یکی از مهم‌ترین بخش‌ها در خط تولید کاشی‌های سرامیکی، قسمت بالمیل است. زیرا بخش مهمی از پروسه تولید کاشی‌های سرامیکی را به عهده دارد. در فرآیند تولید کاشی و سرامیک، پس از مرحله سنگ‌شکن که در آن مواد اولیه خرد و آماده می‌شوند، مرحله بالمیل به عنوان دومین فرآیند در خط تولید آغاز می‌شود.

برای تولید بیسکویت (بدنه خام کاشی سرامیکی)، ابتدا باید پودر مورد نیاز آن تهیه شود. این پودر از طریق فرآیند خشک شدن دوغاب در دستگاه اسپری درایر در کارخانه تولید کاشی و سرامیک به دست می‌آید. از سویی، برای تهیه این پودر ابتدا باید دوغاب ساخته شود که آن نیز از طریق بالمیل حاصل می‌شود. در واقع، بالمیل یا آسیاب گلوله‌ای یکی از تجهیزات کلیدی صنعت کاشی و سرامیک محسوب می‌شود که نقشی اساسی در فرآیند تولید دوغاب دارد. این دستگاه یک استوانه چرخشی است که درون آن گلوله‌هایی قرار گرفته است. در ادامه مقاله، به بررسی عملکرد و جزییات این دستگاه می‌پردازیم.

عملکرد بالمیل و نقش آن در تولید سرامیک

در فرآیند تولید کاشی سرامیکی، پیش از آماده‌سازی بیسکویت (بدنه خام کاشی)، باید پودری یکنواخت تهیه شود. این پودر از طریق فرآیند دوغاب‌سازی در بالمیل به دست می‌آید. مواد اولیه شامل کائولن، فلدسپات، سیلیس و سایر ترکیبات معدنی به همراه آب وارد بالمیل شده و تحت تأثیر حرکت گلوله‌ها به دوغاب تبدیل می‌شوند. دانسیته، ویسکوزیته و رزید دوغاب در این مرحله اهمیت زیادی دارد و باید متناسب با فرآیند تولید تنظیم شود. در داخل این آسیاب‌ها گلوله‌هایی وجود دارد که هنگام گردش آسیاب، مواد اولیه موجود در آن با برخورد به گلوله‌ها و جداره آسیاب خردایش و سایش می‌شود. بدیهی است که هنگام گردش آسیاب، گلوله‌ها، علاوه بر اینکه با مواد اولیه برخورد می‌کنند با یکدیگر و نیز با جداره آسیاب برخورد نموده و بنابراین همواره مقادیری از آن‌ها ساییده شده و به ترکیب اولیه و فرمول اضافه خواهد شد (مواد جدا شده از جداره و خردایش حاصل از گلوله‌های آسیاب در داخل مواد اولیه وجود خواهد داشت). به همین دلیل جنس جداره داخلی و یا آستر آسیاب و نیز جنس گلوله‌ها موضوع بسیار مهمی در تولید کاشی و سرامیک محسوب می‌شود.

اجزای بالمیل و نقش آن‌ها

بدنه بالمیل

استوانه‌ای که معمولا از جنس فولاد ساخته شده و داخل آن با لاینرهای مختلف پوشیده می‌شود.

لاینرهای داخلی

از جنس مواد مختلفی مانند فولاد، آلوبیت، لاستیک یا بازالت ساخته می‌شوند و نقش محافظت از بدنه و بهبود سایش را دارند.

اکثر جداره آسیاب‌ها از جنس لاستیک است اما امروزه از جداره‌های لآلوبیتی نیز استفاده می‌شود.

گلوله‌های آسیاب

این گلوله‌ها نیز از جنس‌های مختلفی مانند آلوبیت، فولادی و بازالتی ساخته می‌شوند و نقش بهبود سایش را دارند. گاهی برای آسیاب مواد مصرفی در فرمول بدنه، از گلوله‌های رودخانه‌ای استفاده می‌شود که گلوله‌های سیلیسی، فلدسپاتی-سیلیسی و گاهی آهکی است. البته سعی بر این است که بیش‌تر از نوع سیلیسی استفاده شود زیرا مواد آهکی و فلدسپاتی سایش بیشتری دارند.

سرعت چرخش بالمیل و شتاب گلوله‌ها در تهیه دوغاب کاشی سرامیکی

سرعت چرخش بالمیل عامل مهمی در فرآیند سایش و خردایش مواد است. اگر سرعت بیش از حد باشد، گلوله‌ها به دیواره استوانه چسبیده و فرآیند سایش متوقف می‌شود. از طرفی، اگر سرعت کمتر از حد استاندارد باشد، گلوله‌ها حرکت مؤثری نداشته و سایش کافی انجام نمی‌شود. بهترین عملکرد زمانی رخ می‌دهد که حرکت لغزشی و آبشاری گلوله‌ها به تعادل برسد.

شتاب کم

اگر شتاب گلوله‌ها کم باشد، عمل سقوط صورت نمی‌گیرد در این صورت نه تنها عمل آسیاب را نداریم بلکه سایش گلوله و جداره نیز بالا می‌رود.

شتاب متوسط

اگر شتاب گلوله‌ها مناسب باشد بهترین شرایط برای آسیاب فراهم می‌شود. در اینجا، هم حرکت آبشاری و هم حرکت چرخشی گلوله‌ها را داریم که مکمل هم هستند.

شتاب بیش از حد مجاز

اگر شتاب گلوله ها زیادتر از حد مجاز شود به علت ایجاد نیروی گریز از مرکز گلوله ها به جداره می‌چسبند. در نتیجه بازده شدیدا کاهش خواهد یافت.

انواع بالمیل 

بالمیل‌ها را می‌توان بر مبنای شاخص‌های مختلفی مانند جهت محور و یا نحوه ورود و خروج مواد به گروه‌های مختلفی تقسیم کرد. در این بخش با توجه به سه شاخص اصلی انواع بالمیل‌ها را بررسی خواهیم کرد.

انواع بالمیل بر اساس جهت محور:

بالمیل افقی:

این نوع رایج‌ترین آسیاب گلوله‌ای در کاربردهای صنعتی است. این آسیاب‌ها دارای شکل استوانه‌ای هستند و به‌صورت افقی نصب می‌شوند. مواد و رسانه‌های آسیاب در داخل آن‌ها به‌صورت چرخشی حرکت می‌کنند. آسیاب‌های افقی در فرآوری مواد معدنی، تولید سیمان و صنایع شیمیایی کاربرد گسترده‌ای دارند. این آسیاب‌ها برای آسیاب کردن مواد درشت تا اندازه‌های ریز مؤثر بوده و طراحی ساده‌ای دارند که نگهداری آن‌ها را آسان می‌کند

بالمیل عمودی:

برخلاف آسیاب‌های افقی، این نوع آسیاب‌ها دارای جهت‌گیری عمودی هستند. این طراحی باعث افزایش بازده انرژی و کاهش فضای اشغال‌شده می‌شود. آسیاب‌های عمودی معمولاً برای کاربردهایی که نیاز به آسیاب بسیار ریز دارند، مانند تولید جوهر، پوشش‌ها و داروسازی، مورد استفاده قرار می‌گیرند. توانایی این آسیاب‌ها در پردازش ذرات ریزتر، آن‌ها را به گزینه‌ای ایده‌آل برای مواد باکیفیت تبدیل کرده است

بالمیل‌ها بر اساس نحوه تغذیه و تخلیه

بالمیل‌ها بر اساس چگونگی ورود و خروج مواد به داخل محفظه آن‌ها به دو گروه بالمیل پیوسته و بالمیل ناپیوسته تقسیم بندی می‌شوند.

بالمیل پیوسته (Continuous Ball Mill):

در بالمیل های کانتینیوس مواد به سادگی از محفظه ورودی وارد دستگاه شده و پس از اتمام فرآیند آسیاب به صورت خودکار و اتوماتیک، مواد آسیاب شده از دستگاه خارج می­شوند. به بیانی دیگر در این مدل، مواد اولیه از یک طرف وارد شده و دوغاب به طور مداوم از طرف دیگر خارج می‌شود. این نوع برای تولید انبوه و کارخانه‌های بزرگ مناسب است. عملکرد این نوع از بالمیل راندمان فرآیند میکرونیزاسیون را افزایش داده و باعث می­شود مشکلات تخلیه دستگاه از بین برود.

بالمیل ناپیوسته (Batch Ball Mill): در بالمیل های دیس کانتینیوس یا ناپیوسته بر خلاف بالمیل کانتینیوس که بار خروجی را به صورت اتوماتیک تخلیه می­کند؛ پس از اتمام عمل آسیاب، دستگاه باید خاموش شده و بار خروجی تخلیه شود.در این مدل، مقدار مشخصی مواد وارد بالمیل شده، فرآیند آسیاب انجام می‌شود و سپس تخلیه صورت می‌گیرد. این مدل برای تولیدات کوچک و سفارشی مناسب است.

انواع بالمیل بر اساس شرایط عملکردی

از انواع بالمیل براساس شرایط عملکردی می توان به بالمیل تر و خشک اشاره کرد. در بالمیل های تر همراه با تغذیه مواد از طریق ورودی های در نظر گرفته شده، آب وارد محفظه خردایش می شود. محصول نهایی این دسته از بالمیل ها نیز به صورت دوغاب خواهد بود. این در حالی است که در بالمیل های خشک هوا در سیستم وجود دارد. به این ترتیب مواد از طریق هوا جابجا شده و در نهایت با استفاده از تجهیزات جدا کننده هوا از ماده جدا خواهد شد

بالمیل تر: در این نوع، مواد اولیه به همراه آب وارد آسیاب شده و خروجی آن دوغاب است. این نوع بالمیل بیشتر در صنعت سرامیک کاربرد دارد.

بالمیل خشک: در این نوع، مواد بدون رطوبت وارد آسیاب شده و به پودر خشک تبدیل می‌شوند. این روش معمولاً برای موادی که نیاز به دوغاب ندارند، استفاده می‌شود.

فاکتورهای تأثیرگذار بر کارایی بالمیل

• جنس و اندازه گلوله‌ها: استفاده از گلوله‌های مناسب باعث بهبود عملکرد آسیاب می‌شود.
• نسبت مواد به گلوله: مقدار مواد ورودی نسبت به حجم گلوله‌ها باید به‌درستی تنظیم شود.
• مدت زمان آسیاب: طول مدت چرخش بر میزان خردایش تأثیر دارد.
• دما و رطوبت محیط: شرایط محیطی می‌تواند بر فرآیند آسیاب تأثیرگذار باشد.
• سرعت چرخش بالمیل:در سایش صحیح و افزایش راندمان بالمیل موثر است.

کاربردهای بالمیل در صنایع مختلف

علاوه بر صنعت سرامیک، بالمیل در حوزه‌های دیگری نیز کاربرد دارد:

• صنایع معدنی: خردایش و میکرونیزه کردن مواد معدنی مانند اکسید آهن و سیلیس
• صنایع شیمیایی: آسیاب و ترکیب مواد شیمیایی
• صنایع دارویی و غذایی: پودر کردن مواد خاص
• صنایع بازیافت: خرد کردن مواد بازیافتی

خلاصه گفتار

بالمیل یکی از تجهیزات کلیدی در صنعت کاشی و سرامیک است که پس از مرحله سنگ‌شکن، به عنوان دومین فرآیند تولید، نقش اساسی در آماده‌سازی مواد اولیه دارد. این دستگاه با استفاده از گلوله‌های مخصوص، مواد اولیه را آسیاب کرده و دوغاب یکنواختی را برای مراحل بعدی تولید کاشی و سرامیک فراهم می‌کند.

عملکرد بالمیل به عواملی مانند سرعت چرخش، جنس و اندازه گلوله‌ها، فرمولاسیون مواد، مدت‌زمان آسیاب و شرایط محیطی وابسته است. همچنین، انواع مختلفی از بالمیل‌ها بر اساس جهت محور، نحوه تغذیه و تخلیه، و شرایط عملکردی وجود دارند که هر یک بسته به نیاز تولید، در صنایع مختلف از جمله سرامیک، مواد معدنی، صنایع شیمیایی و حتی داروسازی کاربرد دارند.

انتخاب صحیح نوع بالمیل، جنس گلوله‌ها و شرایط عملکردی آن می‌تواند تأثیر قابل‌توجهی بر کیفیت و راندمان فرآیند تولید داشته باشد. از این رو، آشنایی با عملکرد و ویژگی‌های این دستگاه برای بهینه‌سازی فرآیندهای تولیدی در صنایع مختلف، به‌ویژه صنعت کاشی و سرامیک، ضروری است.