مطحنة الكرة المتدحرجة: السرعة والحمل والنتائج

يمكن لمطحنة الكرات المعملية أن تنتج نتيجتين مختلفتين تمامًا من نفس الجرة ونفس المسحوق. تشغيل واحد يعطي توزيعًا ضيقًا لحجم الجسيمات بعد وقت طحن معقول. تشغيل آخر، يتكرر بنفس الجرة والوسائط، يعطي منحنى أوسع ومتوسطًا مختلفًا. قد يعمل محرك الأسطوانة بشكل طبيعي في كلتا الحالتين. غالبًا ما يكون الفرق مخفيًا في المتغيرات التي لا تجعلها الآلة البسيطة مرئية: قطر الجرة، وسرعة الدوران الفعلية، وتوزيع حجم الوسائط، وملء المسحوق، وطريقة شحن العينة.

ولهذا السبب يجب التعامل مع مطحنة الكرات المتدحرجة كنظام معالجة بدلاً من كونها ملحقًا للمقعد. المعدات بسيطة ميكانيكيًا، لكن نتيجة الطحن تعتمد على كيفية عمل إعدادات الجرة والوسائط والعينة والأسطوانة معًا. بالنسبة للمختبرات التي تقارن التركيبات، أو تقوم بإعداد العينات التحليلية، أو تطوير خطوة الطحن، فإن الهدف العملي ليس العثور على إعداد عالمي واحد. إنه بناء خط أساس قابل للتكرار ويمكن تعديله حسب الغرض. ال مختبر مطحنة الكرة من TENCAN تم تصميمه وفقًا لمبدأ الجرار على البكرات، مع تشكيل النتيجة النهائية من خلال خيارات التشغيل الموضحة أدناه.

ما الذي يتغير في محرك الأسطوانة في مطحنة الكرة المختبرية

في طاحونة الكرات المدرفلة، يتم وضع جرة أسطوانية على بكرات مدفوعة. عندما تدور البكرات، يؤدي الاحتكاك إلى تدوير الجرة. تتدحرج وسائط الطحن الموجودة داخل الجرة وتنزلق وتتفاعل مع المسحوق. يأتي تقليل الحجم من مزيج من التأثير والاستنزاف، لكن التوازن بين تلك الآليات يعتمد على كيفية تحرك الشحنة. على عكس الطاحونة الكوكبية، حيث يتم حمل الجرار حول محور مركزي وقد تتعرض لمجال طرد مركزي معقد، تعتمد الطاحونة الدوارة بشكل أساسي على دوران الجرة حول محورها الأفقي. يؤثر هذا الاختلاف على الطاقة المتاحة للعينة، وحركة الوسائط، ونوع مشكلة الطحن التي تناسبها المعدات بشكل أفضل.

يتحكم محرك الأسطوانة في سرعة الدوران، لكنه لا يحدد الحركة الداخلية بنفسه. يمكن تشغيل جرة كبيرة وجرة صغيرة بنفس عدد الدورات في الدقيقة للأسطوانة ولا يزال لهما سرعات سطح داخلية مختلفة. لهذا السبب، يتضمن سجل العملية المفيد القطر الخارجي للجرة بالإضافة إلى سرعة الأسطوانة. إذا تم نقل طريقة ما من حجم وعاء إلى آخر، فيجب على المشغل أن يتوقع ضبط السرعة أو الوقت بدلاً من افتراض أن الإعداد الأصلي سينتج نفس النتيجة.

الدور المفيد لمطحنة الكرة الدوارة في المختبر

غالبًا ما تكون طاحونة الكرات الدوارة خيارًا عمليًا عندما يكون حجم العينة متواضعًا ويمكن تغيير الجرة للتنظيف أو توافق المواد أو التحكم في التلوث المتبادل. نظرًا لبقاء العينة داخل وعاء قابل للإزالة، يمكن للمطحنة دعم التجارب الجافة والرطبة دون الحاجة إلى ملامسة المسحوق لإطار الأسطوانة. كما أنه مفيد للمختبرات التي تحتاج إلى إجراء ميكانيكي بسيط يسهل ملاحظته وتوثيقه. لا تقوم المعدات بإخفاء العينة خلف غرفة معقدة، وبالتالي فإن العلاقة بين تحميل الجرة وحالة الوسائط ووقت الطحن تكون مباشرة نسبيًا.

هذا لا يعني أن مطحنة الدرفلة هي الحل الصحيح لكل هدف من أحجام الجسيمات. إذا كانت العملية تتطلب كثافة طاقة عالية جدًا، أو قصًا مكثفًا، أو تداولًا سريعًا لحجم كبير من الملاط، فقد تكون تصميمات المطاحن الأخرى أكثر ملاءمة. من الأفضل فهم مطحنة الدرفلة على أنها نظام تدحرج متحكم فيه. يمكن أن تكون فعالة للغاية ضمن نافذة العمل الخاصة بها، ولكن يجب تحديد النافذة من خلال المادة والهدف، وليس من خلال الآلة وحدها.

حيث تصبح الهندسة البسيطة قيدًا

تخطيط الجرة على بكرات له حدود عملية. إذا لم يكن سطح الجرة نظيفًا، أو إذا لم تتم محاذاة البكرات، أو إذا تم توزيع حمولة الجرة بشكل سيئ، فقد ينزلق الجرة أو يدور بشكل غير متساوٍ. وهذا يؤثر على إمكانية تكرار نتائج قبل النظر في أي متغير مادي. يمكن أيضًا أن تفرض الجرار الثقيلة جدًا أو أحمال الوسائط العالية متطلبات مختلفة على محرك الأقراص والإطار مقارنة بالجرار المختبرية الصغيرة. يجب على المستخدم التأكد من أن الجرة والحمولة المحددة متوافقة مع تكوين المعدات وأن الجرة توضع بشكل آمن أثناء التشغيل.

وقت الطحن هو قيد آخر. قد تحتاج طاحونة الدرفلة إلى وقت بقاء أطول من الطاحونة عالية الطاقة للوصول إلى هدف ناعم، ويمكن أن يؤدي تمديد الوقت إلى توسيع توزيع حجم الجسيمات إذا تم توليد الدقائق الدقيقة بينما تبقى الجزيئات الخشنة. الاستجابة الصحيحة ليست دائمًا أن تعمل لفترة أطول. قد يكون من الأفضل مراجعة حجم الوسائط، أو تحميل الوسائط، أو تعبئة المسحوق، أو سرعة الجرة. في بعض الحالات، تحتاج المادة ببساطة إلى مبدأ طحن مختلف، وإدراك ذلك مبكرًا يتجنب إهدار وقت العينة والمشغل.

التكاثر يبدأ بالجرة

يمكن أن تبدو الجرتان متشابهتين وتتصرفان بشكل مختلف. تؤثر سماكة الجدار والقطر الداخلي وحالة السطح وملاءمة الغطاء على كيفية تحرك شحنة الوسائط وكمية العينة التي يتم الاحتفاظ بها بعد التفريغ. يمكن للجرة البالية، أو غير المستديرة، أو المبطنة بمادة أصبحت خشنة أن تغير الاحتكاك بين الوسائط والجدار. حتى نفس حجم الجرة الاسمي قد يكون له شكل داخلي مختلف عن مورد آخر. بالنسبة للعمل القابل للتكرار، يجب تحديد الجرة كعنصر خاضع للرقابة، وليس معاملتها كحاوية قابلة للتبديل.

مادة الجرة مهمة أيضًا. يتم اختيار السيراميك والعقيق والزركونيا والفولاذ المقاوم للصدأ والبوليمر وخيارات أخرى لأسباب مختلفة: تحمل التلوث، والكثافة، وسلوك التنظيف، ومقاومة التآكل. قد يكون جدار الجرة الكثيف قويًا، ولكنه أيضًا يغير الكتلة التي يجب أن تدورها البكرات. قد يكون من الأسهل التعامل مع الجرة الخفيفة، ولكنها قد لا تكون مناسبة لكل مجموعة وسائط. القاعدة العملية هي اختيار الجرة لمتطلبات الكيمياء والتلوث أولاً، ثم التحقق من إمكانية تشغيل الجرة ومجموعة الوسائط بأمان وبشكل متكرر في الطاحونة.

تعتبر مطحنة الجرة التي تحركها الأسطوانة بسيطة من حيث المبدأ، ولكن يجب التحكم في حجم الجرة وسرعة الأسطوانة وتحميل الوسائط وملء العينة معًا.

السرعة والوسائط والتعبئة والتغذية: المتغيرات التي تتفاعل

غالبًا ما يطلب المشغلون السرعة الموصى بها أو تحميل الوسائط القياسي. نادراً ما يكون الرقم الواحد كافياً لأن المتغيرات تتفاعل. قد يؤدي التغيير الذي يؤدي إلى تحسين عملية الطحن في أحد الجرار إلى تآكل مفرط في وعاء آخر. قد يكون حمل الوسائط الذي يعمل مع مسحوق كثيف عدوانيًا للغاية بالنسبة للمواد الهشة. الهدف هو فهم اتجاه كل تأثير، ثم تحديد خط الأساس من خلال التجارب الخاضعة للرقابة.

سرعة الجرة وحركة شحنة الوسائط

عند سرعة الدوران المنخفضة، قد تنزلق الوسائط أو تتدحرج فوق المسحوق بتأثير محدود. يمكن خلط العينة جيدًا، لكن تقليل الحجم قد يكون بطيئًا. مع زيادة السرعة، يتم رفع شحنة الوسائط إلى أعلى ومن ثم تتالي أو إعتام عدسة العين مرة أخرى إلى الجزء السفلي من الجرة. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تحسين عملية الطحن، لكن النطاق المفيد محدود. إذا كانت السرعة عالية جدًا، فقد يتم حمل الوسائط حول جدار الجرة وتفقد الاتصال بطبقة المسحوق. يمكن أن تؤدي النتيجة إلى انخفاض الكفاءة، وزيادة تآكل الجرة والوسائط، وتوزيع حجم الجسيمات بشكل أقل قابلية للتنبؤ به.

المرجع ذو الصلة ليس عدد دورات المحرك في الدقيقة وحده. وهي الحركة الداخلية للشحنة والتي تعتمد على قطر الجرة والسرعة الحرجة الفعالة للنظام. تستخدم العديد من المختبرات جزءًا متحكمًا فيه من السرعة الحرجة كنقطة بداية، ولكن يجب تأكيد الجزء الدقيق للمادة والجرة. عند نقل طريقة ما، من الأفضل حساب أو قياس العلاقة بين سرعة الأسطوانة ودوران الجرة بدلاً من نسخ قيمة دورة في الدقيقة من حجم وعاء مختلف. إذا انزلق الجرة، فإن التدوير الفعلي يكون أقل من القيمة المحددة، ويصبح من الصعب استكشاف الأخطاء وإصلاحها.

حجم الوسائط وكثافتها وارتداءها

تقوم وسائط الطحن بعدة وظائف: فهي تنقل الطاقة إلى المسحوق، وتخلق نقاط اتصال، وتتآكل بمرور الوقت. يمكن للوسائط الأكبر حجمًا أو الأكثر كثافة توفير طاقة تأثير أكبر لكل تصادم، مما قد يساعد في كسر الجزيئات الخشنة أو الصلبة. توفر الوسائط الأصغر نقاط اتصال أكثر ويمكن أن تكون مفيدة للطحن الدقيق، ولكنها تحتوي أيضًا على كتلة أقل لكل كرة وقد لا تكسر الجزيئات الصلبة بكفاءة. ولذلك فإن أفضل حجم للوسائط يرتبط بحجم التغذية والحجم المستهدف، وليس فقط بحجم المطحنة.

تؤثر كثافة الوسائط على الطاقة التي يمكن توصيلها بسرعة معينة. قد يتم طحن الوسط الأكثر كثافة بشكل أسرع، ولكنه يزيد أيضًا من حمل الجرة، ويؤدي إلى زيادة الطلب، ومخاطر التلوث في حالة تآكل الوسيط. شكل الوسائط وجودتها مهمان أيضًا. يمكن للوسائط المتشققة أو المسطحة أو غير المنتظمة أن تغير حركة الشحنة وتسبب التباين. بالنسبة للعمل القابل للتكرار، يجب فحص الوسائط وتنظيفها واستبدالها كمواد استهلاكية خاضعة للرقابة. يعد تسجيل مواد الوسائط والحجم الاسمي وكتلة الشحن التقريبية أكثر فائدة من تسجيل حجم الجرة فقط.

مستوى التعبئة والمساحة المتاحة للحركة

يمكن ملء الجرة بشكل ناقص، أو ملئها بشكل زائد، أو تعبئتها بطريقة تبدو معقولة ولكنها لا تترك مجالًا لحركة الوسائط. إذا ملأ المسحوق الفراغات بين الوسائط وترك مساحة فارغة صغيرة، فيمكن للشحنة أن تخفف نفسها. يتم امتصاص طاقة التأثير، ويصبح الطحن بطيئًا أو غير متساوٍ. إذا تم تحميل الجرة بشكل خفيف جدًا، فقد تكون الإنتاجية لكل دفعة منخفضة، وقد تتآكل الوسائط على جدار الجرة مع وجود مسحوق محدود. يجب أن يترك مستوى التعبئة العملي مساحة كافية لتدحرج الوسائط واحتجاز المسحوق في السرير المتحرك.

يضيف الطحن الرطب طبقة أخرى. يجب أن يكون السائل كافيًا لتكوين ملاط ​​قابل للضخ أو على الأقل متحرك، ولكن ليس بالقدر الذي يجعل الوسائط والجزيئات مفصولة بمرحلة مخففة. تتغير لزوجة الملاط مع انخفاض حجم الجسيمات، لذا فإن التركيبة التي تعمل في بداية التشغيل قد تصبح سميكة جدًا لاحقًا. في بعض الأنظمة، يكون تعديل المشتت أو الرقم الهيدروجيني جزءًا من العملية، ولكن يجب اختبار هذه الاختيارات بدلاً من افتراضها. يجب أيضًا فحص الجرة للتأكد من عدم وجود تسرب وتأثير السائل على الغطاء أو ترتيب الختم.

خصائص التغذية ومعنى قابلية الطحن

حجم التغذية، والصلابة، والمتانة، والرطوبة، والتكتل كلها تؤثر على النتيجة. قد تنكسر المادة الصلبة والهشة عن طريق الكسر، بينما قد تتشوه المادة الناعمة أو المرنة أو تغطي الوسط أو تتكتل. يمكن للرطوبة أن تجعل المسحوق لزجًا وتقلل من التدفق داخل الجرة. قد تحتوي التغذية التي تم طحنها بالفعل على مواد دقيقة تغير من ريولوجيا الملاط الرطب أو تأثير الوسادة في التشغيل الجاف. هذه حقائق مادية، وليست أخطاء في المعدات، ويجب تسجيلها عند تطوير الطريقة.

من المهم أيضًا توزيع حجم الجسيمات في العلف. قد تتصرف العلف الضيق بشكل مختلف عن العلف ذي الذيل الخشن. إذا كان الهدف متوسطًا ناعمًا، فقد يتحكم الجزء الخشن في الوقت المطلوب، بينما قد يكون الجزء الناعم فوق الأرض. وهذا هو السبب في أن رقمًا مستهدفًا واحدًا مثل الحجم المتوسط ​​لا يكفي لوصف مشكلة الطحن. غالبًا ما يحدد عرض التوزيع والحد الأعلى المقبول ما إذا كان تشغيل مطحنة الدرفلة مناسبًا من الناحية الفنية.

لماذا لا يمكن تحسين المتغيرات بشكل منفصل

يمكن أن يؤدي تغيير حجم الوسائط دون تغيير السرعة إلى تحويل التوازن من التأثير إلى الاستنزاف. يمكن أن تؤدي زيادة تعبئة المسحوق دون ضبط حمل الوسائط إلى تقليل المساحة الحرة وإبطاء الشحن. زيادة السرعة دون التحقق من سلامة الجرة يمكن أن تؤدي إلى الانزلاق أو الاهتزاز. إن التجربة المفيدة تغير عاملاً واحدًا في كل مرة، ولكنها تفسر النتيجة في سياق الشحنة بأكملها. إذا كان لا بد من تغيير عاملين معًا، على سبيل المثال، عند تقديم حجم جرة جديد، فيجب أن تتضمن التجربة تشغيل خط الأساس مع الجرة الأصلية بحيث يمكن فصل تأثير تغيير الأجهزة عن تأثير تغيير العملية.

بناء تشغيل متكرر في مطحنة الكرة المعملية

تبدأ الطريقة القابلة للتكرار قبل تشغيل المطحنة. وينبغي ذكر الهدف بمصطلحات يمكن قياسها، مثل نطاق الحجم المتوسط، أو الحد الأعلى للحجم، أو عرض التوزيع، أو درجة التشتت المطلوبة. يجب أن تتميز التغذية بنفس الطريقة التي سيتم استخدامها للمنتج. إذا تم وصف التغذية فقط على أنها درجة مورد أو جزء غربال، فقد لا يعرف المشغل مقدار التباين الموجود بالفعل قبل بدء الطحن.

تحديد الهدف ونافذة القبول

يمكن لهدف قيمة D50 واحدة أن يشجع على الإفراط في الطحن. تتضمن المواصفات الأكثر فائدة حدًا أدنى وأعلى للوسيط، وحدًا للذيل الخشن، وبيانًا لكيفية أخذ العينة وقياسها. بالنسبة لبعض التطبيقات، فإن النتيجة المهمة ليست الحصول على أفضل مسحوق ممكن، ولكن غياب التكتلات أو الحفاظ على جزء معين. وينبغي كتابة هذه المتطلبات في خطة التجربة، لأنها تؤثر على وقت الطحن، واختيار وسائل الإعلام، وقرار التوقف.

ويجب أن تعكس نافذة القبول أيضًا عدم اليقين التحليلي. حيود الليزر، والغربلة، والفحص المجهري، وغيرها من الطرق لا تعطي أرقاما متطابقة. إذا تم نقل طريقة ما بين المختبرات، فيجب أن تكون طريقة القياس وإجراءات التشتيت جزءًا من السجل. وبخلاف ذلك، قد يكون الاختلاف الواضح في العملية مجرد اختلاف تحليلي.

حدد الجرة والوسائط للمادة

يجب اختيار مادة الجرة للتحكم في التلوث والتوافق الكيميائي. إذا كان يجب أن تظل العينة خالية من الحديد، فقد تكون هناك حاجة إلى وعاء مختلف ومجموعة وسائط. إذا كانت العينة كاشطة، فيجب اعتبار تآكل الجرة والوسائط مصدرًا للتلوث وتغير ظروف الطحن. يجب أن يكون حجم الوسائط مرتبطًا بالتغذية والهدف، ويجب وزن شحنة الوسائط أو تسجيلها بحيث يمكن مقارنة التشغيل اللاحق.

قبل التجربة الأولى، افحص الجرة بحثًا عن الشقوق أو الرقائق أو الغطاء غير المناسب. تأكد من أن الوسائط نظيفة وخالية من العينة السابقة. تأكد من إمكانية تثبيت الجرة بشكل آمن على البكرات وأنها تدور دون انزلاق. تعتبر هذه الفحوصات أساسية، ولكنها تقضي على جزء كبير من التباين الواضح للعملية.

اختر المعالجة الجافة أو الرطبة عمدا

يكون الطحن الجاف مناسبًا عندما يجب أن يظل المنتج النهائي مسحوقًا وعندما لا تغطي المادة الوسائط أو الجرة بشكل مفرط. كما يمكن أن يجعل أخذ العينات أسهل. ومع ذلك، قد يعاني الطحن الناعم الجاف من التكتل والغبار وفقدان المواد أثناء فتح الجرة. يمكن أن يؤدي الطحن الرطب إلى تحسين تشتت الجسيمات وتقليل الغبار، ولكنه يقدم معالجة السوائل ولزوجة الملاط وخطوات التجفيف. يجب أن يعتمد الاختيار على العملية النهائية، وليس فقط على سرعة الطحن.

بالنسبة للطرق الرطبة، يجب أن تكون نسبة السائل إلى المادة الصلبة، وترتيب الإضافة، وطريقة الخلط ثابتة. إن إضافة المسحوق إلى السائل لا يعادل بالضرورة إضافة السائل إلى المسحوق، خاصة إذا كان المسحوق متكتلًا. في حالة استخدام مادة مشتتة، يجب تسجيل جرعتها ونقطة إضافتها. يجب فحص الملاط من حيث الترسيب أو الرغوة بعد التشغيل، لأن كليهما يمكن أن يؤثر على أخذ العينات والتوزيع الظاهري لحجم الجسيمات.

إنشاء خط الأساس وتغيير عامل واحد

يجب أن يستخدم التشغيل الأساسي وعاء معروف، وشحنة وسائط معروفة، وكتلة مسحوق محددة، وسرعة بكرة مسجلة. يجب إيقاف الجري على فترات زمنية مخططة بحيث يمكن ملاحظة التقدم بدلاً من تخمينه. إذا كانت الطاحونة تحتوي على مؤقت، فإن ضبط المؤقت يعد وسيلة مريحة، وليس بديلاً للتحقق من الدوران الفعلي وحالة الجرة. بعد خط الأساس، قم بتغيير عامل واحد في كل مرة: حجم الوسائط، أو كتلة الوسائط، أو كتلة المسحوق، أو السرعة، أو نسبة السائل، أو الوقت. أبقِ الآخرين ثابتين لفترة كافية لترى ما إذا كان التأثير ذا معنى أم لا.

يجب أن يكون عدد التجارب واقعيا. غالبًا ما يكون التصميم الصغير الذي يقارن المستوى المنخفض والمتوسط ​​والعالي لعامل واحد أكثر إفادة من سلسلة طويلة من التعديلات العشوائية. إذا كانت الاستجابة صاخبة، قم بتحسين أخذ العينات والقياس أولاً. إن العملية التي لا يمكن قياسها بشكل موثوق لا يمكن تحسينها بشكل موثوق.

سجل ما سيحتاجه المشغل التالي

يتضمن سجل الدُفعة المفيد تحديد الجرة، والأبعاد الداخلية والخارجية حيثما كان ذلك مناسبًا، ومواد الجرة، ومواد الوسائط وحجمها، وكتلة الوسائط، وكتلة المسحوق، والكتلة السائلة، وسرعة الأسطوانة، ووقت التشغيل، وأي انقطاعات. ويجب أيضًا ملاحظة كمية التغذية وحالة الرطوبة والطريقة التحليلية. يمكن أن تساعد الصور الفوتوغرافية الخاصة بتحميل الجرة والمنتج، لكن السجل المكتوب يجب أن يكون كافيًا في حد ذاته. هذا المستوى من التوثيق مهم بشكل خاص عندما يتم نقل الطريقة إلى مختبر آخر أو عندما يتولى مشغل جديد مسؤولية المعدات.

خطط للانتقال إلى حجم جرة مختلف

إن الانتقال من وعاء صغير إلى وعاء أكبر ليس مجرد زيادة في الحجم. الجرة الأكبر لها قطر مختلف، ومسار وسائط مختلف، ونسبة مختلفة من مساحة الجدار إلى كتلة المسحوق. قد يلزم تعديل سرعة الأسطوانة للحفاظ على حركة داخلية قابلة للمقارنة. قد يحتاج حجم الوسائط أيضًا إلى المراجعة، لأن نفس الوسائط التي تعمل في وعاء صغير قد لا توفر تأثيرًا كافيًا في وعاء أكبر. ويتمثل النهج الأكثر أمانًا في إجراء تجربة تجسير بالحجم الجديد ومقارنة توزيع حجم الجسيمات، وليس فقط المتوسط.

يؤدي تغيير حجم الجرة إلى تغيير الحركة الداخلية بنفس سرعة الأسطوانة، لذا يجب إعادة فحص الطريقة بدلاً من نسخها.

قراءة توزيع حجم الجسيمات بدلاً من مطاردة D50

نتيجة حجم الجسيمات هي التوزيع، وليس نقطة واحدة. يصف الوسيط، الذي يُشار إليه غالبًا باسم D50، منتصف التوزيع، ولكنه لا يُظهر ما إذا كان قد تمت إزالة الذيل الخشن أو ما إذا كان قد تم إنشاء جزء ناعم مفرط. يمكن أن تحتوي عينتان على نفس كاميرا D50 وتتصرفان بشكل مختلف في العملية النهائية نظرًا لاختلاف عرض D10 وD90 وتوزيع التوزيع. بالنسبة لتطوير مطحنة الدرفلة، غالبًا ما يكون شكل المنحنى أكثر إفادة من الوسيط وحده.

يشير D10 إلى النهاية الدقيقة للتوزيع، وD90 إلى النهاية الخشنة، ويصف الامتداد أو العرض الانتشار. قد يكون التوزيع الضيق مرغوبًا لبعض التطبيقات، في حين أن الجزء الخشن المتحكم فيه قد يكون مقبولاً للتطبيقات الأخرى. إذا كانت كاميرا D50 على الهدف ولكن كاميرا D90 مرتفعة جدًا، فقد يحتاج التشغيل إلى مزيد من الوقت أو إلى مجموعة وسائط مختلفة. إذا كان D10 منخفضًا جدًا وظل D90 مرتفعًا، فقد تكون العملية مفرطة في طحن الجزء الناعم بينما تفشل في كسر الجزيئات الخشنة. يشير هذا النمط إلى حدوث تغيير في حجم الوسائط أو اتباع نهج طحن مرحلي بدلاً من مجرد تمديد الوقت.

أخذ العينات يمكن أن يؤدي إلى نتيجة خاطئة

يتم فصل المساحيق الدقيقة بسهولة. العينة المأخوذة من أعلى الجرة قد لا تمثل الجزء السفلي، والعينة المأخوذة بعد الترسيب في الملاط قد لا تمثل المواد الصلبة العالقة. يجب أن تكون إجراءات أخذ العينات ثابتة، وعند الضرورة، يجب تجانس الدفعة بأكملها قبل أخذ جزء منها. بالنسبة للملاط الرطب، يمكن لخطوة التخفيف أيضًا تغيير التوزيع المقاس في حالة تكسير التكتلات أو تكوينها. ويجب وصف الطريقة التحليلية مع النتيجة حتى يتمكن مختبر آخر من تفسيرها بشكل صحيح.

انتبه للطحن الزائد والتكتل

لا يستمر الطحن الطويل دائمًا في تقليل الحجم. يمكن أن يزيد من نسبة الدقائق الدقيقة، أو يغير كيمياء السطح، أو يتسبب في تكتل الجزيئات الدقيقة. في التشغيل الجاف، قد يبدو المنتج أنعم بطريقة ما وأكثر خشونة بطريقة أخرى لأن القياس يستجيب للتكتلات بدلاً من الجسيمات الأولية. في التشغيل الرطب، قد يؤدي التغير في اللزوجة أو الرقم الهيدروجيني إلى تغيير حالة التشتت. إذا توقف المنحنى عن الحركة أو تحرك في الاتجاه الخاطئ، فقد تكون الإجابة عبارة عن مسافة أقصر، أو حجم وسائط مختلف، أو تغيير في تركيبة السائل، وليس مسافة أطول.

استكشاف أخطاء نتائج مطحنة الكرة وإصلاحها

تنقسم معظم مشكلات مطحنة الدرفلة إلى عدة فئات: تقليل الحجم البطيء، أو التوزيع الواسع أو غير المستقر، أو التلوث، أو فقدان المواد، أو ضعف التكرار. الخطوة الأولى هي فصل سلوك المعدات عن سلوك المواد. تأكد من أن الجرة تدور بالسرعة المقصودة، وأنها لا تنزلق، وأن البكرات نظيفة ومتوازية. ثم قم بمراجعة التهمة وطريقة التحليل. يقدم الجدول أدناه نقطة بداية عملية، لكن الإجراء الصحيح يعتمد على المادة والهدف.

ملاحظة	المنطقة المحتملة للتحقق	الخطوة التالية العملية
الطحن أبطأ بكثير من المتوقع	حجم الوسائط أو كتلتها، تعبئة المسحوق، سرعة الجرة	تحقق من المساحة الحرة في الجرة، وتأكد من التدوير الفعلي، وراجع حجم الوسائط مقابل حجم التغذية
التوزيع أوسع من الهدف	وقت الطحن، توزيع حجم الوسائط، تباين التغذية	توقف على فترات، وافحص الوسائط بحثًا عن التآكل أو الأحجام المختلطة، وقارن كميات التغذية
يحتوي المنتج على جزيئات غير متوقعة	الجرة أو تآكل الوسائط، التنظيف، حالة الغطاء	افحص الوعاء والوسائط، وراجع إجراءات التنظيف، وتحقق من ملامسة الغطاء
عينة من الكعك أو العصي في الجرة	الرطوبة، ظروف الطحن الجاف، ليونة المواد	قم بتجفيف العلف أو ترطيبه، أو تقليل تعبئة المسحوق، أو تقييم العملية الرطبة
أشواط متكررة لا توافق	تحديد الجرة، شحن الوسائط، السرعة، أخذ العينات	قم بتسجيل أبعاد الجرة وكتلة الوسائط، وتحقق من سرعة الأسطوانة، وقم بتوحيد أخذ العينات
ينزلق الجرة أو يعمل بشكل غير متساو	سطح الجرة، توزيع الأحمال، حالة الأسطوانة	قم بتنظيف الجرة وفحصها، وتقليل الحمل أو إعادة توزيعه، والتحقق من محاذاة الأسطوانة

لا يعد الطحن البطيء دائمًا علامة على افتقار الطاحونة إلى الطاقة. إذا كانت الوسائط صغيرة جدًا بالنسبة للتغذية، فقد تحتوي الشحنة على الكثير من نقاط الاتصال ولكن طاقة التأثير غير كافية. إذا كان ملء المسحوق مرتفعًا جدًا، فقد يتم توسيد الوسائط. إذا كانت سرعة الجرة منخفضة جدًا، فقد تتدحرج الوسائط ببساطة فوق المسحوق. ولكل سبب علاج مختلف. زيادة السرعة دون التحقق من العوامل الأخرى يمكن أن تؤدي إلى تفاقم المشكلة من خلال التسبب في حمل الوسائط حول الجرة.

ويشير التوزيع الواسع في كثير من الأحيان إلى عملية تكسر بعض الجزيئات بسرعة بينما تترك بعضها الآخر دون مساس. يمكن أن تساهم جميع أحجام الوسائط المختلطة، أو الخلاصة ذات نطاق واسع الحجم، أو حمولة الجرة التي يتم فصلها. يساعد إيقاف التشغيل على فترات وقياس المنحنى في إظهار ما إذا كان يتم تقليل الذيل الخشن أو ما إذا كان يتم إنشاء الغرامات أولاً. في بعض الحالات، يكون النهج المكون من مرحلتين مع وسائط مختلفة أو عملية طحن مسبقة أقصر أكثر فعالية من عملية واحدة طويلة المدى.

عادة ما يتم إرجاع التلوث إلى الجرة أو الوسائط أو خطوة التنظيف. يمكن أن تؤدي بطانة الجرة البالية أو الوسائط المتكسرة أو الغطاء الذي يلامس العينة إلى إدخال مادة لم تكن موجودة في التغذية. يزداد الخطر مع المساحيق الكاشطة وأوقات التشغيل الطويلة. إذا كان التلوث أمرًا بالغ الأهمية، فيجب اختيار الجرة والوسائط كنظام، ويمكن أن يساعد التشغيل الفارغ باستخدام نفس الجرة والوسائط في تحديد ما إذا كانت المعدات تساهم بالجزيئات. وينبغي معالجة الفراغ وتحليله بنفس طريقة معالجة العينة.

غالبًا ما يكون ضعف التكرار مشكلة في التوثيق قبل أن تكون مشكلة في الآلة. إذا لم يتم تحديد الجرة، أو لم يتم وزن شحنة الوسائط، أو لم يتم التحقق من سرعة الأسطوانة، فقد لا تكون الجريتان اللتان تبدوان متطابقتين متطابقتين على الإطلاق. الفحص البسيط هو وزن الجرة وشحنها قبل التحميل وبعده، والتأكد من موضع الجرة على الأسطوانات، وتسجيل وقت التشغيل الفعلي. تسهل هذه التفاصيل العثور على مصدر الاختلاف بدلاً من استبدال الأجهزة التي قد تعمل بشكل صحيح.

يعتمد الطحن القابل للتكرار على تحميل الجرة الذي يتم التحكم فيه، وحالة الوسائط، وسرعة الأسطوانة الموثقة.

اختيار مطحنة الكرة المعملية للعمل المستقبلي

إن مطحنة الكرات المتدحرجة المناسبة للمختبر هي التي تناسب الجرار، وأحمال العينات، ومتطلبات التحكم في المختبر. وينبغي النظر في السعة من حيث حجم الجرة القابل للاستخدام وكتلة الوسائط بالإضافة إلى المسحوق، وليس فقط حجم الجرة الاسمي. يجب أن تكون المسافة بين الأسطوانة وقطر الجرة متوافقة، ويجب أن يكون محرك الأقراص قادرًا على بدء وتشغيل الحمل المقصود دون الانزلاق. يعد التحكم في السرعة والمؤقت والإطار الثابت من الميزات العملية لأنها تدعم عمليات التشغيل المتكررة وتسهل تسجيل ما تم إنجازه بالفعل.

تنتمي السلامة والتعامل أيضًا إلى قرار الاختيار. يجب أن يتم تثبيت الجرة بشكل آمن، ويجب أن تكون الأسطوانات قابلة للوصول للتنظيف، ويجب أن تسمح منطقة التشغيل بتحميل الجرة وإزالتها دون إجهاد. إذا كان المختبر يعمل بمواد تفاعلية أو سامة أو حساسة للأكسجين، فيجب مناقشة متطلبات الوعاء والعلبة قبل تحديد المطحنة. هذه متطلبات تطبيق، وليست ملحقات اختيارية، لأنها تؤثر على كيفية استخدام المعدات.

لتطوير الطريقة، من المفيد اختيار منصة مطحنة تسمح بتقييم أكثر من حجم الجرة أو مادة الجرة دون تغيير مبدأ العمل الأساسي. وهذا لا يلغي الحاجة إلى إجراء تجارب تجسيرية، ولكنه يسهل تنظيمها. تشانغشا تيانتشوانغ مسحوق التكنولوجيا المحدودة (TENCAN) يزود TENCAN مختبر مطحنة الكرة لطحن المختبر وإعداد العينات. نقطة البداية الأكثر فائدة هي الوصف الواضح للتغذية، والتوزيع المستهدف، وكتلة الدفعة المطلوبة، وحد التلوث، والطريقة التحليلية. مع هذه التفاصيل، يمكن مناقشة الجرة والوسائط ونطاق التشغيل في سياق تقني بدلاً من اختيارها عن طريق التخمين.

قبل إصدار طريقة جديدة، قم بتشغيل مجموعة تحقق صغيرة تغطي تباين التغذية المتوقع ونطاق المشغل المقصود. تحقق من الوسيط والذيل الخشن وتكرار النتيجة. إذا كانت العملية حساسة لقطر الجرة، أو تآكل الوسائط، أو الرطوبة، فاكتب عناصر التحكم هذه في الطريقة. تكافئ مطحنة الكرة المتدحرجة هذا النوع من الانضباط. إن حركتها البسيطة تجعل تأثير الشحنة مرئيًا، كما أن الإعداد الموثق جيدًا يحول هذه البساطة إلى أداة مختبرية موثوقة.