متى يجب استبدال بطانات مطحنة الكرات؟

تشترك العديد من مصانع التركيز في عادة شائعة: طالما أن البطانة الداخلية لا تتسرب، فإنها تستمر في العمل. ونتيجة لذلك، غالباً ما تظهر المشاكل لاحقاً، حيث تبدأ نعومة الطحن بالتذبذب، وينخفض معدل الإنتاج، ويزداد استهلاك الكرات الفولاذية، وينخفض استخلاص المعادن بالتعويم بشكل غير مبرر، ويستمر استهلاك الطاقة في الارتفاع، ويزداد رمل العودة من الإعصار بشكل غير طبيعي. وفي النهاية، عندما يتم إيقاف المطحنة للتفتيش، تكون بطانات مطحنة الكرات قد تآكلت تماماً.

لكن المشكلة الحقيقية ليست أن "البطانة تالفة". بل إن حالة تشغيل الطحن قد تغيرت بالفعل.

تقضي العديد من المناجم سنوات في تحسين الكواشف والتعويم والفصل المغناطيسي، ومع ذلك تتجاهل مشكلة أساسية: تآكل البطانة يغير بشكل أساسي بنية الطاقة لعملية الطحن.

لا تُعدّ البطانة مجرد "طبقة مقاومة للتآكل". في الواقع، إنها تحدد ارتفاع رفع الكرات الفولاذية وتؤثر على:

• مسار حركة الوسائط ونمط نقل الطاقة
• طاقة الصدم الناتجة عن الطحن
• مسار حركة الطين
• حالة توزيع شحنة الكرة
• حجم الطحن الفعال
• استقرار عبء التصنيف

عندما يتجاوز تآكل البطانة مستوىً حرجاً، يتغير نظام الطحن بأكمله. في كثير من الحالات، لا يكون سبب زيادة درجة المخلفات، والنعومة غير الطبيعية، وارتفاع استهلاك الفولاذ هو عملية التعويم، بل ظروف المطحنة الداخلية.

أولاً: لماذا يتدهور أداء الطحن بعد مطحنة الكرة هل تتلف بطانات الأحذية الداخلية؟

يعتقد الكثيرون أن تآكل بطانات مطاحن الكرات يعني ببساطة "تقليل سمكها". في الواقع، الأمر ليس كذلك. ما يؤثر فعلاً على الإنتاج هو التغيير في هندسة البطانة، وخاصةً:

• ارتفاع الرافعة
• بنية ذروة الموجة
• زاوية العمل
• قدرة الرفع

تحدد هذه المعايير ما إذا كانت الكرات الفولاذية في وضع "التأثير المتتالي" أو "الطحن المتتالي". وستُظهر هياكل المطاحن المختلفة وظروف التشغيل مستويات مختلفة من التأثير الناتج عن تآكل البطانة.

ثانيًا: عندما يتآكل الغلاف الداخلي، ينخفض ارتفاع رفع الكرة الفعال بشكل ملحوظ؟

هذه هي المشكلة الأكثر شيوعًا في الموقع. مع البطانات الجديدة، ترتفع الرافعات بما يكفي لحمل الكرات الفولاذية إلى ارتفاع معين قبل سقوطها. ينتج عن ذلك قوة صدم عالية، وقدرة عالية على تكسير الجزيئات الخشنة، وتفريغ سريع، مما يؤدي إلى إنتاجية عالية. خاصة في مراحل الطحن الأولية: يهيمن تأثير الصدم على القدرة الإنتاجية.

بعد تآكل بطانات مطحنة الكرات، ينخفض ارتفاع الرافعة، وتبدأ الكرات الفولاذية بالانزلاق بدلاً من التكسير. وهذا يؤدي إلى:

• تأثير أقل
• زيادة الطحن الكاشط
• انخفاض قدرة تكسير الجسيمات الخشنة
• زيادة مدة بقاء المادة السائلة

تظهر ظاهرة نموذجية في الموقع: لا ينخفض التيار، لكن الإنتاجية تستمر في التناقص. يُستهلك جزء من الطاقة بسبب الاحتكاك غير الفعال بين الوسائط وتحريك الملاط. يضعف تأثير الصدم الفعال داخل المطحنة، ويتحول تدريجياً إلى طحن احتكاكي منخفض الكفاءة.

ثالثًا: ثلاثة أخطاء شائعة في تقدير العديد من النباتات المستفيدة

زيادة الدقة، والخطأ في اعتبارها مشاكل في التصنيف

تواجه العديد من المصانع انخفاضًا مفاجئًا في حجم الحبيبات التي تقل عن 200 مش. ويكون رد فعلها الأول هو: عطل في جهاز الفصل الهيدروليكي، أو تغير في تركيز المادة المغذية، أو تدرج غير مناسب لحجم حبيبات الكرات الفولاذية.

لكن في كثير من الحالات، يعود السبب إلى تآكل بطانة الطحن، مما يُصعّب عملية تكسير الجزيئات الخشنة. وينطبق هذا بشكل خاص على خامات الماغنيتيت والنحاس؛ فبمجرد تآكل بطانة الطحن، تنخفض قدرة التكسير للجزيئات الخشنة بشكل ملحوظ، ويصبح الرمل المُعاد أكثر خشونة.

زيادة استهلاك الطاقة، ظنًا أنها خام أكثر صلابة

تشهد بعض المصانع زيادة مفاجئة في استهلاك الطاقة لكل طن من الخام، ويكون رد فعلها الأولي هو: "لقد تصلّب الخام مؤخرًا". في الواقع، بعد تآكل البطانة، يقلّ معدل سقوط الكرات الفولاذية. تُهدر كمية كبيرة من الطاقة بسبب الاحتكاك بين الكرات، والاحتكاك بين الكرات والملاط، والانزلاق غير الفعال. تنخفض الطاقة الفعالة المستخدمة فعليًا لسحق الخام، وهي حالة نموذجية لانخفاض كفاءة استخدام الطاقة.

زيادة استهلاك الكرات الفولاذية، ظنًا خطأً أن ذلك يدل على رداءة جودة الكرات الفولاذية

تُظهر العديد من الملاحظات الميدانية زيادةً ملحوظةً في استهلاك الكرات الفولاذية في المراحل المتأخرة من تآكل البطانة، ولكن المشكلة لا تكمن بالضرورة في الكرات الفولاذية نفسها. فمع تآكل صفيحة البطانة، يتغير مسار الكرات الفولاذية، مما يؤدي إلى مزيد من الضغط والانزلاق والتصادمات غير الطبيعية بينها. ونتيجةً لذلك، تفقد الكرات الفولاذية شكلها الكروي بسرعة أكبر، وقد تصبح بيضاوية الشكل.

رابعاً: متى يجب مطحنة الكرة هل يجب استبدال البطانات؟

هذا هو السؤال الأساسي. لم يضع العديد من المصنّعين معيارًا واضحًا بعد. في الواقع، لا يعتمد الحكم الفعال في هذه الصناعة على "السُمك"، بل على "ما إذا كانت قدرة الرفع قد فشلت".

خامساً: أربعة معايير استبدال عملية للغاية (ميدانية)

ملحوظة: تُعد هذه المؤشرات بمثابة تحذيرات تجريبية للمواقع الصناعية ولا يمكنها أن تحل محل تشخيصات المطاحن أو تحليل العمليات أو التحقق الصناعي.

تجاوز تآكل قضيب المصعد 50%

في البيئات الصناعية، تشهد العديد من أنظمة الطحن الخشن انخفاضًا ملحوظًا في كفاءة الطحن بعد أن تتآكل قضبان الرفع إلى ما بين 40 و60 ملم من ارتفاعها الأصلي. ومع ذلك، لا تزال هناك حاجة لتحديد القيمة الحرجة بدقة بناءً على خصائص الخام وسرعة الدوران وبنية المطحنة. على سبيل المثال، يبلغ ارتفاع قضيب الرفع للبطانات الجديدة 120 ملم. وعندما يصل التآكل إلى 50-60 ملم، تكون العديد من المطاحن قد دخلت بالفعل منطقة انخفاض الكفاءة. ويكون التأثير واضحًا بشكل خاص في مطاحن الكرات وأنظمة الطحن الخشن والخامات عالية الصلابة.

ينخفض معدل الإنتاج باستمرار (>10%) في ظل ظروف خام وتصنيف مستقرة

يُعدّ هذا المؤشر الأكثر مباشرة على مستوى الإنتاج. يلاحظ العديد من مُركِّزي الخامات ما يلي: في المراحل الأخيرة من الطحن، يكون معدل تغذية البطانة غير كافٍ، والتيار غير مستقر، وتزداد كمية الرمل المُعاد. إذا استمر انخفاض زمن الطحن بأكثر من 10% في ظل ظروف عدم وجود تغيير ملحوظ في خصائص الخام، وظروف تصنيف مستقرة، وحجم جسيمات تغذية طبيعي، فيجب فحص البطانة بدقة. غالبًا، لا تكون هذه مشكلة في العملية، بل في قدرة الرفع غير الكافية.

تدهور مستمر في نعومة الطحن

وخاصةً زيادة نسبة الجزيئات الخشنة. على سبيل المثال: زيادة ملحوظة في حجم الجزيئات التي يزيد قطرها عن 0.15 مم، وانخفاض في حجم الجزيئات التي يقل قطرها عن 200 مش، وعدم كفاية تحرر الجزيئات الفردية. وهذا شائع جدًا في خامات الماغنيتيت والنحاس والذهب، لأن البطانة لا تستطيع تفتيت الجزيئات الخشنة في المراحل اللاحقة.

"تآكل غير متساوٍ على شكل موجة" على البطانة

هذه علامة خطيرة للغاية، تشير إلى اختلال في توزيع الحمل الكروي داخل المطحنة. قد يؤدي استمرار التشغيل بسهولة إلى كسر البطانة، وارتخاء البراغي، وإجهاد موضعي غير طبيعي على الأسطوانة. في الحالات الشديدة، قد يتسبب ذلك في إجهاد غير طبيعي على الهياكل الموضعية، مما يزيد من مخاطر سلامة المعدات.

سادساً: ستة عوامل أساسية تحدد عمر البطانة

لماذا تتميز بعض البطانات بعمر افتراضي قصير؟ يعتقد العديد من مُركِّزي الغاز أن عمر البطانة مرتبط فقط بنوع المادة المصنوعة منها. في الواقع، غالبًا ما يكون لظروف التشغيل تأثير أكبر.

• صلابة الخام: خامات ذات محتوى عالٍ من السيليكا والكوارتز: شديدة الكشط. على سبيل المثال، في مناجم الذهب من نوع الكوارتزيت، والماغنيتيت عالي السيليكا، ومناجم النحاس السكارني، قد لا يتجاوز عمر البطانة 60% من عمر البطانة في الخامات العادية.
• تصنيف الكرات الفولاذية: كثرة الكرات الكبيرة تؤدي إلى اصطدام عنيف، مما يزيد بشكل ملحوظ من الأضرار الموضعية التي تلحق بالبطانات. تركز العديد من المصانع على زيادة الإنتاجية، متجاهلةً عمر البطانات.
• سرعة الطحن: عندما تكون سرعة دوران المطحنة عالية جدًا، يزداد ارتفاع سقوط الكرات الفولاذية، مما يؤدي إلى ارتفاع حاد في حمل الصدم على البطانات. تعمل بعض آلات التركيز بسرعات عالية لفترات طويلة أثناء تغيير قنوات الصب، مما ينتج عنه تقصير كبير في عمر البطانة.
• نظام تعويض المياه: عندما يكون تركيز الملاط منخفضًا جدًا، تصطدم الكرات الفولاذية مباشرةً بالبطانات، مما يُضعف تأثيرها المُخفف. ويُعدّ غياب طبقة عازلة من الملاط سببًا رئيسيًا للتآكل غير الطبيعي للبطانات في العديد من أنظمة الطحن الجافة وشبه الجافة.
• تقلبات حجم جزيئات العلف: قد تؤدي الزيادة المفاجئة في الجسيمات الخشنة إلى تغيرات حادة في حمل الصدم وتآكل غير طبيعي موضعي. ويظهر هذا بوضوح خاص عندما يكون نظام التكسير غير مستقر.
• بنية البطانة غير المتطابقة: تعاني بعض المطاحن من زوايا رفع غير مصممة بشكل صحيح، أو تباعد غير مناسب بين قمم الموجات، أو قضبان رفع منخفضة للغاية، مما يؤدي إلى حركة غير طبيعية للكرات. في مثل هذه الحالات، حتى مع استخدام أفضل المواد، سيكون عمر البطانة قصيرًا.

سابعاً: لماذا بدأت العديد من المناجم بإجراء تحليل حالة البطانة؟

لأن العديد من الشركات اكتشفت الآن أن مشكلة البطانة ليست في الأساس "مشكلة قطع غيار"، بل هي بالأحرى مشكلة في عملية الطحن.

لماذا تستخدم بعض المصانع البطانات لمدة 10 أشهر بينما تستخدمها مصانع أخرى لمدة 5 أشهر فقط؟

يكمن السبب الرئيسي في اختلاف أنظمة الطحن. ففي السنوات الأخيرة، بدأت بعض المناجم الكبيرة باستخدام تحليل العناصر المنفصلة (DEM)، ومحاكاة حركة حمل الكرات، واختبار مؤشر قدرة الطحن، وتحليل مسار البطانة، وتحسين حالة المطحنة، ليس فقط لإطالة عمرها الافتراضي، بل لتحسين كفاءة الصدم الفعالة، واستغلال الطاقة لكل وحدة، وتأثير تحرير الطحن. وبعد تحسين بعض المشاريع، أظهر كل من وقت الطحن وكفاءة استخدام الوسائط اتجاهًا تصاعديًا.

ثامناً: ما تهدره العديد من المصانع حقاً ليس البطانات، بل تأخير استبدالها؟

هذه هي المشكلة الأكثر شيوعاً في الموقع. وتؤجل العديد من المناجم، من أجل توفير تكاليف قطع الغيار، عملية الاستبدال حتى تصبح البطانات رقيقة جداً.

ونتيجةً لذلك، يزداد استهلاك الطاقة، وتنخفض معدلات الاستخلاص، وتقل ساعات التشغيل، ويزداد استهلاك الصلب. غالبًا ما تتجاوز هذه الخسائر الخفية سعر البطانات نفسها بكثير. خاصةً في مصانع التركيز الكبيرة، يمكن أن يؤدي انخفاض إنتاجية مطحنة واحدة بمقدار 5% إلى خسائر بملايين اليوانات سنويًا. مع ذلك، لم تُعر العديد من الشركات هذه التكلفة اهتمامًا جديًا.

بدأت محطات تركيز الغازات الناضجة بالفعل في إنشاء "قاعدة بيانات لعمر البطانة". يشمل ذلك مراقبة التآكل في مختلف المناطق، والتغيرات في ساعات التشغيل، واستهلاك الطاقة، وحجم الجسيمات، واستهلاك الفولاذ، وسماكة البطانة. يتم التنبؤ بدورة الاستبدال المثلى من خلال البيانات، بدلاً من "الاستبدال عندما تبدو البطانة شبه بالية".

يمثل هذا في جوهره تحولاً من "عقلية الصيانة" إلى "عقلية إدارة العمليات". لا يمكن للملاحظات الميدانية أن تكون سوى أحكام أولية؛ يجب أن يستند التحقق النهائي إلى تحليل شامل لاختبارات الطحن، وتوزيع حجم الجسيمات، وتغيرات الطاقة، ومؤشرات الإثراء.

---

شكرًا لقراءتكم. آمل أن يكون مقالي مفيدًا. يُرجى ترك تعليق أدناه. يمكنكم أيضًا التواصل مع ممثل خدمة عملاء زيلدا عبر الإنترنت لأي استفسارات أخرى.

— نشر بواسطة إميلي تشين

---