يحرر التكسير والطحن المعدن القيّم من الشوائب، وهما عادة أكبر مستهلك للطاقة ومن أعلى بنود التكلفة الرأسمالية في مصنع المعالجة، لذا يؤثر تصميمهما مباشرة في اقتصاديات المشروع.
تحديد الطاقة اللازمة
الطريقة القياسية لتقدير طاقة طاحونة الكرات هي معادلة بوند:
W = 10 × Wi × (1/√P80 − 1/√F80)
حيث W الطاقة النوعية (كيلوواط ساعي/طن) وWi مؤشر بوند للشغل وF80 وP80 حجم مرور 80% للتغذية والمنتج بالميكرون. ويُقاس المؤشر باختبار بوند المخبري القياسي لطاحونة الكرات.
أما للطواحين الذاتية وشبه الذاتية فتُستخدم اختبارات متخصصة مثل اختبار JK Drop Weight واختبار SMC للحصول على معاملات التكسر (A×b).
التكوينات الشائعة
- تكسير ثلاثي المراحل وطاحونة كرات: مناسب للخامات الصلبة والطاقات المتوسطة.
- دائرة SAB: طاحونة شبه ذاتية (SAG) تليها طاحونة كرات؛ شائعة في مصانع النحاس والذهب الكبيرة.
- دائرة SABC: إضافة كسارة الحصى لتكسير المادة ذات الحجم الحرج الخارجة من طاحونة SAG وزيادة الطاقة.
- أسطوانات الطحن عالية الضغط (HPGR): بديل أقل استهلاكًا للطاقة لبعض الخامات الصلبة.
معاملات تشغيل الطواحين
- طاحونة SAG: شحنة الكرات عادة 8–15% حجمًا والسرعة نحو 70–80% من السرعة الحرجة.
- طاحونة الكرات: دائرة مغلقة مع السيكلونات المائية؛ الحمل الدوار عادة 250–350%.
- يؤثر حجم الكرات وتصميم البطانة وكثافة اللب مباشرة في كفاءة الطحن والتآكل.
المحاكاة والتحسين
بعد الحصول على المعاملات المخبرية تُنمذج الدائرة ببرمجيات محاكاة العمليات مثل MODSIM وUSIM PAC لتحديد أبعاد الطواحين والمحركات والسيكلونات وتقييم تذبذب التغذية. وفي المصانع العاملة يشمل التحسين ضبط حجم الكرات والسيكلونات وإدارة الأحمال المعادة.
خبرة الشركة
في مشروع رفع تركيز الحمولة المرتجعة لطواحين الطحن الذاتي في خام الحديد المركزي ببافق، أدى وجود كرات فولاذية وارتفاع رطوبة الحمولة المرتجعة إلى تصميم خاص لمقاطع الكسارة واستبدال الغرابيل المسطحة بغربال دوّار، وهو مثال على أهمية التوصيف الدقيق للتغذية في تصميم دائرة الطحن.