خردایش و دانه بندی

اندیس کار باند

به عقیده باند، مصرف انرژی در مواقعی که مواد در اثر نیروی کششی خرد شود در حدود یک هزارم حالتی است که مواد تحت تاثیر نیروی فشاری خرد می شوند.

برای تعیین اندیس کار باند مربوط به کانه های مختلف از دستور العمل استانداری که توسط خود باند تعیین شده  استفاده می شود. انديس كار براي هر نوع ماده اي، مشخص است و به صورت آزمايشگاهي- محاسباتي مورد اندازه گيري قرار مي گيرد.

اندیس کار مواد ورقه ای نظیر گرافیت و میکا بسیار بالاست. زیرا چنین موادی در اثر خردایش در ابتدا ورقه ورقه و لایه لایه می شوند و برای ریز کردن آنها نیاز به صرف انرژی بیشتر است، اما برای بدست آوردن کارایی مدار آسیا کنی  نسبت اندیس کاری که در آزمایشگاه از طریق مصرف انرژی و اندازه دانه ی ورودی و خروجی  اندازه گیری شده اند را نسبت به اندیس کار عملیاتی که در کارخانه صورت گرفته است، مقایسه می کنیم.

معرفی اجمالی سنگ شکنی و آسیا

سنگ شکنی اولین مرحله خردایش و دانه بندی مواد معدنی استخراج شده به منظور آزاد سازی کانی با ارزش از گانگ است که معمولا در 2 یا 3 مرحله و بصورت خشک انجام می شود.

در مرحله اولیه سنگ شکنی، سنگ هایی با ابعاد 1.5 متر (قطعات بزرگ حاصل از آتشباری) تا حدود 10 الی 20 سانتی متر خرد می شوند و در مرحله ثانویه، محصول سنگ سنگ شکن های اولیه را تا حد 0.5 تا 2 سانتی متر تبدیل می کند.

نکته مهم وقابل توجه در مرحله سنگ شکنی طراحی مخازن ذخیره در قبل از سنگ شکن ها است که هدف اصلی تعبیه این مخازن خوراک دهی یکنواخت به مدار سنگ شکنی است.

انواع مدار سنگ شکنی

•   مدار باز

سنگ شکنی مدار باز معمولا در مرحله سنگ شکنی میانی یا وقتی که خوراک آسیای میله ای، محصول سنگ شکن ثانویه باشد استفاده می کنند.

• مدار بسته

اگر محصول سنگ شکنی ثانویه خوراک آسیای گلوله ای باشد، از مدار بسته استفاده می کنند.

مزایایی که سنگ شکن مدار بسته دارد شامل:

دانه بندی آن محدود تر و میزان نرمه آن کمتر است.

ظرفیت سنگ شکن افزایش میابد و انرژی مصرفی آن کاهش می یابد.

کار در مدار بسته انعطاف بیشتری به کارخانه سنگ شکنی می دهد.

آزادی بیشتری برای مقابله با تغییرات احتمالی در شرایط کار وجود دارد.

در این روش با سر شکن کردن بی نظمی های موجود در بار اولیه ، دبی محصول خرد شده نیز منظم تر می شود.

آسیاها

نرم کردن آخرین مرحله فرآیند خردایش و دانه بندی است که در این مرحله ذرات در اثر مکانیزم ضربه و سایش خرد می شوند. آسیا ها به صورت محفظه فولادی استوانه ای گردان ساخته شده که محتوی بار خردکننده ای مانند میله و یا گلوله فولادی، سنگ هایی از جنس بسیار مقاوم و یا قطعاتی از خود ماده معدنی هستند که با چرخش آسیا باعث نرم کردن مواد می شوند.

معمولا در طی عملیات آسیا کردن، ذرات از ابعاد اولیه 5 تا 250 میلی متر به ابعاد 10 تا 300 میکرون کاهش می یابند.

بالاترین میزان انرژی مصرفی در کارخانه کانه آرایی به عملیات خردایش مربوط میباشد ، در نتیجه کنترل بهینه فرآیند آسیا کردن نقش مهمی در توجیه اقتصادی کارخانه دارد.

میزان خردایش مواد در مرحله آسیا کنی باید به گونه ای باشد که تا مواد به درجه آزادی مورد نظر برسند. از سوی دیگر بیش از حد نرم کردن  مواد هم منجر به خردایش بیش از حد گانگ شده که بخش عمده ماده معدنی را تشکیل می دهد. این مساله نه تنها از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست، بلکه در مراحل بعدی عملیات  نیز موجب بروز مشکل می شود، زیرا بیش از حد نرم شدن ماده با ارزش آن  را از محدوده کاربرد دستگاه ها خارج می کند.

آسیا ها به روش تر یا خشک کار می کنند. انتخاب روش های آسیا کنی تر یا خشک به نوع ماده معدنی و مراحل بعدی پرعیارسازی  و نوع روش فرآوری انتخاب شده بستگی دارد. وقتی فرآیند بعدی باید به طریقه تر انجام شود (برای مثال فلوتاسیون یا تغلیظ ثقلی)، خردایش به شیوه تر انتخاب منطقی تری است.

اندازه محصول نهایی توسط بار خرد کننده ، سرعت چرخش آسیا، نوع کانه تغذیه شده و زمان توقف ذرات در آسیا تعیین می شود.

گردش آسیا و سرعت بحرانی

سرعت  گردش آسیا  از عوامل مهمی است که در مکانیزم نرم کردن و مصرف انرژی آسیا نقش به سزایی دارد.

مسیر بار خرد کننده را میتوان به دو مرحله تقسیم کرد: در مرحله اول این بار بصورت چسبیده بر روی جدار داخلی آسیا یک مسیر صعودی را طی میکند. در مرحله دوم در لحظه ای که وزن این بار از نیروی گریز از مرکز تجاوز کند، از جداره آسیا رها شده و سقوط می کنند.

• در سرعت کم گردش آسیا، به دلیل ریزش گلوله ها در فواصل بسیار کوتاه، میزان ضربه وارد شده به مواد ناچیز است و مکانیزم نرم شدن ذرات در اثر سایش مواد با بار خرد کننده و بدنه آسیا انجام می شود.
• اگر آسیا با سرعت بیشتری بچرخد، بار خرد کننده بوسیله آسترهایی که در بدنه آسیا نصب شده است ، به نقاط بالاتر منتقل شده و از ارتفاع بیشتری بر روی مواد سقوط می کنند. در این حالت مکانیزم نرم شدن بیشتر ضربه بوده و تاثیر مکانیزم سایش حداقل می شود.
• اگر سرعت گردش آسیا در حدی باشد که در تمامی طول مسیر نیروی گریز از مرکز از نیروی ثقلی بیشتر باشد، بار خرد کننده در تمامی مدت گردش دستگاه به جدار داخلی آسیا چرخیده و سقوط نمی کند. این سرعت را سرعت بحرانی می نامند و مطلع هستید که در سرعت بحرانی عملیات خردایش انجام نمی شود.

برای پیدا کردن سرعت بحرانی آسیا از فرمول زیر استفاده می شود:     

D=قطر آسیا    d = قطر گلوله                                            N_c = 42.3 / (D-d)^1/2 

در عمل سرعت گردش آسیاهای میله ای در حدود 60 تا 70 درصد سرعت بحرانی و در آسیای گلوله ای 70 تا 80 درصد سرعت بحرانی در نظر گرفته می شود.

تغییر مکانیسم شکست

برای تغییر مکانیسم شکست از سایش به ضربه ، می توان تغییرات زیر را اعمال کرد:

• بزرگتر کردن قطر گلوله یا میله مصرفی
•  افزایش سرعت چرخش آسیا
•  افزایش دانسیته میله یا گلوله

دانسیته زیاد پالپ در داخل آسیا منجر به افزایش ویسکوزیته و ایجاد مقاومت بیش از حد در هنگام برخورد ذرات می شود و با کاهش کارایی مدار خردایش همراه است. دانسیته پایین پالپ نیز با سایش بار خرد کننده و آستر آسیا (به دلیل برخورد به یکدیگر) و در نتیجه کاهش کارایی مدار خردایش همراه است. نکته دیگر در مورد سرعت آسیا این است که در عملیات آسیا کنی به روش خشک نسبت به روش تر، سرعت آسیا بیشتر در نظر گرفته می شود.

با توجه به اصطکاک بالا و نیز تنش مکانیکی و سایشی زیاد بین دستگاه ها در خطوط خردایش و دانه بندی معادن و نیز با توجه به قیمت گران دستگاه ها و به صرفه و اقتصادی بودن تعمیرات این دستگاه ها ، مهندسین مکانیک و تکنسین های فنی گروه صدرا تجهیز مهرگان در بسترهای مختلفی از جمله باز طراحی و طراحی معکوس قطعات یدکی دستگاه های خردایش معدنی، تعمیر تجهیزات مکانیکی از قبیل یاتاقان ها ،‌ شافت ها ، توری ها ،‌گیربکس ، الکترو موتورها و … می توانند با صاحبان صنایع معدنی همکاری کنند.

با توجه به اهمیت خطوط خردایش و عدم امکان تعطیلی و شات داوون  بلند مدت در کارخانه ها این امکان در تیم فنی صدرا تجهیز مهرگان وجود دارد که در کمترین زمان و نیز در محل خود کارخانه و معادن به تعمیر و بازسازی و راه اندازی دستگاه های خطوط خردایش شما بپردازیم. تجربه ما در این زمینه رضایت مندی اکثر کارفرمایان پروژه ها را نشان داده است.