدًا ستعطل كفاءة الطحن.
غرفة الطحن الجميلة(�) تتطلب غرفة الطحن الدقيقة عادة طبقة من المواد أرق، تتراوح سمكها بين 10 و 20 مم تقريباً، وتبلغ نسبة المادة إلى الكرة حوالي 8 في المائة. إذا كانت النسبة منخفضة جدًا، تعمل وسائط الطحن في حالة طحن فارغة ) مما يؤدي إلى التآكل المفرط واستهلاك الطاقة دون فعالية الطحن.
وتسلط دراسة حالة صناعية الضوء على كيف أن انخفاض نسبة المواد إلى الكرة يؤدي إلى ارتفاع درجات حرارة الطاحونة، وارتفاع استهلاك الكرة، وزيادة استخدام الطاقة. عندما تكون وسائط الطحن في غرفة الطحن الدقيقة غير مغطاة بشكل كاف بالمواد، يعمل ما يصل إلى 1/8 من وسائط الطحن في حالة غير فعالة، مما يزيد من تكاليف التشغيل. وعلى العكس من ذلك، تؤدي النسب المرتفعة بشكل مفرط إلى صعوبات في التحكم في العيار وتقليل كفاءة الطحن الكلية بسبب فرط امتلاء غرفة الطاحونة.
كما لوحظ، ترتبط كفاءة الطاقة مباشرة بنسبة المواد إلى الكرة. وتظهر الدراسات أنه مقابل كل زيادة تدريجية في نسبة المواد إلى الكرة فوق النقطة المثلى، يرتفع استهلاك الطاقة بشكل غير متناسب. ويرجع عدم الكفاءة هذا إلى الطاقة المطلوبة لنقل المواد الزائدة من خلال الطاحونة دون أن يتم طحنها بشكل كاف.
وتكشف البيانات التجريبية عن تأثير نسب المواد إلى الكرة المختلفة على وقت الطحن وما ينتج عنه من دقة. في إحدى الدراسات، عندما زادت نسبة المواد إلى الكرة من 10 ٪ إلى 15 ٪، تضاعف وقت الطحن من 20 إلى 40 دقيقة. ومع ذلك، على الرغم من زيادة الوقت، لم يتم تحقيق الجودة المطلوبة (34 ٪ بقايا تراكمية في 0.045 ملم)، مما يشير إلى انخفاض العائدات من زيادة النسبة دون تعديلات أخرى.
بالنسبة للمواد عالية الصلابة ذات أحجام الجسيمات الأصغر من 0.08mm، تكون النسبة المتوازنة حرجة بشكل خاص. وتستخدم كرات الطحن الأصغر عادة لمثل هذه المواد، مما يتطلب تحكمًا دقيقًا في نسبة المواد إلى الكرة. عندما تكون النسبة عالية جداً
عدم كفاية قوة التأثير: تمارس الكرات الصغيرة قوة ارتطام محدودة، وتصبح غير فعالة عندما تمتص طبقة سميكة من المواد الطاقة.
مقاومة المواد المتزايدة: تعني النسبة المرتفعة غالبًا أن وسائط الطحن يجب أن تعمل بجد لنقل المواد خلال الطاحونة، مما يقلل من سرعة الطحن وكفاءته.
وتؤكد هذه النتائج أهمية الحفاظ على نسبة مضبوطة لتجنب إهدار الطاقة وسوء أداء الطحن.
في حين يمكن من الناحية النظرية حساب نسبة المادة إلى الكرة، في البيئات العملية عادة ما يتم تقديرها على أساس خبرة المشغل والملاحظة. وهذا ينطبق بشكل خاص على المطاحن ذات الدوائر المفتوحة، حيث يكون تدفق المواد أحادي الاتجاه، ويجب إجراء التعديلات في الوقت الحقيقي.
إيقاف الطاحونة فجأة: يجب إيقاف الطاحونة فجأة للسماح للمشغِّل بفحص طبقة المواد. وهذا يتطلب إيقاف الطاحونة في موقع دقيق، الأمر الذي يتطلب التنسيق مع التحكم المركزي والمهارة لدى المشغل#39 جزء.
تحديد موقع باب الطاحونة: يجب إيقاف باب الطاحونة بزاوية محددة (عادة في موضع مرئي مثل 12 o&)#39 ؛ الساعة). إذا تم فقدان هذا الموضع في المحاولة الأولى، يمكن للمشغل ضبط الوضع عن طريق تغيير زاوية التوقف.
التقييم البصري لطبقة المواد: بعد ايقاف الطاحونة، يقيِّم المشغِّلون سُمك طبقة المواد فوق طبقة الطحن. وهذا يعطي مؤشرًا تقريبيًا ولكن موثوقًا به لنسبة المواد إلى الكرة.
تساهم عدة مكونات داخل الطاحونة الكروية في نسبة المواد إلى الكرة وتؤثر على الكفاءة التشغيلية. ويسمح فهم هذه المكونات للمشغلين بإجراء تعديلات أكثر فعالية عند الضرورة.
تصميم الحجاب الحاجز: تؤثر المساحة المفتوحة للحجاب الحاجز وحجم فتحة الفحص بشكل مباشر على كمية المواد التي تمر بين الحجرات. تقلل الفتحات الأكبر من وقت احتجاز المواد، مما يقلل من نسبة المواد إلى الكرة.
لوحات رفع: تساعد الألواح الرافعة في رفع المواد لزيادة التفاعل مع وسائط الطحن. يمكن للصفائح الأطول رفع المزيد من المواد، مما يؤثر على سمك طبقة المواد الفعال.
تفريغ المخروط: زاوية المخروط وشكله يؤثران على معدل خروج المادة من كل غرفة. يسمح المخروط الأكثر انحدارًا بتدفق أسرع للمواد، مما يؤثر على نسبة المادة إلى الكرة.
كما يلعب قطر الكرة دورا حاسما. الكرات الأكبر توفر قوى تأثير أعلى، مناسبة للمواد الخشنة، ولكن قد لا تكون مثالية للمواد الدقيقة، حيث الكرات الأصغر يمكن أن تخلق المزيد من مساحة اتصال السطح. اختيار القطر الصحيح على أساس نوع المادة والدقة المطلوبة أمر ضروري للحفاظ على أفضل نسبة من المادة إلى الكرة.
وللحفاظ على كفاءة عملية الطحن، ينبغي تجنب طرق معينة. وكثيرا ما تؤدي الأخطاء في السيطرة على نسبة المواد إلى الكرة إلى عدم الكفاءة التشغيلية، والتآكل المفرط، وهدر الطاقة.
تقييد التهوية: ان تدفق الهواء في طاحونة الكرات ضروري لإزالة الجسيمات الدقيقة ومنع الطحن المفرط. تقليل التهوية يقلل من فعالية الطاحونة ويمكن أن يسبب تراكم الغرامات الزائدة.
زيادة مقاومة تدفق الهواء عن طريق تعديل الأغشية: قد يؤدي لحام الألواح الفولاذية للحد من تدفق الهواء إلى خلق مقاومة ولكنه يعطل تدفق المواد الطبيعية، مما يؤدي إلى طحن غير متساو واستهلاك عال للطاقة.
وللمراقبة الفعالة لتدفق المواد دون المساس بالتهوية، ينبغي التركيز على ما يلي:
استخدام أجهزة الفحص المناسبة(أ) يضمن تعديل أجهزة الفرز والتحكم في المناطق المفتوحة ذات الحجاب الحاجز تدفق المواد بمعدل أمثل.
تجنب الحواجز الجسديةفي الغرفة الأولى، استخدم التعديلات الضرورية فقط وتجنب خلق انسدادات حول الحلقة المركزية.
وفي حين أن نسبة المواد إلى الكرة عامل رئيسي في كفاءة طاحونة الكرات، فإن تقنيات التحسين المتقدمة تتجاوز مجرد تعديل النسبة استنادا إلى المشاهدات التشغيلية. العديد من العوامل، بما في ذلك نوع الطاحونة، وخصائص المواد، وظروف التشغيل، يجب أن تؤخذ في الاعتبار لخلق بيئة الطحن المثلى. يمكن استخدام أنظمة النمذجة والتحكم المتقدمة لتحديد هذه النسبة بشكل أكثر دقة والحفاظ عليها.
طريقة العناصر المنفصلة (DEM) المحاكاة(�) تتيح عمليات محاكاة النماذج الرقمية للعمق تحليل ديناميات تدفق المواد داخل طاحونة كروية. ومن خلال محاكاة حركة وتأثير وسائط الطحن الفردية، يمكن أن تتنبأ نماذج الطحن الديناميكي بتأثير نسب المواد إلى الكرة المختلفة على أداء الطاحونة. وتساعد هذه المحاكاة على فهم كيفية تأثير التغيرات في نسبة المادة إلى الكرة على توزيع قوى الطحن، ووقت احتجاز المواد، وتخفيض حجم الجسيمات.
ديناميكيات الموائع الحسابية: بالإضافة إلى نموذج DEM، يمكن استخدام CFD لنمذجة تدفق الهواء ونقل المواد داخل المطحنة. وهذا مهم بشكل خاص للتحكم في تدفق الهواء وفهم كيفية تفاعل المواد والوسائط داخل الطاحونة، وخاصة عند تحسين تدفق المواد وإزالة الجسيمات الدقيقة.
خوارزميات التحسين: تستخدم العديد من الطواحين خوارزميات تحسين تستند إلى جمع البيانات في الوقت الحقيقي. تقوم هذه الأنظمة بضبط المعلمات التشغيلية مثل معدل تغذية المواد وسرعة الطاحونة واستهلاك الطاقة للحفاظ على نسبة المواد إلى الكرة المثلى طوال عملية الطحن. ومن خلال الرصد المستمر لأداء الطاحونة، يمكن أن تقلل مثل هذه الخوارزميات من استهلاك الطاقة مع زيادة الإنتاجية وكفاءة الطحن.
الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي: أصبح الذكاء الاصطناعي وأدوات التعلم الآلي شائعة بشكل متزايد في عمليات الطحن. ويمكن لهذه الأنظمة تحليل كميات هائلة من البيانات التاريخية وإجراء تعديلات في الوقت الحقيقي للحفاظ على نسبة مثالية من المواد إلى الكرة، ومراعاة التقلبات في خصائص المادة، اهتراء الكرة، والتغيرات في ظروف الطحن.
وتمكن هذه التقنيات المتقدمة من اتباع نهج أكثر دقة ودينامية لتحقيق النسبة المثلى من المواد إلى الكرة، مما يؤدي إلى تعزيز كفاءة الطاحونة، وخفض استهلاك الطاقة، وتقليل تكاليف التشغيل إلى الحد الأدنى.
ويتطلب الحفاظ على نسبة مثلى من المواد إلى الكرة رصدا مستمرا واستراتيجيات تشغيلية تكيفية. وفيما يلي بعض أفضل الممارسات التي يمكن أن تساعد المشغلين على الحفاظ على الكفاءة في عمليات طحن الطاحونات الكروية:
استهلاك الطاقة الطاحونة: يرتبط استهلاك الطاقة مباشرة بنسبة المواد إلى الكرة. ومن خلال مراقبة استهلاك الطاقة، يمكن للمشغلين تقييم كفاءة الطحن وتحديد ما إذا كانت نسبة المواد إلى الكرة عالية جدًا أو منخفضة جدًا. غالباً ما تشير الزيادات في استهلاك الطاقة مع عدم وجود زيادة مقابلة في دقة المنتج إلى حمل مفرط للمواد.
توزيع حجم الجسيمات: يساعد رصد توزيع حجم الجسيمات في ناتج المطحنة على تقييم فعالية عملية الطحن. ويشير ثبات PSD مع توزيع متساوي للجسيمات إلى أن نسبة المادة إلى الكرة هي الأمثل. يمكن أن تشير الاختلافات الكبيرة في PSD إلى عدم التوازن في نسبة المواد إلى الكرة.
طحن وسائل الإعلام: يمكن أن تشير معدلات التآكل المرتفعة لوسائط الطحن إلى نسبة غير مناسبة بين المادة والكرة، خاصة في الحالات التي تكون فيها الوسائط كبيرة جدًا بالنسبة لكمية المواد التي تتم معالجتها. تساعد مراقبة معدلات التآكل بانتظام على ضبط حجم الكرة وحمل المواد لمنع التآكل المفرط.
لا ينبغي أن تكون نسبة المادة إلى الكرة ثابتة ولكن ينبغي تعديلها على أساس التغيرات في خصائص المادة. وتشمل هذه الخصائص ما يلي:
العسر(�) تتطلب المواد الأكثر صلابة عموما نسبة أعلى من المواد إلى الكرة لضمان الطحن الكافي. وبالنسبة للخامات الأكثر صلابة، قد تكون هناك حاجة أيضًا إلى كرات أكبر لتوفير قوة التأثير المطلوبة لتقليل الحجم.
المحتوى الرطب: يمكن أن يؤثر محتوى الرطوبة في المادة على معدل تدفقها من خلال الطاحونة. وقد تتطلب المواد الرطبة نسبة مختلفة من المادة إلى الكرة لضمان طحن المادة على نحو كاف دون التسبب في انسداد أو تراكم زائد للحمأة.
الاحتكاك: يمكن أن تؤدي المواد ذات الكشط العالي إلى تآكل سريع لوسائط الطحن. وبالنسبة لهذه المواد، يجب تعديل حجم الكرة ونسبة المادة إلى الكرة للحد من تآكل الوسائط مع الحفاظ على كفاءة الطحن.
أنظمة التحكم الآلي: العديد من طواحين الكرات الحديثة مجهزة بأنظمة تحكم متقدمة تضبط نسبة المواد إلى الكرة في الوقت الحقيقي. وتعتمد هذه الأنظمة على أجهزة الاستشعار والبيانات من مقاييس أداء الطاحونة مثل حجم الجسيمات واستهلاك الطاقة وملابس وسائط الطحن لإجراء التعديلات اللازمة. تضمن الأنظمة الآلية أن تبقى النسبة ضمن النطاق الأمثل، مما يقلل من الحاجة إلى التدخل اليدوي.
تحسين العمليات المستندة إلى الذكاء الاصطناعي: كما ذكر سابقا، يمكن استخدام خوارزميات الذكاء الاصطناعي لتحليل البيانات التاريخية وتحسين نسبة المادة إلى الكرة على أساس ظروف تشغيل محددة. تأخذ هذه الأنظمة في الاعتبار الاختلافات في مواد التغذية، تآكل الكرة، وسحب الطاقة لضبط النسبة باستمرار لتحقيق أقصى كفاءة.
الصيانة الروتينية ضرورية لضمان أن جميع مكونات الطاحونة، مثل الأغشية، وألواح الرفع، ومخاريط التفريغ، تعمل بشكل صحيح. يمكن لعمليات التفتيش المنتظمة تحديد قضايا مثل انسداد الأغشية أو لوحات الرفع البالية، والتي قد تعطل تدفق المواد وتؤثر على نسبة المواد إلى الكرة. ويضمن الحفاظ على هذه المكونات في حالة مثالية تشغيل أكثر سلاسة وأداء طحن ثابت.
نسبة المادة إلى الكرة هي واحدة من أهم العوامل التي تؤثر على كفاءة طواحين الكرة. ويضمن الحفاظ على النسبة المثلى الطحن الفعال والحد الأدنى من استهلاك الطاقة وتقليل التآكل على وسائط الطحن. ومع ذلك، فإن هذه النسبة ليست معلما ثابتا وينبغي تعديلها على أساس مجموعة من العوامل بما في ذلك الخصائص المادية، وتصميم الطاحونة، وظروف التشغيل.
وقد عززت التقنيات المتقدمة، مثل محاكاة النماذج الرقمية (DEM) والكلوروفورم الكلوروفلوري (CFD)، وتحسين نظم الرصد في الوقت الحقيقي، إلى حد كبير قدرة المشغلين على ضبط نسبة المواد إلى الكرة لتحسين أداء الطاحونة. بالإضافة إلى ذلك، تساهم الصيانة المنتظمة وأنظمة التحكم الديناميكية والتعديلات على أساس خصائص المواد في الكفاءة الكلية لعملية الطحن.
وباختصار، فإن فهم العلاقة بين نسب المواد والكرة، إلى جانب استخدام أفضل الممارسات للتحسين، يمكن أن يؤدي إلى تحسينات كبيرة في كفاءة الطاحونة، وتخفيض التكاليف التشغيلية، وتحسين جودة المنتج. ومع التقدم المستمر في تكنولوجيا التحكم في الطاحونة، أصبحت إمكانية تحقيق أفضل أداء للطحن أكبر من أي وقت مضى.
قدم طلبك،
سنتصل بك في أسرع وقت ممكن
شركة سانشين للمواد الجديدة، المحدودة تركز على إنتاج وبيع الخرز الخزفي وأجزاء مثل وسائط الطحن، والخرز الناسف، والكرة الحاملة، والجزء الإنشائي، والبطانات المقاومة للتآكل الخزفي، والجسيمات النانوية المسحوق النانوي
الإنجليزية
الروسية
الفرنسية
الإسبانية
البرتغالية
العربية