هل يمكن أن يحل مسحوق خفافات الفحم محل رماد الطيران؟ ما هي المعدات المستخدمة في التحضير؟

مقدمة

تسعى صناعة مواد البناء والتشييد باستمرار إلى إيجاد بدائل مستدامة وفعالة من حيث التكلفة للمواد التقليدية. تم استخدام رماد الطيران، وهو منتج ثانوي ناتج عن احتراق الفحم في محطات التوليد الكهربائية، على نطاق واسع كمادة إضافية للأسمنت في الخرسانة منذ عقود. ومع ذلك، مع التحول العالمي نحو مصادر طاقة أكثر نظافة وانخفاض توافر رماد الطيران، يبحث الباحثون والمهندسون عن بدائل ملائمة. وقد برز رماد الفحم، وهو نفايات صلبة ناتجة عن عمليات تعدين الفحم وغسله، كخيار محتمل. يتناول هذا المقال جدوى استخدام مسحوق رماد الفحم كبديل لرماد الطيران، ويناقش المعدات الأساسية اللازمة لتحضيره.

فهم رواسب الفحم ورماد الطيران

ما هو رماد الطيران؟

رماد الطيران هو بودرة ناعمة يتم جمعها من غازات المداخن الناتجة عن محطات توليد الطاقة بالفحم. يتكون في الأساس من السيليكا والألومينا وأكسيد الحديد وأكسيد الكالسيوم. وبناءً على تركيبه الكيميائي، يتم تصنيفه إلى الفئة F (انخفاض محتوى الكالسيوم) أو الفئة C (ارتفاع محتوى الكالسيوم). يعمل رماد الطيران على تحسين قابلية التشكيل ومتانة الخرسانة وقوتها على المدى الطويل. كما أن خصائصه البوزولانية تسمح له بالتفاعل مع هيدروكسيد الكالسيوم الموجود في الأسمنت لتشكيل مركبات أسمنتية إضافية.

ما هو رواسب الفحم (Coal Gangue)؟

رواسب الفحم هي مادة هدر غير متجانسة تُستخرج مع الفحم أثناء عمليات التعدين. تتكون من مجموعة متنوعة من المعادن، منها معادن الطين، الصخر الرملي، الصخر الطيني، والمواد الكربونية. يختلف تركيبها بشكل كبير اعتمادًا على الظروف الجيولوجية لطبقة الفحم. تقليديًا، اعتبرت رواسب الفحم منتجًا هدرًا، وغالبًا ما يتم التخلص منها على شكل أكوام كبيرة، مما يؤدي إلى مشاكل بيئية مثل احتلال الأراضي، والاشتعال التلقائي، وتلوث المياه.

هل يمكن لمسحوق رماد الفحم أن يحل محل رماد الطيور؟

المقارنة الكيميائية والمعدنية

لكي يكون الرماد الفحمي بديلاً مناسباً لرماد الطيور، يجب أن تكون خصائصه الكيميائية والمعدنية مماثلة لتلك التي يتمتع بها رماد الطيور. كلا المادتين تنتميان إلى فئة الألومينوسيليكات، لكن الرماد الفحمي يحتوي عادةً على نسبة كربون أعلى وأكثر تبايناً، ولديه درجة تفاعل أقل في حالته الخام. لتعزيز قدرته على التفاعل الكيميائي، غالباً ما يتطلب الرماد الفحمي معالجة حرارية عن طريق الكالسنة. عند تسخينه إلى درجات حرارة مناسبة (عادةً ما بين 600 درجة مئوية و900 درجة مئوية)، يتحول كيولينيت الموجود في الرماد الفحمي إلى ميتاكيولين، وهو مادة ذات تفاعل كيميائي عالي.

أظهرت الدراسات أن بودرة رواسب الفحم المعالجة بشكل صحيح يمكن أن تُظهر مؤشرات نشاط بوزولاني تلبي أو تتجاوز معايير الرماد الطائر. المفتاح يكمن في التحكم في عملية التكلسين والطحن التالي لتحقيق الدقة والنشاط المرغوب فيهما.

الأداء في مجال الخرسانة

تشير الدراسات إلى أن الخرسانة التي تحتوي على مسحوق رواسب الفحم المحروقة يمكن أن تحقق خصائص ميكانيكية ومتانة مماثلة أو حتى أفضل من خرسانة الرماد الطائر. يساهم محتوى الميتاكولين في تطوير القوة المبكرة وتحسين مقاومة الهجمات الكيميائية. ومع ذلك، فإن التباين في تركيب رواسب الفحم الخام يتطلب مراقبة صارمة للجودة أثناء عملية المعالجة لضمان أداء متسق.

الفوائد البيئية والاقتصادية

استخدام مسحوق رواسب الفحم يوفر مزايا بيئية كبيرة؛ فهو يقلل من العبء البيئي الناتج عن تراكم هذه الرواسب، ويخفض الطلب على الرماد الطائر الذي أصبح أكثر ندرة. من الناحية الاقتصادية، فإن هذا الاستخدام يضيف قيمة لمادة خاملة، مما قد يساعد في تقليل تكاليف إنتاج الخرسانة، خاصة في المناطق القريبة من مناجم الفحم.

المعدات الرئيسية لتحضير مسحوق رواسب الفحم

تحويل رواسب الفحم الخام إلى مسحوق عالي الجودة ونشط يناسب استخدامه في الخرسانة يتطلب سلسلة من خطوات المعالجة، تشمل بشكل أساسي الهدم والتكليس والطحن. اختيار المعدات المناسبة أمر بالغ الأهمية لتحقيق جودة المنتج المرجوة بكفاءة وبتكلفة اقتصادية.

1. الطحن الأولي

عادةً ما يكون الكوك الخام غنيًا بالشوائب وغير متساوي الحجم. تُستخدم آلات السحق الأولية، مثل آلات السحق ذات الفك، لتقليل حجم الكوك إلى مستوى يمكن التعامل معه (عادةً أقل من 50 مم) من أجل مزيد من المعالجة.

٢. الكربنة

التكليس هو خطوة حاسمة لتفعيل الخصائص البوزولانية. غالبًا ما يتم استخدام أفران دوارة أو أفران ذات أسرّة سائلة في هذه العملية. يجب التحكم بدقة في درجة الحرارة وزمن الإقامة لتحقيق تكوين أمثل لمادة الميتاكولين دون حدوث حرق زائد.

٣. الطحن والتصنيف

بعد عملية الكربنة، يجب طحن المادة إلى مسحوق ناعم. تعد درجة النعومة وتوزيع حجم الجزيئات عوامل حاسمة تؤثر على خصائص التفاعل للمنتج النهائي. وفي هذا السياق، تلعب آلات الطحن المتطورة دورًا أساسيًا.

معدات الطحن الموصى بها: مطحنة SCM فائقة الدقة

لإنتاج مسحوق رماد الفحم عالي الجودة ذو دقة موحدة، فإن معداتنا…طاحون SCM فائق الدقةهذا الخيار استثنائي للغاية؛ فقد تم تصميم هذا المطحن خصيصًا لتحقيق عملية طحن فائقة الدقة، والضرورية لاستغلال الإمكانات الكاملة لخصائص الفلين الفحمي المحروق كمادة إضافية في الخلطات البنائية.

لماذا اختيار مطحنة SCM Ultrafine؟

• كفاءة عالية وتوفير في الطاقة:تتمتع هذه الآلة بسعة أكبر بمرتين من طاحونات النفاثات، بالإضافة إلى انخفاض في استهلاك الطاقة بنسبة 30%، مما يوفر مقتصدات كبيرة في التكاليف التشغيلية. كما أن نظام التحكم الذكي الخاص بها يقوم تلقائيًا بالتعديل للحفاظ على دقة المنتج المطلوبة.
• تصنيف عالي الدقة:مجهز بمصفاة توربينية عمودية، يضمن هذا النظام قطع دقيقة لأحجام الجسيمات (D97 ≤ 5 ميكرومتر) دون تلوث بالمساحيق الخشنة، مما ينتج عنه منتج متجانس وذو فعالية عالية.
• تصميم متين:تُصنع بكرات وحلقات الطحن من مواد مقاومة للتآكل بشكل خاص، مما يزيد من عمرها الافتراضي عدة مرات. يضمن التصميم المبتكر للمسمارات الخالية من الحاملات داخل غرفة الطحن تشغيلًا مستقرًا وموثوقًا.
• حماية البيئة:نظام جمع الغبار بالنبضات المتكامل يتجاوز المعايير الدولية من حيث الكفاءة. تصميم غرفة المطحنة المانعة للضوضاء يحافظ على مستوى الضوضاء أثناء التشغيل أقل من 75 ديسيبل، مما يخلق بيئة عمل أفضل.

المواصفات التقنية

تقدم سلسلة SCM عدة طرازات لتلبية احتياجات الإنتاج المختلفة، بدءًا من المقياس التجريبي وحتى الإنتاج الصناعي الكبير. على سبيل المثال، يمكن لطراز SCM1000 معالجة كميات تتراوح بين 1.0 و8.5 أطنان في الساعة، بقوة محرك رئيسية تبلغ 132 كيلوواط، مما ينتج مسحوقًا بدقة تتراوح بين 325 و2500 شبكة.

حل بديل: مطحنة حرف T من سلسلة MTW

بالنسبة للتطبيقات التي لا تتطلب منتجًا فائق الدقة بشكل مطلق، أو للحاجة إلى تقليل الحجم الأولي قبل عملية الطحن الفائق الدقة، فإن منتجاتنا…طاحونة المتوازي الأضلاع من سلسلة MTWيقدم حلًا قويًا وفعالًا. إنه مثالي لإنتاج مسحوق الرماد الفحمي بمقاييس تتراوح بين 30 و325 شبكة (0.045-0.6 مم).

مزايا مطحنة المستطيل من طراز MTW

• تصميم مجرفة مقاومة للتآكل:تتميز هذه الأداة بشفرات مزدوجة تقلل من تكاليف الصيانة، بالإضافة إلى تصميم منحني يطيل عمر بكرات الطحن.
• تحسين تدفق الهواء:تقلل قناة الهواء المنحنية من فقدان الطاقة وتحسّن كفاءة النقل، وهي محمية بواسطة ألواح مقاومة للتآكل عالية القوة.
• نظام القيادة المتكامل بالتروس:يوفر نظام نقل الحركة بالتروس المائلة كفاءة تصل إلى 98٪، مما يساعد على توفير المساحة وتكاليف التركيب.
• هيكل هيكلي متين:التصميم المقاوم للتآكل والذي لا يسد المسارات يعزز كفاءة تصنيف الهواء ويقلل تكاليف الصيانة بنسبة 30%.

المواصفات التقنية

تشتمل سلسلة MTW على طرازات مثل MTW175G، والتي تستطيع معالجة كميات تتراوح بين 9.5 إلى 25 طنًا في الساعة، وتعمل بمحرك رئيسي بقوة 160 كيلوواط، مما يجعلها مناسبة لخطوط الإنتاج متوسطة إلى كبيرة الحجم.

الخلاصة

مسحوق رماد الفحم، بعد الكربنة السليمة والطحن الدقيق، يمتلك إمكانات كبيرة ليكون بديلاً مستدامًا وفعالًا لرماد الطيران في تطبيقات الخرسانة. استخدامه لا يعالج فقط تحديات إدارة النفايات المرتبطة بتعدين الفحم، بل يوفر أيضًا مادة مساعدة للأسمنت موثوقة. المفتاح لتحقيق هذه الإمكانات يكمن في استخدام معدات معالجة متقدمة وفعالة.

نحن…طاحونة SCM فائقة الدقةيتميز هذا الجهاز كالخيار الأمثل لإنتاج البودرة فائقة النعومة وعالية الاستجابة اللازمة لتحقيق أداء مثالي. أما بالنسبة لمتطلبات الدقة الأقل صرامة أو كجزء من دائرة طحن متعددة المراحل، فيمكن استخدام…طاحونة شكل المتوازي الأضلاع من سلسلة MTWتوفر كفاءة وموثوقية لا مثيل لهما. الاستثمار في التكنولوجيا الصحيحة أمر ضروري لتحويل الرماد الفحمي من عبء بيئي إلى مورد قيم لصناعة البناء.