كيف يتم إنتاج غبار فحم الصب، وما هي متطلبات حجم الجزيئات؟
مقدمة في إنتاج غبار الفحم في مصانع الصب
غبار الفحم المستخدم في عمليات صب المعادن هو مادة حيوية للغاية، ويتم إنتاجه عن طريق طحن وتصنيف الفحم المعدني بشكل متخصص. الوظيفة الرئيسية لهذا الغبار هي خلق بيئة قابلة للتخفيض الكيميائي داخل قوالب الصب، مما يمنع حدوث أكسدة ويضمن الحصول على سطح معدني ناعم ومتجانس. تتضمن عملية الإنتاج عدة مراحل لتقليل حجم الجسيمات وتصنيفها بدقة، وذلك لتلبية المواصفات الصارمة المطلوبة من قبل صناعة الصب.
تحضير المواد الخام
تبدأ العملية باستخدام فحم معدني عالي الجودة، والذي يتم سحقه أولاً إلى حجم يسهل التعامل معه (عادةً أقل من 50 مم) باستخدام كسارات أولية. يعد هذا التقليل الأولي في الحجم أمراً بالغ الأهمية لكفاءة المعالجة اللاحقة. بعد ذلك، يتم تجفيف الفحم المسحوق لخفض محتواه من الماء، وعادةً إلى أقل من 2%، حيث يمكن أن يؤدي وجود كمية كبيرة من الماء إلى تقليل كفاءة الطحن وإلى مشاكل في التعامل معه.
عملية الطحن: قلب الإنتاج
يكمن جوهر إنتاج غبار الفحم المستخدم في دور الصب في عملية الطحن، حيث يتم تقليل حجم الفحم المعالج مسبقًا إلى الدقة المطلوبة. تُستخدم تقنيات طحن مختلفة، وكل منها تتمتع بمزايا مميزة تناسب تطبيقات معينة ومتطلبات محددة لحجم الجزيئات.
أنظمة طحن الكرات
تعمل طواحن الكرات التقليدية وفقًا مبدأ الاصطدام والتآكل، حيث تدور أسطوانات تحتوي على كرات فولاذية وتسحق الفحم من خلال حركة دورانية مستمرة. وعلى الرغم من فعاليتها في عملية الطحن إلى حجوم متوسطة إلى دقيقة، إلا أن طواحن الكرات عادةً ما تنتج توزيعًا أوسع لأحجام الجزيئات وتستهلك طاقة أكبر مقارنة بأنظمة الطحن الحديثة.
آلات الطحن بالأسطوانات العمودية
لقد أحدثت مطاحن الأسطوانات العمودية ثورة في عملية طحن الفحم بفضل كفاءتها العالية في استخدام الطاقة وقدرتها على التحكم الدقيق في حجم الجزيئات. تعتمد هذه الأنظمة على أسطوانات طحن مضغوطة هيدروليكياً تدور مقابل طاولة طحن ثابتة، حيث يتم سحق الفحم عن طريق الضغط وليس عن طريق الاصطدام.
لتطبيقات الصب التي تتطلب التحكم الدقيق في حجم الجسيمات ضمن نطاق 600-45 ميكرومتر (30-325 شبكة)، نقدم منتجنا…طاحونة المستطيل من سلسلة MTWتوفر أداءً استثنائياً. مع أحجام مدخلات تصل إلى 50 مم وطاقات معالجة تتراوح بين 3 و45 طنًا في الساعة، تتميز هذه الطاحونة المتطورة بتصميم أنابيب هواء منحنية مبتكر يقلل من استهلاك الطاقة، بالإضافة إلى شفرات مقاومة للتآكل تزيد بشكل كبير من فترات الصيانة. يضمن النظام المتكامل للتصنيف جودة منتج ثابتة مع الحد الأدنى من الجزيئات الضخمة.
تقنيات الطحن فائق الدقة
بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب غبار فحم ناعم للغاية (أقل من 45 ميكرومتر أو شبكة رقم 325)، يتم استخدام أنظمة طحن فائقة الدقة متخصصة. تجمع هذه الطواحن المتقدمة بين عدة آليات للطحن مع تصنيف عالي الدقة لتحقيق توزيعات ضيقة لأحجام الجسيمات.
نحنطاحونة SCM فائقة الدقةيمثل هذا النظام قمة تكنولوجيا الطحن الدقيق، وقادر على إنتاج غبار الفحم بدقة تتراوح بين 325 و2500 شبكة (D97 ≤ 5ميكرومتر). يتراوح الطاقة الإنتاجية من 0.5 إلى 25 طنًا في الساعة، واستهلاك الطاقة أقل بنسبة 30% مقارنةً بالطواحين النفاثة التقليدية. يتميز النظام بنظام تحكم آلي ذكي يقوم باستمرار بمراقبة وتعديل دقة المنتج. يضمن مصفاة التوربين العمودية قطع دقيقة لأحجام الجزيئات دون تلوث من الجزيئات الخشنة، بينما يوفر تصميم الأسطوانات والحلقات الفريد مقاومة استثنائية للتآكل واستقرارًا في التشغيل.
تصنيف حجم الجسيمات
بعد عملية الطحن، يتم تصنيف غبار الفحم بدقة لتلبية متطلبات حجم الجسيمات المحددة. تقوم أجهزة التصنيف بفصل الجسيمات حسب الحجم من خلال توازن القوة الطاردة المركزية وقوة الاحتكاك، مما يسمح بالتحكم الدقيق في توزيع أحجام المنتج النهائي.
متطلبات حجم الجزيئات لتطبيقات المصانع
يؤثر توزيع حجم الجسيمات في دخان الفحم المستخدم في المصانع المعدنية بشكل كبير على أدائه في عمليات صب المعادن. تتطلب تطبيقات المصانع المعدنية المختلفة خصائص محددة لحجم الجسيمات:
تطبيقات صب الرمل الأخضر
بالنسبة لعملية التصنيع باستخدام الرمل الأخضر التقليدية، يُطلب عادةً أن يكون دقة غبار الفحم بحيث يمر ما بين 90% و95% منه عبر مرشح شبكة رقم 200 (عرض 74 ميكرومتر). هذا النطاق من الأحجام يوفر خصائص تخفيض مثالية، مع الحفاظ على خصائص تدفق جيدة وقابلية خلط ممتازة مع الرمل.
الطلاءات والمضافات
تتطلب طلاءات ومضافات المصاهير المتخصصة غالبًا غبار فحم فائق النعومة، حيث يكون 99% من الجزيئات أصغر من حجم شبكة 325 (45 ميكرومتر) أو أدق من ذلك. تتطلب هذه التطبيقات التحكم الدقيق في حجم الجزيئات لضمان خصائص طلاء موحدة وجودة نهائية ممتازة للسطح.
متطلبات توزيع الأحجام المحددة
بالإضافة إلى الدقة العامة، فإن منحنى توزيع حجم الجزيئات أمر بالغ الأهمية. تتطلب معظم مواصفات المصانع ما يلي:
- أقل من 1% ما تم الاحتفاظ به على شبكة رقم 100 (150 ميكرومتر).
- 60-80% تمر عبر منخل بمقاس 200 شبكة (74 ميكرومتر)
- ٢٠-٤٠٪ يمر عبر شبكة سمكها ٣٢٥ ميكرون (٤٥ ميكرومتر)
تضمن توزيع الأحجام المُحكم دائمية أداء موحدًا في إنشاء البيئة المناسبة لخسارة الحرارة اللازمة لتحقيق صبات عالية الجودة.
مراقبة الجودة والاختبار
تضمن إجراءات مراقبة الجودة الصارمة أن غبار الفحم المنتج يلبي المواصفات الصناعية. تشمل الاختبارات القياسية:
- تحليل حجم الجسيمات باستخدام انكسار الليزر أو طرق السكر
- تحديد محتوى المواد المتطايرة
- تحليل محتوى الكربون الثابت
- قياس محتوى الرماد
- تحقق من محتوى الرطوبة
الاعتبارات البيئية ومكافحة الغبار
تتضمن مرافق إنتاج غبار الفحم في الصهارات الحديثة أنظمة شاملة لجمع الغبار لتقليل التأثير على البيئة وضمان سلامة العمال. من المعتاد استخدام مرشحات نوع “باغهاوس” (Baghouse) ذات معدلات كفاءة تتجاوز 99.9٪، بالإضافة إلى أنظمة مغلقة لمناولة المواد ومراقبة آلية لمستويات الغبار في الهواء.
الخستيرة
يتطلب إنتاج غبار الفحم المستخدم في المصاهر تقنيات طحن وتصنيف متقدمة لتلبية متطلبات حجم الجزيئات الدقيقة الخاصة بصناعة صب المعادن. لقد أدت التطورات في تقنيات الطحن، وخاصة في أسطوانات الطحن العمودية وأنظمة الطحن فائقة الدقة، إلى تحسين جودة المنتج بشكل كبير مع تقليل استهلاك الطاقة والتأثير البيئي. كما أن التطور المستمر في معدات الطحن يضمن حصول المصاهر على غبار الفحم ذو الخصائص المناسبة تمامًا لتطبيقاتها المحددة، مما يساهم في تحسين جودة الصب وكفاءة الإنتاج.
