تعد مطحنة الكرة من المكونات الأساسية في خط إنتاج بلاط السيراميك. حيث تلعب دورًا حيويًا في عملية إنتاج بلاط السيراميك. بعد مرحلة الكسارة حيث يتم تحضير المواد الخام وتكسيرها، تبدأ مرحلة مطحنة الكرة كإجراء ثانٍ في خط الإنتاج.

لإنتاج البسكويت (جسم البلاط الخام)، يجب أولاً تحضير المسحوق المطلوب. يتم إنتاج هذا المسحوق من خلال عملية تجفيف الملاط في جهاز المجفف بالرش في مصنع السيراميك. من جهة أخرى، يتم تحضير الملاط نفسه عبر عملية مطحنة الكرة. في الواقع، تعتبر مطحنة الكرة أو مطحنة الطحن الكروية من المعدات الأساسية في صناعة السيراميك والتي تؤدي دورًا أساسيًا في عملية إنتاج الملاط. هذا الجهاز عبارة عن أسطوانة دوارة تحتوي على كرات. سنتناول في الأقسام التالية كيفية عمل هذه الآلة وتفاصيلها.

عمل مطحنة الكرة ودورها في إنتاج السيراميك

في عملية إنتاج بلاط السيراميك، قبل تحضير البسكويت (جسم البلاط الخام)، يجب تحضير مسحوق موحد. يتم الحصول على هذا المسحوق من خلال عملية إعداد الملاط في مطحنة الكرة. يتم إدخال المواد الخام مثل الكاولين، الفلسبار، السيليكا، والمركبات المعدنية الأخرى مع الماء إلى مطحنة الكرة ويتم تحويلها إلى ملاط بفعل حركة الكرات. تعتبر الكثافة واللزوجة والرواسب في الملاط أمورًا هامة في هذه المرحلة ويجب ضبطها وفقًا لعملية الإنتاج. داخل هذه الأسطوانة، توجد كرات عند دورانها تقوم بطحن المواد الخام عن طريق الاصطدام بالكرات وجدار الأسطوانة. من البديهي أنه عند دوران الأسطوانة، تقوم الكرات بالاصطدام بالمواد الخام بالإضافة إلى بعضها البعض وأيضًا مع جدار الأسطوانة. نتيجة لذلك، يتم تآكل بعض المواد وإضافتها إلى الخليط الأصلي (المواد التي تم إزالتها من الجدار والتآكل الناتج عن الكرات سيضاف إلى المواد الخام). ولهذا السبب يعتبر اختيار مادة جدار الأسطوانة ومواد الكرات أمرًا مهمًا جدًا في صناعة السيراميك.

مكونات مطحنة الكرة ودورها

• جسم مطحنة الكرة:
  الأسطوانة التي عادة ما تكون مصنوعة من الفولاذ ويتم تغطيتها من الداخل بخطوط حماية مختلفة.

• الخطوط الداخلية:
  تتكون من مواد مختلفة مثل الفولاذ، الألوبِيت، المطاط أو البازلت، وتعمل على حماية الجسم وتحسين التآكل. معظم جدران المطاحن مصنوعة من المطاط ولكن في الآونة الأخيرة يتم استخدام جدران الألوبِيت.

• كرات الطحن:
  تُصنع هذه الكرات من مواد متنوعة مثل الألوبِيت، الفولاذ، والبازلت، وتلعب دورًا كبيرًا في تحسين التآكل. في بعض الأحيان يتم استخدام كرات الحصى (سيليكا، فلسباتي-سيليسي، وأحيانًا كلسية) لطحن المواد الخام. من الأفضل استخدام كرات السيليكا لأن المواد الكلسية والفلسباتية تتسبب في زيادة التآكل.

سرعة دوران مطحنة الكرة وتسارع الكرات في تحضير الملاط السيراميكي

تعتبر سرعة دوران مطحنة الكرة من العوامل الأساسية في عملية الطحن والتكسير. إذا كانت السرعة عالية جدًا، ستلتصق الكرات بجدار الأسطوانة مما يتوقف عملية الطحن. من ناحية أخرى، إذا كانت السرعة منخفضة جدًا، لن تتحرك الكرات بشكل فعال ولن تتم عملية الطحن بشكل كافٍ. يتم الحصول على أفضل أداء عندما يكون هناك توازن بين الحركة الانزلاقية والحركة المتساقطة للكرات.

• تسارع منخفض:
  إذا كان تسارع الكرات منخفضًا، لن تحدث عملية السقوط الفعّال، مما يعني أننا لن نتمكن من طحن المواد بشكل جيد، وسيؤدي ذلك إلى زيادة التآكل على الكرات والجدران.

• تسارع متوسط:
  إذا كان تسارع الكرات مناسبًا، سيكون هذا هو أفضل وضع للطحن، حيث سيتم الحصول على حركة متساقطة ودورانية للكرات بشكل تكميلي.

• تسارع زائد:
  إذا كان تسارع الكرات أكثر من الحد المطلوب، بسبب القوة الطاردة المركزية، ستلتصق الكرات بجدران الأسطوانة، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في كفاءة العملية.

أنواع مطحنة الكرة

يمكن تصنيف مطاحن الكرة بناءً على معايير مختلفة مثل اتجاه المحور وطريقة دخول وخروج المواد. في هذا الجزء، سنستعرض الأنواع المختلفة بناءً على ثلاث معايير رئيسية:

1. أنواع مطحنة الكرة بناءً على اتجاه المحور:

   • مطحنة الكرة الأفقية:
     هذا النوع هو الأكثر شيوعًا في التطبيقات الصناعية. تكون هذه المطاحن أسطوانية الشكل وتُركب بشكل أفقي. تتحرك المواد ووسائط الطحن داخلها في حركة دائرية. تُستخدم المطاحن الأفقية بشكل واسع في معالجة المعادن، إنتاج الأسمنت، والصناعات الكيميائية. وهي فعّالة لطحن المواد من الخشنة إلى الدقيقة ولها تصميم بسيط يسهل صيانتها.

   • مطحنة الكرة الرأسية:
     على عكس المطاحن الأفقية، يتم تركيب هذا النوع بشكل عمودي. يؤدي هذا التصميم إلى زيادة الكفاءة الطاقية وتقليل المساحة المشغولة. تُستخدم المطاحن الرأسية عادةً للتطبيقات التي تتطلب طحنًا دقيقًا جدًا، مثل إنتاج الحبر، والطلاء، والصناعات الصيدلانية. قدرات هذه المطاحن في معالجة الجسيمات الدقيقة تجعلها مثالية للمواد عالية الجودة.

2. أنواع مطحنة الكرة بناءً على طريقة تغذية وتفريغ المواد:

   • مطحنة الكرة المستمرة:
     في المطاحن المستمرة، يتم إدخال المواد بسهولة من جهة المدخل، وبعد إتمام عملية الطحن، يتم إخراج المواد المطحونة بشكل تلقائي وآلي. بعبارة أخرى، يتم إدخال المواد الخام من جانب ويتم إخراج الملاط بشكل مستمر من الجانب الآخر. هذه النوعية مناسبة للإنتاج الضخم والمصانع الكبيرة.

   • مطحنة الكرة الدفعيّة:
     في المطاحن الدفعيّة، على عكس المطاحن المستمرة التي تقوم بتفريغ المواد تلقائيًا، يجب إيقاف الجهاز بعد إتمام عملية الطحن لتفريغ المواد. في هذا النوع، يتم إدخال كمية معينة من المواد إلى مطحنة الكرة، ثم يتم الطحن، وبعد ذلك يتم تفريغ المواد.

3. أنواع مطحنة الكرة بناءً على ظروف الأداء:

   • مطحنة الكرة الرطبة:
     في هذا النوع من المطاحن، يتم إدخال المواد الخام مع الماء، ويكون المنتج النهائي عبارة عن ملاط. تُستخدم هذه المطحنة بشكل رئيسي في صناعة السيراميك.

   • مطحنة الكرة الجافة:
     في هذا النوع من المطاحن، يتم إدخال المواد الجافة وتحويلها إلى مسحوق جاف. تُستخدم هذه الطريقة عادة للمواد التي لا تحتاج إلى ملاط.

العوامل المؤثرة في كفاءة مطحنة الكرة

• مادة وحجم الكرات:
  استخدام الكرات المناسبة يؤدي إلى تحسين أداء المطحنة.

• نسبة المواد إلى الكرات:
  يجب ضبط كمية المواد المدخلة بناءً على حجم الكرات.

• مدة الطحن:
  تؤثر مدة دوران المطحنة على مدى التكسير.

• درجة الحرارة والرطوبة:
  يمكن أن تؤثر الظروف البيئية على عملية الطحن.

• سرعة دوران مطحنة الكرة:
  السرعة المناسبة ضرورية لتحسين كفاءة الطحن.

استخدامات مطحنة الكرة في الصناعات المختلفة

بالإضافة إلى صناعة السيراميك، تُستخدم مطحنة الكرة في العديد من الصناعات الأخرى:

• الصناعات المعدنية: طحن وتغليف المواد المعدنية مثل أكسيد الحديد والسيليكا.

• الصناعات الكيميائية: طحن وخلط المواد الكيميائية.

• الصناعات الدوائية والغذائية: طحن المواد الخاصة.

• صناعة إعادة التدوير: تكسير المواد المعاد تدويرها.

الملخص

تعد مطحنة الكرة من المعدات الأساسية في صناعة السيراميك، حيث تلعب دورًا حيويًا في تحضير المواد الخام بعد مرحلة التكسير. تستخدم هذه الآلة كرات خاصة لطحن المواد الخام، مما يوفر ملاطًا موحدًا للمرحلة التالية في إنتاج بلاط السيراميك.

يعتمد أداء مطحنة الكرة على عوامل مثل سرعة الدوران، مادة وحجم الكرات، تركيب المواد، مدة الطحن، وظروف البيئة. هناك أنواع مختلفة من مطاحن الكرة بناءً على اتجاه المحور، طريقة تغذية المواد وتفريغها، وظروف التشغيل، وتناسب كل نوع مع احتياجات الإنتاج في صناعات مثل السيراميك، المعادن، الكيمياء، وحتى الصيدلة.

اختيار النوع الصحيح من مطحنة الكرة، ومادة الكرات، وظروف التشغيل يمكن أن يؤثر بشكل كبير على جودة وكفاءة عملية الإنتاج. لذلك، فإن فهم كيفية عمل هذه الآلة وميزاتها أمر ضروري لتحسين العمليات الإنتاجية في الصناعات المختلفة، وخاصة صناعة السيراميك.