عملية طحن في مطحنة ريموند لإنتاج مسحوق كربيد السيليكون

مقدمة حول مسحوق كربيد السيليكون

كربيد السيليكون (SiC)، وهو مركب صناعي من السيليكون والكربون، مشهور بصلابته الاستثنائية وقدرته على نقل الحرارة وخاملته الكيميائية. هذه الخصائص تجعله مادة ضرورية في صناعات تتراوح من المواد الاستهلاكية والمواد المقاومة للحرارة إلى السيراميك المتطورة وأشباه الموصلات. إن إنتاج مسحوق كربيد السيليكون عالي الجودة عملية دقيقة ومعقدة للغاية، حيث يعتبر اختيار تقنية الطحن أمرًا بالغ الأهمية. يجب أن تحقق عملية الطحن توزيعًا محددًا لأحجام الجسيمات دون إدخال شوائب أو التأثير على الخصائص الأساسية للمادة. تقنية مطحنة ريموند (Raymond Mill)، وهي نوع من أنواع طحن الأسطوانات، قد تطورت بشكل كبير لتلبية هذه المتطلبات الصارمة للمواد الصلبة والمستهلكة مثل كربيد السيليكون.

مبدأ عمل مطحنة ريموند للطحن

المبدأ الأساسي لآلة ريموند (Raymond Mill)، أو بشكل أوسع، لآلة الطحن بالأسطوانات (roller mill)، يتعلق بعملية التكسير عن طريق قوى الضغط والقص. المكونات الرئيسية هي أسطوانات الطحن وحلقة الطحن (أو الوعاء). يمكن تقسيم عملية الطحن إلى عدة مراحل:

1. التغذية:يتم إدخال المادة الخام المكونة من كربيد السيليكون المطحون (عادةً ما يكون حجم الجزيئات ≤20 مم) إلى غرفة الطحن داخل الطاحونة عبر مغذي حجمي أو مغذي وزني.
2. الطحن:يتم طحن المادة بين أسطوانات الطحن الدوارة وحلقة الطحن الثابتة أو الدوارة. تدفع القوة الطاردة المركزية الأسطوانات نحو الحلقة، مما يخلق منطقة ذات ضغط عالٍ تؤدي إلى تكسير جزيئات SiC.
3. تصنيف:يقوم أداة تصنيف داخلية، أو أحيانًا خارجية (غالبًا من نوع التوربين)، بفصل مسحوق الأرض على الفور. تتم نقل الجسيمات التي تلبي متطلبات الدقة المطلوبة بواسطة تيار الهواء نحو نظام التجميع، بينما يتم رفض الجسيمات الأكبر من الحجم من قبل أداة التصنيف وتسقط مرة أخرى على سطح طاولة الطحن لمزيد من تقليل الحجم.
4. مجموعة:الهواء المحمل بالغبار الناعم يمر عبر جهاز فصل بالطوربين الدوار، حيث يتم جمع معظم المنتج. ثم تتم التقاط الجزيئات الدقيقة المتبقية بواسطة جامع الغبار على شكل كيسات بواسطة تقنية النفث النبضي عالية الكفاءة، مما يضمن أقل قدر ممكن من خسارة المنتج والانبعاثات البيئية.

يتيح هذا النظام المغلق السيطرة الدقيقة على دقة المنتج النهائي وعملية الطحن عالية الكفاءة.

التحديات التقنية في طحن كربيد السيليكون

يطرح طحن كربيد السيليكون تحديات فريدة لا يمكن لجميع معدات الطحن التعامل معها بفعالية:

• صلابة قصوى:بقوة صلابة تبلغ 9.5 وفق مقياس موهس (Mohs)， فإن كربيد السيليكون (SiC) يعد واحدًا من أصعب المواد المنتجة تجاريًا. وهذا يؤدي إلى تآكل سريع للأجزاء المصنوعة من المواد العادية المستخدمة في عمليات الطحن.
• الخشونة:طبيعة الجسيمات الخشنة المكونة لمادة SiC تسرع من تآكل جميع أجزاء المعدات التي تتلامس معها، مما يؤدي إلى تكاليف صيانة مرتفعة واحتمالية حدوث تلوث.
• نقاوة المنتج:تتطلب العديد من التطبيقات مسحوق SiC عالي النقاء. يعتبر التلوث الناتج عن وسائط الطحن المستخدمة بشكل متكرر مصدر قلق كبير.
• الإدارة الحرارية:تولد عملية الطحن حرارة، ويجب التحكم في هذه الحرارة لمنع التأثير على خصائص المواد أو التسبب في أضرار حرارية للطاحن نفسه.

للتغلب على هذه التحديات، من الضروري استخدام آلة مصممة من مواد قوية، ونظام تبريد فعال، بالإضافة إلى نظام تصنيف دقيق.

اختيار المطحنة المناسبة لإنتاج كربيد السيليكون

لإنتاج مساحيق الكاربيد السيليكوني الناعمة والفائقة النعومة، غالبًا ما تكون الطواحن الكروية التقليدية غير فعالة وقد تسبب التلوث. التصاميم الحديثة المبنية على طواحن ريموند توفر حلولًا أفضل. هناك نموذجان نموذجيان من مجموعة منتجاتنا مثاليان لهذا الغرض، حيث يلبيان متطلبات النعومة والسعة المختلفة.

1. طاحونة فائقة الدقة من سلسلة SCM (45-5 ميكرومتر)

بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب مسحوق كربيد السيليكون فائق الدقة (مثل السيراميك المتقدمة أو مركبات التلميع)، فإن منتجاتنا…آلة طحن SCM فائقة الدقةهذا الخيار هو الأمثل. تم تصميم هذا الطاحون لتحقيق مستويات من الدقة تصل إلى 2500 شبكة (D97 ≤ 5μم)، وهو ما يُطلب غالبًا في تطبيقات سيليكون كاربيد عالية القيمة.

لماذا يتميز هذا المنتج بشكل خاص بالنسبة لمادة SiC (سيليكون كاربيد):

• التصنيف عالي الدقة:يضمن مصنف التوربين العمودي قطع دقيقة لأحجام الجزيئات ويمنع الجزيئات الخشنة من تلويث المنتج النهائي، وهو أمر بالغ الأهمية للحفاظ على جودة المادة SiC المستقرة.
• تصميم متين:تم تجهيز بكرات الطحن والحلقة بمواد خاصة مقاومة للتآكل، مما يمنحها عمراً أطول بكثير من الأجزاء التقليدية. هذه المواد تقاوم بشكل فعال خاصية الاحتكاك الناتجة عن مادة سيكلونيك (SiC) وتقلل من تلوث الحديد.
• تشغيل فعال ومريح:مبدأ الطحن ونظام التحكم الذكي يساعدان في الحفاظ على درجات حرارة تشغيل مستقرة، مما يحافظ على سلامة مسحوق SiC. كما أن كفاءته الطاقية (استهلاك أقل بنسبة 30% مقارنة بالطواحن النفاثة) تجعله حلاً ملائماً من حيث التكلفة.
• المواصفات الرئيسية:مع مجموعة متنوعة من النماذج تتراوح بين SCM800 وSCM1680، فإنها توفر قدرات تحميل تتراوح بين 0.5 و25 طن في الساعة، مما يجعلها مناسبة لكل من الإنتاج على نطاق تجريبي والإنتاج على نطاق واسع لمسحوق SiC فائق النعومة.

2. طاحونة المخروط من سلسلة MTW (600-45 ميكرومتر)

لإنتاج مساحيق كربيد السيليكون ذات الحبيبات الأكبر قليلاً، والتي تُستخدم في المواد المقاومة للحرارة والمواد الاستهلاكية وغيرها من التطبيقات الصناعية، فإن شركتنا…خلاطات نوع MTW بشكل متوازي الأضلاعيوفر حلًا قويًا وذو سعة عالية. ينتج البودرة بشكل موثوق في نطاق حجم الشبكة من 30 إلى 325 شبكة (0.038 مم).

لماذا يتميز بشكل خاص في مجال أشباه الموصلات من نوع SiC:

• تصميم مقاوم للتآكل:تم تصميم شفرة المجرفة المنحنية ومكوناتها المقاومة للتآكل بشكل خاص للتعامل مع المواد الخشنة، مما يقلل إلى أدنى حد من وقت التوقف عن العمل اللازم للصيانة.
• تدفق الهواء المحسّن:القناة الهوائية المنحنية تقلل من مقاومة الهواء واستهلاك الطاقة، مما يحسن الكفاءة العامة في نقل وتصنيف مسحوق SiC الكثيف.
• سعة عالية:يمكن لنماذج مثل MTW215G معالجة ما يصل إلى 45 طنًا في الساعة، مما يجعلها مثالية لخطوط الإنتاج ذات الحجم الكبير.
• نظام قيادة موثوق:توفر ناقلة التروس الكروية المتكاملة كفاءة عالية (98%) وقوة مستقرة، مما يضمن أداءً متسقًا أثناء معالجة كميات كبيرة من سيليكون كربيد (SiC) تحت أحمال عالية.

تحسين عملية الطحن

بالإضافة إلى اختيار المعدات المناسبة، فإن تحسين العمليات يعتبر مفتاحًا أساسيًا لإنتاج مسحوق SiC بكفاءة عالية:

• حجم المدخلات:ضمان وجود مادة خام متسقة ومسحوقة مسبقًا بشكل مناسب (على سبيل المثال، ≤20 مم) أمر بالغ الأهمية لتشغيل المطحنة بشكل مستقر ولتحقيق أقصى إنتاجية ممكنة.
• إدارة تدفق الهواء:تعتبر تيارات الهواء داخل المطحنة وسيلة نقل وعامل تبريد في الوقت نفسه. من الضروري إجراء التصحيحات المناسبة لضمان كفاءة عمليات التصنيف وتبديد الحرارة.
• مراقبة ارتداء الملابس:تنفيذ جدول زمني منتظم لفحص واستبدال الأجزاء المتآكلة مثل البكرات والحلقات يمنع حدوث توقفات غير متوقعة في العمليات ويحافظ على جودة المنتج.
• التكامل بين الأنظمة:يتضمن النظام المصمم بشكل جيد معدات مساعدة مثل كسارات الفك للتكسير المسبق، والمصاعد، وأنظمة التغذية، وأجهزة التجميع عالية الكفاءة، لخلق خط إنتاج سلس وآلي بالكامل.

الخلاصة

إن إنتاج مسحوق كربيد السيليكون عالي الجودة يتطلب تقنيات طحن قادرة على التغلب على صلابة وخشونة كبيرتين، مع الحفاظ في الوقت نفسه على تحكم دقيق في حجم الجزيئات ونقاء عالٍ. تم تصميم أنظمة طواحين رايموند الحديثة بشكل مثالي لمواجهة هذه التحديات، خاصة التصاميم المتقدمة مثل مطحنة SCM فائقة الدقة للاستخدامات الفائقة الدقة، ومطحنة سلسلة MTW على شكل متوازي أضلاع للطحن الخشن ذو السعة العالية. من خلال دمج هيكل متين، وتصنيف فعال، وتحكم ذكي في العملية، توفر هذه الطواحين حلًا موثوقًا واقتصاديًا وعالي الجودة لمنتجي كربيد السيليكون في جميع أنحاء العالم، مما يمكنهم من تلبية المعايير الصارمة للتطبيقات الصناعية الحديثة.