گزارش فنی اقتصادی

پیزوالکتریسیته توسط پیروژاک کوری در سال ۱۸۹۲ کشف گردید و از واژه یونانی Piezin به معنی “فشار” مشتق می شود. اعمال فشار به برخی کریستال ها مانند کوارتز یا برخی سرامیک ها الکتریسیته تولید می کند. فشار یا تنش مکانیکی وارد شده به برخی کریستال ها باعث جابه جایی دو قطبی های ایجاد شده و پدید آمدن میدان الکتریکی می شود. آرایش یون های مثبت و منفی، تعیین کننده ایجاد یا عدم ایجاد اثر پیزوالکتریسیته است. به همین دلیل اثر پیزوالکتریسیته یا ایجاد جریان الکتریسیته القایی توسط وارد کردن فشار، در مواد کریستالی ا?نیزوتروپ رخ می دهد؛ یعنی در آن دسته از کریستالهایی که مرکز تقارن ندارند. زیرا در کریستال های متقارن هیچ ترکیبی از تنش های یکنواخت نمی تواند سبب جدا شدن بارهای الکتریکی شود.

اگر یک ماده به عنوان مثال یک سرامیک، پیزوالکتریک باشد، وقتی تحت تاثیر فشار قرار می گیرد در سطح آن بار الکتریکی تولید می شود؛ یا وقتی در میدان الکتریکی قرار می گیرد تغییر شکل مکانیکی می یابد. میزان بار الکتریکی یا تغییر شکل مکانیکی به ترکیب ماده بستگی دارد. در ساختمان این سرامیک ها موادی نظیر: اکسید سرب، تیتانیا، زیرکونیا و غیره وجود دارند که بسته به نوع کاربرد این مواد با نسبت های مختلف با هم مخلوط می شوند. با تغییر ترکیب و ابعاد قطعات می توان پیزوسرامیک ها را برای کاربردهای مختلف طراحی کرد.

کاربردها

موادی که فشار را به انرژی الکتریکی و انرژی الکتریکی را به انرژی حرکتی تبدیل می کنند در موارد مختلفی از جمله در مبدل های پیزوالکتریک استفاده  می شوند. حسگرهای (Sensor) کوچک، کم خرج، حساس و کارآمد با رشد قابل توجهی امروزه در صنعت خودرو اهمیت یافته اند. مدل های جدید خودرو بین ۱۸ تا ۳۰ سنسور دارند که شامل سنسورهای فشار برای کنترل میزان فشار وارده به صندلی ها، سنسورهای دما برای کنترل میزان گرما و شرایط جوی، سنسورهای جریان برای ورودی هوای خودرو و سنسورهای شتاب برای سیستم ضد قفل ترمزی(ABS) می باشند. در صنایع پیشرفته نیز به طور وسیعی از این سنسورها استفاده می شود؛ مثلاً صنایع نفت، غذایی و آشامیدنی و دارویی همگی از این سنسورها برای کنترل سطح جریان سیال (flow and level monitoring) استفاده می کنند. سنسور های جریان سیال و سطح و مبد ل­های دوپلر، تخلیه اتوماتیک مخازن نفت و خطوط لوله را کنترل می کنند.

 

صنایع دیگر از سنسورها برای تست های غیر مخرب استفاده می کنند؛ مانند تست های غیر مخرب تیر های فولادی، خطوط راه آهن و بدنه هواپیما. در بخش مراقبت های پزشکی نیز از پیزوسرامیک ها در مبدل تصویرگرهای تشخیصی و مونیتور های fetal heart استفاده می شود که هزینه پایین و ایمنی بالا نشان کارایی این فراورده است. کاربرد های دیگر، شامل تفنگ­های لیزری برای درمان آب مروارید چشم، چاقوهای کوچک جراحی و کالبدشکافی، مته ها و پاک کننده‌های دندانی، پمپ­های IV و پمپ های قلب می شود. مبدل های کوچک که در مجاری خون جهت ثبت تغییرات متناوب ضربان قلب بیمار قرار داده می شوند نیز از سنسور های پیزوالکتریک ساخته می شوند.

 

تولیدکنندگان فراورده های مصرفی نیز از استفاده کنندگان سنسورها هستند. در ماشین های لباسشویی از سه سنسور برای کنترل میزان بار و میزان سطح آب و کنترل چرخش استفاده می شود. سنسور های پیروالکتریکی (تولید بار الکتریکی در سطح یک بلور در اثر گرما را پیروالکتریسیته گویند که تمامی مواد پیروالکتریک، پیزوالکتریک نیز هستند) در فرهای مایکروویو شرایط غذا را کنترل می کنند و در یخچال ها از سنسورهای برفک استفاده می شود. به علاوه از آنها در ترانسفورماتورهای اولتراسونیک در مرطوب کننده ها، اتمایزرها، فندک های اجاق گاز، زنگ خطر آژیرهای خطر، دستگاه ناقل صدا در گیتارهای اکوستیک و ضبط صوت های دارای دیسک فشرده نیز استفاده می شود.

یک استفاده مهم سرامیک پیزوالکتریک در ایجاد و دریافت کردن امواج صوتی است. گستره کاربرد این مواد از ابزارها و تجهیزات اولتراسونیکی برای عمق یابی در دریا و پیدا کردن محل تجمع ماهی ها تا تجهیزات ردیاب زیردریایی ها می باشد. مثلاً دردماغه زیردریایی(Trident) از ۵ تن مواد پیزوسرامیک که همگی به صورت دیسک هایی با قطر ۴ اینچ و ضخامت ۰٫۲۵ اینچ هستند استفاده شده است که این تکنولوژی، زیردریایی را به حرکت سریع، آرام و بی صدا در میان آب قادر می سازد. کاربردهای دیگر اثر پیزوالکترسیته در برشکاری و جوشکاری و عیب یابی در داخل قطعات فلزی صنعتی است. جدیدترین کاربردهای این مواد در پرینترهای ink-jet است. از مواد فعال کننده نویز تا ایستگاه های فضایی (مثلRaytheon)، پیزوسرامیک ها اجزا کلیدی مورد نیاز برای ساخت قطعات پیشرفته و سیستم های کارآمد را تشکیل خواهند داد.

 

فرآیند تولید

فرآیند ساخت پیزوسرامیک ها شامل ۱۶ مرحله است که با وزن کردن، مخلوط کردن و آسیاب کردن موادی مانند زیرکونیا، اکسید سرب، تیتانیا، نیوبیا و اکسید استرانسیم و غیره شروع می شوند. سپس مواد مخلوط شده کلسینه شده و واکنش انجام می دهند تا ترکیب تیتانات-زیرکونات سرب تشکیل شود. ترکیب تیتانات-زیرکونات سرب تشکیل شده که دارای مقداری رطوبت است به اندازه ذرات خیلی ریز آسیاب می شود. سپس چسب ها و روانسازها افزوده می شوند و ماده به دست آمده در اسپری درایر خشک می شود تا یک پودر آماده برای تراکم حاصل شود.

بعد از آماده سازی مواد اولیه، فرایندی که برای شکل دادن سرامیک به کار گرفته می شود، استفاده از پرس خشک یا ایزواستاتیک با فشار اعمالی  بین ۶ تا ۱۰۰ تن است. اجزای شکل داده شده در دمای ۱۳۰۰ درجه فارنهایت در شرایط کنترل  شده اتمسفری پخت بیسکویت می  شوند تا چسب ها و  روان کننده های لازم برای عمل شکل دهی در این مرحله سوخته و خارج شود. قطعات بیسکویت در بوته های مخصوص “آلومینا بالا” قرار داده شده و برای پخت در دمای بالا در داخل کوره قرار داده می شوند. کوره الکتریکی تا حدود دمای ۲۳۰۰ درجه فانهایت گرم می شود و به مدت سه ساعت در این دما نگه داشته می شود (قطعات سرامیکی برای کنترل تبخیر احتمالی اکسید سرب در خلال فرایند پخت در دمای بالا در بوته­های آلومینا بالا قرار داده می شوند).

سپس سرامیک پخته شده با دقت زیادی به اندازه های معین ماشین کاری می شود. بعد از مرحله اندازه بندی، قطعات سرامیک متالیزه می شود؛ یعنی یک پوشش فلزی روی سطح آنها نشانده می شود. این کار به کمک تکنیک “silk screening” انجام می شود و از الکترودهای نقره، طلا، نیکل یا پلاتینیوم-پالادیوم استفاده می شود. الکترودهای متالیزه شده روی یک شبکه توری شکل که از سیم های فلزی نسوز تشکیل شده است قرار گرفته و به داخل کوره حمل می شوند و در دمایی در حدود ۷۰۰ درجه سانتی گراد پخته می شوند.

بعد از این مرحله، نوبت به عمل قطبی کردن قطعه های سرامیکی می رسد. در عمل قطبی کردن ولتاژ جریان مستقیم(DC) به سرامیکی که در یک روغن دی الکتریک گرم شده و مقاوم قرار دارد، اعمال می شود تا دوقطبی های آن در یک سمت جهت گیری کنند. قطعات سرامیکی قطبی شده اکنون پیزوالکتریک هستند. بعد از قطبی کردن، نوبت به کنترل کیفی خواص می رسد. قطعات جهت تضمین و تامین کردن خواص الکتریکی متناسب با نوع کاربردشان، آزمایش و بررسی می­شوند. قطعات آزموده شده آماده بسته بندی و ارسال و استفاده هستند.

مقیاس بازار

به علت کاربردهای وسیع پیزوسرامیک ها میزان عرضه آنها بسیار وسیع است. از نظر جهانی بازار این مواد تقریباً ۱۱ میلیارد دلار است و در ایالات متحده در حدود ۱٫۵ میلیارد دلار تخمین زده می شود. کارشناسان صنعت پیش بینی می کنند که بازار این مواد از رشدی به میزان ۲۰ تا ۲۵ درصد در سه تا پنج سال آینده برخوردار خواهد بود. به عنوان مثال تا پنج سال پیش صنعت خودرو مصرف‌کننده عمده ای برای پیزوسرامیک نبود اما امروز در خودروهای جدید بالغ بر ۳۰ قطعه پیزوسرامیکی استفاده می شود.

 

تحلیل:

اگر قبول کنیم تولید محصولات سرامیک های پیشرفته امری ضروری است (رجوع شود به سخنان دکتر مارقوسیان)، طبیعتاً باید با راهکارهای مشخص و با تعیین اولویت ها پا به عرصة این تکنولوژی گذاشت. با توجه به اینکه سرامیک های پیشرفته شامل چند شاخه است، ابتدا باید وارد شاخه هایی شد که علاوه بر قابل دستیابی بودن دانش فنی و سهولت در انتقال تکنولوژی از بازار بزرگی در آینده برخوردار باشند.

پیزوالکتریک ها همچنان که در متن آمده است حدود ۱۷ درصد بازار سرامیک های پیشرفته را به خود اختصاص داده اند ضمن اینکه دارای رشد بازار بسیار خوبی نیز می باشند. در حال حاضر به صورت محدود در صنایع الکترونیک شیراز این محصول تولید می شود که نشان دهندة وجود دانش فنی و فناوری تولید هر چند به صورت محدود در کشور است. بنابراین با توجه به زمینه های موجود و بازار رو به رشد این تکنولوژی، پرداختن به آن در کشور دارای اولویت به نظر می رسد.

روند توليد چيني بهداشتي

مواد اوليه مصرفي كائولن شركت WBB بال كلي شركت WBB فلدسپات ، سيپلس كربنات كلسيم ، اكسيد روي ، كائولن ، زنور ، كائولن SPV1 ، كربنات سديم ، كربنات باريم

خردايش و آماده‌سازي :

ابتدا مواد اوليه بوسيله سنگ شكن فكي و چكشي به حد ميلي‌متر مي‌رسد . سپس در بالميلهاي تعبيه شده در قسمت آماده‌سازي دانه‌بندي مواد تا رسيدن به مش 200 انجام مي‌گيرد . دوغاب اصلي در ميكسر با تركيب مواد خروجي از بالميل و مواد نرم شامل كائولن و بالكلي تكميل شده و پس از زماني حدود 4 ساعت كاملا يكنواخت حاصل مي‌شود با توجه به نقش زمان‌دهي توليد شده در اين مرحله حوزچه ويژه‌اي در نظر گرفته شده است كه ظرفيت آن حدود 60 مترمكعب بوده و امكان نگهداري دوغاب مصرفي 4 روز در آن وجود دارد كه اين امكان را به ما مي‌دهد كه مقدار لازم دوغاب در مخزن نگهداري شده و آماده ارسال به ريخته‌گري باشد .

ريخته‌گري

توليد بادو روش در بخش ريخته‌گري صورت مي‌گردد : 1- دستي 2-نيمه اتوماتيك

روش دستي : قالبهاي 4 چرخي بصورت قطعات متصل بر روي ميزهاي چوبي قرار گرفته و كليه مراحل ريخته‌گري بازكردن قالبها و نقل و انتقال بصورت دستي صورت مي‌گيرد . براي توليد محصولاتي پاخميده‌تر نظير توالت فرنگي از اين روش استفاده مي‌شود .

روش نيمه اتوماتيك : قالبهاي 4 چرخي بصورت سري بر روي يك ريل قرار گرفته و عمل ريخته‌گري و تخليه توسط لوله‌هاي متصل به قالب‌ها صورت مي‌گيرد .

سپس مراحل انتقال قطعه بوسيله دست انجام مي‌شود . از اين روش در توليد قطعات ساده مثل پايه و روشوئي استفاده مي‌شود .

لعاب زني

لعاب زني با دوش اسپري دوغاب لعاب بر روي محصول خام صورت مي‌گيرد دو دستگاه 5 كابينه لعاب زني همراه با 3 كابين روتوش امكانات اين مجموعه را تشكيل مي‌دهد كه بوسيله دو پمپ لعاب پاش BINKS با تجهيزات متعلقه از بهترين سيستم‌هاي لعاب پاش موجود در اين صنعت مي‌باشد .

پخت

محصولات لعاب خورده پس از اندك زماني با طي كردن فرآيند خشك كردن بر روي واگن‌هاي كوره بارگيري شده و بوسيله يك دستگاه كوره تونلي ساخت شركت Kerabedarfآلمان كه در طول آن 48 متر بوده و قابليت اعمال در 1400 درجه سانتيگراد را دارد در دماي 1185 درجه پخت مي‌شود .

سورت و بسته‌بندي

عمليات سورت و بسته‌بندي بر اساس استانداردهاي ملي ايران و استاندارد داخلي شركت انجام شده و محصولات كارخانه شامل روشوئي پايه و توالت شرقي بوسيله پلاستو فوم بسته‌بندي و توسط دستگاه شيرينگ مي‌شود توالت‌هاي فرنگ نيز در بسته‌بندي كارتن در اختيار مشتري قرار مي‌گيرد تجهيزات لازم براي نصب نيز شامل روليتها بوگير لاستيك تبديلي نيز در داخل بسته‌بنديهاي قرار مي‌گيرد .
 

روند توليد كاشي

  روند توليد كاشي در شركت صنايع كاشي و سراميك سينا (سهامي عام) در 17 مرحله انجام مي‌گيرد كه در عين انجام اين مراحل ، واحدهاي جانبي مانند شابلون‌سازي ، طراحي ، آزمايشگاه و كنترل كيفي نيز در اين روند دخيل مي‌باشند .

17 مرحله فوق‌الذكر شامل سنگ‌شكن ، توزين ، آسياب مواد اوليه و تهيه دوغاب اوليه ، ذخيره‌سازي و هموژنيزاسيون دوغاب بدنه ، الك كردن دوغاب ، ذخيره‌سازي دوغاب در حوضچه اسپري دراير ذخيره گرانول ، انتقال و الك كردن گرانول ، فرم دهي ، خشك كردن افقي ، پخت بيسكوييت ، انتقال كاشي به خطوط لعاب ، لعاب‌سازي و لعاب‌زني ، انتقال كاشي به كوره پخت لعاب ، پخت لعاب و درجه‌بندي و بسته‌بندي مي‌باشند .

مرحله اول : سنگ شكن

با توجه به اين كه اندازه دانه‌بندي خاك مواد اوليه مورد نياز طبق فرمولاسيون ارائه شده توسط آزمايشگاه ماكزيمم بايد 3 ميلي متر باشد . لذا خاك مواد اوليه قبل از ورود به كارخانه توسط سنگ شكن به دانه‌بندي مورد نظر تبديل شده و سپس به كارخانه حمل مي‌گردد .

مرحله دوم : توزين

خاكهاي مواد اوليه مطابق با فرمولاسيون ، توسط لودر به 2 دستگاه باكس فيدر 10 تن و 20 تن منتقل مي‌شوند تا عمل توزين توسط اين دو دستگاه ، منطبق با اوزان خواسته شده در فرمولاسيون انجام پذيرد .

مرحله سوم : آسياب مواد اوليه و تهيه دوغاب بدنه

خاكهاي توزين شده از باكس فيدر به 10 عدد بالميل 34000 ليتري منتقل مي‌شوند تا با رعايت نسبت اختلاط در فرمولاسيون ، خاكها با آب مخلوط شده و دوغاب حاصل توسط چرخش بالميل به دانسيته خواسته شده در فرمولاسيون برسد .

مرحله چهارم : ذخيره سازي و هموژنيزاسيون دوغاب بدنه

دوغاب بدنه پس از حصول اطمينان از تطابق دانسيته آن با خواسته‌هاي آزمايشگاه به مخازن زيرزميني ذخيره دوغاب بدنه منتقل مي‌شود تا ضمن ذخيره‌سازي ، دوغاب توسط همزنهاي مخازن هموژنيزه شود .

مرحله پنجم : الك كردن دوغاب

دوغاب هموژنيزه به منظور زبره گيري ، از چهار دستگاه الك ويبره عبور داده شده و به حوضچه‌هاي اسپري دراير منتقل مي‌شوند .

مرحله ششم : ذخيره‌سازي دوغاب در حوضچه‌هاي اسپري دراير

دوغاب الك شده به منظور انتقال به اسپري دراير در حوضچه‌هاي اسپري دراير نگهداري مي‌شوند تا ضمن حفظ هموژنيزاسيون توسط همزنهاي دوغاب ، جهت پمپاژ به اسپري دراير آماده باشند .

مرحله هفتم : اسپري دراير

دوغاب آماده شده توسط 3 عدد پمپ پيستوني سراميكي هيدروليكي به ظرفيت ۱۳۰۰۰ ليتر بر ساعت به دستگاه اسپري دراير با قدرت تبخير ۸۰۰۰ ليتر بر ساعت در ارتفاع 19 متر پمپاژ مي‌شوند تا دوغاب توسط حداكثر 40 نازل به درون دستگاه اسپري شده و با توان حرارتي ۷۰۰۰۰۰۰ كيلو كالري بر ساعت تبديل به گرانولي با %5 رطوبت مي‌شوند .

مرحله هشتم : ذخيره گرانول

گرانول حاصل توسط نوار نقاله و الواتر به هفت سيلوي ذخيره گرانول به ظرفيت هر كدام 120 تن انتقال مي‌بايد .

مرحله نهم : انتقال و الك كردن گرانول

گرانول ذخيره شده توسط الواتر و نوار نقاله پس از عبور از الكهاي تعبيه شده به شوتهاي پرس منتقل مي‌شود .

مرحله دهم : فرم دهي

گرانول الك شده به منظور فرم گيري گرانول به ايعاد و استحكام مورد نظر آزمايشگاه به 6 دستگاه پرس هيدروليك 980 تن منتقل مي‌شوند كه 2 دستگاه آن همواره به صورت رزرو جهت تسهيل و تسريع در عمليات تعويض قالب و نگهداري و تعميرات مورد استفاده قرار مي‌گيرد .

مرحله يازدهم : خشك كن افقي

گرانول فرم گرفته كه اصطلاحا بيسكوييت خام ناميده مي‌شود توسط نوار نقاله به 2 دستگاه خشك كن افقي 2 طبقه رولري به طول هر كدام 8/16 متر با توان حرارتي 000 800 كيلو كالري بر ساعت منتقل مي‌شوند تا با دماي كار حدود 300 درجه سانتيگراد طبق فرمولاسيون خشك شوند .

مرحله دوازدهم : پخت بيسكوييت

بيسكوييت‌هاي خشك شده بلافاصله پس از خروج از خشك كن‌هاي افقي به 2 دستگاه كوره بيسكوييت 2 طبقه رولري به طول هر كدام 8/79 متر و عرض 07/2 متر با توان انتقال حرارتي 520 كبلو كالري بر كيلوگرم و ماكزيمم دماي 1350 درجه سانتيگراد وارد مي‌شوند تا با دماي كار حدود 140 1 درجه سانتيگراد و سيكل پخت حدود 50 دقيقه بر حسب فرمولاسيون داده شده پخته شوند .

مرحله سيزدهم : انتقال كاشي به خطوط لعاب

بيسكوييت‌هاي پخته شده پس از خروج از كوره به وسيله دستگاه‌هاي آنلودينگ از روي نوار نقاله به واگنهاي رولري با ظرفيت حدود 80 متر مربع منتقل مي‌شوند تا توسط دستگاه كاملا اتوماتيك ترنسفر كار به خطوط پوشر هيدروليكي (انتقال واگن) انتقال يابند تا خطوط پوشرواگنهاي پر را به ابتداي خطوط لعاب هدايت كند .

مرحله چهاردهم : لعاب سازي و لعاب زني

لعاب وانگوب در واحدي به نام واحد لعاب سازي تهيه مي‌شوند . مواد اوليه لعاب و همچنين انگوب طبق فرمولاسيون در بالميل جداگانه‌اي با رعايت نسبت اختلاط با آب در 5 بالميل 5000 ليتري و 4 بالميل 2000 ليتري و پس از حصول اطمينان از تطابق دانسيته آنها با فرمولاسيون ، به 20 مخزن فلزي مجهز به همزن منتقل مي‌شوند تا در زمان مناسب به خطوط لعاب منتقل شوند . لازم به ذكر است رنگ مورد نظر طبق فرمولاسيون در بالميل 500 ليتري و 2 دستگاه ريفاينر در اين واحد تهيه مي‌شوند . لعاب ساخته شده از مخازن ميكسردار كه اصطلاحا بلانجر ناميده مي‌شوند . توسط پمپهاي ديافراگمي 2 به شش خط لعاب به طول هر كدام حدود 80 متر و هر يك مجهز به دستگاه تست فشاري ، بغل‌ساب بيسكوئيت ، دستگاه دوبل ديسك جهت پاشش‌انگوب يا لعاب روي سطح كاشي ، دستگاه آبشار بل جهت ريزش لعاب به روي سطح كاشي ، دستگاه پاشش چسب ، دستگاه ذخيره عمودي كاشي ، 3 دستگاه چاپ سيلك با كانوايربلت و دو دستگاه چاپ روتري منتقل مي‌شوند .

بيسكوئيت‌هاي پخته شده پس از عبور از خطوط لعاب ، داراي لعاب ، طرح و رنگ مورد نظر مي‌شوند و توسط 6 دستگاه لودينگ به واگنهاي رولري شارژ مي‌شوند .

مرحله پانزدهم : انتقال كاشي به كوره‌هاي لعاب

واگنهاي پرشده از بيسكوئيت‌هاي لعاب‌خورده توسط دستگاه ترنسفركار به خطوط پوشر حد فاصل خطوط لعاب و كوره‌هاي لعاب انتقال مي‌يابند تا توسط اين دستگاه واگنها به ابتداي كوره‌هاي لعاب هدايت شوند .

مرحله شانزدهم : پخت لعاب

بيسكوئيت‌هاي لعاب‌خورده توسط 4 دستگاه آنلودينگ از واگنها به روي كانوايرهاي منتهي به 2 دستگاه كوره لعاب رولري 2 طبقه به طول هر كدام 6/75 متر و عرض 07/2 متر با توان انتقال حرارتي 320 كيلوكالري بر كيلوگرم و ماكزيمم دماي 1350 درجه سانتي‌گراد منتقل مي‌شوند تا در كوره‌ها با دماي كار حدود 1050 درجه سانتيگراد سيكل پخت حدود 50 دقيقه طبق فرمولاسيون پخته شوند .

مرحله هفدهم : درجه‌بندي و بسته‌بندي

كاشي‌هاي پخته‌شده توسط كانواير از كوره‌هاي لعاب به دو دستگاه سورت و بسته‌بندي چشمي و مكانيزه كامپيوتري با قابليت درجه‌بندي با رنجهاي متعدد و 3 كاناله منتقل شده كه پس از درجه‌بندي و بسته‌بندي ، كارتن‌هاي حاوي كاشي سورت شده ، توسط دستگاه شيرينگ ، شيرينگ مي‌شود و آماده بارگيري به انبار محصول مي‌گردند .

روند توليد چيني بهداشتي

مواد اوليه مصرفي كائولن شركت WBB بال كلي شركت WBB فلدسپات ، سيپلس كربنات كلسيم ، اكسيد روي ، كائولن ، زنور ، كائولن SPV1 ، كربنات سديم ، كربنات باريم

خردايش و آماده‌سازي :

ابتدا مواد اوليه بوسيله سنگ شكن فكي و چكشي به حد ميلي‌متر مي‌رسد . سپس در بالميلهاي تعبيه شده در قسمت آماده‌سازي دانه‌بندي مواد تا رسيدن به مش 200 انجام مي‌گيرد . دوغاب اصلي در ميكسر با تركيب مواد خروجي از بالميل و مواد نرم شامل كائولن و بالكلي تكميل شده و پس از زماني حدود 4 ساعت كاملا يكنواخت حاصل مي‌شود با توجه به نقش زمان‌دهي توليد شده در اين مرحله حوزچه ويژه‌اي در نظر گرفته شده است كه ظرفيت آن حدود 60 مترمكعب بوده و امكان نگهداري دوغاب مصرفي 4 روز در آن وجود دارد كه اين امكان را به ما مي‌دهد كه مقدار لازم دوغاب در مخزن نگهداري شده و آماده ارسال به ريخته‌گري باشد .

ريخته‌گري

توليد بادو روش در بخش ريخته‌گري صورت مي‌گردد : 1- دستي 2-نيمه اتوماتيك

روش دستي : قالبهاي 4 چرخي بصورت قطعات متصل بر روي ميزهاي چوبي قرار گرفته و كليه مراحل ريخته‌گري بازكردن قالبها و نقل و انتقال بصورت دستي صورت مي‌گيرد . براي توليد محصولاتي پاخميده‌تر نظير توالت فرنگي از اين روش استفاده مي‌شود .

روش نيمه اتوماتيك : قالبهاي 4 چرخي بصورت سري بر روي يك ريل قرار گرفته و عمل ريخته‌گري و تخليه توسط لوله‌هاي متصل به قالب‌ها صورت مي‌گيرد .

سپس مراحل انتقال قطعه بوسيله دست انجام مي‌شود . از اين روش در توليد قطعات ساده مثل پايه و روشوئي استفاده مي‌شود .

لعاب زني

لعاب زني با دوش اسپري دوغاب لعاب بر روي محصول خام صورت مي‌گيرد دو دستگاه 5 كابينه لعاب زني همراه با 3 كابين روتوش امكانات اين مجموعه را تشكيل مي‌دهد كه بوسيله دو پمپ لعاب پاش BINKS با تجهيزات متعلقه از بهترين سيستم‌هاي لعاب پاش موجود در اين صنعت مي‌باشد .

پخت

محصولات لعاب خورده پس از اندك زماني با طي كردن فرآيند خشك كردن بر روي واگن‌هاي كوره بارگيري شده و بوسيله يك دستگاه كوره تونلي ساخت شركت Kerabedarfآلمان كه در طول آن 48 متر بوده و قابليت اعمال در 1400 درجه سانتيگراد را دارد در دماي 1185 درجه پخت مي‌شود .

سورت و بسته‌بندي

عمليات سورت و بسته‌بندي بر اساس استانداردهاي ملي ايران و استاندارد داخلي شركت انجام شده و محصولات كارخانه شامل روشوئي پايه و توالت شرقي بوسيله پلاستو فوم بسته‌بندي و توسط دستگاه شيرينگ مي‌شود توالت‌هاي فرنگ نيز در بسته‌بندي كارتن در اختيار مشتري قرار مي‌گيرد تجهيزات لازم براي نصب نيز شامل روليتها بوگير لاستيك تبديلي نيز در داخل بسته‌بنديهاي قرار مي‌گيرد .
 

روند توليد كاشي

  روند توليد كاشي در شركت صنايع كاشي و سراميك سينا (سهامي عام) در 17 مرحله انجام مي‌گيرد كه در عين انجام اين مراحل ، واحدهاي جانبي مانند شابلون‌سازي ، طراحي ، آزمايشگاه و كنترل كيفي نيز در اين روند دخيل مي‌باشند .

17 مرحله فوق‌الذكر شامل سنگ‌شكن ، توزين ، آسياب مواد اوليه و تهيه دوغاب اوليه ، ذخيره‌سازي و هموژنيزاسيون دوغاب بدنه ، الك كردن دوغاب ، ذخيره‌سازي دوغاب در حوضچه اسپري دراير ذخيره گرانول ، انتقال و الك كردن گرانول ، فرم دهي ، خشك كردن افقي ، پخت بيسكوييت ، انتقال كاشي به خطوط لعاب ، لعاب‌سازي و لعاب‌زني ، انتقال كاشي به كوره پخت لعاب ، پخت لعاب و درجه‌بندي و بسته‌بندي مي‌باشند .

مرحله اول : سنگ شكن

با توجه به اين كه اندازه دانه‌بندي خاك مواد اوليه مورد نياز طبق فرمولاسيون ارائه شده توسط آزمايشگاه ماكزيمم بايد 3 ميلي متر باشد . لذا خاك مواد اوليه قبل از ورود به كارخانه توسط سنگ شكن به دانه‌بندي مورد نظر تبديل شده و سپس به كارخانه حمل مي‌گردد .

مرحله دوم : توزين

خاكهاي مواد اوليه مطابق با فرمولاسيون ، توسط لودر به 2 دستگاه باكس فيدر 10 تن و 20 تن منتقل مي‌شوند تا عمل توزين توسط اين دو دستگاه ، منطبق با اوزان خواسته شده در فرمولاسيون انجام پذيرد .

مرحله سوم : آسياب مواد اوليه و تهيه دوغاب بدنه

خاكهاي توزين شده از باكس فيدر به 10 عدد بالميل 34000 ليتري منتقل مي‌شوند تا با رعايت نسبت اختلاط در فرمولاسيون ، خاكها با آب مخلوط شده و دوغاب حاصل توسط چرخش بالميل به دانسيته خواسته شده در فرمولاسيون برسد .

مرحله چهارم : ذخيره سازي و هموژنيزاسيون دوغاب بدنه

دوغاب بدنه پس از حصول اطمينان از تطابق دانسيته آن با خواسته‌هاي آزمايشگاه به مخازن زيرزميني ذخيره دوغاب بدنه منتقل مي‌شود تا ضمن ذخيره‌سازي ، دوغاب توسط همزنهاي مخازن هموژنيزه شود .

مرحله پنجم : الك كردن دوغاب

دوغاب هموژنيزه به منظور زبره گيري ، از چهار دستگاه الك ويبره عبور داده شده و به حوضچه‌هاي اسپري دراير منتقل مي‌شوند .

مرحله ششم : ذخيره‌سازي دوغاب در حوضچه‌هاي اسپري دراير

دوغاب الك شده به منظور انتقال به اسپري دراير در حوضچه‌هاي اسپري دراير نگهداري مي‌شوند تا ضمن حفظ هموژنيزاسيون توسط همزنهاي دوغاب ، جهت پمپاژ به اسپري دراير آماده باشند .

مرحله هفتم : اسپري دراير

دوغاب آماده شده توسط 3 عدد پمپ پيستوني سراميكي هيدروليكي به ظرفيت ۱۳۰۰۰ ليتر بر ساعت به دستگاه اسپري دراير با قدرت تبخير ۸۰۰۰ ليتر بر ساعت در ارتفاع 19 متر پمپاژ مي‌شوند تا دوغاب توسط حداكثر 40 نازل به درون دستگاه اسپري شده و با توان حرارتي ۷۰۰۰۰۰۰ كيلو كالري بر ساعت تبديل به گرانولي با %5 رطوبت مي‌شوند .

مرحله هشتم : ذخيره گرانول

گرانول حاصل توسط نوار نقاله و الواتر به هفت سيلوي ذخيره گرانول به ظرفيت هر كدام 120 تن انتقال مي‌بايد .

مرحله نهم : انتقال و الك كردن گرانول

گرانول ذخيره شده توسط الواتر و نوار نقاله پس از عبور از الكهاي تعبيه شده به شوتهاي پرس منتقل مي‌شود .

مرحله دهم : فرم دهي

گرانول الك شده به منظور فرم گيري گرانول به ايعاد و استحكام مورد نظر آزمايشگاه به 6 دستگاه پرس هيدروليك 980 تن منتقل مي‌شوند كه 2 دستگاه آن همواره به صورت رزرو جهت تسهيل و تسريع در عمليات تعويض قالب و نگهداري و تعميرات مورد استفاده قرار مي‌گيرد .

مرحله يازدهم : خشك كن افقي

گرانول فرم گرفته كه اصطلاحا بيسكوييت خام ناميده مي‌شود توسط نوار نقاله به 2 دستگاه خشك كن افقي 2 طبقه رولري به طول هر كدام 8/16 متر با توان حرارتي 000 800 كيلو كالري بر ساعت منتقل مي‌شوند تا با دماي كار حدود 300 درجه سانتيگراد طبق فرمولاسيون خشك شوند .

مرحله دوازدهم : پخت بيسكوييت

بيسكوييت‌هاي خشك شده بلافاصله پس از خروج از خشك كن‌هاي افقي به 2 دستگاه كوره بيسكوييت 2 طبقه رولري به طول هر كدام 8/79 متر و عرض 07/2 متر با توان انتقال حرارتي 520 كبلو كالري بر كيلوگرم و ماكزيمم دماي 1350 درجه سانتيگراد وارد مي‌شوند تا با دماي كار حدود 140 1 درجه سانتيگراد و سيكل پخت حدود 50 دقيقه بر حسب فرمولاسيون داده شده پخته شوند .

مرحله سيزدهم : انتقال كاشي به خطوط لعاب

بيسكوييت‌هاي پخته شده پس از خروج از كوره به وسيله دستگاه‌هاي آنلودينگ از روي نوار نقاله به واگنهاي رولري با ظرفيت حدود 80 متر مربع منتقل مي‌شوند تا توسط دستگاه كاملا اتوماتيك ترنسفر كار به خطوط پوشر هيدروليكي (انتقال واگن) انتقال يابند تا خطوط پوشرواگنهاي پر را به ابتداي خطوط لعاب هدايت كند .

مرحله چهاردهم : لعاب سازي و لعاب زني

لعاب وانگوب در واحدي به نام واحد لعاب سازي تهيه مي‌شوند . مواد اوليه لعاب و همچنين انگوب طبق فرمولاسيون در بالميل جداگانه‌اي با رعايت نسبت اختلاط با آب در 5 بالميل 5000 ليتري و 4 بالميل 2000 ليتري و پس از حصول اطمينان از تطابق دانسيته آنها با فرمولاسيون ، به 20 مخزن فلزي مجهز به همزن منتقل مي‌شوند تا در زمان مناسب به خطوط لعاب منتقل شوند . لازم به ذكر است رنگ مورد نظر طبق فرمولاسيون در بالميل 500 ليتري و 2 دستگاه ريفاينر در اين واحد تهيه مي‌شوند . لعاب ساخته شده از مخازن ميكسردار كه اصطلاحا بلانجر ناميده مي‌شوند . توسط پمپهاي ديافراگمي 2 به شش خط لعاب به طول هر كدام حدود 80 متر و هر يك مجهز به دستگاه تست فشاري ، بغل‌ساب بيسكوئيت ، دستگاه دوبل ديسك جهت پاشش‌انگوب يا لعاب روي سطح كاشي ، دستگاه آبشار بل جهت ريزش لعاب به روي سطح كاشي ، دستگاه پاشش چسب ، دستگاه ذخيره عمودي كاشي ، 3 دستگاه چاپ سيلك با كانوايربلت و دو دستگاه چاپ روتري منتقل مي‌شوند .

بيسكوئيت‌هاي پخته شده پس از عبور از خطوط لعاب ، داراي لعاب ، طرح و رنگ مورد نظر مي‌شوند و توسط 6 دستگاه لودينگ به واگنهاي رولري شارژ مي‌شوند .

مرحله پانزدهم : انتقال كاشي به كوره‌هاي لعاب

واگنهاي پرشده از بيسكوئيت‌هاي لعاب‌خورده توسط دستگاه ترنسفركار به خطوط پوشر حد فاصل خطوط لعاب و كوره‌هاي لعاب انتقال مي‌يابند تا توسط اين دستگاه واگنها به ابتداي كوره‌هاي لعاب هدايت شوند .

مرحله شانزدهم : پخت لعاب

بيسكوئيت‌هاي لعاب‌خورده توسط 4 دستگاه آنلودينگ از واگنها به روي كانوايرهاي منتهي به 2 دستگاه كوره لعاب رولري 2 طبقه به طول هر كدام 6/75 متر و عرض 07/2 متر با توان انتقال حرارتي 320 كيلوكالري بر كيلوگرم و ماكزيمم دماي 1350 درجه سانتي‌گراد منتقل مي‌شوند تا در كوره‌ها با دماي كار حدود 1050 درجه سانتيگراد سيكل پخت حدود 50 دقيقه طبق فرمولاسيون پخته شوند .

مرحله هفدهم : درجه‌بندي و بسته‌بندي

كاشي‌هاي پخته‌شده توسط كانواير از كوره‌هاي لعاب به دو دستگاه سورت و بسته‌بندي چشمي و مكانيزه كامپيوتري با قابليت درجه‌بندي با رنجهاي متعدد و 3 كاناله منتقل شده كه پس از درجه‌بندي و بسته‌بندي ، كارتن‌هاي حاوي كاشي سورت شده ، توسط دستگاه شيرينگ ، شيرينگ مي‌شود و آماده بارگيري به انبار محصول مي‌گردند .

   روش های ساخت آجر های شاموتی  

 

 

رس های چين و آمريكا نیز اغلب مورد استفاده قرار می گیرند . رس ها ،کا نی های رسوبی هستند که از ذرات ریز (کمتر m 2 )کریستالی سيليكات های آلمینیوم آبدار با ساختار لایه ای تشكيل شده اند . اصلیترین مینرال های رسی عبارتند از : کائولینیت ،فایر کلی ،هالو یزیت با فرمول کلی 2H2O  و 2 SiO 2  و Al2O3 یا هالویزیت با

 4 H2O.

گروه کا ئو لن شبکه کريستالي دو لایه ای دارد . مینرال های گروه مونت موری لو نیت و ایلیت شبکه کریستالی سه لایه ای دارد که هر دو فر مول 4H2O و 4 SiO2 و Al2O3 دارند . گر چه آنها به وسیله وجود یون های مختلفی در درون شبکه کریستالی از هم تفکیک می گردند . مینرال های دیگر نظیر پیریت ، کلیست، یا سیدریت می توانند علاوه بر کوارتز در رس ها وجود داشته باشند و در بعضی حا لات اجزا کربنی نیز در آنها وجود پلاستی سیته رس ها حین اختلاط با آب و قابلیت شكل دادن به آنها مهم ترین خاصیت رس ها در تکنو لو ژی ساخت آجر های شاموتی است . پلاستی سیته بر اساس ایجاد لایه نازکی از مایع بر روی ذرات رس حاصل می شود . این مایع اتصال بین ذرات رس را سست می کند و به این تر تیب رس قادر است تحت فشار شکل گیرد . مینرال های کائو لن آب کریستالی خود را در دمای C600-500 از دست می دهد و يك فاز واسط تحت عنوان متا کا ئو لن با نظم کم دانه تشكيل می شود . در دمای C925شبکه کا ئو لن  کا ملا" فرو می ریزد . در دمای C 950واکنش 3 AL2 O و2 SiO برای تشكيل مولایت شروع می شود . در بالای C 1100فقط مویلایت ، کریستو بالیت و فاز مذاب وجود دارد . رس ها در طول خشک شدن و پخت انقباض بسیار شدیدی پیدا می کنند که برای پخت آجر های شاموتی با دقت ابعادی مناسب و پایدار از نظر حجم . پیش از پخت بخشی از رس ضرورت پیدا می کند به عبارت دیگر باید شاموت تشكيل شود . شاموت ها در کوره های قائم (Shaft kiln ) . کوره های گرد (Round  kiln ) . کوره های تونلی و کوره های دوار در دمای C 1200تا 1500پخته می شوند . ساخت آجرهای شاموتی با خرد کردن و دانه بندی شاموت شروع می شود . سپس با يك رس مخلوط می شود و به آن آب افزوده می شود و قابلیت شكل گیری پیدا می کند . میزان رس و آب افزوده شده متفاوت است و به شكل دهی بستگی دارد که در زیر تشریح شده است :

بسته به میزان رس و آب . پروسه های خشک کردن ویژه ای مورد نیاز هستند . فرآیند پخت معمولا" در کوره های تونلی در محدوده دمایی بین C 1250و1500 انجام می شود . شکل های ویژه معمولا" در کوره های جداگانه پخت می شوند .آجرهای پخته شده بسته به روش شکل دهی نوسانات مشخصی در ابعادشان دارند و باد کردگی و تاب برداشتگی پیدا می کنند . این عیوب با کم شدن مقدار رس کمتر خواهد شد .از آن جایی که بعد از پخت در آجر های شا موتی فاز مولایت ، کریستو بالیت ، و فاز شیشه ای به وجود می آید ، این فازها تعیین کننده خواص آجرهای شاموتی می باشند . ترکیب مینرالی بعد از پخت هنوز حالت تعادلی فازی را به دست نیاورده است . حالت تعادلی فقط در طول کار کرد آجر شاموتی در مقابل حرارت ایجاد می گردد .

میزان مولایت با افزایش دما و زمان مقدار کمی تغییر می کند . میزان کریستو بالیت و کوارتز بسته به میزان مواد گداز آور کاهش پیدا می کند و در بالای C 1400 تا 1500نمی توان اثری از آنها یافت . در نتیجه در آجرهای شاموتی در دما های بالا فقط فاز مولایت و يك فاز شیشه ای ویسکوز وجود دارد که علاوه بر   SiO2 کمی 3 Al2 O  اغلب شامل قلیایی ها و گدازآورهای دیگر می باشد . کریستو بالیت می تواند در طول سرد کردن در آجر هایی که میزان مواد گداز آور کم دارند دو باره کریستا لیزه شود . وقتی آجر شاموتی برای مدت زمان طولانی در حال استفاده باشد تری دیمیت می تواند تشكيل شود . میزان فاز شیشه ای بعد از پخت در C 1400برای مواد اولیه حاوی گداز آور زیاد تقریبا" 40% است . این درصد برای آجرهای سیلیسی که میزان زیادی فلاکس دارند بیشتر نیز نمود .

اگر میزان قلیایی ها و مواد گداز آور در مواد اولیه کم باشد میزان فاز شیشه ای در آجرهای شاموتی حاوی 40% Al2 O3 می تواند تا 20% کاهش پیدا کند . مولایت تقریبا" 55% و کریستو بالیت 25-20 % می باشد . میزان فاز شیشه ای و ترکیب شیمیایی آن و نیزنحوه تشكيل مو لایت رفتار نرم شو ندگی آجرهای شاموتی را تعيين می کند . فاز شیشه ای در نتیجه میزان قلیایی های آن و بقیه مواد گداز آور در دمای حدود

C 1000 نرم می شوند . به طوری که محدوده نرم شوندگی آن به علت بالا بودن ویسکوزیته فاز شیشه ای بزرگ می باشد . در نتیجه فاز شیشه ای به طور قابل ملاحظه ای روی خواص دیر گدازی تحت بار ،خزش و استحکام فشاری گرم اثر می گذارد و تعیین کننده دمای کار کرد آجرهای شاموتی می باشد .

آجرهای شاموتی بر عکس آجرهای سیسیلی وقتی که مورد حمله سر باره و مذاب قرار می گیرند فقط مناطق واکنشی کوچکی تشكيل می دهند . خوردگی در این آجرها عمدتا" به خاطر حل شدن آن ها در مذاب حمله کننده روی می دهد . مقدار SiO2 در آجرهای شاموتی بر رفتار خوردگی آنها در مقابل بخار قلیایی ها اثر می گذارد . اگر میزان SiO2 زیاد باشد مقاومت در برابر قلیایی ها بهتر می شود (آجر تمایل کمتری به ترکیدن تحت تاثیر قلیایی ها دارد ) و پایداری در مقابل اسیدها بهبود می یابد . در اتمسفرها ی احیایی مثل منو اکسید کربن رفتار انواع مختلف آجرهای شاموتی تحت تاثیر مقدار Fe2 O3 است . اگر آهن اکسیدی در آجر شا موتی موجود باشد به عنوان کاتالیزور برای تجزیه منو اکسید کربن عمل می کند . بر طبق فر مول بود وارد (Boudouard ) در محدوده دمایی بین 400 و C 600 این کربن در ساختار آجر رسوب می کند و افزایش حجم حاصله باعث می شود که ساختار شكننده شود . با مقادیر Fe2 O3 (کمتر از 5/1 % )و دمای پخت بالا تر از C 1450می توان از این واکنش جلو گیری کرد . پخت در دمای بالا تر موجب رسوب آهن موجود در آجر در درون شبکه سيليكاتي میگردد. تنش های وارده بر آجرهای شاموتی اغلب متفاوت است برای کاربردهای خاص آجرهای شاموتی در انواعی ساخته می شوند که خواصی مناسب با کار برد مربوط داشته باشند . آجرهای شاموتی در صنایع گوناگون مورد استفاده قرار می گیرند .

مهم ترین کاربردهای آجرهای شاموتی عبارتند از :

- دیواره داخلی کوره                                  - کوره بلند آهن و دستگاه دمش آن 

- ریخته گری فولاد                                   - کوره های صنایع فلزات غیر آهنی

- کوره های کک پزی و گاز سوز                - صنعت سیمان

- صنعت شیشه مانند بلو ک های کف تانک قلع در روش فلوت .

 

SK= دمای مخروط زگر(دیر گدازی )                 DE= دیر گدازی تحت بار(تفاضلی)

=DFB دیر گدازی تحت بار                      TWB = مقومت در برابر شوک حرارتی

WLF =هدایت حرارتی

 

 

 

فرآورده‌هاي سراميکي:
اين فرآورده‌ها را مي‌توان به دو گروه عمده تقسيم کرد:
   1- سراميک­هاي سنتي: اساساً مواد تشکيل­دهنده صنايع سيليکاتي يعني محصولات رسي، سيمان و شيشه‌هاي سيليکاتي و چيني‌ها هستند.
فرآورده‌هاي شيشه‌اي بزرگترين بخش صنعت سراميک محسوب مي‌شوند. ساير بخش­ها به ترتيب اولويت عبارتند از:
محصولات سيماني داخلي ( مانند سيمان­هاي هيدورليکي که در صنايع ساختماني به مصرف مي‌رسند.)
سفيدآلات، ( Whiteware): شامل سفالينه‌ها، چيني‌‌ها و ترکيبات چيني مانند هستند.
لعابهاي چيني
محصولات رسي ساختماني: که به­طور عمده از آجرها و کاشي‌ها تشکيل مي‌شوند.
ديرگدازها
صنعت سازنده مواد ساينده: عمدتاً ساينده‌هاي سيلسيم کاربيدي و آلومينائي
   2- سراميک­هاي نوين: اين دسته براي جوابگوئي به نيازهاي مخصوص مانند مقاومت حرارتي بيشتر، خواص مکانيکي بهتر و خواص الکتريکي ويژه و مقاومت شيميايي افزونتر به وجود آورده‌اند.
گروهي از انواع اين نوع سراميک­ها عبارتنداز:
سراميک­هاي اکسيدي خالص با ساختماني يکنواخت: به عنوان اجزاء الکتريکي با ديرگداز   بکار مي‌روند. اکسيدهايي مانند آلومينا (Al2O3)، زيرکونيا (ZrO2)، توريا (ThO2)، بريليا (BeO) و منيزيا (MgO) بيشتر مورد استفاده قرار مي‌گيرند.
سراميک­هاي الکترواپتيکي (الکترونيکي– نوري): مانند نايوبيت ليتيم ( LiNbO3) و تيتانات که اينها محيطي را فراهم مي‌آورند که بوسيله آن علائم الکتريکي به نوري تبديل مي‌شوند.
سراميک­هاي مغناطيسي: اين مواد اساس واحدهاي حافظه مغناطيسي را در کامپيوترهاي بزرگ تشکيل مي‌دهند.
تک بلورها
سراميک­هاي نيتريدي: مانند نيتريد آلومينيوم، نيتريد سيلسيم و نيتريد بور که بسيار ديرگداز و استحکام خوبي در درجه حرارت­هاي بالا دارند.
لعاب­هاي سراميکي: به عنوان پوشش فلز آلومينيوم توليد مي‌شوند.
مواد مرکب کامپوزيت (فلزي – سراميکي): هر دو فاز فلزي و سراميکي در اين مواد وجود دارد.
کاربيد‌هاي سراميکي: به عنوان ساينده مورد استفاده قرار مي‌گيرند.
بوريدهاي سراميکي: از نظر استحکام و مقاومت اکسيده شدن در درجه حرارت­هاي بالا حائز اهميت هستند.
سراميک­هاي فروالکتريکي: داراي ثابت دي‌الکتريک بسيار بالائي بوده و به­عنوان اجزاء الکترونيکي در خازن­ها کاربرد دارد.
شيشه سراميک­ها
 علم سراميک:
به طور کلي علم سراميک را مي‌توان به دو شاخه سراميک فيزيکي و سراميک صنعتي تقسيم کرد.
سراميک فيزيکي درباره ساختمان مواد سراميکي و خواص آنها بحث مي‌کند. در اين شاخه ساختمان اتم، اتصالات بين اتم­ها، ساختمان­هاي بلوري، ساختمان شيشه، معايب ساختماني، استحاله‌هاي فازي، رشد دانه‌ها، تبلور مجدد و مباحثي نظير آنها مورد بحث قرار مي‌گيرد. علاوه بر اين خواص الکتريکي، مغناطيسي، نوري، حرارتي و مکانيکي سراميک­ها هم مورد بحث قرار مي‌گيرند.
در سراميک صنعتي از تکنولوژي ساخت سراميک­ها صحبت مي‌شود.اصولاً مراحل ساخت هر جسم سراميکي به صورت زير است:
انتخاب مواد اوليه و تغليظ و تخليص آن.
آماده‌سازي مواد اوليه (خردکردن- دانه‌بندي- مخلوط کردن )
شکل دادن 
خشک کردن                                
پختن (زينتر کردن)

آشنايي با سراميک   

 سراميک مشتق از کلمه keramos يوناني است که به معني سفالينه يا شئي پخته شده است. در واقع منشا پيدايش اين علم همان سفالينه‌هاي ساخته شده توسط انسان­هاي اوليه هستند. در واقع قبل از کشف و استفاده فلزات، بشر از گل­هاي رس به علت وفور و فراواني آنها و همچنين شکل‌گيري بسيار خوب آنها در در صورت مخلوط شدن با آب و درجه حرارت نسبتاً پايين پخت آنها استفاده مي‌کرد. آلومينوسيليکات­ها که خاک­هاي رسي خود آنها به حساب مي‌آيند، از عناصر آلومينيوم، سيليسم و اکسيژن ساخته مي‌‌شوند که اين سه عنصر بر روي هم حدود 85 درصد پوسته جامد کرة زمين را تشکيل مي‌دهند. اين سه عنصر فراوانترين عناصر پوسته زمين هستند.

صنعت ساخت سفالينه‌ها در 4000 سال قبل از ميلاد مسيح پيشرفت زيادي کرده بود. اکنون، سراميک را به طور کلي به عنوان هنر و علم ساختن و به کار بردن اشياء جامدي که اجزاء تشکيل­دهنده اصلي و عمدة آنها مواد غيرآلي و غيرفلزي مي‌باشند، تعريف مي‌کنيم و بررسي ساختمان و خواص اينگونه مواد نيز جزء اين علم است

آشنايي با سراميک   

 سراميک مشتق از کلمه keramos يوناني است که به معني سفالينه يا شئي پخته شده است. در واقع منشا پيدايش اين علم همان سفالينه‌هاي ساخته شده توسط انسان­هاي اوليه هستند. در واقع قبل از کشف و استفاده فلزات، بشر از گل­هاي رس به علت وفور و فراواني آنها و همچنين شکل‌گيري بسيار خوب آنها در در صورت مخلوط شدن با آب و درجه حرارت نسبتاً پايين پخت آنها استفاده مي‌کرد. آلومينوسيليکات­ها که خاک­هاي رسي خود آنها به حساب مي‌آيند، از عناصر آلومينيوم، سيليسم و اکسيژن ساخته مي‌‌شوند که اين سه عنصر بر روي هم حدود 85 درصد پوسته جامد کرة زمين را تشکيل مي‌دهند. اين سه عنصر فراوانترين عناصر پوسته زمين هستند.

صنعت ساخت سفالينه‌ها در 4000 سال قبل از ميلاد مسيح پيشرفت زيادي کرده بود. اکنون، سراميک را به طور کلي به عنوان هنر و علم ساختن و به کار بردن اشياء جامدي که اجزاء تشکيل­دهنده اصلي و عمدة آنها مواد غيرآلي و غيرفلزي مي‌باشند، تعريف مي‌کنيم و بررسي ساختمان و خواص اينگونه مواد نيز جزء اين علم است

تعیین درصد مینرالهای موجود در ماده اولیه با استفاده از آنالیز شیمیایی

اگرچه تنها از روی محاسبات نمی توان به طور مطلق نتایج حاصل از آنالیز شیمیایی مواد اولیه را به آنالیز تبدیل کرد اما تخمین نسبی آنالیز مینرالی از روی شیمیایی یکی از روشهایی است که مدتها در ارزیابی خاکهای مصرفی از آن استفاده می شده است . به یاد داشته باشید که به منظور تعیین کمی و کیفی مینرالهای موجود در یک خاک تنها روشهای دستگاهی و میکروسکوپی از دقت و اعتبار کافی برخوردارند متداولترین این روشها استفاده از پراش اشعه ایکس است .

علی رغم آنچه که گفته شد در این قسمت با روشهای محاسباتی آشنا می شویم که در گذشته با دقت قابل قبولی نیازهای استفاده کنندگان از آنها را در تبدیل آنالیز شیمیایی به مینرالی برطرف کرده است .

همانطور که می دانید معمولا آنالیز شیمیایی مواد را بر حسب درصد  وزنی اکسیدهای تشکیل دهنده آنها بیان می کنند . با توجه به اینکه در یک ماده رسی این اجزای اکسیدی به شکل منفرد وجود ندارند از این رو دانستن ترکیب مینوالوژیکی آن از اهمیت خاصی برخوردار است . مینرالهای اصلی تشکیل دهنده خاکهای رسی معمولا عبارتند از : مواد رسی ، فلدسپات ، میکا و کوارتز . با استفاده از یک سری محاسبات ساده و ...

با توجه به مقادیر آنالیز شیمیایی می توانیم آنالیز مینرالی تقریبی خاک مورد نظر خود را تعیین کنیم . حال به مراحل و چگونگی این روش می پردازیم . با توجه به اینکه در آنالیز شیمیایی این خاک اسید قلیایی وجود ندارد پس می توان تمام AL₂O₃ موجود را به حضور مینرال کائولینیت در خاک نسبت دهیم .

محاسبه آنالیز مینرالی خاک رس بر مبنای میکا : بعد از گذشت مدت طولانی از استفاده از روش محاسباتی بر مبنای فلدسپات ، مطالعات انجام شده با استفاده از روش پراش اشعه ایکس، این ایده را مطرح ساخت که قلیاییهای موجود معمولا ناشی از وجود میکا هستند . این ایده باعث شد که استفاده کنندگان روش محاسباتی تبدیل آنالیز شیمیایی به مینرالهای خاکهای رسی ، مبنای محاسبات خود را بر میکا استوار سازند . تمامی محاسبات انجام شده در این مورد مشابه روش ذکر شده در قسمت قبل است و تنها تفاوت ارتباط  دادن قلیاییها به میکا به جای فلدسپات است .

مثال : با در نظر گرفتن آنالیز شیمیایی موجود در جدول مینرالهای موجود در این خاک را محاسبه کنید .

 

حل : برای شروع محاسبات K₂O موجود در آنالیز شیمیایی را ناشی از میکا پتاسیم و Na₂o را ناشی از میکا سدیم در نظر می گیریم .

                         (میکا پتاسیم)

94                                                     796

35/2                                                   X

حال مقدار  موجود در 9/19 قسمت میکا پتاسیم را محاسبه می کنیم .

                  

  102*3)                               796

X₁                                          9/19

(مقدار  موجود در 9/19 قسمت میکا پتاسیم)  

اکنون مقدار Sio₂ موجود در 9/19 قسمت میکا پتاسیم را محاسبه می کنیم :

                 

(1/60*6)                             796

X₂                                      9/19

(مقدار Sio₂ موجود در 9/19 قسمت میکا پتاسیم )    

حال وقت آن رسیده است تا مقدار میکاسدیم را محاسبه کنیم .

             (میکا سدیم)

4/51                                         754

05/1                                           y

40/15 = y (مقدار میکا سدیم ناشی از 5/10 درصد (

اکنون به ترتیب مقادیر  و  موجود در 40/15 قسمت میکا سدیم را محاسبه می کنیم :

          

(102*3)                             754

Y₁                                     40/15

( مقدار Al₂O₃ موجود در میکا سدیم )

در اینجا مجموع Al₂O₃ موجود در میکا پتاسیم و میکا سدیم را محاسبه می کنیم .

90/13 = 25/6 + 65/7

مقدار Al₂O₃ باقیمانده آنرا می توان به کائولینیت ارتباط داد برابر خواهد بود با : 30/6 = 90/13 (مجموع Al₂O₃  موجود در میکا سدیم و پتاسیم ) – 20/20 (Al₂O₃  کل) بنابراین مقدار کائولینیت موجود در خاک برابر خواهد بود با :

            

102                           258

30/6                           Z

 (مقدار کائولینیت موجود در خاک)

مقدار Sio₂ موجود در 93/15 قسمت کائولینیت برابر خواهد بود با :

            

2/120                     258

Z₁                          93/15

  (مقدار SIO₂ موجود در کائولینیت)

حال مقدار SiO₂ موجود در هر یک از مینرالهای میکا پتاسیم ، میکا سدیم و کائولینیت را با هم جمع می کنیم . با کم کردن عدد حاصله از SiO₂ کل مقدار مینرال کوارتز حاصل خواهد شد :

51/37 (کوارتز) = (42/7+36/7+10/9) – 30/61 (SiO₂ کل )

اکنون افت حرارتی حاصل از خروج آب ملکولی مینرالهای میکا پتاسیم ، میکا سدیم و کائولینیت موجود در خاک را محاسبه می کنیم .

                

(18*2)                        754

Y₃                            40/15

(آب مولکولی موجود در 40/15 قسمت میکا سدیم)

             

(18*2)                     258

Z₂                            93/15

   (آب ملکولی موجود در 93/15 قسمت کائولینیت)

85/3 = 22/2 + 73/0 +90/0 = افت حرارتی ناشی از خروج آب ملکولی سه مینرال

بنابراین افت حرارتی ناشی از وجود مواد آلی ، CO₂ و غیره برابر خواهد بود با :

05/7 = (22/2 + 73/0 + 9/0)- 90/10 (کل مواد فرار در آنالیز شیمیایی )

در نتیجه آنالیز مینرالی محاسبه شده به صورت جدول خواهد بود .

در قسمت های قبل گفتیم که اگر مقدار Na₂o موجود در ماده اولیه نسبت به K₂O کوچک و قابل صرف نظر کردن باشد مجموع مقادیر Na₂O ، K₂O را به عنوان فلدسپات پتاسیم در نظر می گیریم . در صورتی که مقدار و نسبت این دو قلیایی به این صورت نباشد باید Na₂O را جداگانه به فلدسپات سدیم تبدیل کنیم .

 

                      منبع:محاسبات سرامیک

پخت کوزه

برای پختن محصولات كوزه گر و كاشیساز انواع زیادی كوره (تنور ـ بریز ـ شاخور ـ قورن ـ داش ـ دم و داشت) وجود دارد . اندازه و ساختمان این كوره ها بستگی دارد به اندازه و سرشت سفالها . بزرگترین این كوره ها برای پختن (طبخ كردن) كَوَلهای چاه كن و كارهای سفالی سفالگر فتیله ساز است . هیزم را به كوره می اندازند و شعلهٔ آتش از زیر تاق كوره از در آتش وارد اتاق می شود و از یك رشته زنبورك های تاق كوره گذشته به اتاق كوره می رسد . شعله ها خوب پخش شده و از سفالها گذشته و به سوی اتاق بالا رفته آنگاه به اطراف به سوی پنج یا شش سوراخ دودكشی بر می گردند و از آنجا خارج می شود . سوخت این كوره چار (خار) و به ویژه درمنه است ولی امروز نفت جای آن را گرفته است.
ساده ترین نوع كوره ها در گیلان موجود است . اتاقی به شكل كندو كه بلندی آن ۱.۷۵ و قطر آن ۲.۷۵ متر است این كوره را تشكیل می دهد ، در ورودی به پهنای ۰.۷۵متر در زیر و سوراخی به قطر ۳۰ سانتیمتر در بالای ا تاق قرار دارد . این كوره برای دیگهای سادهٔ دست ساز به نام گمج به كار می رفت . پس از اینكه كوره را می چیدند در ورودی را تیغه می كردند و از سه چهار دریچه ای كه در سطح زمین بود دائماً شاخهٔ چوب در آن می نهادند ، تا آتش و شعله پیوسته باشد . چون اینگونه سوخت در گیلان فراوان است كارآیی كم كوره زیاد اهمیت ندارد .
در شهرضا كه یكی از مراكز سفالسازی نزدیك اصفهان است كوره ها جور دیگری است . در آنجا دو اتاقك پخت دایره ای به نام فلكه كه هر كدام ۳ متر قطر و ۳.۷۵ متر بلندی دارند در كنار هم ساخته می شود . هر كدام از این اتاقها ، زیر كوره ای دارد و گازهای سوخته از آتش خانه (چال) كه در بیرون كوره است از میان سوراخ بزرگی كه در كف اتاق است گذشته وارد اتاق پخت می شود .
بام هر اتاق گنبدی است و سوراخی (حلقه ای) در وسط آنست كه قطرش ۷۰ سانتیمتر است . ویژگی عجیب این كوره اتاق بزرگی است كه روی دو اتاق پخت است و یك تاق بلندی در بالای آنهاست . این اتاق بالایی كه سر كوره ها نامیده می شود اتاق خشك كن است . گازهای سوخته شده كه از اتاق پخت بر می خیزد از میان سفالهای چیده شده گذاشته و سرانجام از طریق دودكشی كه در اتاق خشك كن است به خارج می رود .
وقتی كه یكی از كوره ها را می چینند شاگرد ظرفهای خشك شده را از اتاق سر كوره و از میان سوراخ تاق اتاق پخت به استاد خود كه در اتاق پخت است می دهد . تهی كردن كوره آسان است جلو هر اتاق پخت را كه به هنگام آتش كردن ، تیغه كرده بودند باز كرده و كالاهای پخته شده را از آنجا به خارج می برند . هر اتـاق به نوبت آتش می شود و پخت ۴۸ سـاعت طـول می كشد ، در صورتی كه در این مدت اتاق دوم خشك شده است . پیش از اینكه یكی از اتاقها آتش شود لوحهٔ بزرگ پخته شده گلی روی سوراخی كه در سقف اتاق دیگر است قرار می دهند تا اینكه سفالهایی كه در آن هست خنك شود و آتش اتاق دیگر به آن اثر نكند .
در بیدخت خراسان كورهٔ تقریباً امروزی با هواكش زیر وجود دارد . كورهٔ این شهرستان اتاق چهارگوشی است با تاق ضربی كه چاه آتشخانه در پهلوی آن قرار دارد . آتش در پایین كوره سوخته و هوای لازم را از هواكش زیر زمینی می گیرد . هیزم و بوته را از در شاخگاه كه در دیوار كوره است توی چال می ریزند . دیوارهای روبروی آتشگاه در حدود ۱۲ سوراخ در كف دارد كه به چندین دودكش (موری) كه در دیوار آن ساخته شده منتهی می شود . یعنی گازهای سوخته شده نخست از سفالهای چیده شده گذشته به سوی تاق ضربی می رود و سپس به ناچار به سوی كف اتاق می آیند تا از دودكشها بتوانند خارج شوند . سرعت گازهای سوخته شده در اثر این كار كم می شود و حرارت قابلی بدست می آید .
اما عادیترین كورهٔ سفالسازان همانند كورهٔ آجرپزهاست منتها خیلی كوچكتر . كوره های سفالهای ظریفتر در كنارهٔ اتاق سوخت خود ، سوراخ هوا (در هوا) دارند تا سوخت بهتر انجام گیرد و آن را بتوان تحت نظارت و نظم در آورد یعنی بسته به موقعیت و نیازمندی سفالها بشود هوای اكسید كننده و یا هوای احیا كننده ایجاد كرد.
ابوالقاسم كاشی می نویسد كه در زمان وی كوره ها دارای طبقه بندی متعددی بودند كه از گذاشتن و لوحه های سفالی بر روی میخهای گلی ایجاد شده بودند . كوزه گران امروزی نیز برای پختن سفالهای مرغوبتر ، آنها را روی این طاقچه ها قرار می دهند . این كوره ها به جای بوته هایی كه كوره آجرسازی مصرف می كند ، چوب ، به ویژه چوب بادام وحشی و بید به كار می بردند . ابوالقاسم اضافه می كند كه پوست هیزم را می كندند كه دود نكند و این كار را سفالسازان اصفهان نیز قبل از اینكه كوره ها را نفتی كنند انجام می دادند

کاشیکاری یکی از روشهای دلپذیر تزئین معماری در تمام سرزمینهای اسلامی است. تحول و توسعه کاشی ها از عناصر خارجی کوچک رنگی در نماهای آجری آغاز و به پوشش کامل بنا در آثار تاریخی قرون هشتم و نهم هجری انجامید. در سرزمینهای غرب جهان اسلام که بناها اساسا سنگی بود، کاشی های درخشان رنگارنگ بر روی دیوارهای سنگی خاکستری ساختمانهای قرن دهم و یازدهم ترکیه، تأثیری کاملا متفاوت اما همگون و پر احساس ایجاد می کردند.
جز مهم کاشی، لعاب است. لعاب سطحی شیشه مانند است که دو عملکرد دارد: تزیینی و کاربردی. کاشی های لعاب دار نه تنها باعث غنای سطح معماری مزین به کاشی می شوند بلکه به عنوان عایق دیوارهای ساختمان در برابر رطوبت و آب، عمل می کنند.
تا دو قرن پس از ظهور اسلام در منطقه بین النهرین شاهدی بر رواج صنعت کاشیکاری نداریم و تنها در این  زمان یعنی اواسط قرن سوم هجری، هنر کاشیکاری احیا شده و رونقی مجدد یافت. در حفاری های شهر سامرا، پایتخت عباسیان، بین سالهای 836 تا  883 میلادی بخشی از یک کاشی چهارگوش چندرنگ لعابدار که طرحی از یک پرنده را در بر داشته به دست آمده است. از جمله کاشی هایی که توسط سفالگران شهر سامرا تولید و به کشور تونس صادر می شد، می توان به تعداد صد و پنجاه کاشی چهارگوش چند رنگ و لعابدار اشاره کرد که هنوز در اطراف بالاترین قسمت محراب مسجد جامع قیروان قابل مشاهده اند. احتمالا بغداد، بصره و کوفه مراکز تولید محصولات سفالی در دوران عباسی بوده اند. صنعت سفالگری عراق در دهه پایانی قرن سوم هجری رو به افول گذاشت و تقلید از تولیدات وابسته به پایتخت در بخش های زیادی از امپراتوری اسلامی مانند راقه در سوریه شمالی و نیشابور در شرق ایران ادامه یافت. در همین دوران، یک مرکز مهم ساخت کاشی های لعابی در زمان خلفای فاطمی در فسطاط مصر تأسیس گردید

نخستین نشانه های کاشیکاری بر سطوح معماری، به حدود سال 450  ه.ق باز می گردد که نمونه ای از آن بر مناره مسجد جامع دمشق به چشم می خورد. سطح این مناره با تزئینات هندسی و استفاده از تکنیک آجرکاری پوشش یافته، ولی محدوده کتیبه ای آن با استفاده از کاشیهای فیروزه ای لعابدار تزئین گردیده است.
شبستان گنبد دار مسجد جامع قزوین( 509  ه.ق) شامل حاشیه ای تزئینی از کاشیهای فیروزه ای رنگ کوچک می باشد و از نخستین موارد شناخته شده ای است که استفاده از کاشی در تزئینات داخلی بنا را در ایران اسلامی به نمایش می گذارد. در قرن ششم هجری، کاشیهایی یا لعابهای فیروزه ای و لاجوردی با محبوبیتی روزافزون رو به رو گردیده و به صورت گسترده در کنار آجرهای بدون لعاب به کار گرفته شدند

تا اوایل قرن هفتم هجری، ماده مورد استفاده برای ساخت کاشی ها گل بود اما در قرن ششم هجری، یک ماده دست ساز که به عنوان خمیر سنگ یا خمیر چینی مشهور است، معمول گردید و در مصر و سوریه و ایران مورد استفاده قرار گرفت

در دوره حکومت سلجوقیان و در دوره ای پیش از آغاز قرن هفتم هجری، تولید کاشی توسعه خیره کننده ای یافت. مرکز اصلی تولید، شهر کاشان بود. تعداد بسیار زیادی از گونه های مختلف کاشی چه از نظر فرم و چه از نظر تکنیک ساخت، در این شهر تولید می شد. اشکالی همچون ستاره های هشت گوش و شش گوش، چلیپا وشش ضلعی برای شکیل نمودن ازاره های درون ساختمانها با یکدیگر ترکیب می شدند. از کاشیهای لوحه مانند در فرمهای مربع یا مستطیل شکل و به صورت حاشیه و کتیبه در قسمت بالایی قاب ازاره ها استفاده می شد. قالبریزی برخی از کاشی ها به صورت برجسته انجام می شد در حالی که برخی دیگر مسطح بوده و تنها با رنگ تزئین می شدند. در این دوران ازسه تکنیک لعاب تک رنگ، رنگ آمیزی مینائی بر روی لعاب و ...

اسپری درایر

(خشک کن های افشان یا پاشنده) :

امروزه در صنعت سرامیک ، خشک کن های افشان رایج ترین وسیله جهت تهیه پودر می باشد . این نوع خشک کن ها اگر چه از مدتها قبل در تولید بعضی ازمواد غذائی به عنوان مثال شیر خشک و قهوه بکار می رفتند ولی در صنعت سرامیک ، می توان گفت که هنوز دستگاههای نسبتا جدید بشمار می آیند .

بطور کاملا ساده و خلاصه ، در خشک کن های افشان دوغاب بدنه به وسیله پاشیده شدن و برخورد با گاز های داغ خشک شده و به پودر تبدیل می گردد .

این خشک کن ها اساسا از استوانه هائی از جنس فولاد ضد زنگ ساخته شده اند . قسمت پایین استوانه به یک مخروط ختم می شود . محل ورود دوغاب به داخل فضای استوانه می تواند در پایین قسمت مخروطی و یا در بالای خشک کن باشد عمل پاشیدن دوغاب معمولا به دو روش انجام می شود . در روش اول دوغاب به وسیله عبور از میان یک صفحه دوار ( با سرعت زیاد) در فضای خشک کن پاشیده می شود . در روش دوم (که صنایع سرامیک بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد ) پاشیده شدن دوغاب مستلزم عبور آن از وسط یک شیپوره است . حرارات مورد نیاز این خشک کن ها نیز معمولا از سوختن نفت و یا گاز تامین می شود . بدین صورت که گازهای حاصل از احتراق مستقیما وارد فضای خشک کن شده و با قطرات ریز دوغاب برخورد می نمایند . با این توضیحات بدیهی است که چنانچه عمل پاشیدن دوغاب ازاین به طرف بالا انجام می شود . زمان تماس گازهای داغ با قطرات ریز دوغاب افزایش خواهد یافت . ولی در هر صورت در خشک کن های افشان زمان تماس هوای داغ با قطرات دوغاب در مجموع بسیار کم است . دمای گازهای ورودی معمولا بین 75 تا 100 می باشد . بنا بر این با توجه به زمان بسیار کم برخورد مواد اولیه و گازهای داغ ، بدیهی است که تعادل حرارتی بین این دو برقرار نخواهد شد و این موضوع نهایتا بدین معنی است که درجه حرارت مواد اولیه کمتر از مقدار مذکور می باشد . با این همه و علی رغم زمان بسیار کم برخورد ، عمل تبخیر در خشک کن های افشان بسیار سریع است . به هرحال این موارد در مجموع باعث می گردند که پودر بدنه حاصل در معرض حرارت بیش از حد قرار نگیرد و این موضوع نیز به نوبه خود بدین معنی است که ادامه عمل تبخیر پودر ، به آن مفهومی که در مورد خشک کن های غلطکی اشاره شد ، در مورد خشک کن های افشان مصداق ندارد و بنا بر این در خشک کن های افشان امکان حصول به مقدار دقیق آب مورد نظر وجود خواهد داشت . این مورد یکی از مهمترین مزایای خشک کن های افشان در صنعت سرامیک است . علاوه بر این مورد ، سرامیک ها با دیدگاه خاص خود یک مزیت عمده دیگر را نیز در خشک کن های افشان مطرح می نمایند ، این مزیت شکل دانه ها و ذرات پودر حاصل از خشک کن های افشان است . بطور کلی ذرات پودر حاصل از خشک کن های افشان کروی می باشند . این شکل خاص باعث تسهیل در حرکت و غلطیدن ذرات پودر روی یکدیگر و در نتیجه شکل گیری بهترآنها در داخل قالب ( هنگام اعمال فشار ) می گردد. بدیهی است که چنانچه جهت تهیه پودر از روشها و یا خشک کن های نوع دیگر استفاده شود به هیچ وجه چنین سهولتی در حرکت ذرات و پخش آنها وجود نخواهد داشت . ضمنا در پایان باید اشاره گردد در خشک کن های افشان جهت باز یابی گرد و غبار مواد اولیه موجود در هوای خروجی معمولا از پایه های کیسه ای و با سیکلونها در مسیر خروج هوا استفاده می گردد. 

شناخت فرآیند تولید کاشی

فرآیند تولید کاشی عبارت است از: ابتدا انجام عملیات سایش که توسط دو سنگشکن فکی و چکشی انجام میشود این مواد پس از رسیدن به قطر مورد نظر در انبار ماهیانه و به تفکیک ذخیره میشوند. سپس با درصد وزنی خاصی که فرمول بدنه مشخص میکند توزین شده و به سیلوی بالمیل فرستاده میشوند بعد از این مرحله مواد جهت دوغاب سازی همراه با مقدار کافی آب و چسب و روانساز در بالمیل بارگیری شده و به همراه گلولههای موجود در بالمیل چرخانده میشوند تا در اثر برخوردهای حاصل، مواد اولیه سائیده شده و بصورت دوغاب درآید. سایش وقتی متوقف میشود که زبری دوغاب از مقدار مشخصی کمتر شده باشد.

پس از آن دوغاب در حوضچههای ماند تخلیه میگردد. تخلیۀ یک حوضچه، زمانی آغاز میگردد که حداقل 24 ساعت از آخرین تخلیه بالمیل در آن گذشته باشد. پس از زمان ماند، دوغاب توسط پمپهای دیافراگرامی به تانک ساعتی و از آنجا توسط پمپهای رفت و برگشتی با فشار بالا به خشککن پاششی پمپ میشود. گرانول خروجی از خشککن پاششی جهت یکنواخت شدن رطوبت به سیلو جهت ماند و سپس به قسمت پرس منتقل شده و در این قسمت تبدیل به بدنه کاشی یا بیسکوئیت خام میشود. سپس توسط واگن به سالن انتظار رفته و مقداری از رطوبت خود را از دست میدهد. بیسکوئیت خام پس از سالن انتظار، وارد کورۀ خشککن شده که در این کوره رطوبت بیسکوئیت گرفته شده و وارد کورۀ تونلی میشود. وظیفۀ کورۀ تونلی پخت بیسکوئیت خام خشکشده و تبدیل آن به بدنۀ کاشی است. بیسکوئیت پخته شده پس از کورۀ تونلی به سالن انتظار رفته و پس از خنک شدن، جهت لعاب، رنگ و طرح مطلوب به باند لعاب رفته و سپس جهت پخت لعاب به کورۀ رولری میرود. در انتهای کورۀ رولری درجهبندی کاشیها بر اساس کیفیت، رنگ، وجود ترک انجام گرفته و بسته بندی آنها انجام میگیرد.

مدیریت بار

جهت انجام مدیریت بار در کارخانۀ کاشی طوس نیاز به جمع آوری و اندازهگیری مصرف انرژی الکتریکی در بخشهای مختلف کارخانه بوده است. هدف از جمع آوری این اطلاعات، ایجاد پایگاه دادهای جهت تأمین نیازهای اطلاعاتی در زمینه شناخت وضع موجود،

شناسائی نحوۀ مصرف، تعیین وضعیت مصرف برق ورودی و بدست آوردن پتانسیلهای ایجاد تغییرات منجر به کاهش هزینه در شبکۀ مصرفی کارخانه بوده است. بدلیل سیاستهای کارخانه جهت اجرای طرح توسعه و مشکلات خرید دیماند، کارخانه حاضر به ایجاد تغییر در شرایط دیماند خود نبوده و تعیین دیماند مناسب از برنامۀ کاری گروه ممیزی انرژی حذف شد. پس از اندازهگیری از برق ورودی بمدت طولانی و اندازهگیری پارامترهای مختلف برقی و بررسی نتایج همچنان که در نمودار شمارۀ 1 مشاهده میشود چنین ارزیابی شد که مصرف برق در کارخانه بصورت میباشد.

در چنین حالتی به طور معمول تعویض کنتور دوتعرفهای و سهتعرفهای ( Randomize) اتفاقی تغییری در هزینه نخواهد داشت و بهای قبض مصرفی بین 1 تا 2 درصد کم یا زیاد خواهد شد. ولی با اجرای یک برنامۀ صحیح و خارج کردن مصارف عمده از ساعات پیک، نصب یک کنتور سهتعرفهای اثر گذاری بسیار زیادی نسبت به کنتور دوتعرفهای خواهد داشت. بنابراین قرار بر آن شد که کنتور دوتعرفهای موجود در کارخانه پس از ارائه برنامۀ مدیریت بار توسط کارشناسان شرکت مبنا و تأیید مدیریت کارخانه با کنتور سهتعرفهای جایگزین شود. سپس اندازهگیری از نقاط مختلف کارخانه جهت تعیین مصرف کنندههای مهم برقی و کیفیت مصرف آنها آغاز گردید.

اصول كلي پخت:

پخت يكي از مهمترين مراحل فرآيند توليد كاشي و سراميك است . اين مرحله با تغييرات فيزيكي و شيميايي بسيار  پيچيده اي  همراه است . بدون شناخت اين مراحل  توليد وكنترل  پروسه  امكان پذير نيست.

براي بدست آوردن اين اطلاعات بايد تعدادي تست آزمايشگاهي صورت داد و براساس اين تست پارامتر هاي مورد نياز را تعريف كرد. البته ممكن است محصولات مختلف توسط رفتارهاي  متفاوت وگاهي متضاد تعريف شود. مثلا  رس هاي آهكي (majolica ) و رس هاي بدون co2 stoneware)) رفتار  متفاوت  دارند.

پديده هاي  اصلي  مختلف كه  طي  مراحل  مختلف پخت  صورت ميگيرد به شرح زير است:

1 – تا كمي بالاتراز100⁰C  آب  جذب شده (رطوبت ) حذف ميشود  يعني رطوبت باقي مانده  پس  از خشك كن  و يا رطوبت جذب شده  از لعاب  و يا  محيط  0

2 – تا 200⁰C   آبي كه مولكولهاي آن توسط جذب با شبكه كريستالي پيوند يافته خارج  ميگردد.

3 – بين دماي 350  و 600 درجه احتراق مواد آلي كه به فراواني در خاك هاي رس موجود است انجام ميشود.

4 – از450 تا 650  خروج  آب تركيبي  همراه  با تخريب شبكه كريستالي صورت مي پذيرد.(در دماي 573 درجه  تغيير شكل كوارتز  α بهβ  صورت  ميگيرد كه  باعث  افزايش  ناگهاني  حجم  ميگردد )

5 – بين دماي 800 تا 900 درجه تكليس (decarbonation) آهك و دولوميت همرا با خروج CO2 انجام ميشود.

7 – پس  از 700 درجه  فاز هاي كريستالي جديدي كه شامل  سيليكات ها و الومينا هاي سيليسيم دار  هستند ايجاد  مي شوند . ( همراه  با ذوب عناصر  شالوده  و بافت بدنه  سراميك را  تشكيل  ميدهند كه سختي و مقاومت  مورد  نياز  را  معين  ميكنند.  )

آناليز حرارتي  و بررسي  رفتار  سراميك  در  حين  پخت :

واكنش ها و تغييراتي كه در حين پخت صورت ميگيرد  با عث  آزاد  شدن  يا  جذب گرما  و تغييراتي  در وزن   و اندازه  بدنه كاشي ميگردد.

حال  به آناليز آن  سه  مورد به صورت اختصار مي پردازيم .

اين سه مورد توصيفي از رفتار  بدنه كاشي در حين پخت است و عامل بسيار مهمي در اندازه ها و ابعادو همچنين كنترل كوره است

1-تغييرات  وزن  در دماهاي  مختلف :

اين آزمايش كه هدف آن ترسيم  دياگرام كاهش  وزن  نمونه در يك  گراديان  حرارتي از پيش تعيين شده است  و به آن ترموگراويمتري  گفته  ميشود  در يك كوره  الكتريكي كوچك  قابل انجام  است.

همانطور كه در نمودار مشاهده ميشود  دو  شيب حاد يكي بين دماي 50تا 100 درجه و ديگري بين

دماي 500 تا 600 درجه  حادث شده است كه به  تر تيب مربوط به خروج آب جذب شده و آب تركيبي است . (مورد 1 و 4 اصول كلي پخت)

 

 

 

 

2 – تغييرات ابعاد دردماهاي مختلف :

با حرارت دادن رس هاي  مختلف و ثبت تغييرات  ابعاد  ميتوان منحني  انبساط حرارتي را با تقريب خوبي بدست آورد و نقاط بحراني را پيش بيني نمود و آن را در رسم منحني پخت براي كنترل كوره به كار برد.

نمونه زير كه مربوط به illity clay   است كه به عنوان مثال نشان داده شده است.

همانطور كه مشاهده مي شود شيب منحني تا 800 درجه تقريبا ثابت است به جز بين 100 و200  درجه و از 500 تا 600 درجه كه انقباض صورت ميگيرد (مورد 1 و 4 اصول كلي پخت) انبساط حرارتي به صورت معكوس آن را جبران كرده است . از 650 تا 800  درجه يك ناحيه تقريبا  افقي مشاهده ميشود كه نشان  ميدهد انقباض و انبساط حرارتي در تعادلند بعد از اين قسمت با نزديك شدن به دماي پخت ، شيشه اي شدن يك  قسمت تقريبا  عمودي  را مشاهده مي كنيم. در اين مرحله ميزان انقباض بسيار بالا تر از  انبساط حرارتي است و اين به علت تشكيل فاز شيشه اي است كه تخلخل هاي ماده سراميكي را پر ميكند و قطعه را فشرده مي سازد و اين ميزان انقباض در انواع  مواد مختلف متفاوت است .با اين آزمايش ويزه گي جديدي براي ما روشن مي شود كه همان دامنه شيشه اي شدن يا به عبارت درست تر محدوده پخت  ( vitrification renge)  است.

 

 

 

 

پس مي توان نتيجه گرفت محدوده پخت فاصله دمايي است كه از شروع مرحله شيشه اي  شدن و ذوب شدن تا تغيير مجدد شكل تعريف ميگردد. بهترين دماي پخت (firing ) در وسط اين فاصله است كه منحني انبساط حرارتي كمترين شيب را نشان مي دهد . يعني  با  افزايش  چندين درجه در دما ،  ابعاد  نمونه  تغيير نميكند و يا به عبارتي با يك دامنه پخت دقيق  عليرغم تغييرات كوچك  دما در كوره مي توان كاشي هايي با حد اقل اختلاف  ابعاد  توليد كرد. همچنين آناليز انبساط حرارتي  وجود سيليس (كوارتز) را در تركيب نشان ميدهد و انبساط بيشتر در دماي 573 درجه به علت تبديل كوارتز α به كوارتز β است . (مورد 4 اصول كلي پخت) و اين يكي از نقاط بحراني در منحني پخت را نشان ميدهد كه در صورت  عدم  اطلاع  از آن  و يا  عدم كنترل آن هم هنگام  حرارت  دادن  و  هم هنگام  سرد  شدن  بدنه  آسيب  جبران ناپذيري  را  به آن  وارد ميكند .

3 – آناليز حرارتي DTA   ( گرما گير  بودن و يا گرما زا بودن  واكنش ها  طي مراحل پخت ):

واكنش هايي كه طي  مراحل  پخت  انجام  ميشوند  (خروج آب و احتراق مواد آلي و...... ) يا گرما زا هستند و يا گرماگير هستند اين تغييرات  دما با DTA    كنترل  مي شوند كه توسط يك  كوره  آزمايشگاهي  بسيار  دقيق  انجام مي شود . با قرار دادن  يك  ماده  بي اثر  و  يك  نمونه آزمايشي  و ثبت  تغييرات  و اختلاف دما بين آن  دو توسط  ترموكوپل هاي  حساس در طي فرآيند نمودار رسم  ميگردد . اين آناليز اطلاعات مهمي درباره ماهيت موادي كه در معرض پخت  قرار ميگيرد را بدست مي دهد علاوه بر اين با مشخص شدن نقاط بحراني  مسير  مفيدي  براي  طرح  منحني  پخت  بدست  مي آيد.

     

 

اختلاف دماي  موجود بين نمونه‌هاي شاهد و نمونه‌هاي مجهول مواد در هنگام افزايش و يا كاهش دما و در شرايط مشابه  امكان تغييرات  شيميائي و يا  فيزيكي را  در نمونه  مجهول امكان‌پذير  نموده و  با كمك  و بررسي  منحني‌هاي گرمائي  ثبت  شده (گرمازا- گرماگير) شناسائي مواد انجام مي‌پذيرد.

تعريف منحني پخت:

براي اطمينان از پخت كامل  بدنه كاشي ، منحني  زمان و  دما  (time – temperature ) مربوط به آن تعريف مي شود . نقاط بحراني ماده و ثابت نگهداشتن چرخه مناسب وتغييرات دما براي هر مرحله از آزمايشات بدست مي آيد و توضيح داده مي شود.  همانگونه كه قبلا توضيح داده شد محصولات مختلف ممكن است رفتار مختلف داشته باشند پس  منحني پخت  براي  بدنه هاي مختلف ممكن است  متفاوت باشند . به منحني پخت دو نمونه زير توجه كنيد.

مقايسه منحني پخت  با  بدنه سفيد  و تخلخل كوچكتر  يا  مساوي 3 درصد (1)  و منحني پخت  كاشي  بدنه قرمز  با تخلخل  3 تا 5  درصد (2) :

 نمودار مربوط به (1) كه در آن طول كوره  بر حسب متر بر روي محور طول ها بيان شده ( البته  ميتوان به صورت   زمان-دما  هم  بيان كرد مانند (2)  ) و دما  نيز  بر روي  محور عرض ها  مشخص شده است .

تا 500 درجه با گراديان حرارتي 50 درجه بر دقيقه  طرح  منحني  به صورت كاملا  شيب دار  و  با شيب تند است . همين شيب در دماي بالا تر از 500 درجه  با  گراديان 10 درجه بر دقيقه  ملايم تر ميشود  به اين دليل كه تا قبل از  شروع  ذوب لعاب،  احتراق  كامل مواد آلي و خروج كليه گاز هاي تشكيل شده انجام پذيرد. چونكه در واقع  ذوب  لعاب  مانع خروج گاز هاي نا شي  از احتراق  مواد آلي  شده كه هنوز  در  بدنه كا شي قرار دارند و پر واضح است كه اگر اين مرحله به اندازه كافي طولاني نباشد و با مرحله ذوب لعاب تداخل كند بر روي سطح لعاب حباب هاي كوچكي  ايجاد مي كند كه ناشي  از خروج گاز ها از بدنه كاشي است. مضاف اينكه  در اين مرحله  بدليل افزايش حجم كوارتز در دماي 573  درجه تنش زيادي  به بدنه وارد مي شود (اين تنش براي تمام انواع بدنه لعابدار يا بدون لعاب وجود دارد) كه  عدم توجه به آن مي تواند بسيار مخرب  باشد.

 

 

 

 

پس از اين مرحله شيب  به 57 درجه بر دقيقه  افزايش مي يابد و تا زماني كه به قسمت تقريبا افقي ميرسد.اين قسمت بالاترين دما يست كه براي مدت زمان خاصي ثابت نگه داشته مي شود تا با گذشت زمان تمام نقاط كاشي هم دما شود.

سپس مرحله خنك كردن سريع با فرستادن مستقيم هواي سرد به بدنه صورت ميگيرد و اين عمل تا قبل از نزول دما به نزديك 600 درجه ادامه مي يابد و سپس با شيب كمتر   باز  براي كنترل  نقطه  بحراني  مربوط  به تغيير فاز كوارتز  بدنه كاشي كوره را طي مي كند و با دماي 50 تا 100 درجه از كوره خارج مي شود.

در نمودار (2) دوتفاوت  مشاهده ميشود اول اينكه بدليل زمان بيشتري براي احتراق مواد آلي موجود در رس آن (كه متفاوت از رس نوع (1 ) است)  مورد نياز است  و بايد كاشي مدت زمان بيشتري در در دماي 500 تا 600 درجه  بماند و دوم  اينكه به مقدار زمان كم تري براي  هم دما  شدن تمام نقاط سطح كاشي  ( در دماي پخت ) نياز دارد.

 

 

 

تفسير منحني هاي پخت :

منحني پخت كه از طريق تست هاي آزمايشگاهي و اطلاعات ما از خصوصيات مواد بدست مي آيد هيچگاه به طور كامل  با  دياگرام  واقعي كه بر اساس تنظيم كوره بدست مي آيد منطبق نيست. منحني پخت واقعي بر اساس دماهاي نواحي مختلف كوره كه متصل به ترموكوپل هاي موجود در ديواره يا سقف كوره است ثبت مي شوند و رسم مي گردند و به اجزاي زيادي ازجمله تعداد ترموكوپل ها وابسته  است  بنا بر اين مقاديري كه عموما  اعلام  ميشوند به فرآورده هاي حاصل از احتراق مربوط است نه دمايي كه بدنه در آن پخت  مي شود . و اين دو مقدار ممكن است بر هم منطبق نباشند چون زمان بيشتري طول مي كشد تا دماي بدنه كاشي با دماي كوره برابر شود و اين موضوع بايد در عمل بسيار مورد توجه قرار گيرد.

سيستم كوره ها:

دو نوع كوره در مقياس صنعتي مورد بررسي قرار ميگيرد.

1 – كوره تونلي كه بدليل قديمي بودن آن مورد بررسي قرارنمي دهيم.

2 – كوره رولري

حال به بررسي اجمالي كوره هاي رولري مي پردازيم

A : ساختار

كوره رولر داراي  يك ساختار فولادي است كه تكيه گاه كف ، ديواره ها وسقف آن از مواد مختلفي مانند مواد   ديرگداز  ،  عايق  و سراميك  ساخته شده اند كه با  ابعاد ، ميزان عايق بودن  و مقاومت بالا در مقابل شوك هاي حرارتي توصيف مي شود. تمامي اين مشخصات اجراي منحني پخت و سرعت گرم شدن وسرد شدن كوره را تسهيل مي كند.

B: سيستم محرك وگرداننده رولر

حمل بدنه كاشي ها در كوره توسط مجموعه اي از موتور و رولر ها صورت مي پذيرد كه جنس لوله ها در بعضي قسمت ها فولادي و در بعضي قسمت ها سراميكي است و ويژه گي آنها  براي  تمامي  دما هاي  پيش بيني شده  مناسب است.

 

 اين سيستم داراي قسمت هاي مجزايي است كه به موتور هاي مستقلي كه سرعت آنها به صورت  مستقل قابل تنظيم  است  مجهز ميباشد  و اين سيستم  بهره برداري  بهينه از منحني  پخت را امكان پذير  ميسازد  و به ما امكان مي دهد  هرگاه  احتمال  برخورد كاشي ها  به هم وجود داشته باشد ميتوان بين رديف ها فاصله ايجاد كرد و باعث حركت منظم كاشي ها شد. براي انجام دقيق اين عمل سرعت قابل تنظيم موتور توسط كامپيوتر كوره كنترل مي شود.

C : سيستم احتراق

اين قسمت شامل مشعل هايي  است كه  با  گاز  (يا نفت سفيد و گازوييل ) و  دمش  هوا  كار  ميكند . اين مشعل ها به صورت  دسته هاي مستقل با  وسايل كنترلي اتوماتيك  و دستي در  قسمت  بالا و زير رولر ها  قرار دارند . در تنظيم  هر چه بهتر اين مشعل ها كنترل  فشار هوا  (با منومتر ) اهميت زيادي دارد  همانند سيستم محرك  و گرداننده  رولر  كنترل  دماي  حاصل از  مشعل ها  با  كامپيوتر  انجام مي شود.

D  : بخش هاي مختلف كوره

كوره  به  شش  بخش  تقسيم مي شود .

1 – پيش كوره (per kiln )

اين بخش توسط مواد سراميكي  عايق  شده و براي دماهاي  پايين (200 تا 400) مناسب است . اين قسمت  مشعل ندارد  و بوسيله  ساكشن هواي گرم كه توسط فن هاي  مكنده از قسمت هاي بعدي به اين قسمت منتقل مي شود گرم  ميگردد. اين مكنده ها در ابتدا و انتها و بالا و  زير رولر هاي  پيش كوره هستند. نقش اصلي اين بخش حذف كامل رطوبت  پس از دراير و يا لعاب زدن است . اين عمل  به منظور جلوگيري از شكستن و ترك  خوردن كاشي  در حال پخت در اثر تبخير  بسيار شديد  آب  در  بخش بعدي  ميباشد.

2 – پيش گرم  (per heating)

اين بخش داراي نوعي عايق با دماي نسبتاً بالاست به همين دليل از مواد  دير گداز  و مقاوم  در برابر حرارت و قطعات سراميكي استفاده شده است . با توجه به منحني هاي پخت اين بخش تا حدود 900 درجه گرم ميشود و در اين  بخش  دما  طوري تنظيم مي شود كه آب تركيبي آزاد  شده ، كوارتز  تغيير شكل دهد ، احتراق مواد آلي به صورت كامل صورت  پذيرد  و كربنات ها  تجزيه  شوند. در اين بخش ماشين آلات احتراق  طوري ساخته شده اند كه بتوان تغييرات را در گستره وسيعي انجام داد .

 

 

3 – پخت (firing )

اين بخش از دمايي شروع مي شود كه كه حدود 900 درجه است (بسته به نوع كاشي تا 1200درجه ) و عايق مربوط به خود را دارد. در اين بخش  براي كنترل  دقيق تر  مشعل ها  آنها را  به  دسته هاي كوچكتر تقسيم ميكنند تا اعمال  منحني پخت كه در اين ناحيه پيچيده تر است  ممكن  شود. اگر دماي اين بخش درست تنظيم نشود با مشكلاتي مانند مسطح نبودن ، ناهموار بودن ، ناهماهنگي ابعاد ويكدست نبودن ميزان شيشه اي شدن لعاب مواجه خواهيم بود.

4 –  سريع سرد كردن (rapid cooling )

دما در اين ناحيه  بين  دماي  پخت  تا تقريبا 600 درجه را شامل مي شود . هوا در اين قسمت توسط مجموعه اي تنظيم مي شود كه شامل يك  servomotor  با شير  پروانه اي خود كنترل  است كه توسط ترموكوپل هاي موجود در كوره تنظيم مي شود  .

5 – خنك كردن عادي (natural cooling )

اين ناحيه  نيز با توجه به اينكه دما در آن از حدود 600  به 500  كاهش مي يابد از حساسيت زيادي برخوردار است و بايد شيب كاهش  دما در اين بخش ملايم باشد چون بايد فرآيند تغيير شكل كوارتز بدون ترك خوردن بدنه رخ دهد.

6 – سرد شدن نهايي ( final cooling )

 دما در اين ناحيه زير 500 درجه است . در اين بخش هوا ي محيط به قسمت بالا و پايين بدنه ميدمد تا دماي آن در خروجي به زير 100 درجه برسد . 

عيوب:

تقريباً  كليه  عيوب  پس از پخت  نمايان مي گردد. اما  فقط تعدادي از آنها  مربوط به كوره هستند البته  طبقه بندي  عيوب  بر اساس منشا آن كار سختي است چون علت ايجاد يك  عيب ممكن است يك  عامل نباشد. اما ميتوان عيوب اصلي كه در هر فرآيند  مشخص مي شود  را  با  ديگر  فرآيند ها  مورد  مقايسه  قرار داد .

 

 

1 - ترك هاي پيش گرم

به صورت شكستگي هاي نا برابر از لبه به سمت مركز وجود دارند .

-         طول آنها 3 تا 4 سانتيمتر است.

-         تعداد آنها هميشه بيش از يكي است.

-         دليل آن  بالا بودن دماي منطقه پيش گرم است .

2 -مغز سياه (black core ) :

 در اثر احتراق  ناقص  مواد آلي  در داخل  بدنه  مشاهده  مي شود .

-         در بدنه هاي سفيد به رنگ هاي زرد – سبز  و خاكستري ديده ميشود.

-         در بدنه هاي قرمز به رنگ هاي زرد – سياه  و خاكستري ديده ميشود.

اين عيب  ممكن است  باعت  تغيير شكل  و اندازه كاشي شود و سوراخها  و ترك هايي  در لعاب پديد آورد و در لعاب ايجاد سايه  نمايد .

به طور كلي همه عواملي كه باعث جلوگيري از خروج گاز ها از بدنه ميشوند ،  مانند رطوبت ، دانه بندي ‌، فشار پرس ،  ضخامت زياد  نقطه  ذوب  لعاب  و بدنه  باعث  ايجاد  اين  عيب شوند .

براي رفع اين عيب بايد كاشي در دماي  پيش گرم كه  قبلاً  به آن اشاره شد بيشتر  بماند تا احتراق مواد آلي كامل گردد . در  اثر عيب  مغز سياه  سه  وضعيت  به شكل هاي  زير متصور  است.

شكل 1   

دليل : اگر وجود عيب در يك   طرف كاشي باشد نشان  از مشكل  در  پر كردن  قالب  در حين  پرس است كه  بيانگر عدم كنترل تراكم (penetrometer)  در نقاط مختلف كاشي  در پرس  است  و اگر  عيب در           تمامي  پيرامون  كاشي  باشد  بيان مي كند كه سرعت  ضربه  پرس  بالا  بوده  است.

 

 

 

 

شكل  2  

دليل :  فشار پرس بالاست  يا اينكه لعاب در دماي پايين تر ذوب شده  و مانع از خروج گاز ها از بدنه شده است و احتراق ناقص مانده . كه بايد مقداري هوا از قسمت روي كاشي به لعاب داده شود تا دير تر ذوب گردد.

شكل 3 

دليل :  وجود ناخالصي  ويا  وجود  لخته هاي  رطوبتي  پودر در بدنه  باعث چنين  عيبي  مي شود اين عيب در كوره حل  نمي شود و بايد الك هاي  پرس  و ماشين آلات  آن  قسمت  مورد  بازديد  قرار گيرد .

3 - عيوب شكل هندسي

طي فرآيند پخت  بدليل عدم تنظيم مناسب مراحل مختلف ممكن است كاشي ها دچار دفرمگي با اشكال مختلف هندسي شوند كه توضيح هر تعدادي از عيوب با شكل در زير مي آيد.

شكل 1

با شرط اينكه  فراواني عيب در همه  محل ها يكسان  باشد و در  واحد زمان خيلي تغيير نكند ،هر گاه كاشي به ميزان  بالاي  شيشه اي  شدن  برسد  اين مشكل مشاهده مي شود كه بايد روي  پارامتر هاي  زير كار  شود.

1-    اندازه ذرات  پودر(كنترل مش )

2-    دانسيته قسمت هاي  پرس شده -  رطوبت و فشار پرس

3-    گرما در قسمت پيش گرم

4-     شيب حرارتي در نواحي بحراني

 

 

 

شكل 2

 

 

با شرط  اينكه  فراواني  عيب  در همه محل ها يكسان باشد و در واحد زمان خيلي تغيير نكند ،اين  عيب  در قطعات  كناري  كوره كمتر مشاهده  مي گردد و  مربوط  به  ناحيه  پخت است .

براي رفع اين مشكل با در نظر گرفتن سايز متوسط به صورت زير عمل مي كنيم.

1-    اگر  ابعاد صحيح  بود دما در قسمت  بالاي سطح  رولرها را  (5 تا 10 درجه يا كمي بيشتر) كاهش داده و  در قسمت  پايين  زياد  مي كنيم .

2-     اگر ابعاد بزرگتر بود   دما را 5  تا 10 درجه  و يا كمي بيشتر در زير سطح  رولر ها  افزايش مي دهيم .

3-    اگر ابعاد كوچكتر بود  دما را به ميزان 5  تا 10  درجه در بالاي سطح رولر ها كاهش مي دهيم .

شكل 3

با شرط اينكه  فراواني عيب  در همه محل ها يكسان باشد و  در واحد زمان خيلي تغيير نكند ، نشان ميدهد دما در قسمت  بالا و  زير سطح  رولر ها يكسان  نيست پس  با توجه به سايز متوسط ابعاد كاشي هاي خروجي از كوره تنظيم هاي زير  را  انجام مي دهيم .

 

 

1-    اگر ابعاد صحيح بود دما را درپايين 5 تا 10درجه كاهش و به همان اندازه در بالا افزايش مي دهيم.

2-    اگر ابعاد بزرگتر بود دما را 5 تا 10درجه و ياكمي بيشتر در بالاي سطح رولر ها افزايش مي دهيم.

3-    اگر ابعاد كوچكتر بود  دما را به ميزان 5 تا 10 درجه در زير سطح رولر ها كاهش مي دهيم.

شكل 4

با شرط اينكه فراواني عيب درهمه محل ها يكسان باشد و در واحد زمان خيلي تغيير نكند ،نشان ميدهد دما در قسمت بالا و زير سطح  رولر ها يكسان نيست پس با توجه به سايز متوسط  ابعاد كاشي هاي خروجي از كوره ،    تنظيم هاي زير را انجام مي دهيم .

1-    اگر ابعاد صحيح بود دما را در بالا  5  تا  10  درجه كاهش و به همان  اندازه  در پايين  كاهش مي دهيم

2-    اگر ابعاد بزرگتر بود   دما را 5 تا 10درجه  و يا كمي بيشتر  در زير  سطح  رولر ها  افزايش مي دهيم

3-    اگر ابعاد كوچكتر بود  دما را به ميزان 5 تا 10 درجه در بالاي سطح رولر ها كاهش مي دهيم

شكل 5

با شرط اينكه فراواني عيب در همه محل ها يكسان باشد و در واحد زمان خيلي تغيير نكند ، بخشي از كوره در مورد اين شكل اهميت دارد كه دما در آنجا 800 تا  900 درجه  و50 تا 100 درجه است .

بايد دماي بالاي سطح رولر ها را افزايش و پايين را كاهش داد .

 

 

 

شكل 6

با شرط اينكه فراواني عيب درهمه محل ها يكسان باشد و در واحد زمان خيلي تغيير نكند  اين عيب ممكن است مربوط باشد به :

1-    كاشي  در ناحيه سريع سرد شدن (rapid cooling ) كه در رديف هاي دنبال هم قرار دارد به يكديگر  فشار مي آورد  . (سرعت را افزايش دهيم )

2-    اين شكل حالت شديد تر شكل يك است (از راهكار مربوط استفاده كنيم ) بايد توجه داشت كه هميشه رد گيري كردن  دماها به منظور توجيه اين پديده كفايت نمي كند  مخصوصاً زماني كه اين پديده ها به دنبال توقفات كمابيش  طولاني  اتفاق مي افتد  و همچنين كنترل فشار گاز و هوا براي مشعل ها را بايد مد نظر قرار داد.

 

اشكال زير معمولا داراي فراواني يكساني نيستند ولي به صورت پيوسته وجود دارند تغيير شكل اين عيوب بستگي زيادي به نحوه شارژ كوره دارد (فرستادن كاشي به داخل كوره ) از  قبيل اينكه فاصله بين كاشي ها و خالي بودن  رديف ها  و تميز بودن  رولر ها و...

بنا بر اين مشكل را ميتوان با انتخاب تمهيدات  لازم  براي اصلاح شكل هندسي شارژ  و همچنين نگهداري دقيق رولر ها  حل نمود و ناحيه بحراني براي اين عيوب بخش firing   و rapid cooling  است

حال به بررسي اجمالي كوره هاي رولري مي پردازيم

A : ساختار

كوره رولر داراي  يك ساختار فولادي است كه تكيه گاه كف ، ديواره ها وسقف آن از مواد مختلفي مانند مواد   ديرگداز  ،  عايق  و سراميك  ساخته شده اند كه با  ابعاد ، ميزان عايق بودن  و مقاومت بالا در مقابل شوك هاي حرارتي توصيف مي شود. تمامي اين مشخصات اجراي منحني پخت و سرعت گرم شدن وسرد شدن كوره را تسهيل مي كند.

B: سيستم محرك وگرداننده رولر

حمل بدنه كاشي ها در كوره توسط مجموعه اي از موتور و رولر ها صورت مي پذيرد كه جنس لوله ها در بعضي قسمت ها فولادي و در بعضي قسمت ها سراميكي است و ويژه گي آنها  براي  تمامي  دما هاي  پيش بيني شده  مناسب است.

 

 اين سيستم داراي قسمت هاي مجزايي است كه به موتور هاي مستقلي كه سرعت آنها به صورت  مستقل قابل تنظيم  است  مجهز ميباشد  و اين سيستم  بهره برداري  بهينه از منحني  پخت را امكان پذير  ميسازد  و به ما امكان مي دهد  هرگاه  احتمال  برخورد كاشي ها  به هم وجود داشته باشد ميتوان بين رديف ها فاصله ايجاد كرد و باعث حركت منظم كاشي ها شد. براي انجام دقيق اين عمل سرعت قابل تنظيم موتور توسط كامپيوتر كوره كنترل مي شود.

C : سيستم احتراق

اين قسمت شامل مشعل هايي  است كه  با  گاز  (يا نفت سفيد و گازوييل ) و  دمش  هوا  كار  ميكند . اين مشعل ها به صورت  دسته هاي مستقل با  وسايل كنترلي اتوماتيك  و دستي در  قسمت  بالا و زير رولر ها  قرار دارند . در تنظيم  هر چه بهتر اين مشعل ها كنترل  فشار هوا  (با منومتر ) اهميت زيادي دارد  همانند سيستم محرك  و گرداننده  رولر  كنترل  دماي  حاصل از  مشعل ها  با  كامپيوتر  انجام مي شود.

D  : بخش هاي مختلف كوره

كوره  به  شش  بخش  تقسيم مي شود .

1 – پيش كوره (per kiln )

اين بخش توسط مواد سراميكي  عايق  شده و براي دماهاي  پايين (200 تا 400) مناسب است . اين قسمت  مشعل ندارد  و بوسيله  ساكشن هواي گرم كه توسط فن هاي  مكنده از قسمت هاي بعدي به اين قسمت منتقل مي شود گرم  ميگردد. اين مكنده ها در ابتدا و انتها و بالا و  زير رولر هاي  پيش كوره هستند. نقش اصلي اين بخش حذف كامل رطوبت  پس از دراير و يا لعاب زدن است . اين عمل  به منظور جلوگيري از شكستن و ترك  خوردن كاشي  در حال پخت در اثر تبخير  بسيار شديد  آب  در  بخش بعدي  ميباشد.

2 – پيش گرم  (per heating)

اين بخش داراي نوعي عايق با دماي نسبتاً بالاست به همين دليل از مواد  دير گداز  و مقاوم  در برابر حرارت و قطعات سراميكي استفاده شده است . با توجه به منحني هاي پخت اين بخش تا حدود 900 درجه گرم ميشود و در اين  بخش  دما  طوري تنظيم مي شود كه آب تركيبي آزاد  شده ، كوارتز  تغيير شكل دهد ، احتراق مواد آلي به صورت كامل صورت  پذيرد  و كربنات ها  تجزيه  شوند. در اين بخش ماشين آلات احتراق  طوري ساخته شده اند كه بتوان تغييرات را در گستره وسيعي انجام داد .

 

 

3 – پخت (firing )

اين بخش از دمايي شروع مي شود كه كه حدود 900 درجه است (بسته به نوع كاشي تا 1200درجه ) و عايق مربوط به خود را دارد. در اين بخش  براي كنترل  دقيق تر  مشعل ها  آنها را  به  دسته هاي كوچكتر تقسيم ميكنند تا اعمال  منحني پخت كه در اين ناحيه پيچيده تر است  ممكن  شود. اگر دماي اين بخش درست تنظيم نشود با مشكلاتي مانند مسطح نبودن ، ناهموار بودن ، ناهماهنگي ابعاد ويكدست نبودن ميزان شيشه اي شدن لعاب مواجه خواهيم بود.

4 –  سريع سرد كردن (rapid cooling )

دما در اين ناحيه  بين  دماي  پخت  تا تقريبا 600 درجه را شامل مي شود . هوا در اين قسمت توسط مجموعه اي تنظيم مي شود كه شامل يك  servomotor  با شير  پروانه اي خود كنترل  است كه توسط ترموكوپل هاي موجود در كوره تنظيم مي شود  .

5 – خنك كردن عادي (natural cooling )

اين ناحيه  نيز با توجه به اينكه دما در آن از حدود 600  به 500  كاهش مي يابد از حساسيت زيادي برخوردار است و بايد شيب كاهش  دما در اين بخش ملايم باشد چون بايد فرآيند تغيير شكل كوارتز بدون ترك خوردن بدنه رخ دهد.

6 – سرد شدن نهايي ( final cooling )

 دما در اين ناحيه زير 500 درجه است . در اين بخش هوا ي محيط به قسمت بالا و پايين بدنه ميدمد تا دماي آن در خروجي به زير 100 درجه برسد . 

عيوب:

تقريباً  كليه  عيوب  پس از پخت  نمايان مي گردد. اما  فقط تعدادي از آنها  مربوط به كوره هستند البته  طبقه بندي  عيوب  بر اساس منشا آن كار سختي است چون علت ايجاد يك  عيب ممكن است يك  عامل نباشد. اما ميتوان عيوب اصلي كه در هر فرآيند  مشخص مي شود  را  با  ديگر  فرآيند ها  مورد  مقايسه  قرار داد .

 

 

1 - ترك هاي پيش گرم

به صورت شكستگي هاي نا برابر از لبه به سمت مركز وجود دارند .

-         طول آنها 3 تا 4 سانتيمتر است.

-         تعداد آنها هميشه بيش از يكي است.

-         دليل آن  بالا بودن دماي منطقه پيش گرم است .

2 -مغز سياه (black core ) :

 در اثر احتراق  ناقص  مواد آلي  در داخل  بدنه  مشاهده  مي شود .

-         در بدنه هاي سفيد به رنگ هاي زرد – سبز  و خاكستري ديده ميشود.

-         در بدنه هاي قرمز به رنگ هاي زرد – سياه  و خاكستري ديده ميشود.

اين عيب  ممكن است  باعت  تغيير شكل  و اندازه كاشي شود و سوراخها  و ترك هايي  در لعاب پديد آورد و در لعاب ايجاد سايه  نمايد .

به طور كلي همه عواملي كه باعث جلوگيري از خروج گاز ها از بدنه ميشوند ،  مانند رطوبت ، دانه بندي ‌، فشار پرس ،  ضخامت زياد  نقطه  ذوب  لعاب  و بدنه  باعث  ايجاد  اين  عيب شوند .

براي رفع اين عيب بايد كاشي در دماي  پيش گرم كه  قبلاً  به آن اشاره شد بيشتر  بماند تا احتراق مواد آلي كامل گردد . در  اثر عيب  مغز سياه  سه  وضعيت  به شكل هاي  زير متصور  است.

شكل 1   

دليل : اگر وجود عيب در يك   طرف كاشي باشد نشان  از مشكل  در  پر كردن  قالب  در حين  پرس است كه  بيانگر عدم كنترل تراكم (penetrometer)  در نقاط مختلف كاشي  در پرس  است  و اگر  عيب در           تمامي  پيرامون  كاشي  باشد  بيان مي كند كه سرعت  ضربه  پرس  بالا  بوده  است.

 

 

 

 

شكل  2  

دليل :  فشار پرس بالاست  يا اينكه لعاب در دماي پايين تر ذوب شده  و مانع از خروج گاز ها از بدنه شده است و احتراق ناقص مانده . كه بايد مقداري هوا از قسمت روي كاشي به لعاب داده شود تا دير تر ذوب گردد.

شكل 3 

دليل :  وجود ناخالصي  ويا  وجود  لخته هاي  رطوبتي  پودر در بدنه  باعث چنين  عيبي  مي شود اين عيب در كوره حل  نمي شود و بايد الك هاي  پرس  و ماشين آلات  آن  قسمت  مورد  بازديد  قرار گيرد .

3 - عيوب شكل هندسي

طي فرآيند پخت  بدليل عدم تنظيم مناسب مراحل مختلف ممكن است كاشي ها دچار دفرمگي با اشكال مختلف هندسي شوند كه توضيح هر تعدادي از عيوب با شكل در زير مي آيد.

شكل 1

با شرط اينكه  فراواني عيب در همه  محل ها يكسان  باشد و در  واحد زمان خيلي تغيير نكند ،هر گاه كاشي به ميزان  بالاي  شيشه اي  شدن  برسد  اين مشكل مشاهده مي شود كه بايد روي  پارامتر هاي  زير كار  شود.

1-    اندازه ذرات  پودر(كنترل مش )

2-    دانسيته قسمت هاي  پرس شده -  رطوبت و فشار پرس

3-    گرما در قسمت پيش گرم

4-     شيب حرارتي در نواحي بحراني

 

 

 

شكل 2

 

 

با شرط  اينكه  فراواني  عيب  در همه محل ها يكسان باشد و در واحد زمان خيلي تغيير نكند ،اين  عيب  در قطعات  كناري  كوره كمتر مشاهده  مي گردد و  مربوط  به  ناحيه  پخت است .

براي رفع اين مشكل با در نظر گرفتن سايز متوسط به صورت زير عمل مي كنيم.

1-    اگر  ابعاد صحيح  بود دما در قسمت  بالاي سطح  رولرها را  (5 تا 10 درجه يا كمي بيشتر) كاهش داده و  در قسمت  پايين  زياد  مي كنيم .

2-     اگر ابعاد بزرگتر بود   دما را 5  تا 10 درجه  و يا كمي بيشتر در زير سطح  رولر ها  افزايش مي دهيم .

3-    اگر ابعاد كوچكتر بود  دما را به ميزان 5  تا 10  درجه در بالاي سطح رولر ها كاهش مي دهيم .

شكل 3

با شرط اينكه  فراواني عيب  در همه محل ها يكسان باشد و  در واحد زمان خيلي تغيير نكند ، نشان ميدهد دما در قسمت  بالا و  زير سطح  رولر ها يكسان  نيست پس  با توجه به سايز متوسط ابعاد كاشي هاي خروجي از كوره تنظيم هاي زير  را  انجام مي دهيم .

 

 

1-    اگر ابعاد صحيح بود دما را درپايين 5 تا 10درجه كاهش و به همان اندازه در بالا افزايش مي دهيم.

2-    اگر ابعاد بزرگتر بود دما را 5 تا 10درجه و ياكمي بيشتر در بالاي سطح رولر ها افزايش مي دهيم.

3-    اگر ابعاد كوچكتر بود  دما را به ميزان 5 تا 10 درجه در زير سطح رولر ها كاهش مي دهيم.

شكل 4

با شرط اينكه فراواني عيب درهمه محل ها يكسان باشد و در واحد زمان خيلي تغيير نكند ،نشان ميدهد دما در قسمت بالا و زير سطح  رولر ها يكسان نيست پس با توجه به سايز متوسط  ابعاد كاشي هاي خروجي از كوره ،    تنظيم هاي زير را انجام مي دهيم .

1-    اگر ابعاد صحيح بود دما را در بالا  5  تا  10  درجه كاهش و به همان  اندازه  در پايين  كاهش مي دهيم

2-    اگر ابعاد بزرگتر بود   دما را 5 تا 10درجه  و يا كمي بيشتر  در زير  سطح  رولر ها  افزايش مي دهيم

3-    اگر ابعاد كوچكتر بود  دما را به ميزان 5 تا 10 درجه در بالاي سطح رولر ها كاهش مي دهيم

شكل 5

با شرط اينكه فراواني عيب در همه محل ها يكسان باشد و در واحد زمان خيلي تغيير نكند ، بخشي از كوره در مورد اين شكل اهميت دارد كه دما در آنجا 800 تا  900 درجه  و50 تا 100 درجه است .

بايد دماي بالاي سطح رولر ها را افزايش و پايين را كاهش داد .

 

 

 

شكل 6

با شرط اينكه فراواني عيب درهمه محل ها يكسان باشد و در واحد زمان خيلي تغيير نكند  اين عيب ممكن است مربوط باشد به :

1-    كاشي  در ناحيه سريع سرد شدن (rapid cooling ) كه در رديف هاي دنبال هم قرار دارد به يكديگر  فشار مي آورد  . (سرعت را افزايش دهيم )

2-    اين شكل حالت شديد تر شكل يك است (از راهكار مربوط استفاده كنيم ) بايد توجه داشت كه هميشه رد گيري كردن  دماها به منظور توجيه اين پديده كفايت نمي كند  مخصوصاً زماني كه اين پديده ها به دنبال توقفات كمابيش  طولاني  اتفاق مي افتد  و همچنين كنترل فشار گاز و هوا براي مشعل ها را بايد مد نظر قرار داد.

 

اشكال زير معمولا داراي فراواني يكساني نيستند ولي به صورت پيوسته وجود دارند تغيير شكل اين عيوب بستگي زيادي به نحوه شارژ كوره دارد (فرستادن كاشي به داخل كوره ) از  قبيل اينكه فاصله بين كاشي ها و خالي بودن  رديف ها  و تميز بودن  رولر ها و...

بنا بر اين مشكل را ميتوان با انتخاب تمهيدات  لازم  براي اصلاح شكل هندسي شارژ  و همچنين نگهداري دقيق رولر ها  حل نمود و ناحيه بحراني براي اين عيوب بخش firing   و rapid cooling  است

لعاب:

مقدمه

لعاب قشرنازك شيشه اي يا شيشه  مانندي  است كه ( در فرآيند لعابكاري ) برسطوح بعضي اجسام سراميكي پوشش داده مي شود . ماده تشكيل دهنده  لعاب را كه پودر بسيار نرمي است بوسيله اي  روي جسم مورد نظر لعاب كاري مي كنند وسپس مي پزند. لعاب ، تمام سطح جسم سراميكي راكاملا به صورت يك پوشش نازك مي پوشاند .لعاب هميشه در دماي كمتري  نسبت به بدنه هاي سراميكي، به حالت خميري و مذاب در مي آيد ، يعني نقطه  خميري  پايين تري  دارد.

لعابكاري جسم سراميكي موجب تراكم ،سختي ، صيقلي  ورنگي بودن آن مي شود و آن را درمقابل بعضي از عوامل شيميايي مستحكم وپايدارمي سازد.

لعاب ،  اجسام سراميكي متخلخل را كاملاً  متراكم  و از  نفوذ  مايعات وگازها  به داخل  بافت آنها جلوگيري مي كند و درنتيجه از تاثير خوردگي وعوامل نامساعد ديگر برآنها مي كاهد.

لعابهاي سراميكي در واقع يكي ازانواع شيشه ها  هستند بدين جهت براي آشنايي  با آنها  لازم است اول به بررسي خود شيشه بپردازيم.

بيشتر موادي كه قشر جامد زمين را تشكيل مي دهند متبلور هستند وشكل بلورهاي آنها نيز  متفاوت  است . علت تفاوت آنها به نحوه قرارگرفتن مولكولهاي آنها بستگي پيدا مي كند . وقتي ماده متبلوري را حرارت مي دهيم مولكولها ارتباط ثابت خود را از دست مي دهند وحالتي بخود مي گيرند كه  ذوب ناميده  مي شود. موادي كه به حالت مذاب هستند ديگر  بلوري در آنها مشاهده  نمي شود ولي پس از سرد شدن اين بلورها در كسري از ثانيه مجدداً به وجود مي آيند . موادي مانندكوارتزفاقد خاصيت  اخير هستند  يعني پس ازسرد شدن  ديگر  نظم مولكول هاي آنها به حال  اول بر نمي گردد و به همان حالت بدون بلور باقي مي ماند يعني حالت شيشه به خود مي گيرد . كوارتز  در1710 درجه سانتي گراد  ذوب مي شود  و به  شيشه تبديل مي گردد.

شيشه اي كه بدين طريق  بدست مي آيد  بسيار مقاوم و سخت مي باشد. اگر ظروف شيشه اي معمولي را بدين طريق بسازند به علت ديرگدازبودن كوارتز بسيار گران تمام مي شود و بدين جهت  ماده اي  به كوارتز اضافه  مي كنند .

 

 

تا نقطه ذوب آنرا پايين بياورد.كوارتز به  وفور  در طبيعت يافت مي شود و از آن مي توان  با قيمت ارزان شيشه ساخت.

لعاب نيز همان كوارتز است كه ماده اي به آن اضافه مي كنند تا نقطه  ذوب آن خيلي  پايين  بيايد و مثلا به 1000 درجه برسد.موادي كه نقطه ذوب كوارتز را پايين مي آورند اصطلاحا فلاكس (fluxe)  ناميده مي شوند. كربنات  دو سود ، كربنات دوپتاس ، كربنات  ليتيم  و بوراكس مي توانند چنين خاصيتي را داشته باشند .البته مخلوطي از كوارتز و  فلاكس  پس از ذوب شدن بسيار سيال است و غلظت ندارد و از جداره ظرف سرازير وجاري مي شود .براي رفع اين نقص ماده اي به آن دو اضافه  مي كنند كه بتواند در موقع ذوب شدن به لعاب غلظت بدهد ،چنين ماده اي مي تواند اكسيد آلومينيوم  باشد . اكسيد آلومينيوم  را آلومينا مي نامند.

لعابي كه بدين طريق تهيه مي شود بيرنگ است و براي  رنگين  نمودن آن بايد ازيك اكسيد رنگ كننده كمك بگيريم.

ساختار لعاب:

لعاب درنتيجه ذوب كردن مخلوطي از سيليكات ها در دماي مختلف به وجود مي آيد. اتمهاي بعضي از اين مواد مذاب كه گرانروي آنها نسبتا زياد بوده ، يعني اصطكاك داخلي آنها شديد است ،در حين انجماد نمي تواند مجدداً  نظم كامل بگيرند ، بطوريكه امكان تشكيل جوانه بلور نمي يابند ودراين صورت همان حالت شيشه اي (بي شكل) خود راحفظ ميكنند .تفاوت بين بلورها وشيشه ها، درچگونگي تشكيل شبكه فضايي آنهاست.يونهاي مواد بلوري ، تشكيل شبكه فضايي منظم بلوري مي دهد، در صورتيكه در شيشه (لعاب)  اين  يونها  نظم كافي حاصل نمي كند و در نتيجه شبكه اي  نامنظم تشكيل مي دهد.

لعاب سازي 

پوشش هاي سراميكي از لايه هاي نازك شيشه كه سطح كاشي ها را مي پوشاند ساخته شده است و بر روي بدنه سراميك كه به صورت بيسكويت در آمده  يا فقط خشك شده بكار برده مي شود و يا به عبارتي ديگرلعاب پوشش شيشه اي است كه به منظورايجادويژگيهايي ازقبيل : زيبايي ، عدم نفوذپذيري در برابر رطوبت و…. در سطح بدنه هاي سراميكي مورد استفاده  قرارمي گيرد .لعابها داراي ويژگيهاي مهم زيرمي باشند.

 

 

 

1-    لعابها درمقابل موادشيميايي باPH اسيدي وقليايي مقاوم هستند.

2-    وجود لعاب ، مقاومت به خراشيدگي سراميكها را افزايش مي دهد.

1-    لعابها ، مقاومت گرمايي نسبتا مناسبي دارند.

همانطور كه گفته شد  كريستال ها منحصرا آرايش چهار وجهي متناسب با ساختار هندسي منظم از خود نشان مي دهند اما شيشه ها ساختاري كاملا  بي نظم و نا متقارن  از خود نشان مي دهند پس شيشه داراي شبكه نا منظم و پيچيده اي  است كه عمدتاً  از سيليسم  و اكسيژن تشكيل شده است

 

در شكل زير FIG.1 مربوط به ساختار كرستتالي و FIG.2 مربوط به ساختار شيشه است

مواد اصلي شيشه:

كليه مواد شيشه اي (لعاب) از ذوب انواع مختلف مواد زير ساخته مي شود:

1-    عوامل شيشه ساز agents vitrifying      (Sio_{2   -} B₂o₃ )

2-    مواد كمك ذوب يا گداز آور      fluxes    (Na ₂o –K ₂o – Pbo – B ₂o₃ – L i₂o )

 

 

 

 

3-    پايدار ساز ها و تثبيت كننده ها   stabilizers      (Cao – Bao – Mgo  - Pbo – Al₂o_{3 -} Zno )

4-    اوپك كننده ها    opacefiers    (Zro₂ – Sno₂ – Tio₂ )

5-    عوامل تبديل كننده شيشه به كريستال  devetrificants    (Zno – Cao – Bao – Mgo – Tio₂

گلوله و نقش آن در بالمیل
در مورد گلوله ها اندازه قطر گلوله ها اهميت دارد. قديم گلوله ها را تك سايز مي گرفتند بعدها در سه سايز درشت، متوسط و كوچك شارژ مي كردند. اندازه گلوله ها و روانسازي دوغاب و شارژ مناسب بر راندمان بالميل فوق العاده موثر است. روشي كه چند سال پيش بيشتر توصيه مي شد كه %25 درشت، %50 متوسط و %25 ريز مي ريختند و چيزي كه الان توصيه مي كنند گلوله ها را در سايزهاي بسيار متنوع يعني مثلاً در هفت سايز به بالميل شارژ مي كنند و زمان سايش مي تواند تا حدود 6ساعت كاهش يابد. در مورد گلوله يك بحث سايز داريم نسبت قطر گلوله به قطر ذره مورد سايش اگر 1/90 باشد بهترين بازدهي را داريم . گلوله هاي بزرگ در ابتداي سايش نقش خرد كردن ذرات بزرگ را دارند. هر چه ذرات ريزتر مي شوند نقش موثر سايش گلوله اي بزرگ كمتر و نقش موثر سايش به گلوله هاي كوچكتر محول مي شود. اصولاً اگر اندازه بالميل بزرگ شود دو روش انتخاب مي كنند. اگر سختي آب بالميل كمتر شود روانسازي دوغاب بهتر شده و راندمان بالاتر خواهد رفت. اگر زبره بالا باشد زمان سايش را بالا مي برند ولي اگر زبره پائين باشد، زبره بالا و پائين را با هم بالميل تا زبره استاندارد بدست آيد. بعضي از بالميل ها سنگ ساز مي شوند. قاعدتاً توقع داريم با كاركردن بالميل و فرسايش گلوله ها و كوچك شدن اندازه گلوله ها، سطح گلوله ها از داخل بالميل پائين تر رود يعني ارتفاع گلوله ها در بالميل مثلاً كمتر از نصف شود. از آنجايي كه در برخي بالميل ها بجاي كمتر شدن، گاهاً سطح گلوله ها بالاتر مي رود اين مشكل از آنجاست كه برخي از خاكها در داخل خود قلوه سنگهاي كوارتزيت دارند كه در بالميل سائيده نمي شوند بلكه بصورت ذراتي در بالميل باقي مي مانند به اين فرايند فرايند سنگ سازي بالميل گويند. اصولاً حدود %55-50 از حجم بالميل را گلوله مي ريزند. ميزان شارژ بالميل هم حداقل بايد به اندازه اي باشد كه فضاي خالي بين گلوله ها پر شود چرا كه در غير اينصورت گلوله ها بجاي مواد همديگر را مي سايند. هر چه دانسيته گلوله بالاتر باشد، راندمان بالميل را افزايش مي دهد. تعبير ساده مسأله به اين فرم است كه گلوله اي با قطر 3سانتي متر با دانسيته 6/2گرم بر سانتي متر مكعب وزنش سبكتر از گلوله 3سانتي متري آلومينايي با دانسيته 5/3 گرم بر سانتي متر مكعب است. گلوله 3سانتي متري آلومينايي سنگينتر است پس هنگام سقوط mv بيشتر بنابراين ft بيشتري دارد بنابراين ضربه بيشتر و بنابراين قدرت خورندگي و سايندگي بيشتري دارد. لطفاً برای بهبود ویلاگ نظرات و پیشنهادات و سوالات خود را در قسمت نظرهای وبلاگ یا ایمیل اینجانب ارائه دهید. متشکرم

علوم آزمايشگاهي> آزمایشگاه کانی شناسی

کانى ها ترکيبات جامد وهمگون با آرايش منظم از اتم هاى تشکيل دهنده , که بطور طبيعى شکل گرفته اند مى باشند .که طبق قوانين ترموديناميک وشرايط پايدارى ،تا کنون حدود, 3000 کانى شناخته شده است.با اين تعريف این علم مطالعه کيفى  کمى, عناصر تشکيل دهنده وساختار کانى ها ومصنوعات برپايه کانى ها به روش هاى ذيل مى باشد: 1-      مطالعه خواص فيزيکى کانى ها 2-       پراش پرتو ايکس پودري (دستگاه ديفراکتومتر ) 3-      پراش پرتو ايکس تک بلور (دستگاه ديفراکتومتر تک بلور ) 4-      طيف سنجى پرتو ايکس (دستگاه فلورسانس پرتو ايکس ) 5- طيف سنجى مادون قرمز دانش کانى شناسى نيز مشتمل بر مطالعه شرايط تشکيل , خواص , خاستگاه , تغييرات ساختارى کانى شناسى وکاربرد آنها است. ارتباط اين دانش يعنى کانى شناسى با ساير علوم زمين از طريق شکل شماتيک زير ارائه گرديده است. کانى شناسى عمومى  کانى شناسى سيستماتيک کانى شناسى کانى هاى قيمتى مطالعه سنگ هاى آسمانى کانى شناسى کاربردى ژئوشيمى  رسوبات نهشته هاى معدنى خاک شناسى کانى شناسى زيست محيطى سنگ شناسى با شناخت فرايندهاى تشکيل کانى ها, مدلى طبيعي در صنعت معرفى شده است لذا کانى ها ومواد مصنوعى بر پايه ساختار کانى ها کاربرد فراوانى درصنايع مختلف دارد : صنايع سراميک هاى ويژه مثل عايق هاى الکتريکى ،فوق هادى ها ،..دير گدازه ها ،شيشه ،کاشى لعاب،رنگ ،سيمان ،پزشکى ،الکترونيک،متالوژى - فيزيک وستاره شناسى    کانی شناسی مطالعه مواد طبیعی بلورین , یعنی کانیهاست.  هرکس تا حدودی با کانیها آشنایی دارد چرا که کانیها در سنگ کوهها , در ماسه ساحل دریا و در خاک باغچه وجود دارد. شهاب سنگها و مواد سطحی ماه , که آشنایی کمتری با آنها داریم نیز از کانی تشکیل شده اند .  گوهر ها با زیبایی خارق العاده خود , معمولا نمایندگان پردوامی از  دنیای کانیها هستند . آگاهی از این که کانی چیست , چگونه تشکیل شده و  در کجا یافت می شود , در شناخت موادی که فرهنگ فناور امروزی ما به آنها وابسته است , جنبه اساسی دارد تمام اقلام معدنی تجاری اگر خود کانی نباشند در نهایت از خود کانی تشکیل شده اند .   هرچند ارائه تعریفی مختصر و مفید از کانی دشوار است اما تعریف زیر به طور کلی پزیرفته شده است :  کانی ماده ای جامد , همگن و طبیعی , با ترکیب شیمیایی معین ( اما به طور کلی ناثابت ) و آرایش اتمی بسیار منظم است که به طور معمول به وسیله ی فرایندهای معدنی تشکیل می شود .  تجزه و تحلیل مرحله به مرحه این تعریف به درک آن کمک می کند . عبارت وصفی ( طبیعی ) موادی را که از راه فرایندهای طبیعی تشکیل شده اند از مواد ساخته شده در آزمایشگاه متمایز می کند . آزمایشگاههای صنعتی و پژوهشی به طور روزمره در حال تولید معادل مصنوعی بسیاری از مواد طبیعی از جمله گوهرهای ارزشمندی مانند زمرد , یاقوت و الماس هستند . از آغاز قرن بیستم تا کنون مطالعات کانی شناختی به شدت بر نتایج حاصل از سیستم های مصنوعی که در آنها محصولات با نام معادل طبیعی خود خوانده می شوند تکیه داشته است . این روش به طور کلی پذیرفته شده است . هر چند که اندکی با تفسیر دقیق رخداد طبیعی        مغایر است . اکنون این پرسش پیش می آید که آیا می توان به CaCO3 ( کلسیت ) که گاهی در لوله های آب شهر لایه های هم مرکز تشکیل می دهد کانی اطلاق کرد ؟ این ماده به وسیله فرایندهای طبیعی اما در یک سیستم  ساخته دست بشر , از آب ته نشین شده است و از آنجا که انسان در تشکیل آن نقشی عمدی نداشته است بسیاری از دانشمندان به آن کلسیت می گویند .  این تعریف اضافه می کند که کانی ( جامدی همگن ) است به این معنی که از      ماده ی جامد منفردی تشکیل شده که نمی توان آن ار با روش های فیزیکی به ترکیبهای شیمیایی ساده تر تقسیم کرد . تعیین همگنی دشوار است زیرا به مقیاسی بستگی دارد که بر اساس آن تعریف شده است . برای مثال نمونه ای که با چشم غیر مصلح همگن به نظر می آید ممکن است در زیر میکروسکوپی با بزرگنمایی بالا ناهنگن و متشکل از چند ماده باشد . واسطه توصیف (جامد ) گازها و مایعات را از این تعریف مستثنی می کند . بنابراین H2O به صورت یخ در یک یخچال طبیعی یک کانی است در حالی که آب مایع کانی نیست . به همین ترتیب جیوه مایع که در بعضی ذخایر جیوه یافت می شود را بر طبق تفسیر دقیق این تعریف نباید کانی به شمار آورد با این وجود در رده بندی مواد طبیعی این گونه مواد را که از نظر شیمی و رخداد شبیه کانیها هستند کانی وار می نامند و در حوزه مطالعه کانی شناس قرار می گیرند . این عبارت که کانی دارای ترکیب شیمیایی معینی است تاکید می کند که می توان ترکیب آن را به یک فرمول شیمیایی خاصی بیان کرد

علوم آزمايشگاهي> آزمایشگاه کانی شناسی

کانى ها ترکيبات جامد وهمگون با آرايش منظم از اتم هاى تشکيل دهنده , که بطور طبيعى شکل گرفته اند مى باشند .که طبق قوانين ترموديناميک وشرايط پايدارى ،تا کنون حدود, 3000 کانى شناخته شده است.با اين تعريف این علم مطالعه کيفى  کمى, عناصر تشکيل دهنده وساختار کانى ها ومصنوعات برپايه کانى ها به روش هاى ذيل مى باشد: 1-      مطالعه خواص فيزيکى کانى ها 2-       پراش پرتو ايکس پودري (دستگاه ديفراکتومتر ) 3-      پراش پرتو ايکس تک بلور (دستگاه ديفراکتومتر تک بلور ) 4-      طيف سنجى پرتو ايکس (دستگاه فلورسانس پرتو ايکس ) 5- طيف سنجى مادون قرمز دانش کانى شناسى نيز مشتمل بر مطالعه شرايط تشکيل , خواص , خاستگاه , تغييرات ساختارى کانى شناسى وکاربرد آنها است. ارتباط اين دانش يعنى کانى شناسى با ساير علوم زمين از طريق شکل شماتيک زير ارائه گرديده است. کانى شناسى عمومى  کانى شناسى سيستماتيک کانى شناسى کانى هاى قيمتى مطالعه سنگ هاى آسمانى کانى شناسى کاربردى ژئوشيمى  رسوبات نهشته هاى معدنى خاک شناسى کانى شناسى زيست محيطى سنگ شناسى با شناخت فرايندهاى تشکيل کانى ها, مدلى طبيعي در صنعت معرفى شده است لذا کانى ها ومواد مصنوعى بر پايه ساختار کانى ها کاربرد فراوانى درصنايع مختلف دارد : صنايع سراميک هاى ويژه مثل عايق هاى الکتريکى ،فوق هادى ها ،..دير گدازه ها ،شيشه ،کاشى لعاب،رنگ ،سيمان ،پزشکى ،الکترونيک،متالوژى - فيزيک وستاره شناسى    کانی شناسی مطالعه مواد طبیعی بلورین , یعنی کانیهاست.  هرکس تا حدودی با کانیها آشنایی دارد چرا که کانیها در سنگ کوهها , در ماسه ساحل دریا و در خاک باغچه وجود دارد. شهاب سنگها و مواد سطحی ماه , که آشنایی کمتری با آنها داریم نیز از کانی تشکیل شده اند .  گوهر ها با زیبایی خارق العاده خود , معمولا نمایندگان پردوامی از  دنیای کانیها هستند . آگاهی از این که کانی چیست , چگونه تشکیل شده و  در کجا یافت می شود , در شناخت موادی که فرهنگ فناور امروزی ما به آنها وابسته است , جنبه اساسی دارد تمام اقلام معدنی تجاری اگر خود کانی نباشند در نهایت از خود کانی تشکیل شده اند .   هرچند ارائه تعریفی مختصر و مفید از کانی دشوار است اما تعریف زیر به طور کلی پزیرفته شده است :  کانی ماده ای جامد , همگن و طبیعی , با ترکیب شیمیایی معین ( اما به طور کلی ناثابت ) و آرایش اتمی بسیار منظم است که به طور معمول به وسیله ی فرایندهای معدنی تشکیل می شود .  تجزه و تحلیل مرحله به مرحه این تعریف به درک آن کمک می کند . عبارت وصفی ( طبیعی ) موادی را که از راه فرایندهای طبیعی تشکیل شده اند از مواد ساخته شده در آزمایشگاه متمایز می کند . آزمایشگاههای صنعتی و پژوهشی به طور روزمره در حال تولید معادل مصنوعی بسیاری از مواد طبیعی از جمله گوهرهای ارزشمندی مانند زمرد , یاقوت و الماس هستند . از آغاز قرن بیستم تا کنون مطالعات کانی شناختی به شدت بر نتایج حاصل از سیستم های مصنوعی که در آنها محصولات با نام معادل طبیعی خود خوانده می شوند تکیه داشته است . این روش به طور کلی پذیرفته شده است . هر چند که اندکی با تفسیر دقیق رخداد طبیعی        مغایر است . اکنون این پرسش پیش می آید که آیا می توان به CaCO3 ( کلسیت ) که گاهی در لوله های آب شهر لایه های هم مرکز تشکیل می دهد کانی اطلاق کرد ؟ این ماده به وسیله فرایندهای طبیعی اما در یک سیستم  ساخته دست بشر , از آب ته نشین شده است و از آنجا که انسان در تشکیل آن نقشی عمدی نداشته است بسیاری از دانشمندان به آن کلسیت می گویند .  این تعریف اضافه می کند که کانی ( جامدی همگن ) است به این معنی که از      ماده ی جامد منفردی تشکیل شده که نمی توان آن ار با روش های فیزیکی به ترکیبهای شیمیایی ساده تر تقسیم کرد . تعیین همگنی دشوار است زیرا به مقیاسی بستگی دارد که بر اساس آن تعریف شده است . برای مثال نمونه ای که با چشم غیر مصلح همگن به نظر می آید ممکن است در زیر میکروسکوپی با بزرگنمایی بالا ناهنگن و متشکل از چند ماده باشد . واسطه توصیف (جامد ) گازها و مایعات را از این تعریف مستثنی می کند . بنابراین H2O به صورت یخ در یک یخچال طبیعی یک کانی است در حالی که آب مایع کانی نیست . به همین ترتیب جیوه مایع که در بعضی ذخایر جیوه یافت می شود را بر طبق تفسیر دقیق این تعریف نباید کانی به شمار آورد با این وجود در رده بندی مواد طبیعی این گونه مواد را که از نظر شیمی و رخداد شبیه کانیها هستند کانی وار می نامند و در حوزه مطالعه کانی شناس قرار می گیرند . این عبارت که کانی دارای ترکیب شیمیایی معینی است تاکید می کند که می توان ترکیب آن را به یک فرمول شیمیایی خاصی بیان کرد

پيرامون پمپ ها Centrifugal Pump

 فرآیندهای خردایش (سنگ‌شکن‌ها):

 

با توجه به اینکه در نظر داریم بیشترین بازده را از بالمیل در فرآیند سایش بگیریم، نباید  اندازه مواد اولیه ورودی بالمیل از میزان خاصی تجاوز کند. بنابراین باید مواد اولیه را ابتدا توسط فرآیندهای پیش سایش به اندازه مناسب (که این اندازه با توجه به نوع بالمیل و نوع محصولات ورودی و اندازه محصولات خروجی متفاوت خواهد بود.) برسانیم. تجهیزاتی که در فرآیندهای خردایش مورد استفاده قرار می‌گیرند سنگ‌شکن‌ها هستند، که دارای انواع گوناگون هستند.  با توجه به این که تمرکز اصلی این پروژه آسیاها و بالاخص بالمیل می‌باشد، در زیر به معرفی اجمالی سنگ‌شکن‌ها می‌پردازیم. هدف از ارائه این بخش انتخاب صحیح سنگ‌شکن‌ها برای مواد و کاربردهای مختلف می‌باشد، تا در طراحی خطوط سایش با انتخاب مناسب‌ترین سنگ‌شکن راندمان خردایش و سایش مواد را به حداکثر برسانیم:

 

 

1-1-1                     سنگ‌شکن فکی[1]:

 

این نوع سنگ‌شکن‌ها برای مرحله اول خردایش طراحی شده اند. سنگ‌شکن فکی از یک فک ثابت و یک فک متحرک تشکیل شده است. حرکت فک متحرک از طریق یک شافت خارج از مرکز  که توسط تسمه و پولی به موتور متصل است تامین می‌شود. با حرکت فک مواد تحت تاثیر نیروی فشاری ( و گاه ضربه‌ای یا برشی) قرار می‌گیرند و خرد می‌شوند. فاصله بین دو فک در قسمت فوقانی را دهانه و فاصله بین دو فک در قسمت تحتانی دستگاه را گلوگاه می‌نامند. سنگ‌شکن‌های فکی انواع گوناگونی دارند که نوع تک بازویی آن به طور شماتیک در شکل 1-1 قابل مشاهده است:

 

شکل1- 1سنگ‌شکن فکی

 

از معایب سنگ‌شکن فکی به موارد زیر می‌توان اشاره کرد:

 

·        یکنواخت نبودن عمل خرد کردن به علت شیب موجود بین دو فک

 

·        در هر سیکل عمل خرد کردن دانه‌ها فقط در حالت رفت انجام می‌شود و در موقع برگشت فک متحرک هیچ عملی صورت نمی‌گیرد، لذا نیمی‌از انر ژی هدر می‌رود.

 

·        قسمت پایین فک متحرک که دائما در تماس می‌باشد ساییده می‌شود.

 

·        دانه‌های بلند و نازک می‌توانند از این دستگاه بدون خرد شدن بگذرند.

 

از مزایای آن به موارد زیر می‌توان اشاره کرد:

 

·        سرعت تولید بالایی دارند

 

·        نگهداری، تعمیر و تمیزکردن آن آسان است.

 

1-1-2                     سنگ‌شکن چرخشی[2]:

 

   این سنگ‌شکن برای مرحله اول سنگ‌شکنی، به خصوص در کارخانه‌های بزرگ وقتی که ظرفیت و نسبت خردایش زیاد باشد کاربرد وسیعی دارد. سنگ‌شکن چرخشی معمولا از دو مخروط ناقص تشکیل شده است که مخروط خارجی بدنه ثابت و مخروط میانی هسته مرکزی این سنگ‌شکن را تشکیل می‌دهند و در اصل در هر حالت مشابه سنگ‌شکن فکی عمل می‌کند. هسته مرکزی حرکت چرخشی دارد و در هر لحظه در یک طرف بین هسته مرکزی و بدنه عمل خردایش انجام می‌گیرد و در همان لحظه و در طرف دیگر بین هسته و بدنه فاصله قابل توجهی وجود دارد و مواد به تدریج وارد این قسمت می‌شوند.

 

با توجه به  عملکرد مشابه سنگ‌شکن فکی و مخروطی در زیر به مقایسه این دو سنگ‌شکن می‌پردازیم:

 

·        مدت کار مفید در سنگ‌شکن فکی نیمه وقت و در چرخشی تمام وقت است

 

·        ظفیت‌های سنگ‌شکن‌های چرخشی در شرایط مشابه دو برابر نوع فکی است

 

·        نیروی مصرفی در سنگ‌شکن‌های چرخشی کمتر از نوع فکی است

 

·        نسبت خردایش در سنگ‌شکن‌های چرخشی تقریبا دو برابر فکی است

 

·        نسبت به محصول تولید شده در شرایط مشابه، وزن انواع فکی بیشتر از چرخشی است

 

·        در سنگ‌شکن‌های چرخشی نیاز به تغذیه کننده نیست ولی در نوع فکی به منظور جلوگیری از گرفتگی مواد در میان فک‌ها، تغذیه کننده لازم است

 

·        ساییدگی فک‌ها در سنگ‌شکن چرخشی بیشتر از نوع فکی است

 

·        مخارج و نگهداری سنگ‌شکن‌های ژیراتوری بیشتر از نوع فکی است

 

·        قیمت سنگ‌شکن چرخشی در شرایط مشابه تقریبا دوبرابر نوع فکی است

 

·        برای ظزفیت‌های بسیار زیاد (بیشتر از 1500 تن بر ساعت) و ابعاد اولیه درشت ( بیش از 600 میلی متر) سنگ‌شکن چرخشی مناسب تر است

 

1-1-3 سنگ‌شکن مخروطی[3]:

 

این نوع سنگ‌شکن که با نام سیموند[4] نیز آن را نام می‌برند، از جمله انواع سنگ‌شکن‌های چرخشی است ولی از جهاتی با آن متفاوت است، که از جمله می‌توان به سرعت بیشتر و افزایش بسیار زیاد زاویه هسته مخروطی و به موازات آن انحنا داخلی بدنه اشاره کرد. شکل 1-2 این اختلاف را نشان می‌دهد:

 

شکل1- 2 سمت راست سنگ‌شکن مخروطی، سمت چپ سنگ‌شکن چرخشی

 

 

از این سنگ‌شکن به عنوان سنگ‌شکن ثانویه در مراحل میانی خردکردن تا ابعاد نسبتا کوچک مورد استفاده قرار می‌گیرد. در شکل 1-3 به طور شماتیک یک سنگ‌شکن مخروطی نشان داده شده است:

 

شکل1- 3 سنگ‌شکن مخروطی

 

1-1-4 سنگ‌شکن ضربه‌ای[5]:

 

سنگ‌شکن ضربه‌ای از یک روتور که دارای تعدادی پره است و با سرعت زیاد دوران می‌کند، تشکیل شده است. نقش پره‌ها پرتاب قطعات بار ورودی به طرف جدار داخلی سنگ‌شکن است. بر روی جدار داخلی دستگاه نیز تعدادی سپر که از جنس فولاد منگنزدار می‌باشد نصب شده است. این سپرها نقش مانع را ایفا می‌کند و قطعات بار ورودی در اثر برخورد با آنها خرد می‌شوند. نمونه‌ای ازا ین سنگ‌شکن به طور شماتیک در شکل 1-4 نشان داده شده است:

 

شکل1- 4 سنگ‌شکن ضربه‌ای

 

 

 

 

 

 

1-1-5 سنگ‌شکن استوانه‌ای (غلطکی)[6]:

 

در این نوع سنگ‌شکن‌ها عملیات سنگ‌شکنی به وسیله یک یا چند استوانه سنگین با سطح صاف یا آجدار صورت می‌گیرد. حرکت استوانه‌های روبرو در خلاف جهت یکدیگر و سرعت چرخشی آن‌ها مساوی و یا نزدیک به هم است. فاصله بین دو استوانه‌ها قابل تنظیم است. اساس کار این سنگ‌شکن‌ها بر مبنای اصطکاک بین سنگ و استوانه‌ها استوار است. با توجه به‌این که این سنگ‌شکن‌ها از نظر تعداد غلطک متنوعند. در شکل 1-5 تعدادی از این نوع سنگ‌شکن‌ها به طور شماتیک نشان داده شده است:

 

 

شکل1- 5 سنگ‌شکن استوانه‌ای

 

از مزایای این سنگ‌شکن به موارد زیر می‌توان اشاره کرد:

 

·        سرعت تولید نسبتا زیاد

 

·        مصرف انرژی نسبتا کم

 

·        سهولت تنظیم گلوگاه

 

·        نگهداری آسان

 

از معایب آن نیز می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

 

·        نسبت خرد کردن کم

 

·        فرسایش نسبتا زیاد

 

·        عدم کارایی آن در مورد مواد لایه‌ای یا الیافی شکل

 

 

1-1-6 کاربرد سنگ‌شکن‌ها

 

پس از معرفی اجمالی انواع سنگ‌شکن‌ها به کاربرد آن‌ها می‌پردازیم:

 

·        در مواردی که سنگ‌هایی سخت و ترد وجود دارد و باعث سایش هم می‌شوند از سنگ‌شکن‌های دور کم از قبیل سنگ‌شکن فکی و چرخشی استفاده می‌شود.

 

·        در سنگ‌های نیمه سخت و سخت از سنگ‌شکن‌های ضربه‌ای استفاده می‌شود.

 

·        در موادی که سنگ‌ها نیمه سخت، مرطوب و چسبنده هستند از سنگ‌شکن‌های استوانه‌ای استفاده می‌شود.

 

در شکل‌های 1-6 و 1-7 انواع سنگ‌شکن‌ها، سایز مواد ورودی، توان مورد نیاز ، سرعت، نسبت خردایش و کاربردهای انواع سنگ‌شکن آمده است:

 

 

شکل1- 6 کاربرد سنگ‌شکن‌ها [1]

 

شکل1- 7 کاربرد سنگ‌شکن‌ها [1]

 فرآیندهای خردایش (سنگ‌شکن‌ها):

 

با توجه به اینکه در نظر داریم بیشترین بازده را از بالمیل در فرآیند سایش بگیریم، نباید  اندازه مواد اولیه ورودی بالمیل از میزان خاصی تجاوز کند. بنابراین باید مواد اولیه را ابتدا توسط فرآیندهای پیش سایش به اندازه مناسب (که این اندازه با توجه به نوع بالمیل و نوع محصولات ورودی و اندازه محصولات خروجی متفاوت خواهد بود.) برسانیم. تجهیزاتی که در فرآیندهای خردایش مورد استفاده قرار می‌گیرند سنگ‌شکن‌ها هستند، که دارای انواع گوناگون هستند.  با توجه به این که تمرکز اصلی این پروژه آسیاها و بالاخص بالمیل می‌باشد، در زیر به معرفی اجمالی سنگ‌شکن‌ها می‌پردازیم. هدف از ارائه این بخش انتخاب صحیح سنگ‌شکن‌ها برای مواد و کاربردهای مختلف می‌باشد، تا در طراحی خطوط سایش با انتخاب مناسب‌ترین سنگ‌شکن راندمان خردایش و سایش مواد را به حداکثر برسانیم:

 

 

1-1-1                     سنگ‌شکن فکی[1]:

 

این نوع سنگ‌شکن‌ها برای مرحله اول خردایش طراحی شده اند. سنگ‌شکن فکی از یک فک ثابت و یک فک متحرک تشکیل شده است. حرکت فک متحرک از طریق یک شافت خارج از مرکز  که توسط تسمه و پولی به موتور متصل است تامین می‌شود. با حرکت فک مواد تحت تاثیر نیروی فشاری ( و گاه ضربه‌ای یا برشی) قرار می‌گیرند و خرد می‌شوند. فاصله بین دو فک در قسمت فوقانی را دهانه و فاصله بین دو فک در قسمت تحتانی دستگاه را گلوگاه می‌نامند. سنگ‌شکن‌های فکی انواع گوناگونی دارند که نوع تک بازویی آن به طور شماتیک در شکل 1-1 قابل مشاهده است:

 

شکل1- 1سنگ‌شکن فکی

 

از معایب سنگ‌شکن فکی به موارد زیر می‌توان اشاره کرد:

 

·        یکنواخت نبودن عمل خرد کردن به علت شیب موجود بین دو فک

 

·        در هر سیکل عمل خرد کردن دانه‌ها فقط در حالت رفت انجام می‌شود و در موقع برگشت فک متحرک هیچ عملی صورت نمی‌گیرد، لذا نیمی‌از انر ژی هدر می‌رود.

 

·        قسمت پایین فک متحرک که دائما در تماس می‌باشد ساییده می‌شود.

 

·        دانه‌های بلند و نازک می‌توانند از این دستگاه بدون خرد شدن بگذرند.

 

از مزایای آن به موارد زیر می‌توان اشاره کرد:

 

·        سرعت تولید بالایی دارند

 

·        نگهداری، تعمیر و تمیزکردن آن آسان است.

 

1-1-2                     سنگ‌شکن چرخشی[2]:

 

   این سنگ‌شکن برای مرحله اول سنگ‌شکنی، به خصوص در کارخانه‌های بزرگ وقتی که ظرفیت و نسبت خردایش زیاد باشد کاربرد وسیعی دارد. سنگ‌شکن چرخشی معمولا از دو مخروط ناقص تشکیل شده است که مخروط خارجی بدنه ثابت و مخروط میانی هسته مرکزی این سنگ‌شکن را تشکیل می‌دهند و در اصل در هر حالت مشابه سنگ‌شکن فکی عمل می‌کند. هسته مرکزی حرکت چرخشی دارد و در هر لحظه در یک طرف بین هسته مرکزی و بدنه عمل خردایش انجام می‌گیرد و در همان لحظه و در طرف دیگر بین هسته و بدنه فاصله قابل توجهی وجود دارد و مواد به تدریج وارد این قسمت می‌شوند.

 

با توجه به  عملکرد مشابه سنگ‌شکن فکی و مخروطی در زیر به مقایسه این دو سنگ‌شکن می‌پردازیم:

 

·        مدت کار مفید در سنگ‌شکن فکی نیمه وقت و در چرخشی تمام وقت است

 

·        ظفیت‌های سنگ‌شکن‌های چرخشی در شرایط مشابه دو برابر نوع فکی است

 

·        نیروی مصرفی در سنگ‌شکن‌های چرخشی کمتر از نوع فکی است

 

·        نسبت خردایش در سنگ‌شکن‌های چرخشی تقریبا دو برابر فکی است

 

·        نسبت به محصول تولید شده در شرایط مشابه، وزن انواع فکی بیشتر از چرخشی است

 

·        در سنگ‌شکن‌های چرخشی نیاز به تغذیه کننده نیست ولی در نوع فکی به منظور جلوگیری از گرفتگی مواد در میان فک‌ها، تغذیه کننده لازم است

 

·        ساییدگی فک‌ها در سنگ‌شکن چرخشی بیشتر از نوع فکی است

 

·        مخارج و نگهداری سنگ‌شکن‌های ژیراتوری بیشتر از نوع فکی است

 

·        قیمت سنگ‌شکن چرخشی در شرایط مشابه تقریبا دوبرابر نوع فکی است

 

·        برای ظزفیت‌های بسیار زیاد (بیشتر از 1500 تن بر ساعت) و ابعاد اولیه درشت ( بیش از 600 میلی متر) سنگ‌شکن چرخشی مناسب تر است

 

1-1-3 سنگ‌شکن مخروطی[3]:

 

این نوع سنگ‌شکن که با نام سیموند[4] نیز آن را نام می‌برند، از جمله انواع سنگ‌شکن‌های چرخشی است ولی از جهاتی با آن متفاوت است، که از جمله می‌توان به سرعت بیشتر و افزایش بسیار زیاد زاویه هسته مخروطی و به موازات آن انحنا داخلی بدنه اشاره کرد. شکل 1-2 این اختلاف را نشان می‌دهد:

 

شکل1- 2 سمت راست سنگ‌شکن مخروطی، سمت چپ سنگ‌شکن چرخشی

 

 

از این سنگ‌شکن به عنوان سنگ‌شکن ثانویه در مراحل میانی خردکردن تا ابعاد نسبتا کوچک مورد استفاده قرار می‌گیرد. در شکل 1-3 به طور شماتیک یک سنگ‌شکن مخروطی نشان داده شده است:

 

شکل1- 3 سنگ‌شکن مخروطی

 

1-1-4 سنگ‌شکن ضربه‌ای[5]:

 

سنگ‌شکن ضربه‌ای از یک روتور که دارای تعدادی پره است و با سرعت زیاد دوران می‌کند، تشکیل شده است. نقش پره‌ها پرتاب قطعات بار ورودی به طرف جدار داخلی سنگ‌شکن است. بر روی جدار داخلی دستگاه نیز تعدادی سپر که از جنس فولاد منگنزدار می‌باشد نصب شده است. این سپرها نقش مانع را ایفا می‌کند و قطعات بار ورودی در اثر برخورد با آنها خرد می‌شوند. نمونه‌ای ازا ین سنگ‌شکن به طور شماتیک در شکل 1-4 نشان داده شده است:

 

شکل1- 4 سنگ‌شکن ضربه‌ای

 

 

 

 

 

 

1-1-5 سنگ‌شکن استوانه‌ای (غلطکی)[6]:

 

در این نوع سنگ‌شکن‌ها عملیات سنگ‌شکنی به وسیله یک یا چند استوانه سنگین با سطح صاف یا آجدار صورت می‌گیرد. حرکت استوانه‌های روبرو در خلاف جهت یکدیگر و سرعت چرخشی آن‌ها مساوی و یا نزدیک به هم است. فاصله بین دو استوانه‌ها قابل تنظیم است. اساس کار این سنگ‌شکن‌ها بر مبنای اصطکاک بین سنگ و استوانه‌ها استوار است. با توجه به‌این که این سنگ‌شکن‌ها از نظر تعداد غلطک متنوعند. در شکل 1-5 تعدادی از این نوع سنگ‌شکن‌ها به طور شماتیک نشان داده شده است:

 

 

شکل1- 5 سنگ‌شکن استوانه‌ای

 

از مزایای این سنگ‌شکن به موارد زیر می‌توان اشاره کرد:

 

·        سرعت تولید نسبتا زیاد

 

·        مصرف انرژی نسبتا کم

 

·        سهولت تنظیم گلوگاه

 

·        نگهداری آسان

 

از معایب آن نیز می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

 

·        نسبت خرد کردن کم

 

·        فرسایش نسبتا زیاد

 

·        عدم کارایی آن در مورد مواد لایه‌ای یا الیافی شکل

 

 

1-1-6 کاربرد سنگ‌شکن‌ها

 

پس از معرفی اجمالی انواع سنگ‌شکن‌ها به کاربرد آن‌ها می‌پردازیم:

 

·        در مواردی که سنگ‌هایی سخت و ترد وجود دارد و باعث سایش هم می‌شوند از سنگ‌شکن‌های دور کم از قبیل سنگ‌شکن فکی و چرخشی استفاده می‌شود.

 

·        در سنگ‌های نیمه سخت و سخت از سنگ‌شکن‌های ضربه‌ای استفاده می‌شود.

 

·        در موادی که سنگ‌ها نیمه سخت، مرطوب و چسبنده هستند از سنگ‌شکن‌های استوانه‌ای استفاده می‌شود.

 

در شکل‌های 1-6 و 1-7 انواع سنگ‌شکن‌ها، سایز مواد ورودی، توان مورد نیاز ، سرعت، نسبت خردایش و کاربردهای انواع سنگ‌شکن آمده است:

 

 

شکل1- 6 کاربرد سنگ‌شکن‌ها [1]

 

شکل1- 7 کاربرد سنگ‌شکن‌ها [1]

 فرآیندهای خردایش (سنگ‌شکن‌ها):

 

با توجه به اینکه در نظر داریم بیشترین بازده را از بالمیل در فرآیند سایش بگیریم، نباید  اندازه مواد اولیه ورودی بالمیل از میزان خاصی تجاوز کند. بنابراین باید مواد اولیه را ابتدا توسط فرآیندهای پیش سایش به اندازه مناسب (که این اندازه با توجه به نوع بالمیل و نوع محصولات ورودی و اندازه محصولات خروجی متفاوت خواهد بود.) برسانیم. تجهیزاتی که در فرآیندهای خردایش مورد استفاده قرار می‌گیرند سنگ‌شکن‌ها هستند، که دارای انواع گوناگون هستند.  با توجه به این که تمرکز اصلی این پروژه آسیاها و بالاخص بالمیل می‌باشد، در زیر به معرفی اجمالی سنگ‌شکن‌ها می‌پردازیم. هدف از ارائه این بخش انتخاب صحیح سنگ‌شکن‌ها برای مواد و کاربردهای مختلف می‌باشد، تا در طراحی خطوط سایش با انتخاب مناسب‌ترین سنگ‌شکن راندمان خردایش و سایش مواد را به حداکثر برسانیم:

 

 

1-1-1                     سنگ‌شکن فکی[1]:

 

این نوع سنگ‌شکن‌ها برای مرحله اول خردایش طراحی شده اند. سنگ‌شکن فکی از یک فک ثابت و یک فک متحرک تشکیل شده است. حرکت فک متحرک از طریق یک شافت خارج از مرکز  که توسط تسمه و پولی به موتور متصل است تامین می‌شود. با حرکت فک مواد تحت تاثیر نیروی فشاری ( و گاه ضربه‌ای یا برشی) قرار می‌گیرند و خرد می‌شوند. فاصله بین دو فک در قسمت فوقانی را دهانه و فاصله بین دو فک در قسمت تحتانی دستگاه را گلوگاه می‌نامند. سنگ‌شکن‌های فکی انواع گوناگونی دارند که نوع تک بازویی آن به طور شماتیک در شکل 1-1 قابل مشاهده است:

 

شکل1- 1سنگ‌شکن فکی

 

از معایب سنگ‌شکن فکی به موارد زیر می‌توان اشاره کرد:

 

·        یکنواخت نبودن عمل خرد کردن به علت شیب موجود بین دو فک

 

·        در هر سیکل عمل خرد کردن دانه‌ها فقط در حالت رفت انجام می‌شود و در موقع برگشت فک متحرک هیچ عملی صورت نمی‌گیرد، لذا نیمی‌از انر ژی هدر می‌رود.

 

·        قسمت پایین فک متحرک که دائما در تماس می‌باشد ساییده می‌شود.

 

·        دانه‌های بلند و نازک می‌توانند از این دستگاه بدون خرد شدن بگذرند.

 

از مزایای آن به موارد زیر می‌توان اشاره کرد:

 

·        سرعت تولید بالایی دارند

 

·        نگهداری، تعمیر و تمیزکردن آن آسان است.

 

1-1-2                     سنگ‌شکن چرخشی[2]:

 

   این سنگ‌شکن برای مرحله اول سنگ‌شکنی، به خصوص در کارخانه‌های بزرگ وقتی که ظرفیت و نسبت خردایش زیاد باشد کاربرد وسیعی دارد. سنگ‌شکن چرخشی معمولا از دو مخروط ناقص تشکیل شده است که مخروط خارجی بدنه ثابت و مخروط میانی هسته مرکزی این سنگ‌شکن را تشکیل می‌دهند و در اصل در هر حالت مشابه سنگ‌شکن فکی عمل می‌کند. هسته مرکزی حرکت چرخشی دارد و در هر لحظه در یک طرف بین هسته مرکزی و بدنه عمل خردایش انجام می‌گیرد و در همان لحظه و در طرف دیگر بین هسته و بدنه فاصله قابل توجهی وجود دارد و مواد به تدریج وارد این قسمت می‌شوند.

 

با توجه به  عملکرد مشابه سنگ‌شکن فکی و مخروطی در زیر به مقایسه این دو سنگ‌شکن می‌پردازیم:

 

·        مدت کار مفید در سنگ‌شکن فکی نیمه وقت و در چرخشی تمام وقت است

 

·        ظفیت‌های سنگ‌شکن‌های چرخشی در شرایط مشابه دو برابر نوع فکی است

 

·        نیروی مصرفی در سنگ‌شکن‌های چرخشی کمتر از نوع فکی است

 

·        نسبت خردایش در سنگ‌شکن‌های چرخشی تقریبا دو برابر فکی است

 

·        نسبت به محصول تولید شده در شرایط مشابه، وزن انواع فکی بیشتر از چرخشی است

 

·        در سنگ‌شکن‌های چرخشی نیاز به تغذیه کننده نیست ولی در نوع فکی به منظور جلوگیری از گرفتگی مواد در میان فک‌ها، تغذیه کننده لازم است

 

·        ساییدگی فک‌ها در سنگ‌شکن چرخشی بیشتر از نوع فکی است

 

·        مخارج و نگهداری سنگ‌شکن‌های ژیراتوری بیشتر از نوع فکی است

 

·        قیمت سنگ‌شکن چرخشی در شرایط مشابه تقریبا دوبرابر نوع فکی است

 

·        برای ظزفیت‌های بسیار زیاد (بیشتر از 1500 تن بر ساعت) و ابعاد اولیه درشت ( بیش از 600 میلی متر) سنگ‌شکن چرخشی مناسب تر است

 

1-1-3 سنگ‌شکن مخروطی[3]:

 

این نوع سنگ‌شکن که با نام سیموند[4] نیز آن را نام می‌برند، از جمله انواع سنگ‌شکن‌های چرخشی است ولی از جهاتی با آن متفاوت است، که از جمله می‌توان به سرعت بیشتر و افزایش بسیار زیاد زاویه هسته مخروطی و به موازات آن انحنا داخلی بدنه اشاره کرد. شکل 1-2 این اختلاف را نشان می‌دهد:

 

شکل1- 2 سمت راست سنگ‌شکن مخروطی، سمت چپ سنگ‌شکن چرخشی

 

 

از این سنگ‌شکن به عنوان سنگ‌شکن ثانویه در مراحل میانی خردکردن تا ابعاد نسبتا کوچک مورد استفاده قرار می‌گیرد. در شکل 1-3 به طور شماتیک یک سنگ‌شکن مخروطی نشان داده شده است:

 

شکل1- 3 سنگ‌شکن مخروطی

 

1-1-4 سنگ‌شکن ضربه‌ای[5]:

 

سنگ‌شکن ضربه‌ای از یک روتور که دارای تعدادی پره است و با سرعت زیاد دوران می‌کند، تشکیل شده است. نقش پره‌ها پرتاب قطعات بار ورودی به طرف جدار داخلی سنگ‌شکن است. بر روی جدار داخلی دستگاه نیز تعدادی سپر که از جنس فولاد منگنزدار می‌باشد نصب شده است. این سپرها نقش مانع را ایفا می‌کند و قطعات بار ورودی در اثر برخورد با آنها خرد می‌شوند. نمونه‌ای ازا ین سنگ‌شکن به طور شماتیک در شکل 1-4 نشان داده شده است:

 

شکل1- 4 سنگ‌شکن ضربه‌ای

 

 

 

 

 

 

1-1-5 سنگ‌شکن استوانه‌ای (غلطکی)[6]:

 

در این نوع سنگ‌شکن‌ها عملیات سنگ‌شکنی به وسیله یک یا چند استوانه سنگین با سطح صاف یا آجدار صورت می‌گیرد. حرکت استوانه‌های روبرو در خلاف جهت یکدیگر و سرعت چرخشی آن‌ها مساوی و یا نزدیک به هم است. فاصله بین دو استوانه‌ها قابل تنظیم است. اساس کار این سنگ‌شکن‌ها بر مبنای اصطکاک بین سنگ و استوانه‌ها استوار است. با توجه به‌این که این سنگ‌شکن‌ها از نظر تعداد غلطک متنوعند. در شکل 1-5 تعدادی از این نوع سنگ‌شکن‌ها به طور شماتیک نشان داده شده است:

 

 

شکل1- 5 سنگ‌شکن استوانه‌ای

 

از مزایای این سنگ‌شکن به موارد زیر می‌توان اشاره کرد:

 

·        سرعت تولید نسبتا زیاد

 

·        مصرف انرژی نسبتا کم

 

·        سهولت تنظیم گلوگاه

 

·        نگهداری آسان

 

از معایب آن نیز می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

 

·        نسبت خرد کردن کم

 

·        فرسایش نسبتا زیاد

 

·        عدم کارایی آن در مورد مواد لایه‌ای یا الیافی شکل

 

 

1-1-6 کاربرد سنگ‌شکن‌ها

 

پس از معرفی اجمالی انواع سنگ‌شکن‌ها به کاربرد آن‌ها می‌پردازیم:

 

·        در مواردی که سنگ‌هایی سخت و ترد وجود دارد و باعث سایش هم می‌شوند از سنگ‌شکن‌های دور کم از قبیل سنگ‌شکن فکی و چرخشی استفاده می‌شود.

 

·        در سنگ‌های نیمه سخت و سخت از سنگ‌شکن‌های ضربه‌ای استفاده می‌شود.

 

·        در موادی که سنگ‌ها نیمه سخت، مرطوب و چسبنده هستند از سنگ‌شکن‌های استوانه‌ای استفاده می‌شود.

 

در شکل‌های 1-6 و 1-7 انواع سنگ‌شکن‌ها، سایز مواد ورودی، توان مورد نیاز ، سرعت، نسبت خردایش و کاربردهای انواع سنگ‌شکن آمده است:

 

 

شکل1- 6 کاربرد سنگ‌شکن‌ها [1]

 

شکل1- 7 کاربرد سنگ‌شکن‌ها [1]

فرآیندهای سایش (آسیاها):

 

  پس از خرد کردن سنگ‌ها توسط سنگ‌شکن‌ها، برای تبدیل آن‌ها به ذرات ریزتر باید از آسیاها استفاده کرد. در زیر به بررسی انواع آسیا می‌پردازیم:

 

الف) آسیاهای گردشی

 

1-2-1 آسیا میله‌ای[1]:

  همانطور که در شکل 1-8 مشاهده می‌کنید این آسیا به شکل استوانه‌ای است که بار خردکننده آن را میله‌های فولادی تشکیل می‌دهد.

 

 

شکل1- 8 آسیا میله‌ای

 

خرد کردن در اثر گردش آسیا صورت می‌گیرد، که بخشی در اثر ضربه ناشی از سقوط میله‌ها بر روی یکدیگر و بخشی در اثر سایش مواد بین میله‌ها است. به علت وزن بالای میله‌ها انرژی ضربه بیشتر خواهد بود و برای خرد کردن مواد ورودی با سایز بزرگ مناسب است. طریقه خرد شدن مواد در شکل 1-9 نشان داده شده است.

 

 

شکل1- 9 نحوه خردشدن مواد در آسیا میله‌ای [16]

 

چنانچه نسبت طول به قطر آسیا میله‌ای کمتر از 1.25 باشد، خطر درهم شدن میله‌ها بسیار زیاد خواهد بود. به همین دلیل این نسبت را همواره بیشتر از 1.4 انتخاب می‌کنند، که ممکن است به 2.5 نیز برسد. ولی طول آسیاهای میله‌ای دارای محدودیت است، زیرا از نظر فنی امکان ساختن میله‌هایی طویل تر از 6 متر که خم نشوند، وجود ندارد. با توجه به دلایل فوق الذکر بزرگترین آسیا میله‌ای دارای طولی معادل 6.4 متر و قطری معادل 4.57 متر است.

 

ابعاد بار اولیه ورودی (بر مبنای 80 درصد عبور کرده) حداکثر 20 و حداقل 4 میلی متر و ابعاد محصول آن‌ها حدود 2 تا 0.5 میلی متر و گاهی کمتر است. نسبت خرد کردن در این آسیاها 10 تا 15 و گاهی 25 است. در آسیاهای میله‌ای همواره درشت ترین دانه‌ها در حال  خرد شدن هستند و لذا نرمه ایجاد شده در آن نسبتا کم است. به همین دلیل محصول خروجی آسیاهای میله‌ای نسبت به بالمیل درشت تر بوده و در معادن در ابتدا یک آسیا میله‌ای به صورت مدار باز قرار داده و پس از آن یک بالمیل قرار می‌دهند.

 

رایج ترین انواع  آسیاهای  میله‌ای که به طریقه تر مورد استفاده قرار می‌گیرند، برای بدست آوردن محصولی دانه ریز، از نوع تخلیه با سرریز[2] و برای بدست آوردن محصولی دانه درشت، از نوع تخلیه محیطی[3] است.

 

در آسیا کردن مواد به طریقه خشک نیز از آسیاهای میله‌ای با تخلیه محیطی استفاده می‌شود که در آن‌ها مواد خرد شده از مسیر شکاف‌هایی که در بدنه آسیا تعبیه شده اند، خارج می‌شوند. در شکل 1-10 انواع روش تخلیه نشان داده شده است.

 

 

 

 

شکل1- 10 روش‌های تخلیه در آسیا میله‌ای

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-2-2 آسیای گلوله‌ای (بالمیل)[4]:

 

  آسیاهای گلوله‌ای (شکل 1-11) به شکل استوانه‌ای یا مخروطی هستند، که بار خردکننده داخل آن‌ها را گلوله‌های فولادی یا سرامیکی تشکیل می‌دهد.

 

 

شکل1- 11 آسیا گلوله‌ای

 

بار ورودی آسیاهای گلوله‌ای معمولا دارای ابعادی در حدود 5 تا 25 میلی متر می‌باشد، ولی در بعضی از انواع آن‌ها قادر به خردکردن قطعاتی به ابعاد50 و حتی 75 میلی متر هستند. محصول خرد شده معمولا دارای ابعادی کوچکتر از 0.2 یا 0.3 میلی متر هستند. با توجه به این داده‌ها نسبت خرد کردن در این نوع آسیا می‌تواند به 300 برسد.

 

  به طور کلی در شرایط یکسان، میزان خرد شدن مواد متناسب با طول آسیاست و هر چه طول آسیا بزرگتر باشد محصول خردشده دانه ریزتر است. نسبت طول به قطر در آسیاهای گلوله‌ای بسیار متغیر است و از کمتر از یک تا بیشتر از 21 تغییر می‌کند.

 

  این نوع آسیا هم به صورت خشک و هم به صورت تر مورد استفاده قرار می‌گیرد. که در هر مورد نوع مکانیزم خروجی متفاوت خواهد بود که در فصل‌های آتی به آن خواهیم پرداخت.

 

 در بعضی کاربردها به علت ارزان بودن قلوه سنگ‌های طبیعی به جای گلوله از قلوه سنگ استفاده می‌شود، که این آسیاها به آسیا‌های قلوه سنگی[5] معروف شده اند.

 

  با توجه به این که تمرکز اصلی این پروژه بر روی بالمیل است، پس از معرفی انواع آسیا به طور مفصل به تحلیل و بررسی بالمیل می‌پردازیم.

 

1-2-3 آسیا لوله‌ای[6]:

 

  آسیاهای لوله‌ای (شکل1-12) از انواع آسیا‌های گردان هستند که در آن نسبت طول به قطر به 4 می‌رسد. این آسیاها از چند بخش مجزا تشکیل شده اند که نوع و ابعاد بار خرد کننده در این بخش‌ها با یکدیگر متفاوت است. آسیاهای لوله‌ای برای تولید محصول بسیار دانه ریز مورد استفاده قرار می‌گیرند. کاربرد عمده آنها در صنایع سیمان وطلاست، ولی می‌توان از آن‌ها در مسیرهایی که نیاز به چند مرحله آسیا کردن، بدون طبقه بندی در مراحل میانی باشد استفاده کرد.

 

  از انواع آسیای لوله‌ای شامل چند بخش گلوله‌ای نیز در شکل زیر مشاهده می‌شود. کاربرد عمده این نوع آسیا، خرد کردن کلینکر سیمان است. شایان ذکر است آسیای مخروطی به طور خود به خود باعث جدایش گلوله‌های درشت از ریز می‌شود و نسبت به این نوع آسیا مزیت دارد. علاوه بر این، دیواره میان آسیای لوله‌ای سرعت تولید را پایین می‌آورد که این نیز مزیت دیگری برای استفاده از بالمیل مخروطی است.

 

 

 

 

شکل1- 12 آسیا لوله‌ای

 

نوع دیگری از آسیاهای لوله‌ای آسیای میله‌ای-گلوله است. این آسیا از دو بخش تشکیل شده که بار خرد کننده قسمت اول میله و بار خرد کننده بخش دوم گلوله است. این نوع آسیا معمولا در مسیر باز کار می‌کند، و کاربرد عمده آن آسیا کردن مواد اولیه سیمان است. همچنین از این نوع آسیا برای خرد کردن بوکسیت در محلول سود سوزآور استفاده می‌شود.

 

 

 

 

 

 

 

1-2-4 آسیا‌های خود شکن[7]

 

این نوع آسیا استوانه دواری است که بار خرد کننده آن قطعات درشتی از خود ماده معدنی است و به همین دلیل به این نوع آسیا‌ها خود شکن (شکل 1-13) می‌گویند. از دو آسیای رایج به نام‌های‌هاردینگ[8]  به روش تر و آئروفال[9] به روش‌های تر یا خشک در سطح وسیعی  اسفاده می‌شود. درنوع اول نسبت طول به قطر معادل 3/1و برای نوع دوم این نسبت بین 5/1 تا 5/2 است.

 

 

شکل1- 13 آسیا خودشکن

 

بر سطح داخلي آسياب‌هاي نيمه خودشكن كه از فولاد ضد سايش است صفحه‌هاي بالابري نصب مي شود كه سنگ‌ها و گلوله‌ها را بالا برده و در نهايت منجر به سقوط آنها مي شود.عملیات خردایش بر اثر نیروهای ضربه‌ای بار آسیا و برخورد ذرات با سرعت زیاد به بدنه داخلی آسیا انجام می‌گیرد. بار ورودی این نوع آسیا  می‌تواند دارای ابعادی معادل 300 تا 400 میلی متر باشد. در شکل 1-14 داخل یک آسیای خودشکن نشان داده شده است.

 

 

شکل1- 14 ساختار داخلی آسیا خودشکن

 

 آسیاهای خودشکن معمولا برای هر نوع مواد معدنی مناسب نیستند و عامل بافت و ماهیت ماده معدنی از مهمترین پارامترهایی است که در این نوع آسیا‌ها مورد توجه قرار می‌گیرد. آسیا‌های خود شکن در بعضی موارد نسبت به تغیرات دانه بندی، قابلیت خرد شدن، رطوبت، ... بار ورودی خیلی حساس هستند. بر طرف کردن این اشکال به دو روش امکان پذیر است:

 

-         در آسیا‌های خود شکن نوع‌هاردینگ این عمل با وارد کردن یکنواخت بخشی از بار ورودی شامل قطعات بزرگ انجام میشود.

 

-         در آسیا‌های خود شکن نوع آئروفال تقریبا همیشه مقدار خیلی کمی‌ بار خردکننده(گلوله‌های فولادی به قطر 100 تا 150 میلی متر) به آسیا وارد می‌کنند.

 

خروج مواد در روش خشک با جریان هوا و در روش تر به صورت شبکه‌ای انجام می‌گیرد. درجه انباشتگی این آسیا‌ها خیلی کم بوده، حدود 20% تا 35% است. سرعت گردش آن‌ها نیز 70 تا 85% سرعت بحرانی است. به نظر مارشال[10] سرعت اپتیموم حدود 75% سرعت بحرانی است.

 

از نقطه نظر تأسیسات آسیاهای خودشکن با نسبت خردکردن قابل توجهی که دارند و متجاوز از 1000  است جانشین دو تا سه مرحله خردکردن شامل مراحل سنگ‌شکنی، آسیا کردن اولیه و گاهی آسیا کردن نهایی همراه کلیه تجهیزات لازم برای هریک از این وسایل مانند وسایل طبقه بندی کننده، تغذیه کننده‌ها، انبارهای ذخیره میانی و ... شده اند. در مقام مقايسه آسياب‌هاي خودشكن دو تا سه برابر كارايي يك راد میل را دارند و حتي مي توانند در حد يك بال میل هم سايش انجام دهند و اين منجر به كاهش طول و تعداد خطوط فرآيند و كاهش قابل ملاحظه  هزينه‌هاي راه اندازي، نصب و نگهداري در كارخانه‌های بزرگ و مدرن معدني مي شود.

 

در برخي از مواد معدني وجود رطوبت زياد در سنگ معدني، له كردن و جداسازي آن را مشكل و حتي غيرممكن مي سازد. مزيت بزرگ آسياب‌هاي خودشكن حذف كردن اين مرحله از فرآيند و حل این مشكل است. فرسایش این آسیا نسبتا کم بوده و آلودگی محصول خرد شده به مواد خارجی به مراتب کمتر از سایر روش‌هاست.

 

نيروي مورد نياز براي چرخاندن آسياب از يك الكتروموتور بزرگ گرفته شده و بوسيله كوپلينگ، گيربكس و كلاچ به آسياب منتقل مي شود. بيشترين هزينه در يك سيستم مربوط به موتور است و بازده بالاي موتور تأثير چشمگيري در عملكرد آسياب دارد. در حال حاضر یکی از بزرگترین این نوع آسیا‌ها با قطر 11 متر و طول 4.3 متر با موتوری به قدرت kw9000 کار میکند. لازم به ذکر است که اغلب آسیا‌های خود شکن مجهز به یک سیستم کنترل اتوماتیک هستند.

 

به طور خلاصه میتوان مزایای زیر را برای این نوع آسیا عنوان نمود:

 

·        کاهش هزینه‌های سرمایه گذاری

 

·        آسیا کردن مواد چسبنده و با رطوبت زیاد

 

·        ظرفیت بسیار زیاد آسیا

 

·        نیاز کمتر به نیروی انسانی

 

·        کاهش هزینه‌های مربوط به بار خردکننده

 

·        فضای کم

 

 

1-2-5 آسیا‌های نیمه خود شکن[11]

 

این نوع آسیا (شکل1-15) در حقیقت حد فاصل آسیا‌های گلوله‌ای و آسیا‌های خودشکن است. بخشی از بار خردکننده آن از گلوله‌های فولادی و بخشی دیگر از ماده معدنی با ابعاد مشخص تشکیل شده است. گلوله‌ها معمولا 6 تا 10 درصد حجمی‌آسیا را تشکیل می‌دهند. نسبت طول به قطر در آسیا‌های نیمه خودشکن معادل یا کوچکتر از 2 است. این نوع آسیا به عنوان آسیای نهایی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

 

شکل1- 15 آسیا نیمه خودشکن

 

بار ورودی آسیای نیمه خودشکن معمولا دارای ابعادی کوچکتر از 3 میلی متر است و اکثرا توسط آسیای    میله‌ای تغذیه می‌شود. چنانچه این آسیا پس از یک آسیای خودشکن قرار گرفته باشد می‌توان بار خردکننده آن را از قطعاتی که درآسیای خودشکن تقریبا گرد شده اند، تامین کرد. در آسياب‌هاي نيمه خودشكن، طراحي لاينرها از كليدي ترين موارد است و بيشترين تأثير را بر خط سير ذرات و حركت‌هاي آسياب در زمان شارژ و دشارژ دارد و در ميزان مصرف انرژي و بازده نقش تعيين كننده اي ایفا می‌کند. آسیای نیمه خودشکن با سرعتی معادل 85 تا 100 % سرعت بحرانی گردش می‌کنند و درجه انباشتگی آن‌ها نزدیک 50% است. استفاده عمده آسياب‌هاي نيمه خود شكن در صنايع استخراج طلا، مس، پلاتين و . . . است و كاربردهايي نيز در معادن سرب، روي، نقره، آلومينيم و نيكل دارد. مطالعات انجام شده نشان می‌دهد که سرعت فرآیند در آسیاهای خودشکن و نیمه خودشکن در مقایسه با سایر آسیاهای گردان بهتر و سریع تر است.

 

ب) آسیاهای غیرگردشی[12]

 

1-2-6 آسیاهای ارتعاشی[13]

 

آسیای ارتعاشی (شکل1-16) که در سال‌های اخیر توسعه زیادی پیدا کرده اند، از تعدادی بدنه استوانه‌ای (یا نیمه استوانه‌ای) که بر روی پایه‌های قابل ارتجاعی قرار گرفته اند، تشکیل شده اند. توسط یک سیستم خروج از مرکز یا الکترومغناطیس، آسیا به ارتعاش در می‌آید و مواد در اثر ضربه و سایش ناشی از بار خردکننده خرد  می‌شوند.

 

 

شکل1- 16 آسیا ارتعاشی

 

بار اولیه از مسیر دهانه‌ای که در یک سوی بدنه پیش بینی شده است ، وارد شده از سوی دیگر خارج می‌شود. این آسیا می‌تواند به طریقه تر یا خشک کار کند. محدوده کار آسیای ارتعاشی از نظر ابعاد محصول خردشده نسبتا سریع است. بار خردکننده آن برای محصولی با ابعاد متوسط (کوچکتر از 3 میلی متر) میله‌های فولادی، برای تولید محصولی با ابعاد کوچک (حدود دهم میلی متر) گلوله‌های فولادی و برای تولید محصولی با  ابعاد خیلی کوچک (حدود چند میکرون) گلوله‌های فولادی کوچک است. درجه انباشتگی آسیا‌های ارتعاشی حدود 90% است. آسیای ارتعاشی نوع میله‌ای به مراتب نسبت به نوع گردان پیشرفته تر است. نمونه‌ای از این آسیا از دو استوانه به قطر 600 میلی متر و طول 2400 میلی متر تشکیل شده است. بار خردکننده آن 2.5 تن میله فولادی است. توسط این آسیا می‌توان حدود 10 تن در ساعت سنگ آهک سیلیس دار با ابعاد اولیه 8 میلی متر را تا ابعاد 0.2 میلی متر خرد کرد. توان آن در حدود 45 کیلو وات است. 

 

به طور کلی می‌توان گفت که آسیاهای ارتعاشی، سرعت خرد کردن را نسبت به آسیا‌های گردان با حجم مساوی، 2 تا 3 برابر افزایش داده اند. به علاوه درجه حرارت و اتمسفر داخلی این آسیا‌ها به سهولت قابل کنترل است. سرانجام مصرف انرژی فرسایش بار خردکننده در این آسیا‌ها کمتر است. بر مبنای مطالعاتی که توسط  رز [14] انجام گرفته، سرعت خردکردن در آسیاهای ارتعاشی متناسب با توان بالایی از فرکانس ارتعاش است و بنابراین بهتر است با اجتناب از پدیده رزنانس، فرکانس را افزایش داد. این فرکانس معمولا بین 1750 و 2500 بار در دقیقه است. همچنین سرعت خرد کردن متناسب با توان پایین تری از دامنه ارتعاش است که معمولا نباید از حدود 7 تا 8 میلی متر تجاوز کند. این دامنه می‌باید حداقل مساوی دو برابر بزرگترین دانه‌های ورودی باشد.

 

1-2-7 آسیاهای غلطکی[15]:

 

ساختمان این آسیا تشکیل شده از یک قسمت تحتانی که مستقل از بدنه توسط یک الکتروموتور ویک جعبه دنده که زیر آن قرار گرفته است، حول محور مرکزی دوران می‌کند. بر روی آن تعدادی (2 یا 3) غلطک به شکل استوانه، مخروط و یا کره قرار گرفته است. مواد ورودی بین قسمت تحتانی و غلطک‌ها خرد می‌شوند. فشار لازم برای غلطک‌ها توسط تعدادی فنر تامین می‌شود. به این وسیله آسیای غلطکی کف گرد می‌گویند. غلطک‌ها و پوشش داخلی قسمت تحتانی که در حین کارکردن فرسوده می‌شوند، قابل تعویض هستند.

 

 

شکل1- 17 آسیا غلطکی ]16[

 

نوع دیگری از این آسیا به نام آسیای غلطکی آونگی[16] است که در آن قسمت تحتانی ثابت است و   غلطک‌ها (به تعداد 3 تا 5 عدد) بر روی بازوهایی که بر روی محور مرکزی آویزان شده اند، قرارگرفته اند. در نتیجه دوران محور، غلطک‌ها تحت تاثیر نیروی گریز از مرکز با بدنه آسیا تماس می‌یابند و مواد بین بدنه و غلطک‌ها خرد می‌شوند. در قاعده تحتانی آسیا نیز تعدادی پره برای هدایت مواد به فاصله بین بدنه آسیا و غلطک‌ها پیش بینی شده است.

 

 

شکل1- 18 آسیا غلطکی ]16[

 

آسیاهای غلطکی برای خرد کردن مواد نیمه سخت و غیر ساینده مناسب هستند. کاربرد آسیای غلطکی برای خرد کردن موادی مثل گوگرد، زغال سنگ، بنتونیت، کائولن، باریت، بوکسیت، کلسیت، دولومیت، فسفات، پتاس، تالک، گرافیت و ... است. در آسیا‌های غلطکی، ابعاد بار اولیه می‌تواند به حدود 30 میلی متر برسد. در این نوع آسیا می‌توان در صورت لزوم از جریان هوای گرم برای خشک کردن مواد در حین آسیا کردن استفاده کرد. ظرفیت آسیای غلطکی بسته به نوع سنگ معدنی و دانه بندی محصول خرد شده دارد.

 

1-2-8 آسیاهای چکشی[17]:

 

آسیا‌های چکشی (شکل 1-19) دارای روتوری هستند که بر روی آن چکش‌هایی مفصل شده اند. این روتور در داخل   محظه‌ای که جدار داخلی آن از جنس سخت پوشیده شدن است، با سرعت زیاد دوران می‌کند. دانه‌های بار ورودی توسط چکس‌ها به طرف جدار داخلی آسیا پرتاب شده، در اثر برخورد با آن خرد می‌شوند.

 

 

شکل1- 19 آسیا چکشی

 

در بیشتر انواع آسیا‌های چکشی، در قسمت تحتانی، سرندی نصب شده است و بدین ترتیب دانه‌هایی که تا ابعاد کوچکتر از دهانه سرند خرد نشده اند، مجددا در مسیر خرد شدن قرار می‌گیرند. یکی از مزایای عمده آسیای چکشی، نسبت خرد کردن زیاد آن است که به حدود 20 الی 30 می‌رسد. با وجود این عیب آن‌ها فرسایش زیاد آن بخصوص در مورد مواد سخت و ساینده است. همچنین امکان گیر کردن دانه‌ها در چشمه‌های سرند بخصوص در مورد مواد مرطوب وجود دارد.

 

 

1-2-9 آسیاهای دمشی[18]:

 

آسیای دمشی (شکل 1-20) در حقیقت نوعی پودرکنده است و برای تولید محصولی با ابعاد در حد میکرون مورد استفاده قرار می‌گیرد. این آسیا از یک محفظه خردکن به شکل استوانه‌ای با ارتفاع کم تشکیل شده است. بار اولیه از طریق انژکتور‌ها  به داخل این محفظه پاشیده می‌شود و هوا یا بخار آب نیز توسط انژکتورهایی دیگر به طور مماسی وارد این محفظه می‌شود. بدین ترتیب، به طور موضعی گرادیان سرعت خیلی زیادی حاصل می‌شود و دانه‌ها عمدتا در اثر برخورد شدید با یکدیگر خرد می‌شوند.

 

 

شکل1- 20 آسیا دمشی

 

در انواع جدیدتر این آسیا، جداره داخلی آن توسط لایه‌ای از جنس لاستیک پوشیده شده است و با توجه به مکانیزم خرد کردن که برخورد دانه‌ها با یکدیگر است، تغییر قابل ملاحظه‌ای در بازدهی آن ملاحظه نشده است. فشار هوای مورد نیاز در این آسیا حدودkPa  700 است.در صورتی که درحه حرارت زیاد تاثیری بر کیفیت محصول نداشته باشد، می‌توان به جای هوا از بخار آب استفاده کرد که در این صورت محصول دانه ریزتری تولید می‌شود. فشار بخار مورد نیاز 100 تا  kPa3500 و درجه حرارت آن 260 تا 370 درجه    سانتی گراد است.

 

1-2-10 آسیاهای سایشی[19]:

 

  از معروف ترین این آسیا‌ها نوع برجی[20] است. این نوع آسیا‌ها از مخزن قائمی‌تشکیل شده اند که مجهز به میله‌ای مارپیچی شکل اند و بار خردکننده آن‌ها را گلوله‌های فولادی تشکیل می‌دهند. بار اولیه از قسمت فوقانی دستگاه به همراه آب وارد آسیا می‌شود و ضمن سقوط از مخزن، با چرخش میله مارپیچی تحت مکانیزم سایش مالش و اصطکاک نرم می‌شوند. مواد پس از آسیا شدن، به کمک فشار آب به سطح مخزن هدایت شده و سپس وارد کلاسیفایر می‌شوند. ذرات درشت تر از حد لازم برای نرم شدن مجدد، دوباره به داخل مخزن برمی‌گردند.

 

 

شکل1- 21آسیا سایشی ]16[

 

مزایای زیر را می‌توان برای این نوع آسیا بر شمرد:

 

·        فضای کم

 

·        کاهش سر و صدا

 

·        مصرف انرژی موثر

 

·        کنترل نرم شوندگی مواد

 

·        هزینه‌های سرمایه گذاری و عملیاتی پایین

 

ظرفیت این آسیا‌ها در حدود 100 تن بر ساعت است و محصولی با ابعاد 1 تا 100 میکرون تولید می‌کنند. این دستگاه‌ها برای آسیا کردن خیلی از مواد از جمله کلسیت، ماسه‌های سیلیسی، ماسه‌های آهن دار، فسفات‌ها، اکسید کلسیم، فسفر قرمز، کربن و کائولین مورد استفاده قرار می‌گیرند.

فرآیندهای سایش (آسیاها):

 

  پس از خرد کردن سنگ‌ها توسط سنگ‌شکن‌ها، برای تبدیل آن‌ها به ذرات ریزتر باید از آسیاها استفاده کرد. در زیر به بررسی انواع آسیا می‌پردازیم:

 

الف) آسیاهای گردشی

 

1-2-1 آسیا میله‌ای[1]:

  همانطور که در شکل 1-8 مشاهده می‌کنید این آسیا به شکل استوانه‌ای است که بار خردکننده آن را میله‌های فولادی تشکیل می‌دهد.

 

 

شکل1- 8 آسیا میله‌ای

 

خرد کردن در اثر گردش آسیا صورت می‌گیرد، که بخشی در اثر ضربه ناشی از سقوط میله‌ها بر روی یکدیگر و بخشی در اثر سایش مواد بین میله‌ها است. به علت وزن بالای میله‌ها انرژی ضربه بیشتر خواهد بود و برای خرد کردن مواد ورودی با سایز بزرگ مناسب است. طریقه خرد شدن مواد در شکل 1-9 نشان داده شده است.

 

 

شکل1- 9 نحوه خردشدن مواد در آسیا میله‌ای [16]

 

چنانچه نسبت طول به قطر آسیا میله‌ای کمتر از 1.25 باشد، خطر درهم شدن میله‌ها بسیار زیاد خواهد بود. به همین دلیل این نسبت را همواره بیشتر از 1.4 انتخاب می‌کنند، که ممکن است به 2.5 نیز برسد. ولی طول آسیاهای میله‌ای دارای محدودیت است، زیرا از نظر فنی امکان ساختن میله‌هایی طویل تر از 6 متر که خم نشوند، وجود ندارد. با توجه به دلایل فوق الذکر بزرگترین آسیا میله‌ای دارای طولی معادل 6.4 متر و قطری معادل 4.57 متر است.

 

ابعاد بار اولیه ورودی (بر مبنای 80 درصد عبور کرده) حداکثر 20 و حداقل 4 میلی متر و ابعاد محصول آن‌ها حدود 2 تا 0.5 میلی متر و گاهی کمتر است. نسبت خرد کردن در این آسیاها 10 تا 15 و گاهی 25 است. در آسیاهای میله‌ای همواره درشت ترین دانه‌ها در حال  خرد شدن هستند و لذا نرمه ایجاد شده در آن نسبتا کم است. به همین دلیل محصول خروجی آسیاهای میله‌ای نسبت به بالمیل درشت تر بوده و در معادن در ابتدا یک آسیا میله‌ای به صورت مدار باز قرار داده و پس از آن یک بالمیل قرار می‌دهند.

 

رایج ترین انواع  آسیاهای  میله‌ای که به طریقه تر مورد استفاده قرار می‌گیرند، برای بدست آوردن محصولی دانه ریز، از نوع تخلیه با سرریز[2] و برای بدست آوردن محصولی دانه درشت، از نوع تخلیه محیطی[3] است.

 

در آسیا کردن مواد به طریقه خشک نیز از آسیاهای میله‌ای با تخلیه محیطی استفاده می‌شود که در آن‌ها مواد خرد شده از مسیر شکاف‌هایی که در بدنه آسیا تعبیه شده اند، خارج می‌شوند. در شکل 1-10 انواع روش تخلیه نشان داده شده است.

 

 

 

 

شکل1- 10 روش‌های تخلیه در آسیا میله‌ای

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-2-2 آسیای گلوله‌ای (بالمیل)[4]:

 

  آسیاهای گلوله‌ای (شکل 1-11) به شکل استوانه‌ای یا مخروطی هستند، که بار خردکننده داخل آن‌ها را گلوله‌های فولادی یا سرامیکی تشکیل می‌دهد.

 

 

شکل1- 11 آسیا گلوله‌ای

 

بار ورودی آسیاهای گلوله‌ای معمولا دارای ابعادی در حدود 5 تا 25 میلی متر می‌باشد، ولی در بعضی از انواع آن‌ها قادر به خردکردن قطعاتی به ابعاد50 و حتی 75 میلی متر هستند. محصول خرد شده معمولا دارای ابعادی کوچکتر از 0.2 یا 0.3 میلی متر هستند. با توجه به این داده‌ها نسبت خرد کردن در این نوع آسیا می‌تواند به 300 برسد.

 

  به طور کلی در شرایط یکسان، میزان خرد شدن مواد متناسب با طول آسیاست و هر چه طول آسیا بزرگتر باشد محصول خردشده دانه ریزتر است. نسبت طول به قطر در آسیاهای گلوله‌ای بسیار متغیر است و از کمتر از یک تا بیشتر از 21 تغییر می‌کند.

 

  این نوع آسیا هم به صورت خشک و هم به صورت تر مورد استفاده قرار می‌گیرد. که در هر مورد نوع مکانیزم خروجی متفاوت خواهد بود که در فصل‌های آتی به آن خواهیم پرداخت.

 

 در بعضی کاربردها به علت ارزان بودن قلوه سنگ‌های طبیعی به جای گلوله از قلوه سنگ استفاده می‌شود، که این آسیاها به آسیا‌های قلوه سنگی[5] معروف شده اند.

 

  با توجه به این که تمرکز اصلی این پروژه بر روی بالمیل است، پس از معرفی انواع آسیا به طور مفصل به تحلیل و بررسی بالمیل می‌پردازیم.

 

1-2-3 آسیا لوله‌ای[6]:

 

  آسیاهای لوله‌ای (شکل1-12) از انواع آسیا‌های گردان هستند که در آن نسبت طول به قطر به 4 می‌رسد. این آسیاها از چند بخش مجزا تشکیل شده اند که نوع و ابعاد بار خرد کننده در این بخش‌ها با یکدیگر متفاوت است. آسیاهای لوله‌ای برای تولید محصول بسیار دانه ریز مورد استفاده قرار می‌گیرند. کاربرد عمده آنها در صنایع سیمان وطلاست، ولی می‌توان از آن‌ها در مسیرهایی که نیاز به چند مرحله آسیا کردن، بدون طبقه بندی در مراحل میانی باشد استفاده کرد.

 

  از انواع آسیای لوله‌ای شامل چند بخش گلوله‌ای نیز در شکل زیر مشاهده می‌شود. کاربرد عمده این نوع آسیا، خرد کردن کلینکر سیمان است. شایان ذکر است آسیای مخروطی به طور خود به خود باعث جدایش گلوله‌های درشت از ریز می‌شود و نسبت به این نوع آسیا مزیت دارد. علاوه بر این، دیواره میان آسیای لوله‌ای سرعت تولید را پایین می‌آورد که این نیز مزیت دیگری برای استفاده از بالمیل مخروطی است.

 

 

 

 

شکل1- 12 آسیا لوله‌ای

 

نوع دیگری از آسیاهای لوله‌ای آسیای میله‌ای-گلوله است. این آسیا از دو بخش تشکیل شده که بار خرد کننده قسمت اول میله و بار خرد کننده بخش دوم گلوله است. این نوع آسیا معمولا در مسیر باز کار می‌کند، و کاربرد عمده آن آسیا کردن مواد اولیه سیمان است. همچنین از این نوع آسیا برای خرد کردن بوکسیت در محلول سود سوزآور استفاده می‌شود.

 

 

 

 

 

 

 

1-2-4 آسیا‌های خود شکن[7]

 

این نوع آسیا استوانه دواری است که بار خرد کننده آن قطعات درشتی از خود ماده معدنی است و به همین دلیل به این نوع آسیا‌ها خود شکن (شکل 1-13) می‌گویند. از دو آسیای رایج به نام‌های‌هاردینگ[8]  به روش تر و آئروفال[9] به روش‌های تر یا خشک در سطح وسیعی  اسفاده می‌شود. درنوع اول نسبت طول به قطر معادل 3/1و برای نوع دوم این نسبت بین 5/1 تا 5/2 است.

 

 

شکل1- 13 آسیا خودشکن

 

بر سطح داخلي آسياب‌هاي نيمه خودشكن كه از فولاد ضد سايش است صفحه‌هاي بالابري نصب مي شود كه سنگ‌ها و گلوله‌ها را بالا برده و در نهايت منجر به سقوط آنها مي شود.عملیات خردایش بر اثر نیروهای ضربه‌ای بار آسیا و برخورد ذرات با سرعت زیاد به بدنه داخلی آسیا انجام می‌گیرد. بار ورودی این نوع آسیا  می‌تواند دارای ابعادی معادل 300 تا 400 میلی متر باشد. در شکل 1-14 داخل یک آسیای خودشکن نشان داده شده است.

 

 

شکل1- 14 ساختار داخلی آسیا خودشکن

 

 آسیاهای خودشکن معمولا برای هر نوع مواد معدنی مناسب نیستند و عامل بافت و ماهیت ماده معدنی از مهمترین پارامترهایی است که در این نوع آسیا‌ها مورد توجه قرار می‌گیرد. آسیا‌های خود شکن در بعضی موارد نسبت به تغیرات دانه بندی، قابلیت خرد شدن، رطوبت، ... بار ورودی خیلی حساس هستند. بر طرف کردن این اشکال به دو روش امکان پذیر است:

 

-         در آسیا‌های خود شکن نوع‌هاردینگ این عمل با وارد کردن یکنواخت بخشی از بار ورودی شامل قطعات بزرگ انجام میشود.

 

-         در آسیا‌های خود شکن نوع آئروفال تقریبا همیشه مقدار خیلی کمی‌ بار خردکننده(گلوله‌های فولادی به قطر 100 تا 150 میلی متر) به آسیا وارد می‌کنند.

 

خروج مواد در روش خشک با جریان هوا و در روش تر به صورت شبکه‌ای انجام می‌گیرد. درجه انباشتگی این آسیا‌ها خیلی کم بوده، حدود 20% تا 35% است. سرعت گردش آن‌ها نیز 70 تا 85% سرعت بحرانی است. به نظر مارشال[10] سرعت اپتیموم حدود 75% سرعت بحرانی است.

 

از نقطه نظر تأسیسات آسیاهای خودشکن با نسبت خردکردن قابل توجهی که دارند و متجاوز از 1000  است جانشین دو تا سه مرحله خردکردن شامل مراحل سنگ‌شکنی، آسیا کردن اولیه و گاهی آسیا کردن نهایی همراه کلیه تجهیزات لازم برای هریک از این وسایل مانند وسایل طبقه بندی کننده، تغذیه کننده‌ها، انبارهای ذخیره میانی و ... شده اند. در مقام مقايسه آسياب‌هاي خودشكن دو تا سه برابر كارايي يك راد میل را دارند و حتي مي توانند در حد يك بال میل هم سايش انجام دهند و اين منجر به كاهش طول و تعداد خطوط فرآيند و كاهش قابل ملاحظه  هزينه‌هاي راه اندازي، نصب و نگهداري در كارخانه‌های بزرگ و مدرن معدني مي شود.

 

در برخي از مواد معدني وجود رطوبت زياد در سنگ معدني، له كردن و جداسازي آن را مشكل و حتي غيرممكن مي سازد. مزيت بزرگ آسياب‌هاي خودشكن حذف كردن اين مرحله از فرآيند و حل این مشكل است. فرسایش این آسیا نسبتا کم بوده و آلودگی محصول خرد شده به مواد خارجی به مراتب کمتر از سایر روش‌هاست.

 

نيروي مورد نياز براي چرخاندن آسياب از يك الكتروموتور بزرگ گرفته شده و بوسيله كوپلينگ، گيربكس و كلاچ به آسياب منتقل مي شود. بيشترين هزينه در يك سيستم مربوط به موتور است و بازده بالاي موتور تأثير چشمگيري در عملكرد آسياب دارد. در حال حاضر یکی از بزرگترین این نوع آسیا‌ها با قطر 11 متر و طول 4.3 متر با موتوری به قدرت kw9000 کار میکند. لازم به ذکر است که اغلب آسیا‌های خود شکن مجهز به یک سیستم کنترل اتوماتیک هستند.

 

به طور خلاصه میتوان مزایای زیر را برای این نوع آسیا عنوان نمود:

 

·        کاهش هزینه‌های سرمایه گذاری

 

·        آسیا کردن مواد چسبنده و با رطوبت زیاد

 

·        ظرفیت بسیار زیاد آسیا

 

·        نیاز کمتر به نیروی انسانی

 

·        کاهش هزینه‌های مربوط به بار خردکننده

 

·        فضای کم

 

 

1-2-5 آسیا‌های نیمه خود شکن[11]

 

این نوع آسیا (شکل1-15) در حقیقت حد فاصل آسیا‌های گلوله‌ای و آسیا‌های خودشکن است. بخشی از بار خردکننده آن از گلوله‌های فولادی و بخشی دیگر از ماده معدنی با ابعاد مشخص تشکیل شده است. گلوله‌ها معمولا 6 تا 10 درصد حجمی‌آسیا را تشکیل می‌دهند. نسبت طول به قطر در آسیا‌های نیمه خودشکن معادل یا کوچکتر از 2 است. این نوع آسیا به عنوان آسیای نهایی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

 

شکل1- 15 آسیا نیمه خودشکن

 

بار ورودی آسیای نیمه خودشکن معمولا دارای ابعادی کوچکتر از 3 میلی متر است و اکثرا توسط آسیای    میله‌ای تغذیه می‌شود. چنانچه این آسیا پس از یک آسیای خودشکن قرار گرفته باشد می‌توان بار خردکننده آن را از قطعاتی که درآسیای خودشکن تقریبا گرد شده اند، تامین کرد. در آسياب‌هاي نيمه خودشكن، طراحي لاينرها از كليدي ترين موارد است و بيشترين تأثير را بر خط سير ذرات و حركت‌هاي آسياب در زمان شارژ و دشارژ دارد و در ميزان مصرف انرژي و بازده نقش تعيين كننده اي ایفا می‌کند. آسیای نیمه خودشکن با سرعتی معادل 85 تا 100 % سرعت بحرانی گردش می‌کنند و درجه انباشتگی آن‌ها نزدیک 50% است. استفاده عمده آسياب‌هاي نيمه خود شكن در صنايع استخراج طلا، مس، پلاتين و . . . است و كاربردهايي نيز در معادن سرب، روي، نقره، آلومينيم و نيكل دارد. مطالعات انجام شده نشان می‌دهد که سرعت فرآیند در آسیاهای خودشکن و نیمه خودشکن در مقایسه با سایر آسیاهای گردان بهتر و سریع تر است.

 

ب) آسیاهای غیرگردشی[12]

 

1-2-6 آسیاهای ارتعاشی[13]

 

آسیای ارتعاشی (شکل1-16) که در سال‌های اخیر توسعه زیادی پیدا کرده اند، از تعدادی بدنه استوانه‌ای (یا نیمه استوانه‌ای) که بر روی پایه‌های قابل ارتجاعی قرار گرفته اند، تشکیل شده اند. توسط یک سیستم خروج از مرکز یا الکترومغناطیس، آسیا به ارتعاش در می‌آید و مواد در اثر ضربه و سایش ناشی از بار خردکننده خرد  می‌شوند.

 

 

شکل1- 16 آسیا ارتعاشی

 

بار اولیه از مسیر دهانه‌ای که در یک سوی بدنه پیش بینی شده است ، وارد شده از سوی دیگر خارج می‌شود. این آسیا می‌تواند به طریقه تر یا خشک کار کند. محدوده کار آسیای ارتعاشی از نظر ابعاد محصول خردشده نسبتا سریع است. بار خردکننده آن برای محصولی با ابعاد متوسط (کوچکتر از 3 میلی متر) میله‌های فولادی، برای تولید محصولی با ابعاد کوچک (حدود دهم میلی متر) گلوله‌های فولادی و برای تولید محصولی با  ابعاد خیلی کوچک (حدود چند میکرون) گلوله‌های فولادی کوچک است. درجه انباشتگی آسیا‌های ارتعاشی حدود 90% است. آسیای ارتعاشی نوع میله‌ای به مراتب نسبت به نوع گردان پیشرفته تر است. نمونه‌ای از این آسیا از دو استوانه به قطر 600 میلی متر و طول 2400 میلی متر تشکیل شده است. بار خردکننده آن 2.5 تن میله فولادی است. توسط این آسیا می‌توان حدود 10 تن در ساعت سنگ آهک سیلیس دار با ابعاد اولیه 8 میلی متر را تا ابعاد 0.2 میلی متر خرد کرد. توان آن در حدود 45 کیلو وات است. 

 

به طور کلی می‌توان گفت که آسیاهای ارتعاشی، سرعت خرد کردن را نسبت به آسیا‌های گردان با حجم مساوی، 2 تا 3 برابر افزایش داده اند. به علاوه درجه حرارت و اتمسفر داخلی این آسیا‌ها به سهولت قابل کنترل است. سرانجام مصرف انرژی فرسایش بار خردکننده در این آسیا‌ها کمتر است. بر مبنای مطالعاتی که توسط  رز [14] انجام گرفته، سرعت خردکردن در آسیاهای ارتعاشی متناسب با توان بالایی از فرکانس ارتعاش است و بنابراین بهتر است با اجتناب از پدیده رزنانس، فرکانس را افزایش داد. این فرکانس معمولا بین 1750 و 2500 بار در دقیقه است. همچنین سرعت خرد کردن متناسب با توان پایین تری از دامنه ارتعاش است که معمولا نباید از حدود 7 تا 8 میلی متر تجاوز کند. این دامنه می‌باید حداقل مساوی دو برابر بزرگترین دانه‌های ورودی باشد.

 

1-2-7 آسیاهای غلطکی[15]:

 

ساختمان این آسیا تشکیل شده از یک قسمت تحتانی که مستقل از بدنه توسط یک الکتروموتور ویک جعبه دنده که زیر آن قرار گرفته است، حول محور مرکزی دوران می‌کند. بر روی آن تعدادی (2 یا 3) غلطک به شکل استوانه، مخروط و یا کره قرار گرفته است. مواد ورودی بین قسمت تحتانی و غلطک‌ها خرد می‌شوند. فشار لازم برای غلطک‌ها توسط تعدادی فنر تامین می‌شود. به این وسیله آسیای غلطکی کف گرد می‌گویند. غلطک‌ها و پوشش داخلی قسمت تحتانی که در حین کارکردن فرسوده می‌شوند، قابل تعویض هستند.

 

 

شکل1- 17 آسیا غلطکی ]16[

 

نوع دیگری از این آسیا به نام آسیای غلطکی آونگی[16] است که در آن قسمت تحتانی ثابت است و   غلطک‌ها (به تعداد 3 تا 5 عدد) بر روی بازوهایی که بر روی محور مرکزی آویزان شده اند، قرارگرفته اند. در نتیجه دوران محور، غلطک‌ها تحت تاثیر نیروی گریز از مرکز با بدنه آسیا تماس می‌یابند و مواد بین بدنه و غلطک‌ها خرد می‌شوند. در قاعده تحتانی آسیا نیز تعدادی پره برای هدایت مواد به فاصله بین بدنه آسیا و غلطک‌ها پیش بینی شده است.

 

 

شکل1- 18 آسیا غلطکی ]16[

 

آسیاهای غلطکی برای خرد کردن مواد نیمه سخت و غیر ساینده مناسب هستند. کاربرد آسیای غلطکی برای خرد کردن موادی مثل گوگرد، زغال سنگ، بنتونیت، کائولن، باریت، بوکسیت، کلسیت، دولومیت، فسفات، پتاس، تالک، گرافیت و ... است. در آسیا‌های غلطکی، ابعاد بار اولیه می‌تواند به حدود 30 میلی متر برسد. در این نوع آسیا می‌توان در صورت لزوم از جریان هوای گرم برای خشک کردن مواد در حین آسیا کردن استفاده کرد. ظرفیت آسیای غلطکی بسته به نوع سنگ معدنی و دانه بندی محصول خرد شده دارد.

 

1-2-8 آسیاهای چکشی[17]:

 

آسیا‌های چکشی (شکل 1-19) دارای روتوری هستند که بر روی آن چکش‌هایی مفصل شده اند. این روتور در داخل   محظه‌ای که جدار داخلی آن از جنس سخت پوشیده شدن است، با سرعت زیاد دوران می‌کند. دانه‌های بار ورودی توسط چکس‌ها به طرف جدار داخلی آسیا پرتاب شده، در اثر برخورد با آن خرد می‌شوند.

 

 

شکل1- 19 آسیا چکشی

 

در بیشتر انواع آسیا‌های چکشی، در قسمت تحتانی، سرندی نصب شده است و بدین ترتیب دانه‌هایی که تا ابعاد کوچکتر از دهانه سرند خرد نشده اند، مجددا در مسیر خرد شدن قرار می‌گیرند. یکی از مزایای عمده آسیای چکشی، نسبت خرد کردن زیاد آن است که به حدود 20 الی 30 می‌رسد. با وجود این عیب آن‌ها فرسایش زیاد آن بخصوص در مورد مواد سخت و ساینده است. همچنین امکان گیر کردن دانه‌ها در چشمه‌های سرند بخصوص در مورد مواد مرطوب وجود دارد.

 

 

1-2-9 آسیاهای دمشی[18]:

 

آسیای دمشی (شکل 1-20) در حقیقت نوعی پودرکنده است و برای تولید محصولی با ابعاد در حد میکرون مورد استفاده قرار می‌گیرد. این آسیا از یک محفظه خردکن به شکل استوانه‌ای با ارتفاع کم تشکیل شده است. بار اولیه از طریق انژکتور‌ها  به داخل این محفظه پاشیده می‌شود و هوا یا بخار آب نیز توسط انژکتورهایی دیگر به طور مماسی وارد این محفظه می‌شود. بدین ترتیب، به طور موضعی گرادیان سرعت خیلی زیادی حاصل می‌شود و دانه‌ها عمدتا در اثر برخورد شدید با یکدیگر خرد می‌شوند.

 

 

شکل1- 20 آسیا دمشی

 

در انواع جدیدتر این آسیا، جداره داخلی آن توسط لایه‌ای از جنس لاستیک پوشیده شده است و با توجه به مکانیزم خرد کردن که برخورد دانه‌ها با یکدیگر است، تغییر قابل ملاحظه‌ای در بازدهی آن ملاحظه نشده است. فشار هوای مورد نیاز در این آسیا حدودkPa  700 است.در صورتی که درحه حرارت زیاد تاثیری بر کیفیت محصول نداشته باشد، می‌توان به جای هوا از بخار آب استفاده کرد که در این صورت محصول دانه ریزتری تولید می‌شود. فشار بخار مورد نیاز 100 تا  kPa3500 و درجه حرارت آن 260 تا 370 درجه    سانتی گراد است.

 

1-2-10 آسیاهای سایشی[19]:

 

  از معروف ترین این آسیا‌ها نوع برجی[20] است. این نوع آسیا‌ها از مخزن قائمی‌تشکیل شده اند که مجهز به میله‌ای مارپیچی شکل اند و بار خردکننده آن‌ها را گلوله‌های فولادی تشکیل می‌دهند. بار اولیه از قسمت فوقانی دستگاه به همراه آب وارد آسیا می‌شود و ضمن سقوط از مخزن، با چرخش میله مارپیچی تحت مکانیزم سایش مالش و اصطکاک نرم می‌شوند. مواد پس از آسیا شدن، به کمک فشار آب به سطح مخزن هدایت شده و سپس وارد کلاسیفایر می‌شوند. ذرات درشت تر از حد لازم برای نرم شدن مجدد، دوباره به داخل مخزن برمی‌گردند.

 

 

شکل1- 21آسیا سایشی ]16[

 

مزایای زیر را می‌توان برای این نوع آسیا بر شمرد:

 

·        فضای کم

 

·        کاهش سر و صدا

 

·        مصرف انرژی موثر

 

·        کنترل نرم شوندگی مواد

 

·        هزینه‌های سرمایه گذاری و عملیاتی پایین

 

ظرفیت این آسیا‌ها در حدود 100 تن بر ساعت است و محصولی با ابعاد 1 تا 100 میکرون تولید می‌کنند. این دستگاه‌ها برای آسیا کردن خیلی از مواد از جمله کلسیت، ماسه‌های سیلیسی، ماسه‌های آهن دار، فسفات‌ها، اکسید کلسیم، فسفر قرمز، کربن و کائولین مورد استفاده قرار می‌گیرند.

فرآیندهای سایش (آسیاها):

 

  پس از خرد کردن سنگ‌ها توسط سنگ‌شکن‌ها، برای تبدیل آن‌ها به ذرات ریزتر باید از آسیاها استفاده کرد. در زیر به بررسی انواع آسیا می‌پردازیم:

 

الف) آسیاهای گردشی

 

1-2-1 آسیا میله‌ای[1]:

  همانطور که در شکل 1-8 مشاهده می‌کنید این آسیا به شکل استوانه‌ای است که بار خردکننده آن را میله‌های فولادی تشکیل می‌دهد.

 

 

شکل1- 8 آسیا میله‌ای

 

خرد کردن در اثر گردش آسیا صورت می‌گیرد، که بخشی در اثر ضربه ناشی از سقوط میله‌ها بر روی یکدیگر و بخشی در اثر سایش مواد بین میله‌ها است. به علت وزن بالای میله‌ها انرژی ضربه بیشتر خواهد بود و برای خرد کردن مواد ورودی با سایز بزرگ مناسب است. طریقه خرد شدن مواد در شکل 1-9 نشان داده شده است.

 

 

شکل1- 9 نحوه خردشدن مواد در آسیا میله‌ای [16]

 

چنانچه نسبت طول به قطر آسیا میله‌ای کمتر از 1.25 باشد، خطر درهم شدن میله‌ها بسیار زیاد خواهد بود. به همین دلیل این نسبت را همواره بیشتر از 1.4 انتخاب می‌کنند، که ممکن است به 2.5 نیز برسد. ولی طول آسیاهای میله‌ای دارای محدودیت است، زیرا از نظر فنی امکان ساختن میله‌هایی طویل تر از 6 متر که خم نشوند، وجود ندارد. با توجه به دلایل فوق الذکر بزرگترین آسیا میله‌ای دارای طولی معادل 6.4 متر و قطری معادل 4.57 متر است.

 

ابعاد بار اولیه ورودی (بر مبنای 80 درصد عبور کرده) حداکثر 20 و حداقل 4 میلی متر و ابعاد محصول آن‌ها حدود 2 تا 0.5 میلی متر و گاهی کمتر است. نسبت خرد کردن در این آسیاها 10 تا 15 و گاهی 25 است. در آسیاهای میله‌ای همواره درشت ترین دانه‌ها در حال  خرد شدن هستند و لذا نرمه ایجاد شده در آن نسبتا کم است. به همین دلیل محصول خروجی آسیاهای میله‌ای نسبت به بالمیل درشت تر بوده و در معادن در ابتدا یک آسیا میله‌ای به صورت مدار باز قرار داده و پس از آن یک بالمیل قرار می‌دهند.

 

رایج ترین انواع  آسیاهای  میله‌ای که به طریقه تر مورد استفاده قرار می‌گیرند، برای بدست آوردن محصولی دانه ریز، از نوع تخلیه با سرریز[2] و برای بدست آوردن محصولی دانه درشت، از نوع تخلیه محیطی[3] است.

 

در آسیا کردن مواد به طریقه خشک نیز از آسیاهای میله‌ای با تخلیه محیطی استفاده می‌شود که در آن‌ها مواد خرد شده از مسیر شکاف‌هایی که در بدنه آسیا تعبیه شده اند، خارج می‌شوند. در شکل 1-10 انواع روش تخلیه نشان داده شده است.

 

 

 

 

شکل1- 10 روش‌های تخلیه در آسیا میله‌ای

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-2-2 آسیای گلوله‌ای (بالمیل)[4]:

 

  آسیاهای گلوله‌ای (شکل 1-11) به شکل استوانه‌ای یا مخروطی هستند، که بار خردکننده داخل آن‌ها را گلوله‌های فولادی یا سرامیکی تشکیل می‌دهد.

 

 

شکل1- 11 آسیا گلوله‌ای

 

بار ورودی آسیاهای گلوله‌ای معمولا دارای ابعادی در حدود 5 تا 25 میلی متر می‌باشد، ولی در بعضی از انواع آن‌ها قادر به خردکردن قطعاتی به ابعاد50 و حتی 75 میلی متر هستند. محصول خرد شده معمولا دارای ابعادی کوچکتر از 0.2 یا 0.3 میلی متر هستند. با توجه به این داده‌ها نسبت خرد کردن در این نوع آسیا می‌تواند به 300 برسد.

 

  به طور کلی در شرایط یکسان، میزان خرد شدن مواد متناسب با طول آسیاست و هر چه طول آسیا بزرگتر باشد محصول خردشده دانه ریزتر است. نسبت طول به قطر در آسیاهای گلوله‌ای بسیار متغیر است و از کمتر از یک تا بیشتر از 21 تغییر می‌کند.

 

  این نوع آسیا هم به صورت خشک و هم به صورت تر مورد استفاده قرار می‌گیرد. که در هر مورد نوع مکانیزم خروجی متفاوت خواهد بود که در فصل‌های آتی به آن خواهیم پرداخت.

 

 در بعضی کاربردها به علت ارزان بودن قلوه سنگ‌های طبیعی به جای گلوله از قلوه سنگ استفاده می‌شود، که این آسیاها به آسیا‌های قلوه سنگی[5] معروف شده اند.

 

  با توجه به این که تمرکز اصلی این پروژه بر روی بالمیل است، پس از معرفی انواع آسیا به طور مفصل به تحلیل و بررسی بالمیل می‌پردازیم.

 

1-2-3 آسیا لوله‌ای[6]:

 

  آسیاهای لوله‌ای (شکل1-12) از انواع آسیا‌های گردان هستند که در آن نسبت طول به قطر به 4 می‌رسد. این آسیاها از چند بخش مجزا تشکیل شده اند که نوع و ابعاد بار خرد کننده در این بخش‌ها با یکدیگر متفاوت است. آسیاهای لوله‌ای برای تولید محصول بسیار دانه ریز مورد استفاده قرار می‌گیرند. کاربرد عمده آنها در صنایع سیمان وطلاست، ولی می‌توان از آن‌ها در مسیرهایی که نیاز به چند مرحله آسیا کردن، بدون طبقه بندی در مراحل میانی باشد استفاده کرد.

 

  از انواع آسیای لوله‌ای شامل چند بخش گلوله‌ای نیز در شکل زیر مشاهده می‌شود. کاربرد عمده این نوع آسیا، خرد کردن کلینکر سیمان است. شایان ذکر است آسیای مخروطی به طور خود به خود باعث جدایش گلوله‌های درشت از ریز می‌شود و نسبت به این نوع آسیا مزیت دارد. علاوه بر این، دیواره میان آسیای لوله‌ای سرعت تولید را پایین می‌آورد که این نیز مزیت دیگری برای استفاده از بالمیل مخروطی است.

 

 

 

 

شکل1- 12 آسیا لوله‌ای

 

نوع دیگری از آسیاهای لوله‌ای آسیای میله‌ای-گلوله است. این آسیا از دو بخش تشکیل شده که بار خرد کننده قسمت اول میله و بار خرد کننده بخش دوم گلوله است. این نوع آسیا معمولا در مسیر باز کار می‌کند، و کاربرد عمده آن آسیا کردن مواد اولیه سیمان است. همچنین از این نوع آسیا برای خرد کردن بوکسیت در محلول سود سوزآور استفاده می‌شود.

 

 

 

 

 

 

 

1-2-4 آسیا‌های خود شکن[7]

 

این نوع آسیا استوانه دواری است که بار خرد کننده آن قطعات درشتی از خود ماده معدنی است و به همین دلیل به این نوع آسیا‌ها خود شکن (شکل 1-13) می‌گویند. از دو آسیای رایج به نام‌های‌هاردینگ[8]  به روش تر و آئروفال[9] به روش‌های تر یا خشک در سطح وسیعی  اسفاده می‌شود. درنوع اول نسبت طول به قطر معادل 3/1و برای نوع دوم این نسبت بین 5/1 تا 5/2 است.

 

 

شکل1- 13 آسیا خودشکن

 

بر سطح داخلي آسياب‌هاي نيمه خودشكن كه از فولاد ضد سايش است صفحه‌هاي بالابري نصب مي شود كه سنگ‌ها و گلوله‌ها را بالا برده و در نهايت منجر به سقوط آنها مي شود.عملیات خردایش بر اثر نیروهای ضربه‌ای بار آسیا و برخورد ذرات با سرعت زیاد به بدنه داخلی آسیا انجام می‌گیرد. بار ورودی این نوع آسیا  می‌تواند دارای ابعادی معادل 300 تا 400 میلی متر باشد. در شکل 1-14 داخل یک آسیای خودشکن نشان داده شده است.

 

 

شکل1- 14 ساختار داخلی آسیا خودشکن

 

 آسیاهای خودشکن معمولا برای هر نوع مواد معدنی مناسب نیستند و عامل بافت و ماهیت ماده معدنی از مهمترین پارامترهایی است که در این نوع آسیا‌ها مورد توجه قرار می‌گیرد. آسیا‌های خود شکن در بعضی موارد نسبت به تغیرات دانه بندی، قابلیت خرد شدن، رطوبت، ... بار ورودی خیلی حساس هستند. بر طرف کردن این اشکال به دو روش امکان پذیر است:

 

-         در آسیا‌های خود شکن نوع‌هاردینگ این عمل با وارد کردن یکنواخت بخشی از بار ورودی شامل قطعات بزرگ انجام میشود.

 

-         در آسیا‌های خود شکن نوع آئروفال تقریبا همیشه مقدار خیلی کمی‌ بار خردکننده(گلوله‌های فولادی به قطر 100 تا 150 میلی متر) به آسیا وارد می‌کنند.

 

خروج مواد در روش خشک با جریان هوا و در روش تر به صورت شبکه‌ای انجام می‌گیرد. درجه انباشتگی این آسیا‌ها خیلی کم بوده، حدود 20% تا 35% است. سرعت گردش آن‌ها نیز 70 تا 85% سرعت بحرانی است. به نظر مارشال[10] سرعت اپتیموم حدود 75% سرعت بحرانی است.

 

از نقطه نظر تأسیسات آسیاهای خودشکن با نسبت خردکردن قابل توجهی که دارند و متجاوز از 1000  است جانشین دو تا سه مرحله خردکردن شامل مراحل سنگ‌شکنی، آسیا کردن اولیه و گاهی آسیا کردن نهایی همراه کلیه تجهیزات لازم برای هریک از این وسایل مانند وسایل طبقه بندی کننده، تغذیه کننده‌ها، انبارهای ذخیره میانی و ... شده اند. در مقام مقايسه آسياب‌هاي خودشكن دو تا سه برابر كارايي يك راد میل را دارند و حتي مي توانند در حد يك بال میل هم سايش انجام دهند و اين منجر به كاهش طول و تعداد خطوط فرآيند و كاهش قابل ملاحظه  هزينه‌هاي راه اندازي، نصب و نگهداري در كارخانه‌های بزرگ و مدرن معدني مي شود.

 

در برخي از مواد معدني وجود رطوبت زياد در سنگ معدني، له كردن و جداسازي آن را مشكل و حتي غيرممكن مي سازد. مزيت بزرگ آسياب‌هاي خودشكن حذف كردن اين مرحله از فرآيند و حل این مشكل است. فرسایش این آسیا نسبتا کم بوده و آلودگی محصول خرد شده به مواد خارجی به مراتب کمتر از سایر روش‌هاست.

 

نيروي مورد نياز براي چرخاندن آسياب از يك الكتروموتور بزرگ گرفته شده و بوسيله كوپلينگ، گيربكس و كلاچ به آسياب منتقل مي شود. بيشترين هزينه در يك سيستم مربوط به موتور است و بازده بالاي موتور تأثير چشمگيري در عملكرد آسياب دارد. در حال حاضر یکی از بزرگترین این نوع آسیا‌ها با قطر 11 متر و طول 4.3 متر با موتوری به قدرت kw9000 کار میکند. لازم به ذکر است که اغلب آسیا‌های خود شکن مجهز به یک سیستم کنترل اتوماتیک هستند.

 

به طور خلاصه میتوان مزایای زیر را برای این نوع آسیا عنوان نمود:

 

·        کاهش هزینه‌های سرمایه گذاری

 

·        آسیا کردن مواد چسبنده و با رطوبت زیاد

 

·        ظرفیت بسیار زیاد آسیا

 

·        نیاز کمتر به نیروی انسانی

 

·        کاهش هزینه‌های مربوط به بار خردکننده

 

·        فضای کم

 

 

1-2-5 آسیا‌های نیمه خود شکن[11]

 

این نوع آسیا (شکل1-15) در حقیقت حد فاصل آسیا‌های گلوله‌ای و آسیا‌های خودشکن است. بخشی از بار خردکننده آن از گلوله‌های فولادی و بخشی دیگر از ماده معدنی با ابعاد مشخص تشکیل شده است. گلوله‌ها معمولا 6 تا 10 درصد حجمی‌آسیا را تشکیل می‌دهند. نسبت طول به قطر در آسیا‌های نیمه خودشکن معادل یا کوچکتر از 2 است. این نوع آسیا به عنوان آسیای نهایی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

 

شکل1- 15 آسیا نیمه خودشکن

 

بار ورودی آسیای نیمه خودشکن معمولا دارای ابعادی کوچکتر از 3 میلی متر است و اکثرا توسط آسیای    میله‌ای تغذیه می‌شود. چنانچه این آسیا پس از یک آسیای خودشکن قرار گرفته باشد می‌توان بار خردکننده آن را از قطعاتی که درآسیای خودشکن تقریبا گرد شده اند، تامین کرد. در آسياب‌هاي نيمه خودشكن، طراحي لاينرها از كليدي ترين موارد است و بيشترين تأثير را بر خط سير ذرات و حركت‌هاي آسياب در زمان شارژ و دشارژ دارد و در ميزان مصرف انرژي و بازده نقش تعيين كننده اي ایفا می‌کند. آسیای نیمه خودشکن با سرعتی معادل 85 تا 100 % سرعت بحرانی گردش می‌کنند و درجه انباشتگی آن‌ها نزدیک 50% است. استفاده عمده آسياب‌هاي نيمه خود شكن در صنايع استخراج طلا، مس، پلاتين و . . . است و كاربردهايي نيز در معادن سرب، روي، نقره، آلومينيم و نيكل دارد. مطالعات انجام شده نشان می‌دهد که سرعت فرآیند در آسیاهای خودشکن و نیمه خودشکن در مقایسه با سایر آسیاهای گردان بهتر و سریع تر است.

 

ب) آسیاهای غیرگردشی[12]

 

1-2-6 آسیاهای ارتعاشی[13]

 

آسیای ارتعاشی (شکل1-16) که در سال‌های اخیر توسعه زیادی پیدا کرده اند، از تعدادی بدنه استوانه‌ای (یا نیمه استوانه‌ای) که بر روی پایه‌های قابل ارتجاعی قرار گرفته اند، تشکیل شده اند. توسط یک سیستم خروج از مرکز یا الکترومغناطیس، آسیا به ارتعاش در می‌آید و مواد در اثر ضربه و سایش ناشی از بار خردکننده خرد  می‌شوند.

 

 

شکل1- 16 آسیا ارتعاشی

 

بار اولیه از مسیر دهانه‌ای که در یک سوی بدنه پیش بینی شده است ، وارد شده از سوی دیگر خارج می‌شود. این آسیا می‌تواند به طریقه تر یا خشک کار کند. محدوده کار آسیای ارتعاشی از نظر ابعاد محصول خردشده نسبتا سریع است. بار خردکننده آن برای محصولی با ابعاد متوسط (کوچکتر از 3 میلی متر) میله‌های فولادی، برای تولید محصولی با ابعاد کوچک (حدود دهم میلی متر) گلوله‌های فولادی و برای تولید محصولی با  ابعاد خیلی کوچک (حدود چند میکرون) گلوله‌های فولادی کوچک است. درجه انباشتگی آسیا‌های ارتعاشی حدود 90% است. آسیای ارتعاشی نوع میله‌ای به مراتب نسبت به نوع گردان پیشرفته تر است. نمونه‌ای از این آسیا از دو استوانه به قطر 600 میلی متر و طول 2400 میلی متر تشکیل شده است. بار خردکننده آن 2.5 تن میله فولادی است. توسط این آسیا می‌توان حدود 10 تن در ساعت سنگ آهک سیلیس دار با ابعاد اولیه 8 میلی متر را تا ابعاد 0.2 میلی متر خرد کرد. توان آن در حدود 45 کیلو وات است. 

 

به طور کلی می‌توان گفت که آسیاهای ارتعاشی، سرعت خرد کردن را نسبت به آسیا‌های گردان با حجم مساوی، 2 تا 3 برابر افزایش داده اند. به علاوه درجه حرارت و اتمسفر داخلی این آسیا‌ها به سهولت قابل کنترل است. سرانجام مصرف انرژی فرسایش بار خردکننده در این آسیا‌ها کمتر است. بر مبنای مطالعاتی که توسط  رز [14] انجام گرفته، سرعت خردکردن در آسیاهای ارتعاشی متناسب با توان بالایی از فرکانس ارتعاش است و بنابراین بهتر است با اجتناب از پدیده رزنانس، فرکانس را افزایش داد. این فرکانس معمولا بین 1750 و 2500 بار در دقیقه است. همچنین سرعت خرد کردن متناسب با توان پایین تری از دامنه ارتعاش است که معمولا نباید از حدود 7 تا 8 میلی متر تجاوز کند. این دامنه می‌باید حداقل مساوی دو برابر بزرگترین دانه‌های ورودی باشد.

 

1-2-7 آسیاهای غلطکی[15]:

 

ساختمان این آسیا تشکیل شده از یک قسمت تحتانی که مستقل از بدنه توسط یک الکتروموتور ویک جعبه دنده که زیر آن قرار گرفته است، حول محور مرکزی دوران می‌کند. بر روی آن تعدادی (2 یا 3) غلطک به شکل استوانه، مخروط و یا کره قرار گرفته است. مواد ورودی بین قسمت تحتانی و غلطک‌ها خرد می‌شوند. فشار لازم برای غلطک‌ها توسط تعدادی فنر تامین می‌شود. به این وسیله آسیای غلطکی کف گرد می‌گویند. غلطک‌ها و پوشش داخلی قسمت تحتانی که در حین کارکردن فرسوده می‌شوند، قابل تعویض هستند.

 

 

شکل1- 17 آسیا غلطکی ]16[

 

نوع دیگری از این آسیا به نام آسیای غلطکی آونگی[16] است که در آن قسمت تحتانی ثابت است و   غلطک‌ها (به تعداد 3 تا 5 عدد) بر روی بازوهایی که بر روی محور مرکزی آویزان شده اند، قرارگرفته اند. در نتیجه دوران محور، غلطک‌ها تحت تاثیر نیروی گریز از مرکز با بدنه آسیا تماس می‌یابند و مواد بین بدنه و غلطک‌ها خرد می‌شوند. در قاعده تحتانی آسیا نیز تعدادی پره برای هدایت مواد به فاصله بین بدنه آسیا و غلطک‌ها پیش بینی شده است.

 

 

شکل1- 18 آسیا غلطکی ]16[

 

آسیاهای غلطکی برای خرد کردن مواد نیمه سخت و غیر ساینده مناسب هستند. کاربرد آسیای غلطکی برای خرد کردن موادی مثل گوگرد، زغال سنگ، بنتونیت، کائولن، باریت، بوکسیت، کلسیت، دولومیت، فسفات، پتاس، تالک، گرافیت و ... است. در آسیا‌های غلطکی، ابعاد بار اولیه می‌تواند به حدود 30 میلی متر برسد. در این نوع آسیا می‌توان در صورت لزوم از جریان هوای گرم برای خشک کردن مواد در حین آسیا کردن استفاده کرد. ظرفیت آسیای غلطکی بسته به نوع سنگ معدنی و دانه بندی محصول خرد شده دارد.

 

1-2-8 آسیاهای چکشی[17]:

 

آسیا‌های چکشی (شکل 1-19) دارای روتوری هستند که بر روی آن چکش‌هایی مفصل شده اند. این روتور در داخل   محظه‌ای که جدار داخلی آن از جنس سخت پوشیده شدن است، با سرعت زیاد دوران می‌کند. دانه‌های بار ورودی توسط چکس‌ها به طرف جدار داخلی آسیا پرتاب شده، در اثر برخورد با آن خرد می‌شوند.

 

 

شکل1- 19 آسیا چکشی

 

در بیشتر انواع آسیا‌های چکشی، در قسمت تحتانی، سرندی نصب شده است و بدین ترتیب دانه‌هایی که تا ابعاد کوچکتر از دهانه سرند خرد نشده اند، مجددا در مسیر خرد شدن قرار می‌گیرند. یکی از مزایای عمده آسیای چکشی، نسبت خرد کردن زیاد آن است که به حدود 20 الی 30 می‌رسد. با وجود این عیب آن‌ها فرسایش زیاد آن بخصوص در مورد مواد سخت و ساینده است. همچنین امکان گیر کردن دانه‌ها در چشمه‌های سرند بخصوص در مورد مواد مرطوب وجود دارد.

 

 

1-2-9 آسیاهای دمشی[18]:

 

آسیای دمشی (شکل 1-20) در حقیقت نوعی پودرکنده است و برای تولید محصولی با ابعاد در حد میکرون مورد استفاده قرار می‌گیرد. این آسیا از یک محفظه خردکن به شکل استوانه‌ای با ارتفاع کم تشکیل شده است. بار اولیه از طریق انژکتور‌ها  به داخل این محفظه پاشیده می‌شود و هوا یا بخار آب نیز توسط انژکتورهایی دیگر به طور مماسی وارد این محفظه می‌شود. بدین ترتیب، به طور موضعی گرادیان سرعت خیلی زیادی حاصل می‌شود و دانه‌ها عمدتا در اثر برخورد شدید با یکدیگر خرد می‌شوند.

 

 

شکل1- 20 آسیا دمشی

 

در انواع جدیدتر این آسیا، جداره داخلی آن توسط لایه‌ای از جنس لاستیک پوشیده شده است و با توجه به مکانیزم خرد کردن که برخورد دانه‌ها با یکدیگر است، تغییر قابل ملاحظه‌ای در بازدهی آن ملاحظه نشده است. فشار هوای مورد نیاز در این آسیا حدودkPa  700 است.در صورتی که درحه حرارت زیاد تاثیری بر کیفیت محصول نداشته باشد، می‌توان به جای هوا از بخار آب استفاده کرد که در این صورت محصول دانه ریزتری تولید می‌شود. فشار بخار مورد نیاز 100 تا  kPa3500 و درجه حرارت آن 260 تا 370 درجه    سانتی گراد است.

 

1-2-10 آسیاهای سایشی[19]:

 

  از معروف ترین این آسیا‌ها نوع برجی[20] است. این نوع آسیا‌ها از مخزن قائمی‌تشکیل شده اند که مجهز به میله‌ای مارپیچی شکل اند و بار خردکننده آن‌ها را گلوله‌های فولادی تشکیل می‌دهند. بار اولیه از قسمت فوقانی دستگاه به همراه آب وارد آسیا می‌شود و ضمن سقوط از مخزن، با چرخش میله مارپیچی تحت مکانیزم سایش مالش و اصطکاک نرم می‌شوند. مواد پس از آسیا شدن، به کمک فشار آب به سطح مخزن هدایت شده و سپس وارد کلاسیفایر می‌شوند. ذرات درشت تر از حد لازم برای نرم شدن مجدد، دوباره به داخل مخزن برمی‌گردند.

 

 

شکل1- 21آسیا سایشی ]16[

 

مزایای زیر را می‌توان برای این نوع آسیا بر شمرد:

 

·        فضای کم

 

·        کاهش سر و صدا

 

·        مصرف انرژی موثر

 

·        کنترل نرم شوندگی مواد

 

·        هزینه‌های سرمایه گذاری و عملیاتی پایین

 

ظرفیت این آسیا‌ها در حدود 100 تن بر ساعت است و محصولی با ابعاد 1 تا 100 میکرون تولید می‌کنند. این دستگاه‌ها برای آسیا کردن خیلی از مواد از جمله کلسیت، ماسه‌های سیلیسی، ماسه‌های آهن دار، فسفات‌ها، اکسید کلسیم، فسفر قرمز، کربن و کائولین مورد استفاده قرار می‌گیرند.

سایش دربالمیل 
1-3 بالمیل: 
 بالمیل کاربرد بسیار وسیعی در صنایع معدنی، سیمان، چینی، کاشی و سرامیک دارد. با توجه به وجود معادن فراوان در ایران و با توجه به این که ایران سومین تولید کننده کاشی و سرامیک جهان محسوب می‌شود و نیاز فراوان کشور به سیمان و رشد روزافزون این صنعت نیاز گسترده کشور به بالمیل را مشخص می‌کند. به همین علت محور اصلی این پروژه تحلیل و بررسی بالمیل قرار گرفته است. شایان ذکر است نتایج حاصل از این پروژه به علت کارکرد مشابه آسیاها با اندکی تغییر قابل استفاده برای انواع دیگر آسیاهای گردان می‌باشد. 
در ادامه انواع بالمیل را معرفی کرده و پس از آن به بررسی اجزای داخلی بالمیل می‌پردازیم. 
1-3-1 انواع بالمیل:

  بالمیل‌ها را بر اساس معیارها مختلف به انواع مختلفی می‌توان تقسیم کرد که در زیر به آن‌ها اشاره می‌کنیم:

 1-3-1-1 بر اساس نوع بدنه:

 ·        مخروطی

 اگر بدنه بالمیل به صورت مخروطی ساخته شود، در حرکت باعث می‌شود، گلوله‌های درشت در ابتدای آسیا و گلوله‌های ریز در انتهای آسیا تجمع یابند. که این استقرار به مکانیزم سایش بسیار کمک می‌کند. در شکل 1-22 تصویری از بالمیل مخروطی ارائه شده است.

 

 

 

 

شکل1- 22 بالمیل مخروطی 
·        استوانه‌ای

اگر بدنه بالمیل به صورت استوانه‌ای ساخته شود، دیگر مزیت فوق را ندارد ولی از طرفی ساخت آن ساده تر و ارزان تر می‌باشد. اگر بخواهیم مزیت جداشدن گلوله‌ها را در بالمیل استوانه‌ای داشته باشیم باید آن را به چند محفظه تقسیم و در هر محفظه گلوله‌ها با سایز متفاوت قرار دهیم، در واقع باید از آسیای لوله‌ای استفاده کنیم.

 
1-3-1-2 بر اساس نوع بار خرد کننده:

 ·        گلوله فولادی

 
·        گلوله سرامیکی (آلومینایی)

 
·        گلوله‌های سیلیسی (قلوه سنگی)

  در فصل آینده در قسمت بررسی پارامترهای طراحی بالمیل به طور مفصل به بررسی این نوع گلوله‌ها پرداخته ایم. 
1-3-1-3 بر اساس نحوه ورود و خروج مواد:

 

 

·        ناپیوسته

 نحوه عملکرد بالمیلهای ناپیوسته به این صورت است که مواد اولیه را به همراه گلوله‌ها به صورت یکجا و به میزان ظرفیت بالمیل درون آن می‌ریزیم و تا زمان معینی تحت سایش قرار می‌دهیم. سپس بالمیل را متوقف کرده و مواد ساییده شده را خارج می‌کنیم و این عمل دوباره تکرار می‌شود. در شکل 1-23 نمونه‌ای از بالمیل ناپیوسته را مشاهده می‌کنید.

 

 

شکل1- 23 بالمیل ناپیوسته

 ·        پیوسته

 در بالمیل‌های پیوسته مواد اولیه به طور پیوسته از یک سمت داخل بالمیل می‌شوند، و پس از ساییده شدن از طرف دیگر بالمیل خارج می‌شوند. به همین علت نیازی به متوقف کردن بالمیل برای بارگیری و تخلیه کردن آن نمی‌باشد. حتی در نوع مخروطی این نوع بالمیل برای شارژ گلوله لازم نیست بالمیل را متوقف کنیم، و گلوله‌ها را همراه مواد اولیه داخل بالمیل می‌کنیم. در شکل 1-24 نمونه‌ای از بالمیل پیوسته مخروطی را مشاهده می‌کنید:

 

 

شکل1- 24 بالمیل پیوسته

 1-3-2 مزایای استفاده از بالمیل پیوسته:

 به علت مزیت‌های فراوان بالمیل‌های پیوسته بسیاری از صنایع با حجم تولید بالا تمایل به استفاده از این نوع بالمیل دارند. در زیر به تعدادی از این مزایا اشاره می‌کنیم:

    الف) بالا بودن کمیت و کیفیت تولید:

 در بالمیل‌های پیوسته مواد به محض اینکه به میزان لازم ساییده شدند از بالمیل خارج شده و جایشان را مواد خام می‌گیرد. در صورتیکه در بالمیل‌های ناپیوسته همه مواد تا پایان فرایید سایش در داخل بالمیل می‌مانند. به همین علت، در بالمیل‌های پیوسته علاوه بر راندمان و سرعت بالاتر، محصول یکنواخت تری نسبت به بالمیل‌های ناپیوسته خواهیم داشت. همچنین  این باعث می‌شود برای تولید میزان یکسان از مواد ساییده شده، در بالمیل‌های پیوسته انرژی کمتری مصرف شود. در ضمن به این نکته نیز باید توجه کرد که زمان‌های توقف در بالمیل‌های ناپیوسته باعث کاهش میزان تولید می‌شود.

  علت استفاده از بالمیل‌های ناپیوسته ارزان بودن آن است. با توجه به ارزان بودن تسمه و پولی نسبت به چرخدنده، سیستم انتقال قدرت در بالمیل‌های ناپیوسته از نوع تسمه و پولی می‌باشد. به علت راندمان پایین تسمه و پولی در انتقال قدرت، عمدتا کل فضای بالمیل ناپیوسته را از گلوله و مواد پر می‌کنند تا نیاز به نیروی کمتری برای چرخاندن داشته و تسمه و پولی قادر به چرخاندن بالمیل باشد. در غیر اینصورت ممان ایجاد شده توسط وزن محتویات بالمیل، باعث لغزش تسمه بر روی بدنه بالمیل می‌شود. با توجه به توضیحات فوق واضح است که استفاده از تسمه و پولی تا چه میزان راندمان سایش را پایین می‌آورد و تنها توجیه استفاده از آن قیمت پایین آن است. در صورتیکه در بالمیل‌های پیوسته حداکثر تا نیمه پر می‌شود، که این به شدت در بهبود مکانیزم سایش کمک می‌کند.

   ب) کاهش فضای لازم برای ماشین آلات:

  به علت پایین بودن سرعت و کمیت تولید محصولات در بالمیل‌های ناپیوسته، برای تولید میزان مشخصی از محصولات، نیاز به استفاده از تعداد بیشتری از این نوع بالمیل نسبت به بالمیل‌های پیوسته داریم. بنابراین استفاده از بالمیل‌های ناپیوسته فضای بیشتری را در کارخانه اشغال می‌کند. البته باید این نکته ذکر شود که چون یک بالمیل پیوسته جای چندین بالمیل ناپیوسته را می‌گیرد، در مواقع بروز مشکل، اگر سریع رفع نشود خسارت زیادی به سودآوری شرکت وارد می‌شود. این نکته اهمیت بیشتر نگهداری را در بالمیل‌های پیوسته می‌رساند.

 پ) انجام فرآیند به صورت تمام اتوماتیک با یک کنترل مرکزی و تعدیل نیروی انسانی:

 به علت انجام فرآیند به صورت پیوسته و ثابت بودن بسیاری از پارامترهای کنترلی اتوماتیک سازی بالمیل‌های پیوسته بدون دخالت انسان ساده تر و کم هزینه تر خواهد بود. علاوه بر این از بالمیل‌های ناپیوسته فقط به علت قیمت کمتر آن نسبت به بالمیل‌های پیوسته استفاده می‌شود. بنابراین با اتوماتیک سازی کامل بالمیل‌های ناپیوسته، استفاده از این نوع بالمیل دیگر توجیه اقتصادی نخواهد داشت.

  ت) کاهش هزینه تولید:

 بالمیل‌های پیوسته در مقایسه با تعداد مشابه از بالمیل‌های ناپیوسته برای تولید میزان مشخصی محصول دارای قیمت بالاتری هستند و برای کارخانجات با حجم تولید پایین استفاده از بالمیل‌های پیوسته مقرون به صرفه نیست. ولی با توجه به مصرف انرژی پایین تر و هزینه تولید کمتر، در حجم تولید بالا در دراز مدت استفاده از بالمیل‌های پیوسته مقرون به صرفه تر است.

  ث) کاهش هزینه در فرآیند خشک کردن:

 در بالمیل‌های پیوسته به دلایل زیر در فرآیند خشک کردن انرژی کمتری مصرف می‌شود:

 1. محصول خروجی بالمیل‌ها دارای درجه حرارت بالایی است. در بالمیل‌های پیوسته  به علت اینکه فرآیند به صورت پیوسته  و اتوماتیک انجام می‌شود، محصول بلافاصله بدون از دست دادن درجه حرارت به خشک کن منتقل می‌شود و در نتیجه انرژی کمتری برای خشک کردن آن نیاز است. ولی در بالمیل‌های ناپیوسته به علت وقفه افتادن در انتقال به خشک کن باید انرژی بیشتری را صرف خشک کردن کرد.

 2. در بالمیل‌ها برای کاهش ویسکوزیته، همراه با مواد اولیه مقداری روانساز داخل بالمیل می‌شود. در بالمیل‌های ناپیوسته به علت طولانی شدن فرآیند سایش اثرات روانساز کاهش می‌یابد و باعث می‌شود ویسکوزیته خروجی نسبت به بالمیل‌های پیوسته بیشتر باشد.

 3. در بالمیل‌های پیوسته به علت نوع فرایند نیاز به اضافه کردن آب کمتری نسبت به بالمیل‌های ناپیوسته داریم و علاوه بر این در خروجی بالمیل می‌توانیم درصدی از آب را جدا کنیم و به آب ورودی بالمیل اضافه کنیم. بنابراین به علت آب کمتر در محصول خروجی نیاز به انرژی کمتری برای خشک کردن آن داریم.

ج) صرفه جویی در مصرف انرژی:

  علاوه بر دلایلی که در قسمت‌های فوق ذکر شد، برای راه اندازی بالمیل‌ها تا زمانیکه به سرعت نامی‌برسند، نیاز به انرژی فراوانی می‌باشد، و به دلیل اینکه در بالمیل‌های پیوسته این زمان‌های توقف حذف می‌شود، بنابراین در مصرف انرژی صرفه جویی فراوانی می‌شود.  
همچنین چون در بالمیل‌های پیوسته از چرخدنده و در بالمیل‌های ناپیوسته از تسمه و پولی  برای انتقال قدرت استفاده می‌شود،  تلفات انرژی در بالمیل‌های پیوسته کمتر می‌باشد.

 1-3-3 تجهیزات مکانیکی بالمیل پیوسته:

   با توجه به پیچیده تر بودن بالمیل پیوسته نسبت به ناپیوسته در این قسمت به معرفی و بررسی تجهیزات مکانیکی بالمیل پیوسته می‌پردازیم.  
  برای به کاربردن بالمیل در یک فرآیند تولید، علاوه  بر تجهیزات مکانیکی بالمیل نیاز به تجهیزات دیگری نیز می‌باشد، که در زیر به آن‌ها اشاره می‌کنیم:

 1. تجهیزات توزین مواد: این تجهیزات از تعدادی سیلو تشکیل شده که مواد اولیه در آن‌ها قرار دارد، این مواد به میزان لازم از سیلوها خارج شده و توسط نوار نقاله به سمت بالمیل هدایت شده تا توسط سیستم ورودی داخل بالمیل شود. علاوه بر این اگر نوع سایش تر باشد ما باید روانساز و آب را نیز به همراه مواد اولیه داخل بالمیل کنیم،که برای این کار نیاز به پمپ داریم.

 
2. سیستم کنترلی بالمیل: برای راه اندازی و متوقف کردن بالمیل، توزین مواد اولیه وآب به میزان مشخص و کنترل و هدایت مواد خروجی نیاز به یک سیستم کنترل داریم که توسط اتاق فرمان کنترل شود. اگر این سیستم کنترلی پیچیده باشد نیاز به یک برنامه کامپیوتری و کنترل بالمیل از طریق کامپیوتر داریم.

 
3. اگر بالمیل را به صورت مدار بسته به کار ببریم، نیاز داریم که مواد خروجی را توسط جداکننده ای در خروجی بالمیل تفکیک کرده و موادی را که هنوز به میزان لازم ساییده نشده اند، به داخل بالمیل هدایت کنیم. جدا کننده‌ها انواع گوناگونی دارند، که از پرکاربردترین آن‌ها می‌توان سیکلون‌ها و سرندها را نام برد.

 به علت گستردگی قسمت‌های فوق در این قسمت تمرکز ما فقط برروی تجهیزات مکانیکی خود بالمیل قرار می‌گیرد. در ادامه به بررسی این تجهیزات می‌پردازیم:

 1-3-3-1بدنه بالمیل:

 بدنه بالمیل از چند قسمت تشکیل شده است:

 
1. پوسته: پوسته بالمیل به دو صورت استوانه‌ای و مخروطی موجود می‌باشد. با توجه به اینکه وزن گلوله‌ها و مواد داخل بالمیل بسیار زیاد است، برای جلوگیری از خمش بالمیل در وسط آن پوسته ضخیمی‌به کار برده می‌شود، که خود این بر وزن زیاد مجموعه افزوده می‌شود. با توجه به اینکه برای جلوگیری از سایش پوسته، لاینرها درون جداره داخلی  نصب می‌شوند، بر روی پوسته سوراخ‌هایی ایجاد می‌کنند که بتوانند لاینرها را به پوسته پیچ کنند. همچنین برای نصب چرخدنده باید مکانی تعبیه شود که بتوان چرخدنده را بر روی پوسته  پیچ کرد.

 
2. درپوش‌ها: درپوش‌ها (شکل1-25) از یک طرف به پوسته پیچ می‌شوند، و از طرف دیگر از داخل یاتاقان‌های دو انتهای بالمیل عبور می‌کند. بنابراین وزن پوسته و محتویات بالمیل توسط این درپوش به یاتاقان‌ها منتقل می‌شود. برخی از سیستم‌های ورودی و خروجی نیز بر روی این درپوش‌ها نصب می‌شود.
 

 

 

 

 

شکل1- 25 درپوش بالمیل

 1-3-3-2یاتاقان‌های بالمیل:

 در بالمیل‌ها از هر دو نوع یاتاقان‌های لغزشی و غلتشی استفاده می‌شود. کاربرد یاتاقان‌های لغزشی به علت قیمت پایین تر در بالمیل‌های ناپیوسته می‌باشد. در بالمیل‌های پیوسته عمدتا از رولربیرینگ‌های کروی[1] استفاده می‌شود، و چون سایز بزرگی دارند قیمت نسبتا بالایی دارند. ( در حدود 30 میلیون تومان) و یکی از گران قیمت ترین اجزای بالمیل‌های پیوسته محسوب می‌شوند.

 1-3-3-3 سیستم انتقال قدرت:

 در بالمیل‌ها برای انتقال قدرت به بدنه بالمیل به طور عمده از دو نوع سیستم استفاده می‌شود، که در زیر به آن‌ها اشاره می‌کنیم:

 1. چرخدنده و پینیون:

 در این نوع سیستم انتقال قدرت، حرکت توسط پینیون از گیربگس به چرخدنده که بر روی بدنه بالمیل نصب شده است، منتقل می‌شود. این سیستم نسبت به تسمه و پولی قیمت و راندمان بالاتری برخوردار است، و کاربرد آن عمدتا در بالمیل پیوسته می‌باشد که نیاز به انتقال قدرت بیشتری دارد. چرخدنده را به علت بزرگ بودن چند تکه می‌سازند تا از طرفی ساخت آن آسان باشد و از طرف دیگر به آسانی بدون نیاز به جابجا کردن بدنه بالمیل بتوان آن را نصب کرد.

 

 

شکل1- 26 نحوه نصب چرخدنده بر روی بالمیل

2. تسمه و پولی:

 در این نوع سیستم انتقال قدرت حرکت توسط تسمه و پولی از موتور یا گیربگس به بالمیل منتقل می‌شود. کاربرد عمده این سیستم انتقال قدرت در بالمیل‌های ناپیوسته می‌باشد. زیرا در این بالمیل‌ها مهم ترین بحث اقتصادی بودن آن است و تسمه و پولی بسیار ارزان تر چرخدنده است. تسمه و پولی راندمان پایین تری نسبت به چرخدنده دارد، و برای جاهایی که بار زیادی موجود می‌باشد، این نوع سیستم انتقال قدرت مناسب نمی‌باشد. به علت راندمان پایین تسمه و پولی در انتقال قدرت، عمدتا کل فضای بالمیل ناپیوسته را از گلوله و مواد پر می‌کنند تا نیاز به نیروی کمتری برای چرخاندن داشته و تسمه و پولی قادر به چرخاندن بالمیل باشد. در غیر اینصورت ممان ایجاد شده توسط وزن محتویات بالمیل، باعث لغزش تسمه بر روی بدنه بالمیل می‌شود. با توجه به توضیحات فوق واضح است که استفاده از تسمه و پولی تا چه میزان راندمان سایش را پایین می‌آورد و تنها توجیه استفاده از آن قیمت پایین آن است. 

 

 

شکل1- 27 سیستم انتقال قدرت تسمه و پولی

 برای انتقال قدرت از موتور به پینیون یا پولی چند روش وجود دارد، که به طور اجمالی در زیر آن‌ها را توضیح خواهیم داد:

 1. انتقال قدرت مستقیم:

 در این سیستم انتقال قدرت (شکل 1-28) موتور سرعت پایین به طور مستقیم به چرخدنده یا پینیون متصل می‌شود، این سیستم جای کمی‌می‌گیرد و می‌توان برای کاهش تورک راه انداز از هیدروکوپلینگ استفاده کرد.

 

 

شکل1- 28 انتقال قدرت مستقیم

 2. بوسیله تسمه و پولی

 این نوع سیستم به علت ارزان بودن عمدتا در بالمیل‌های ناپیوسته کاربرد دارد، و در آن سرعت موتور ابتدا در یک مرحله بوسیله تسمه و پولی کاهش یافته و بار دیگر در مرحله دوم توسط یک تسمه و پولی دیگر سرعت به سرعت نامی‌بالمیل کاهش می‌یابد و به این ترتیب قدرت در دو مرحله به بالمیل انتقال می‌یابد.

 

 

شکل1- 29 انتقال قدرت بوسیله تسمه و پولی

3. بوسیله گیربگس

در این سیستم همانگونه که در شکل 1-30 مشاهده می‌کنید، قدرت از طریق گیربگس به چرخدنده یا پینیون منتقل می‌شود. این سیستم پرکاربردترین سیستم می‌باشد. در این جا نیز می‌توان از هیدروکوپلینگ برای کاهش تورک راه انداز استفاده کرد. بعضی از گیربگس‌ها مجهز به یک سیستم کمکی می‌باشند، که با یک موتور با توان کم و نسبت تبدیل زیاد بالمیل را در شرایط خاص می‌چرخاند. در قسمت‌های بعدی عملکرد دقیق این سیستم تشریح خواهد شد.

 

 

شکل1- 30 بوسیله گیربگس

  سیستم‌های انتقال قدرت عمدتا از موتور AC استفاده می‌شود و موارد نادری مشاهده می‌شود که از موتور دیزلی استفاده می‌شود. در شکل 1-31 یکی از این موارد نشان داده شده است.

شکل1- 31 استفاده از موتور دیزلی در بالمیل

 1-3-3-4 مکانیزم‌های ورودی:

در بالمیل‌های پیوسته برای وارد کردن مواد اولیه داخل بالمیل مکانیزم‌هایی وجود دارد که در زیر به آن‌ها اشاره می‌کنیم:

1. ملاقه ای[2]: در این مکانیزم مواد ورودی در یک مخزن قرار گرفته، ورودی ملاقه‌ای که به بدنه بالمیل فیکس شده و با آن می‌چرخد، از داخل مخزن مواد را از طریق بخش ملاقه‌ای خود به داخل بالمیل هدایت می‌کند. اگر درجه انباشتگی بالمیل زیاد بوده ( 45 تا 50 درصد) از این نوع ورودی استفاده می‌کنند. این ورودی قدیمی‌بوده و کمتر امروزه کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. با توجه به سرعت تولید از ورودی‌های تک ملاقه‌ای و دو ملاقه‌ای استفاده می‌شود. در شکل‌های 1-32 و 1-33 این دو نوع ورودی را مشاهده می‌کنید.

 

 

شکل1- 32 ورودی تک ملاقه‌ای

 

 

شکل1- 33 وروددی دوملاقه‌ای

 2. ناودانی[3]: مواد بوسیله این نوع ورودی تحت تاثیر نیروی وزنشان به داخل بالمیا هدایت می‌شوند. شکل 1-34 این نوع ورودی را نمایش می‌دهد. این نوع ورودی یکی از ارزان ترین انواع ورودی می‌باشد.

 

 

شکل1- 34 ورودی ناودانی

 3. ارتعاشی[4]: در این مکانیزم مواد ورودی بر روی صفحه‌ای در حال ارتعاش ریخته شده و به علت ارتعاشات صفحه مواد به داخل بالمیل هدایت می‌شوند.

 4. ورودی استوانه ای[5]: در این نوع ورودی همانطور که در شکل 1-35 مشاهده می‌کنید، در داخل یک استوانه یک بخش حلزونی قرار گرفته، به‌طوریکه مواد ورودی که داخل این قسمت می‌شوند، توسط بخش حلزونی به طور خودبه‌خود به داخل بالمیل هدایت می‌شوند. این نوع ورودی را عموما به همراه ورودی ناودانی یا لرزشی به‌کار می‌برند.

 

 

شکل1- 35 ورودی استوانه‌ای

 1-3-3-5 مکانیزم‌های خروجی:

   برای خارج کردن مواد از داخل بالمیل برای سایش تر به طور کلی سه روش وجود دارد که در ادامه شرح داده خواهند شد:

 1. تخلیه سرریزی[6]: برای بدست آوردن محصولی دانه ریز از تخلیه سرریزی استفاده می‌کنند. همانطور که در شکل 1-36 مشاهده می‌کنید، مواد بدون این که جداکننده‌ای در داخل بالمیل باشد به‌راحتی از آن خارج می‌شوند. از مزایای این مکانیزم طراحی ساده و بازرسی و تعویض آسان لاینرها می‌باشد. این مکانیزم از کاربرد فراوانی برخوردار است.

 

 

شکل1- 36 تخلیه سرریزی

در بیرون بالمیل استوانه مشبکی به بدنه وصل شده، که با چرخش بالمیل مواد آسیا شده از محیط استوانه خارج شده و موادی که هنوز به اندازه کافی آسیا نشده‌اند در طول استوانه حرکت می‌کنند، تا دوباره به داخل بالمیل بازگردانده شوند. در شکل 1-37 یک بالمیل که از نوع تخلیه سرریزی است مشاهده می‌کنید.

 

 

شکل1- 37 بالمیل با تخلیه سرریزی

 2. تخلیه شبکه‌ای کامل[7]: همانطور که در شکل 1-38 مشاهده می‌کنید، انتهای بالمیل را به صورت شبکه‌ای می‌سازند، تا از همان داخل بالمیل مواد را جداسازی کنند، البته این به این معنی نیست که در خارج بالمیل نیاز به جداکننده نداریم. زیرا سوراخ‌های این صفحه مشبک درشت بوده و برای این است که سطح دوغاب را در بالمیل پایین آورند. از این نوع مکانیزم تخلیه برای بدست آوردن محصول دانه درشت استفاده می‌شود. از ویژگی‌های این مکانیزم این است که درجه انباشتگی بالمیل را تا 50 درصد می‌توان بالا برد.

 

 

شکل1- 38 تخلیه شبکه‌ای کامل

 این صفحه مشبک می‌تواند جزیی از درپوش بیرونی باشد، یعنی به همراه آن ساخته شود، یا این که بوسیله لاینرهای خاص در انتها ایجاد شود. در شکل زیر یک مکانیزم تخلیه شبکه‌ای را ملاحظه می‌کنید که به همراه درپوش خروجی ساخته‌شده‌است.

 

 

شکل1- 39 صفحه مشبک انتهای بالمیل

 3. تخلیه نیم شبکه ای[8]: تفاوت این نوع مکانیزم تخلیه با مکانیزم قبلی این است که نیمی‌از خروجی شبکه بندی شده است و نسبت به حالت قبل سطح دوغاب بالاتر می‌باشد ولی میزان مواد خروجی کمتر خواهد بود. در شکل 1-40 این نوع مکانیزم را مشاهده می‌کنید.

 

 

شکل1- 40 تخلیه نیم‌شبکه‌ای

 1-4 طراحی خطوط خردایش و سایش:

 واضح است اگر بخواهیم سنگی را تبدیل به ذرات به اندازه دلخواه کنیم، باید مجموعه‌ای از سنگ‌شکن‌ها و آسیاها را با توجه به سختی مواد و حجم تولید به صورت یک مجموعه به کار ببریم، برای این کار جداولی در هندبوک‌ها موجود می‌باشد که ما را در انتخاب سنگ‌شکن‌ها و آسیاها یاری می‌کند. در شکل1-41 یکی از این جداول به عنوان نمونه آمده است:

 

 

شکل1- 41 انتخاب سنگ‌شکن یا آسیا ]11[

 

 

به‌عنوان مثال کاربردی، در کارخانجات کاشی و سرامیک و کارخانجات استخراج موادمعدنی از دو سنگ‌شکن مخروطی و فکی به صورت سری برای فرآیند پیش‌سایش استفاده می‌شود. برای این منظور ابتدا با استفاده از سنگ‌شکن فکی مواد را تا اندازه‌ای خرد کرده و سپس با استفاده از سنگ‌شکن مخروطی مواد را به اندازه‌ای بین 3 تا 10 میلی‌متر می‌رسانند. پس از فرآیند خردایش از بالمیل برای فرآیند سایش استفاده می‌شود. در بعضی از کارخانجات استخراج  مواد معدنی نظیر روی به علت سختی مواد قبل از بالمیل از آسیای میله‌ای استفاده می‌کنند.

   در شکل 1-42 به طور شماتیک خط تولید شرکت روی تیران به عنوان مثال نشان داده شده است:

 

 

شکل1- 42 خط سایش کارخانه روی تیران

سایش دربالمیل 
1-3 بالمیل: 
 بالمیل کاربرد بسیار وسیعی در صنایع معدنی، سیمان، چینی، کاشی و سرامیک دارد. با توجه به وجود معادن فراوان در ایران و با توجه به این که ایران سومین تولید کننده کاشی و سرامیک جهان محسوب می‌شود و نیاز فراوان کشور به سیمان و رشد روزافزون این صنعت نیاز گسترده کشور به بالمیل را مشخص می‌کند. به همین علت محور اصلی این پروژه تحلیل و بررسی بالمیل قرار گرفته است. شایان ذکر است نتایج حاصل از این پروژه به علت کارکرد مشابه آسیاها با اندکی تغییر قابل استفاده برای انواع دیگر آسیاهای گردان می‌باشد. 
در ادامه انواع بالمیل را معرفی کرده و پس از آن به بررسی اجزای داخلی بالمیل می‌پردازیم. 
1-3-1 انواع بالمیل:

  بالمیل‌ها را بر اساس معیارها مختلف به انواع مختلفی می‌توان تقسیم کرد که در زیر به آن‌ها اشاره می‌کنیم:

 1-3-1-1 بر اساس نوع بدنه:

 ·        مخروطی

 اگر بدنه بالمیل به صورت مخروطی ساخته شود، در حرکت باعث می‌شود، گلوله‌های درشت در ابتدای آسیا و گلوله‌های ریز در انتهای آسیا تجمع یابند. که این استقرار به مکانیزم سایش بسیار کمک می‌کند. در شکل 1-22 تصویری از بالمیل مخروطی ارائه شده است.

 

 

 

 

شکل1- 22 بالمیل مخروطی 
·        استوانه‌ای

اگر بدنه بالمیل به صورت استوانه‌ای ساخته شود، دیگر مزیت فوق را ندارد ولی از طرفی ساخت آن ساده تر و ارزان تر می‌باشد. اگر بخواهیم مزیت جداشدن گلوله‌ها را در بالمیل استوانه‌ای داشته باشیم باید آن را به چند محفظه تقسیم و در هر محفظه گلوله‌ها با سایز متفاوت قرار دهیم، در واقع باید از آسیای لوله‌ای استفاده کنیم.

 
1-3-1-2 بر اساس نوع بار خرد کننده:

 ·        گلوله فولادی

 
·        گلوله سرامیکی (آلومینایی)

 
·        گلوله‌های سیلیسی (قلوه سنگی)

  در فصل آینده در قسمت بررسی پارامترهای طراحی بالمیل به طور مفصل به بررسی این نوع گلوله‌ها پرداخته ایم. 
1-3-1-3 بر اساس نحوه ورود و خروج مواد:

 

 

·        ناپیوسته

 نحوه عملکرد بالمیلهای ناپیوسته به این صورت است که مواد اولیه را به همراه گلوله‌ها به صورت یکجا و به میزان ظرفیت بالمیل درون آن می‌ریزیم و تا زمان معینی تحت سایش قرار می‌دهیم. سپس بالمیل را متوقف کرده و مواد ساییده شده را خارج می‌کنیم و این عمل دوباره تکرار می‌شود. در شکل 1-23 نمونه‌ای از بالمیل ناپیوسته را مشاهده می‌کنید.

 

 

شکل1- 23 بالمیل ناپیوسته

 ·        پیوسته

 در بالمیل‌های پیوسته مواد اولیه به طور پیوسته از یک سمت داخل بالمیل می‌شوند، و پس از ساییده شدن از طرف دیگر بالمیل خارج می‌شوند. به همین علت نیازی به متوقف کردن بالمیل برای بارگیری و تخلیه کردن آن نمی‌باشد. حتی در نوع مخروطی این نوع بالمیل برای شارژ گلوله لازم نیست بالمیل را متوقف کنیم، و گلوله‌ها را همراه مواد اولیه داخل بالمیل می‌کنیم. در شکل 1-24 نمونه‌ای از بالمیل پیوسته مخروطی را مشاهده می‌کنید:

 

 

شکل1- 24 بالمیل پیوسته

 1-3-2 مزایای استفاده از بالمیل پیوسته:

 به علت مزیت‌های فراوان بالمیل‌های پیوسته بسیاری از صنایع با حجم تولید بالا تمایل به استفاده از این نوع بالمیل دارند. در زیر به تعدادی از این مزایا اشاره می‌کنیم:

    الف) بالا بودن کمیت و کیفیت تولید:

 در بالمیل‌های پیوسته مواد به محض اینکه به میزان لازم ساییده شدند از بالمیل خارج شده و جایشان را مواد خام می‌گیرد. در صورتیکه در بالمیل‌های ناپیوسته همه مواد تا پایان فرایید سایش در داخل بالمیل می‌مانند. به همین علت، در بالمیل‌های پیوسته علاوه بر راندمان و سرعت بالاتر، محصول یکنواخت تری نسبت به بالمیل‌های ناپیوسته خواهیم داشت. همچنین  این باعث می‌شود برای تولید میزان یکسان از مواد ساییده شده، در بالمیل‌های پیوسته انرژی کمتری مصرف شود. در ضمن به این نکته نیز باید توجه کرد که زمان‌های توقف در بالمیل‌های ناپیوسته باعث کاهش میزان تولید می‌شود.

  علت استفاده از بالمیل‌های ناپیوسته ارزان بودن آن است. با توجه به ارزان بودن تسمه و پولی نسبت به چرخدنده، سیستم انتقال قدرت در بالمیل‌های ناپیوسته از نوع تسمه و پولی می‌باشد. به علت راندمان پایین تسمه و پولی در انتقال قدرت، عمدتا کل فضای بالمیل ناپیوسته را از گلوله و مواد پر می‌کنند تا نیاز به نیروی کمتری برای چرخاندن داشته و تسمه و پولی قادر به چرخاندن بالمیل باشد. در غیر اینصورت ممان ایجاد شده توسط وزن محتویات بالمیل، باعث لغزش تسمه بر روی بدنه بالمیل می‌شود. با توجه به توضیحات فوق واضح است که استفاده از تسمه و پولی تا چه میزان راندمان سایش را پایین می‌آورد و تنها توجیه استفاده از آن قیمت پایین آن است. در صورتیکه در بالمیل‌های پیوسته حداکثر تا نیمه پر می‌شود، که این به شدت در بهبود مکانیزم سایش کمک می‌کند.

   ب) کاهش فضای لازم برای ماشین آلات:

  به علت پایین بودن سرعت و کمیت تولید محصولات در بالمیل‌های ناپیوسته، برای تولید میزان مشخصی از محصولات، نیاز به استفاده از تعداد بیشتری از این نوع بالمیل نسبت به بالمیل‌های پیوسته داریم. بنابراین استفاده از بالمیل‌های ناپیوسته فضای بیشتری را در کارخانه اشغال می‌کند. البته باید این نکته ذکر شود که چون یک بالمیل پیوسته جای چندین بالمیل ناپیوسته را می‌گیرد، در مواقع بروز مشکل، اگر سریع رفع نشود خسارت زیادی به سودآوری شرکت وارد می‌شود. این نکته اهمیت بیشتر نگهداری را در بالمیل‌های پیوسته می‌رساند.

 پ) انجام فرآیند به صورت تمام اتوماتیک با یک کنترل مرکزی و تعدیل نیروی انسانی:

 به علت انجام فرآیند به صورت پیوسته و ثابت بودن بسیاری از پارامترهای کنترلی اتوماتیک سازی بالمیل‌های پیوسته بدون دخالت انسان ساده تر و کم هزینه تر خواهد بود. علاوه بر این از بالمیل‌های ناپیوسته فقط به علت قیمت کمتر آن نسبت به بالمیل‌های پیوسته استفاده می‌شود. بنابراین با اتوماتیک سازی کامل بالمیل‌های ناپیوسته، استفاده از این نوع بالمیل دیگر توجیه اقتصادی نخواهد داشت.

  ت) کاهش هزینه تولید:

 بالمیل‌های پیوسته در مقایسه با تعداد مشابه از بالمیل‌های ناپیوسته برای تولید میزان مشخصی محصول دارای قیمت بالاتری هستند و برای کارخانجات با حجم تولید پایین استفاده از بالمیل‌های پیوسته مقرون به صرفه نیست. ولی با توجه به مصرف انرژی پایین تر و هزینه تولید کمتر، در حجم تولید بالا در دراز مدت استفاده از بالمیل‌های پیوسته مقرون به صرفه تر است.

  ث) کاهش هزینه در فرآیند خشک کردن:

 در بالمیل‌های پیوسته به دلایل زیر در فرآیند خشک کردن انرژی کمتری مصرف می‌شود:

 1. محصول خروجی بالمیل‌ها دارای درجه حرارت بالایی است. در بالمیل‌های پیوسته  به علت اینکه فرآیند به صورت پیوسته  و اتوماتیک انجام می‌شود، محصول بلافاصله بدون از دست دادن درجه حرارت به خشک کن منتقل می‌شود و در نتیجه انرژی کمتری برای خشک کردن آن نیاز است. ولی در بالمیل‌های ناپیوسته به علت وقفه افتادن در انتقال به خشک کن باید انرژی بیشتری را صرف خشک کردن کرد.

 2. در بالمیل‌ها برای کاهش ویسکوزیته، همراه با مواد اولیه مقداری روانساز داخل بالمیل می‌شود. در بالمیل‌های ناپیوسته به علت طولانی شدن فرآیند سایش اثرات روانساز کاهش می‌یابد و باعث می‌شود ویسکوزیته خروجی نسبت به بالمیل‌های پیوسته بیشتر باشد.

 3. در بالمیل‌های پیوسته به علت نوع فرایند نیاز به اضافه کردن آب کمتری نسبت به بالمیل‌های ناپیوسته داریم و علاوه بر این در خروجی بالمیل می‌توانیم درصدی از آب را جدا کنیم و به آب ورودی بالمیل اضافه کنیم. بنابراین به علت آب کمتر در محصول خروجی نیاز به انرژی کمتری برای خشک کردن آن داریم.

ج) صرفه جویی در مصرف انرژی:

  علاوه بر دلایلی که در قسمت‌های فوق ذکر شد، برای راه اندازی بالمیل‌ها تا زمانیکه به سرعت نامی‌برسند، نیاز به انرژی فراوانی می‌باشد، و به دلیل اینکه در بالمیل‌های پیوسته این زمان‌های توقف حذف می‌شود، بنابراین در مصرف انرژی صرفه جویی فراوانی می‌شود.  
همچنین چون در بالمیل‌های پیوسته از چرخدنده و در بالمیل‌های ناپیوسته از تسمه و پولی  برای انتقال قدرت استفاده می‌شود،  تلفات انرژی در بالمیل‌های پیوسته کمتر می‌باشد.

 1-3-3 تجهیزات مکانیکی بالمیل پیوسته:

   با توجه به پیچیده تر بودن بالمیل پیوسته نسبت به ناپیوسته در این قسمت به معرفی و بررسی تجهیزات مکانیکی بالمیل پیوسته می‌پردازیم.  
  برای به کاربردن بالمیل در یک فرآیند تولید، علاوه  بر تجهیزات مکانیکی بالمیل نیاز به تجهیزات دیگری نیز می‌باشد، که در زیر به آن‌ها اشاره می‌کنیم:

 1. تجهیزات توزین مواد: این تجهیزات از تعدادی سیلو تشکیل شده که مواد اولیه در آن‌ها قرار دارد، این مواد به میزان لازم از سیلوها خارج شده و توسط نوار نقاله به سمت بالمیل هدایت شده تا توسط سیستم ورودی داخل بالمیل شود. علاوه بر این اگر نوع سایش تر باشد ما باید روانساز و آب را نیز به همراه مواد اولیه داخل بالمیل کنیم،که برای این کار نیاز به پمپ داریم.

 
2. سیستم کنترلی بالمیل: برای راه اندازی و متوقف کردن بالمیل، توزین مواد اولیه وآب به میزان مشخص و کنترل و هدایت مواد خروجی نیاز به یک سیستم کنترل داریم که توسط اتاق فرمان کنترل شود. اگر این سیستم کنترلی پیچیده باشد نیاز به یک برنامه کامپیوتری و کنترل بالمیل از طریق کامپیوتر داریم.

 
3. اگر بالمیل را به صورت مدار بسته به کار ببریم، نیاز داریم که مواد خروجی را توسط جداکننده ای در خروجی بالمیل تفکیک کرده و موادی را که هنوز به میزان لازم ساییده نشده اند، به داخل بالمیل هدایت کنیم. جدا کننده‌ها انواع گوناگونی دارند، که از پرکاربردترین آن‌ها می‌توان سیکلون‌ها و سرندها را نام برد.

 به علت گستردگی قسمت‌های فوق در این قسمت تمرکز ما فقط برروی تجهیزات مکانیکی خود بالمیل قرار می‌گیرد. در ادامه به بررسی این تجهیزات می‌پردازیم:

 1-3-3-1بدنه بالمیل:

 بدنه بالمیل از چند قسمت تشکیل شده است:

 
1. پوسته: پوسته بالمیل به دو صورت استوانه‌ای و مخروطی موجود می‌باشد. با توجه به اینکه وزن گلوله‌ها و مواد داخل بالمیل بسیار زیاد است، برای جلوگیری از خمش بالمیل در وسط آن پوسته ضخیمی‌به کار برده می‌شود، که خود این بر وزن زیاد مجموعه افزوده می‌شود. با توجه به اینکه برای جلوگیری از سایش پوسته، لاینرها درون جداره داخلی  نصب می‌شوند، بر روی پوسته سوراخ‌هایی ایجاد می‌کنند که بتوانند لاینرها را به پوسته پیچ کنند. همچنین برای نصب چرخدنده باید مکانی تعبیه شود که بتوان چرخدنده را بر روی پوسته  پیچ کرد.

 
2. درپوش‌ها: درپوش‌ها (شکل1-25) از یک طرف به پوسته پیچ می‌شوند، و از طرف دیگر از داخل یاتاقان‌های دو انتهای بالمیل عبور می‌کند. بنابراین وزن پوسته و محتویات بالمیل توسط این درپوش به یاتاقان‌ها منتقل می‌شود. برخی از سیستم‌های ورودی و خروجی نیز بر روی این درپوش‌ها نصب می‌شود.
 

 

 

 

 

شکل1- 25 درپوش بالمیل

 1-3-3-2یاتاقان‌های بالمیل:

 در بالمیل‌ها از هر دو نوع یاتاقان‌های لغزشی و غلتشی استفاده می‌شود. کاربرد یاتاقان‌های لغزشی به علت قیمت پایین تر در بالمیل‌های ناپیوسته می‌باشد. در بالمیل‌های پیوسته عمدتا از رولربیرینگ‌های کروی[1] استفاده می‌شود، و چون سایز بزرگی دارند قیمت نسبتا بالایی دارند. ( در حدود 30 میلیون تومان) و یکی از گران قیمت ترین اجزای بالمیل‌های پیوسته محسوب می‌شوند.

 1-3-3-3 سیستم انتقال قدرت:

 در بالمیل‌ها برای انتقال قدرت به بدنه بالمیل به طور عمده از دو نوع سیستم استفاده می‌شود، که در زیر به آن‌ها اشاره می‌کنیم:

 1. چرخدنده و پینیون:

 در این نوع سیستم انتقال قدرت، حرکت توسط پینیون از گیربگس به چرخدنده که بر روی بدنه بالمیل نصب شده است، منتقل می‌شود. این سیستم نسبت به تسمه و پولی قیمت و راندمان بالاتری برخوردار است، و کاربرد آن عمدتا در بالمیل پیوسته می‌باشد که نیاز به انتقال قدرت بیشتری دارد. چرخدنده را به علت بزرگ بودن چند تکه می‌سازند تا از طرفی ساخت آن آسان باشد و از طرف دیگر به آسانی بدون نیاز به جابجا کردن بدنه بالمیل بتوان آن را نصب کرد.

 

 

شکل1- 26 نحوه نصب چرخدنده بر روی بالمیل

2. تسمه و پولی:

 در این نوع سیستم انتقال قدرت حرکت توسط تسمه و پولی از موتور یا گیربگس به بالمیل منتقل می‌شود. کاربرد عمده این سیستم انتقال قدرت در بالمیل‌های ناپیوسته می‌باشد. زیرا در این بالمیل‌ها مهم ترین بحث اقتصادی بودن آن است و تسمه و پولی بسیار ارزان تر چرخدنده است. تسمه و پولی راندمان پایین تری نسبت به چرخدنده دارد، و برای جاهایی که بار زیادی موجود می‌باشد، این نوع سیستم انتقال قدرت مناسب نمی‌باشد. به علت راندمان پایین تسمه و پولی در انتقال قدرت، عمدتا کل فضای بالمیل ناپیوسته را از گلوله و مواد پر می‌کنند تا نیاز به نیروی کمتری برای چرخاندن داشته و تسمه و پولی قادر به چرخاندن بالمیل باشد. در غیر اینصورت ممان ایجاد شده توسط وزن محتویات بالمیل، باعث لغزش تسمه بر روی بدنه بالمیل می‌شود. با توجه به توضیحات فوق واضح است که استفاده از تسمه و پولی تا چه میزان راندمان سایش را پایین می‌آورد و تنها توجیه استفاده از آن قیمت پایین آن است. 

 

 

شکل1- 27 سیستم انتقال قدرت تسمه و پولی

 برای انتقال قدرت از موتور به پینیون یا پولی چند روش وجود دارد، که به طور اجمالی در زیر آن‌ها را توضیح خواهیم داد:

 1. انتقال قدرت مستقیم:

 در این سیستم انتقال قدرت (شکل 1-28) موتور سرعت پایین به طور مستقیم به چرخدنده یا پینیون متصل می‌شود، این سیستم جای کمی‌می‌گیرد و می‌توان برای کاهش تورک راه انداز از هیدروکوپلینگ استفاده کرد.

 

 

شکل1- 28 انتقال قدرت مستقیم

 2. بوسیله تسمه و پولی

 این نوع سیستم به علت ارزان بودن عمدتا در بالمیل‌های ناپیوسته کاربرد دارد، و در آن سرعت موتور ابتدا در یک مرحله بوسیله تسمه و پولی کاهش یافته و بار دیگر در مرحله دوم توسط یک تسمه و پولی دیگر سرعت به سرعت نامی‌بالمیل کاهش می‌یابد و به این ترتیب قدرت در دو مرحله به بالمیل انتقال می‌یابد.

 

 

شکل1- 29 انتقال قدرت بوسیله تسمه و پولی

3. بوسیله گیربگس

در این سیستم همانگونه که در شکل 1-30 مشاهده می‌کنید، قدرت از طریق گیربگس به چرخدنده یا پینیون منتقل می‌شود. این سیستم پرکاربردترین سیستم می‌باشد. در این جا نیز می‌توان از هیدروکوپلینگ برای کاهش تورک راه انداز استفاده کرد. بعضی از گیربگس‌ها مجهز به یک سیستم کمکی می‌باشند، که با یک موتور با توان کم و نسبت تبدیل زیاد بالمیل را در شرایط خاص می‌چرخاند. در قسمت‌های بعدی عملکرد دقیق این سیستم تشریح خواهد شد.

 

 

شکل1- 30 بوسیله گیربگس

  سیستم‌های انتقال قدرت عمدتا از موتور AC استفاده می‌شود و موارد نادری مشاهده می‌شود که از موتور دیزلی استفاده می‌شود. در شکل 1-31 یکی از این موارد نشان داده شده است.

شکل1- 31 استفاده از موتور دیزلی در بالمیل

 1-3-3-4 مکانیزم‌های ورودی:

در بالمیل‌های پیوسته برای وارد کردن مواد اولیه داخل بالمیل مکانیزم‌هایی وجود دارد که در زیر به آن‌ها اشاره می‌کنیم:

1. ملاقه ای[2]: در این مکانیزم مواد ورودی در یک مخزن قرار گرفته، ورودی ملاقه‌ای که به بدنه بالمیل فیکس شده و با آن می‌چرخد، از داخل مخزن مواد را از طریق بخش ملاقه‌ای خود به داخل بالمیل هدایت می‌کند. اگر درجه انباشتگی بالمیل زیاد بوده ( 45 تا 50 درصد) از این نوع ورودی استفاده می‌کنند. این ورودی قدیمی‌بوده و کمتر امروزه کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. با توجه به سرعت تولید از ورودی‌های تک ملاقه‌ای و دو ملاقه‌ای استفاده می‌شود. در شکل‌های 1-32 و 1-33 این دو نوع ورودی را مشاهده می‌کنید.

 

 

شکل1- 32 ورودی تک ملاقه‌ای

 

 

شکل1- 33 وروددی دوملاقه‌ای

 2. ناودانی[3]: مواد بوسیله این نوع ورودی تحت تاثیر نیروی وزنشان به داخل بالمیا هدایت می‌شوند. شکل 1-34 این نوع ورودی را نمایش می‌دهد. این نوع ورودی یکی از ارزان ترین انواع ورودی می‌باشد.

 

 

شکل1- 34 ورودی ناودانی

 3. ارتعاشی[4]: در این مکانیزم مواد ورودی بر روی صفحه‌ای در حال ارتعاش ریخته شده و به علت ارتعاشات صفحه مواد به داخل بالمیل هدایت می‌شوند.

 4. ورودی استوانه ای[5]: در این نوع ورودی همانطور که در شکل 1-35 مشاهده می‌کنید، در داخل یک استوانه یک بخش حلزونی قرار گرفته، به‌طوریکه مواد ورودی که داخل این قسمت می‌شوند، توسط بخش حلزونی به طور خودبه‌خود به داخل بالمیل هدایت می‌شوند. این نوع ورودی را عموما به همراه ورودی ناودانی یا لرزشی به‌کار می‌برند.

 

 

شکل1- 35 ورودی استوانه‌ای

 1-3-3-5 مکانیزم‌های خروجی:

   برای خارج کردن مواد از داخل بالمیل برای سایش تر به طور کلی سه روش وجود دارد که در ادامه شرح داده خواهند شد:

 1. تخلیه سرریزی[6]: برای بدست آوردن محصولی دانه ریز از تخلیه سرریزی استفاده می‌کنند. همانطور که در شکل 1-36 مشاهده می‌کنید، مواد بدون این که جداکننده‌ای در داخل بالمیل باشد به‌راحتی از آن خارج می‌شوند. از مزایای این مکانیزم طراحی ساده و بازرسی و تعویض آسان لاینرها می‌باشد. این مکانیزم از کاربرد فراوانی برخوردار است.

 

 

شکل1- 36 تخلیه سرریزی

در بیرون بالمیل استوانه مشبکی به بدنه وصل شده، که با چرخش بالمیل مواد آسیا شده از محیط استوانه خارج شده و موادی که هنوز به اندازه کافی آسیا نشده‌اند در طول استوانه حرکت می‌کنند، تا دوباره به داخل بالمیل بازگردانده شوند. در شکل 1-37 یک بالمیل که از نوع تخلیه سرریزی است مشاهده می‌کنید.

 

 

شکل1- 37 بالمیل با تخلیه سرریزی

 2. تخلیه شبکه‌ای کامل[7]: همانطور که در شکل 1-38 مشاهده می‌کنید، انتهای بالمیل را به صورت شبکه‌ای می‌سازند، تا از همان داخل بالمیل مواد را جداسازی کنند، البته این به این معنی نیست که در خارج بالمیل نیاز به جداکننده نداریم. زیرا سوراخ‌های این صفحه مشبک درشت بوده و برای این است که سطح دوغاب را در بالمیل پایین آورند. از این نوع مکانیزم تخلیه برای بدست آوردن محصول دانه درشت استفاده می‌شود. از ویژگی‌های این مکانیزم این است که درجه انباشتگی بالمیل را تا 50 درصد می‌توان بالا برد.

 

 

شکل1- 38 تخلیه شبکه‌ای کامل

 این صفحه مشبک می‌تواند جزیی از درپوش بیرونی باشد، یعنی به همراه آن ساخته شود، یا این که بوسیله لاینرهای خاص در انتها ایجاد شود. در شکل زیر یک مکانیزم تخلیه شبکه‌ای را ملاحظه می‌کنید که به همراه درپوش خروجی ساخته‌شده‌است.

 

 

شکل1- 39 صفحه مشبک انتهای بالمیل

 3. تخلیه نیم شبکه ای[8]: تفاوت این نوع مکانیزم تخلیه با مکانیزم قبلی این است که نیمی‌از خروجی شبکه بندی شده است و نسبت به حالت قبل سطح دوغاب بالاتر می‌باشد ولی میزان مواد خروجی کمتر خواهد بود. در شکل 1-40 این نوع مکانیزم را مشاهده می‌کنید.

 

 

شکل1- 40 تخلیه نیم‌شبکه‌ای

 1-4 طراحی خطوط خردایش و سایش:

 واضح است اگر بخواهیم سنگی را تبدیل به ذرات به اندازه دلخواه کنیم، باید مجموعه‌ای از سنگ‌شکن‌ها و آسیاها را با توجه به سختی مواد و حجم تولید به صورت یک مجموعه به کار ببریم، برای این کار جداولی در هندبوک‌ها موجود می‌باشد که ما را در انتخاب سنگ‌شکن‌ها و آسیاها یاری می‌کند. در شکل1-41 یکی از این جداول به عنوان نمونه آمده است:

 

 

شکل1- 41 انتخاب سنگ‌شکن یا آسیا ]11[

 

 

به‌عنوان مثال کاربردی، در کارخانجات کاشی و سرامیک و کارخانجات استخراج موادمعدنی از دو سنگ‌شکن مخروطی و فکی به صورت سری برای فرآیند پیش‌سایش استفاده می‌شود. برای این منظور ابتدا با استفاده از سنگ‌شکن فکی مواد را تا اندازه‌ای خرد کرده و سپس با استفاده از سنگ‌شکن مخروطی مواد را به اندازه‌ای بین 3 تا 10 میلی‌متر می‌رسانند. پس از فرآیند خردایش از بالمیل برای فرآیند سایش استفاده می‌شود. در بعضی از کارخانجات استخراج  مواد معدنی نظیر روی به علت سختی مواد قبل از بالمیل از آسیای میله‌ای استفاده می‌کنند.

   در شکل 1-42 به طور شماتیک خط تولید شرکت روی تیران به عنوان مثال نشان داده شده است:

 

 

شکل1- 42 خط سایش کارخانه روی تیران

سنگ شکنها و انواع آنها

 

 

کاهش اندازه مواد به طوری که برای مراحل بعدی تولید قابل استفاده باشند توسط سنگ شکنها صورت می گیرد. غالبا سنگهای که در اثر انفجار بوجود می آیند درشت و دارای رطوبت هستند. فرسایش ، سختی، اندازه سنگها و رطوبت از جمله مواردی هستند که در انتخاب نوع سنگ شکن مورد توجه می باشند.

 

 

در مواردی که سنگهایی سخت و ترد وجود دارند و باعث سایش می شوند از سنگ شکن با دور کم از قبیل سنگ شکنهای فکی و چرخشی استفاده می شود در این نوع، عامل فشار باعث خرد شدن می گردد.

 

 

در سنگهای نیم سخت از سنگ شکنهای ضربه ای و چکشی استفاده می شود.

 

 

در مواردی که سنگها نیمه سخت و مرطوب و دارای سایش باشند از سنگ شکنهای غلطکی استفاده می شود.

 

 

سنگ شکنهای فکی

 

 

سنگ شکنهای فکی استفاده عمومی در صنایع دارند و بدلیل طرح ساده بعنوان سنگ شکن مقدماتی عمل می کند. این نوع سنگ شکن برای کاهش اندازه سنگهای ترکیبی بسیار سخت و فرساینده از قبیل سنگ آهن کوارتزیت و کلوخه های بزرگ کلینکر به کار می رود و غالبا برای کاهش بیشتر اندازه مواد از سنگ شکنهای ثانویه استفاده می شود.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

در شکل زیر یک سنگ شکن فکی و قسمتهای مختلف آن نشان داده شده است:

 

 

 

 

 

 

1-        شافت سنگ شکن        2- زره های فکهای سنگ شکن            3- فک ثابت

 

 

4- فک متحرک               5- شافت فک متحرک                      6- چرخ تسمه یا پولی

 

 

7- بلبرینگ شافت             8- بازوهای مربوط به فک متحرک         9- پیچ رگلاژ

 

 

10- فنر برگردان فک متحرک

 

 

 

 

فکهای سنگ شکنهای فکی به این صورت می باشد که یکی ثابت و دیگری متحرک است.پوشش این فکها از زره می باشد که سنگ در میان آنها خرد می شود، جنس زره ها از فولاد ریخته گری و مقاوم در برابر ضربه وسایش می باشد. در شکل زیر چهار نوع فک نمایش داده شده است :

 

 

 

 

 

=ارتفاع دندهh                       =گام دندهt                =فاصله دهانه در یک مقطع بین لاینرها(زره ها)e

 

 

 

 

برای سنگهای شکننده با سختی معمولی از شکل a وزاویه حدود 90-100درجه استفاده می شود. برای سنگهای سخت تر زاویه حدود 100- 110 وهمچنین از لاینرهای با شکل b استفاده می شود.برای سنگهای خیلی سخت از لاینرهای با فاصله دنده بر اساس شکل c استفاده می شود. برای فکهای سنگ شکنهای اولیه عرض یا گام دنده ها 2-6 اینچ و برای نوع ثانویه 4. -1.6 در نظر گرفته می شود.

 

 

بالاترین میزان سایش در قسمت زیرین فک ثابت می باشد.طرح لاینرها اجازه میدهد که 180 درجه چرخانده شود و قسمت سایش پیدا کرده به بالا منتقل شود  بنابراین استفاده بیشتری از آنها شده و عمرقطعه افزایش پیدا کند .

 

 

لاینرها از جنس فولاد استنیتی منگنزی با 12-14 در صد منگنز می باشد وعمر آنها حدود 800-1200 ساعت ( وابسته به سختی سنگ) است.

 

 

در گذشته طرح لاینرها به گونه ای بود که 18-25 درصد از وزن زره ها را دنده ها تشکیل می داد و پس ازخرد شدن عملا 82-75 در صد از فولاد مرغوب دور ریخته می شد ولی اخیرا این نسبت به 50 درصد رسیده است.

 

 

 

 

انواع سنگ شکنهای فکی

 

 

سنگ شکنهای فکی به صورت دو تیپ مهم و اصلی دسته بندی شده اند:

 

 

(Single toggle)1 - نوع تک بازوئی

 

 

(Double toggle or Blake crusher) - نوع دو بازوئی 2

 

 

در نوع تک بازویی حرکت فکها به طرف جلو وعقب و بالا و پایین می باشد و بدلیل اینکه حرکت به آرامی صورت می گیرد فشار بر روی فکها کمتر از نوع بازویی دوبله می باشد و نسبت دهانه تغذیه آن نیز کوچکتر می باشد و برای سنگهای سخت مورد استفاده قرار می گیرد.

 

 

در نوع دو بازوئی حرکت در فکها  بصورت نوسانی و به طرف عقب و جلو است و برای سنگهای سخت و خیلی سخت مورد استفاده قرار می گیرد. دهانه تغذیه نسبت به نوع تک بازوئی بزرگتر و فشار در بین فکها بیشتر خواهد بود.

 

 

 

 

 

 

در شکلهای زیر شمای کلی از این دو نوع سنگ شکن ارائه شده است :

 

 

سنگ شکن فکی تک بازوئی

 

 

Single toggle

 

 

 

 

سنگ شکن فکی دو بازوئی

 

 

Double toggle

 

 

 

 

سرعت دورانی در سنگ شکنهای فکی

 

 

دور سنگ شکنها دارای حدی است که از آن به بعد ظرفیت افزایش نخواهد یافت .سازندگان اغلب 170(rpm) را پیشنهاد می کنند. لازم به ذکر است که دهانه فکها باید به خوبی تنظیم شده باشد تا فرصت کافی  برای تخلیه بین فکها وجود داشته باشد.

 

 

فرمول عملی برای سرعت دور رتور سنگ شکنها عبارت است از :

 

 

n=

 

 

=تعداد دور در دقیقه ( rpm) n

 

 

=زاویه فکها بر حسب درجهa

 

 

=مقدار طول حرکت فک بر حسب (mc)s

 

 

مثال : دهانه یک سنگ شکن فکی 35*47 اینچ و زاویه فکها 22 درجه و مقدار حرکت فک mc 3  مطلوب است محاسبه سرعت دور:

 

 

n=

 

 

n=665 =240 rpm

 

 

فرمول تجربی فوق  برای زاویه 20 درجه به صورت زیر در خواهد آمد:

 

 

n=360/

 

 

مثال : دهانه یک سنگ شکن فک 36*47 اینچ و زاویه فکها 20 درجه و مقدار حرکت فک mc4  مطلوب است محاسبه سرعت دور موتور سنگ شکن :

 

 

n= =360/ =180 rpm   

 

 

ظرفیت سنگ شکن های فکی

 

 

یک فرمول عملی برای تعیین ظرفیت (دبی جرمی قابل عبور) سنگ شکنهای فکی توسط trtagga پیشنهاد شده که برای سنگ شکنهای متوسط به کار می رود و به صورت زیر می باشد.

 

 

Q=.093*b*d

 

 

=ظرفیت سنگ شکن (h/t)Q

 

 

=عرض فک (mc)b

 

 

=ماکزیمم بعد مواد خورد شونده d

 

 

برای سنگ شکنهای نسبتا بزرگ فرمول پیشرفته تر آقای noslewen به صورت زیر پیشنهاد شده است :

 

 

Q=150*n*b*s*d*μ*ρ

 

 

= ظرفیت سنگ شکن (h/t)                                     Q

 

 

=دور شافت سنگ شکن  ( rpm) n

 

 

=عرض فک سنگ شکن( m)b

 

 

=میدان نوسان فک متحرک ( m)s

 

 

=بزرگترین بعد مواد خورد شونده ( m)d

 

 

=فاکتور فشار 25.- 5. μ

 

 

=وزن مخصوص مواد(3^m/t) ρ

 

 

 

 

 

 

 

 

توان سنگ شکن های فکی

 

 

توان لازم برای سنگ شکن فکی بر اساس پیشنهاد Viard برحسب اسب بخار به صورت زیر محاسبه می شود:

 

 

P=.0155b*d

 

 

=بزرگترین اندازه سنگ ورودی به دهانه سنگ شکن (mc)d

 

 

=عرض فک سنگ شکن (mc)                P =توان بر حسب اسب بخارb

 

 

فرمول دیگری بر اساس پیشنهاد noslewen برای توان سنگ شکنهای فکی وجود دارد که به صورت زیر می باشد:

 

 

P=

 

 

=قدرت موتور برحسب اسب بخار P

 

 

= دور شافت اصلی(rpm) n

 

 

=عرض فک (m)b

 

 

=متوسط طول سنگ ورودی به دهانه سنگ شکن (m)D

 

 

= متوسط اندازه سنگ خورد شده (m)d

 

 

برای اطمینان موتور انتخاب شده تا پانزده درصد قویتر بکار گرفته می شود. به عنوان مثال کاربردی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

 

 

توان مصرفی برای سنگ آهک باسختی  متوسط در سنگ شکنهای بزرگ تقریبا  75. -35.  ( 3^m/Kwh)٬ در سنگ شکنهای  متوسط 75. -1.1   ( 3^m/Kwh) و درسنگ شکنهای فکی کوچک 1.1-2.2                 ( 3^m/Kwh) است.

 

 

 

 

 انواع دیگر سنگ شکن

 

 

با توجه به معرفی جامع سنگ شکن فکی در این قسمت سه نوع مرسوم دیگر از سنگ شکنها شامل سنگ شکنهای چرخشی , غلتکی  و ضربه ای نیز به صورت اجمالی مورد بررسی قرار می گیرد.

 

 

سنگ شکن مخروطی

 

 

این نوع از سنگ شکن در صنایع سیمان و صنایعی که نیاز به کوچک کردن مواد دارند مورد استفاده قرار می گیرد. عمل خورد کردن توسط فشار صورت می گیرد که بین کاسه قیفی شکل (رینگ) ثابت و دسته مخروطی  شکل (توپی) که در داخل آن به صورت خارج از مرکز گردش می کند ایجاد می شود.

 

 

در سنگ شکنهای مخروطی مانند فکی مواد از دهانه گشاد ورودی به یک دهانه پایینی کوچک می رسند. دهانه خروجی مواد با بالا و پایین آوردن شافت قابل تنظیم می باشد. این عمل در زمانی صورت می گیرد که بدلیل سایش بین توپی و قیف دهانه خروجی از اندازه مناسب بازتر شود و یا نیاز به تغییر اندازه سنگ خرد شده خروجی باشد. در این سیستم با ریز و درشت شدن مواد اختلالی در کار بوجود نمی آید ولی این نوع سیستم به رطوبت حساس بوده و در اثر آن به حالت خفگی می افتد.

 

 

در زیر چندشکل از این نوع سنگ شکن آورده شده است :

 

 

در شکل روبرو سطح مقطع عرضی ارائه شده است . در شکل واضح است که توپی دارای حرکت خارج از مرکز است :

 

 

  :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

دو تصویر از سنگ شکن مخروطی 

سنگ شکن ضربه ای

 

 

نوع دیگری از سنگ شکنها می باشد که دارای کاربرد قابل توجه است .عملکرد این نوع به این صورت است که ابتدا سنگها از دهانه ورودی وارد شده و روی چکشهای چرخان می افتند و کمی خورد شده و به اطاقک خرد کننده برگشت داده می شوند ودوباره بر روی چکشها می افتند و این عمل آنقدر تکرار می شود که سنگها به اندازه کافی کوچک شده و از دهانه  خروجی خارج شوند.

 

 

سنگها در برخورد با هم ودر فضای بین چکشها و صفحات خرد کننده نیز خرد میشوند.

 

 

این نوع از سنگ شکنها برای سنگهای سخت و ترد و نیمه سخت مناسبند و درمقلبل مواد نرم و مرطوب عملکرد مناسبی ندارند.

 

 

در ادامه تعدادی تصویر از این نوع سنگ شکنها ارائه شده است :

 

 

 

 

سنگ شکن ضربه ای با دو محور چرخان

 

 

که هر محور شامل شش ردیف چکش است.

 

 

 

 

 

 

سنگ شکن ضربه ای با یک محور چرخان

 

 

که هر محور شامل شش ردیف چکش است.

 

 

سنگ شکن غلطکی

 

 

عمل خورد شدن مواد در سنگ شکنهای غلطکی بر اساس عبور مواد از بین دو غلطک گردنده و با فشار صورت می گیرد. اندازه مواد خورد شده به فاصله بین دو غلطک که قابل تنظیم نیز می باشد بستگی دارد.سطوح غلطکها بسته به نیاز نوع خرد شدن صاف درارای برجستگی و یا دندانه دار می باشد که برجستگی ها و دندانه ها به صورت طولی یا عرضی در روی غلطکها تعبیه شده اند.

 

 

در شکل زیرتصویر یک نمونه از سنگ شکنهای غلطکی ارائه شده است :

 

 

غلطک شماره1 به طور ثابت روی شاسی نصب شده در حالیکه غلطک دیگر طوری طراحی شده که دائما توسط فنر شماره3 تحت فشار می باشد. در زمان ورود قطعاتی که غیر قابل خورد شدن باشند (مثل آهن و قطعات بزرگ سنگ) ایمنی دستگاه حفظ شده و فنر جمع و غلطک به عقب می رود  وفاصله بین غلطکها زیاد شده و جسم بدون اینکه لطمه ای به دستگاه بزند از  بین غلطکها عبور می کند.

 

 

گاهی برای افزایش نسبت خرد شدن از دو سنگ شکن سری به صورت اولیه و ثانویه استفاده می شود که به صورت دو طبقه ی روی هم عمل کرده و در دو مرحله سنگها را خرد می کنند. در مواردی که نیاز به خرد کردن زیادی باشد تا  سه جفت غلطک هم  به صورت سری به کار میرود. در شکلهای زیر دو نمونه از این  قرارگیری نشان داده شده است. در شکل اسمت راست  نیز نمونه ای از یک جفت غلطک دندانه دار مشاهده می شود.

سنگ شکنها و انواع آنها

 

 

کاهش اندازه مواد به طوری که برای مراحل بعدی تولید قابل استفاده باشند توسط سنگ شکنها صورت می گیرد. غالبا سنگهای که در اثر انفجار بوجود می آیند درشت و دارای رطوبت هستند. فرسایش ، سختی، اندازه سنگها و رطوبت از جمله مواردی هستند که در انتخاب نوع سنگ شکن مورد توجه می باشند.

 

 

در مواردی که سنگهایی سخت و ترد وجود دارند و باعث سایش می شوند از سنگ شکن با دور کم از قبیل سنگ شکنهای فکی و چرخشی استفاده می شود در این نوع، عامل فشار باعث خرد شدن می گردد.

 

 

در سنگهای نیم سخت از سنگ شکنهای ضربه ای و چکشی استفاده می شود.

 

 

در مواردی که سنگها نیمه سخت و مرطوب و دارای سایش باشند از سنگ شکنهای غلطکی استفاده می شود.

 

 

سنگ شکنهای فکی

 

 

سنگ شکنهای فکی استفاده عمومی در صنایع دارند و بدلیل طرح ساده بعنوان سنگ شکن مقدماتی عمل می کند. این نوع سنگ شکن برای کاهش اندازه سنگهای ترکیبی بسیار سخت و فرساینده از قبیل سنگ آهن کوارتزیت و کلوخه های بزرگ کلینکر به کار می رود و غالبا برای کاهش بیشتر اندازه مواد از سنگ شکنهای ثانویه استفاده می شود.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

در شکل زیر یک سنگ شکن فکی و قسمتهای مختلف آن نشان داده شده است:

 

 

 

 

 

 

1-        شافت سنگ شکن        2- زره های فکهای سنگ شکن            3- فک ثابت

 

 

4- فک متحرک               5- شافت فک متحرک                      6- چرخ تسمه یا پولی

 

 

7- بلبرینگ شافت             8- بازوهای مربوط به فک متحرک         9- پیچ رگلاژ

 

 

10- فنر برگردان فک متحرک

 

 

 

 

فکهای سنگ شکنهای فکی به این صورت می باشد که یکی ثابت و دیگری متحرک است.پوشش این فکها از زره می باشد که سنگ در میان آنها خرد می شود، جنس زره ها از فولاد ریخته گری و مقاوم در برابر ضربه وسایش می باشد. در شکل زیر چهار نوع فک نمایش داده شده است :

 

 

 

 

 

=ارتفاع دندهh                       =گام دندهt                =فاصله دهانه در یک مقطع بین لاینرها(زره ها)e

 

 

 

 

برای سنگهای شکننده با سختی معمولی از شکل a وزاویه حدود 90-100درجه استفاده می شود. برای سنگهای سخت تر زاویه حدود 100- 110 وهمچنین از لاینرهای با شکل b استفاده می شود.برای سنگهای خیلی سخت از لاینرهای با فاصله دنده بر اساس شکل c استفاده می شود. برای فکهای سنگ شکنهای اولیه عرض یا گام دنده ها 2-6 اینچ و برای نوع ثانویه 4. -1.6 در نظر گرفته می شود.

 

 

بالاترین میزان سایش در قسمت زیرین فک ثابت می باشد.طرح لاینرها اجازه میدهد که 180 درجه چرخانده شود و قسمت سایش پیدا کرده به بالا منتقل شود  بنابراین استفاده بیشتری از آنها شده و عمرقطعه افزایش پیدا کند .

 

 

لاینرها از جنس فولاد استنیتی منگنزی با 12-14 در صد منگنز می باشد وعمر آنها حدود 800-1200 ساعت ( وابسته به سختی سنگ) است.

 

 

در گذشته طرح لاینرها به گونه ای بود که 18-25 درصد از وزن زره ها را دنده ها تشکیل می داد و پس ازخرد شدن عملا 82-75 در صد از فولاد مرغوب دور ریخته می شد ولی اخیرا این نسبت به 50 درصد رسیده است.

 

 

 

 

انواع سنگ شکنهای فکی

 

 

سنگ شکنهای فکی به صورت دو تیپ مهم و اصلی دسته بندی شده اند:

 

 

(Single toggle)1 - نوع تک بازوئی

 

 

(Double toggle or Blake crusher) - نوع دو بازوئی 2

 

 

در نوع تک بازویی حرکت فکها به طرف جلو وعقب و بالا و پایین می باشد و بدلیل اینکه حرکت به آرامی صورت می گیرد فشار بر روی فکها کمتر از نوع بازویی دوبله می باشد و نسبت دهانه تغذیه آن نیز کوچکتر می باشد و برای سنگهای سخت مورد استفاده قرار می گیرد.

 

 

در نوع دو بازوئی حرکت در فکها  بصورت نوسانی و به طرف عقب و جلو است و برای سنگهای سخت و خیلی سخت مورد استفاده قرار می گیرد. دهانه تغذیه نسبت به نوع تک بازوئی بزرگتر و فشار در بین فکها بیشتر خواهد بود.

 

 

 

 

 

 

در شکلهای زیر شمای کلی از این دو نوع سنگ شکن ارائه شده است :

 

 

سنگ شکن فکی تک بازوئی

 

 

Single toggle

 

 

 

 

سنگ شکن فکی دو بازوئی

 

 

Double toggle

 

 

 

 

سرعت دورانی در سنگ شکنهای فکی

 

 

دور سنگ شکنها دارای حدی است که از آن به بعد ظرفیت افزایش نخواهد یافت .سازندگان اغلب 170(rpm) را پیشنهاد می کنند. لازم به ذکر است که دهانه فکها باید به خوبی تنظیم شده باشد تا فرصت کافی  برای تخلیه بین فکها وجود داشته باشد.

 

 

فرمول عملی برای سرعت دور رتور سنگ شکنها عبارت است از :

 

 

n=

 

 

=تعداد دور در دقیقه ( rpm) n

 

 

=زاویه فکها بر حسب درجهa

 

 

=مقدار طول حرکت فک بر حسب (mc)s

 

 

مثال : دهانه یک سنگ شکن فکی 35*47 اینچ و زاویه فکها 22 درجه و مقدار حرکت فک mc 3  مطلوب است محاسبه سرعت دور:

 

 

n=

 

 

n=665 =240 rpm

 

 

فرمول تجربی فوق  برای زاویه 20 درجه به صورت زیر در خواهد آمد:

 

 

n=360/

 

 

مثال : دهانه یک سنگ شکن فک 36*47 اینچ و زاویه فکها 20 درجه و مقدار حرکت فک mc4  مطلوب است محاسبه سرعت دور موتور سنگ شکن :

 

 

n= =360/ =180 rpm   

 

 

ظرفیت سنگ شکن های فکی

 

 

یک فرمول عملی برای تعیین ظرفیت (دبی جرمی قابل عبور) سنگ شکنهای فکی توسط trtagga پیشنهاد شده که برای سنگ شکنهای متوسط به کار می رود و به صورت زیر می باشد.

 

 

Q=.093*b*d

 

 

=ظرفیت سنگ شکن (h/t)Q

 

 

=عرض فک (mc)b

 

 

=ماکزیمم بعد مواد خورد شونده d

 

 

برای سنگ شکنهای نسبتا بزرگ فرمول پیشرفته تر آقای noslewen به صورت زیر پیشنهاد شده است :

 

 

Q=150*n*b*s*d*μ*ρ

 

 

= ظرفیت سنگ شکن (h/t)                                     Q

 

 

=دور شافت سنگ شکن  ( rpm) n

 

 

=عرض فک سنگ شکن( m)b

 

 

=میدان نوسان فک متحرک ( m)s

 

 

=بزرگترین بعد مواد خورد شونده ( m)d

 

 

=فاکتور فشار 25.- 5. μ

 

 

=وزن مخصوص مواد(3^m/t) ρ

 

 

 

 

 

 

 

 

توان سنگ شکن های فکی

 

 

توان لازم برای سنگ شکن فکی بر اساس پیشنهاد Viard برحسب اسب بخار به صورت زیر محاسبه می شود:

 

 

P=.0155b*d

 

 

=بزرگترین اندازه سنگ ورودی به دهانه سنگ شکن (mc)d

 

 

=عرض فک سنگ شکن (mc)                P =توان بر حسب اسب بخارb

 

 

فرمول دیگری بر اساس پیشنهاد noslewen برای توان سنگ شکنهای فکی وجود دارد که به صورت زیر می باشد:

 

 

P=

 

 

=قدرت موتور برحسب اسب بخار P

 

 

= دور شافت اصلی(rpm) n

 

 

=عرض فک (m)b

 

 

=متوسط طول سنگ ورودی به دهانه سنگ شکن (m)D

 

 

= متوسط اندازه سنگ خورد شده (m)d

 

 

برای اطمینان موتور انتخاب شده تا پانزده درصد قویتر بکار گرفته می شود. به عنوان مثال کاربردی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

 

 

توان مصرفی برای سنگ آهک باسختی  متوسط در سنگ شکنهای بزرگ تقریبا  75. -35.  ( 3^m/Kwh)٬ در سنگ شکنهای  متوسط 75. -1.1   ( 3^m/Kwh) و درسنگ شکنهای فکی کوچک 1.1-2.2                 ( 3^m/Kwh) است.

 

 

 

 

 انواع دیگر سنگ شکن

 

 

با توجه به معرفی جامع سنگ شکن فکی در این قسمت سه نوع مرسوم دیگر از سنگ شکنها شامل سنگ شکنهای چرخشی , غلتکی  و ضربه ای نیز به صورت اجمالی مورد بررسی قرار می گیرد.

 

 

سنگ شکن مخروطی

 

 

این نوع از سنگ شکن در صنایع سیمان و صنایعی که نیاز به کوچک کردن مواد دارند مورد استفاده قرار می گیرد. عمل خورد کردن توسط فشار صورت می گیرد که بین کاسه قیفی شکل (رینگ) ثابت و دسته مخروطی  شکل (توپی) که در داخل آن به صورت خارج از مرکز گردش می کند ایجاد می شود.

 

 

در سنگ شکنهای مخروطی مانند فکی مواد از دهانه گشاد ورودی به یک دهانه پایینی کوچک می رسند. دهانه خروجی مواد با بالا و پایین آوردن شافت قابل تنظیم می باشد. این عمل در زمانی صورت می گیرد که بدلیل سایش بین توپی و قیف دهانه خروجی از اندازه مناسب بازتر شود و یا نیاز به تغییر اندازه سنگ خرد شده خروجی باشد. در این سیستم با ریز و درشت شدن مواد اختلالی در کار بوجود نمی آید ولی این نوع سیستم به رطوبت حساس بوده و در اثر آن به حالت خفگی می افتد.

 

 

در زیر چندشکل از این نوع سنگ شکن آورده شده است :

 

 

در شکل روبرو سطح مقطع عرضی ارائه شده است . در شکل واضح است که توپی دارای حرکت خارج از مرکز است :

 

 

  :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

دو تصویر از سنگ شکن مخروطی 

سنگ شکن ضربه ای

 

 

نوع دیگری از سنگ شکنها می باشد که دارای کاربرد قابل توجه است .عملکرد این نوع به این صورت است که ابتدا سنگها از دهانه ورودی وارد شده و روی چکشهای چرخان می افتند و کمی خورد شده و به اطاقک خرد کننده برگشت داده می شوند ودوباره بر روی چکشها می افتند و این عمل آنقدر تکرار می شود که سنگها به اندازه کافی کوچک شده و از دهانه  خروجی خارج شوند.

 

 

سنگها در برخورد با هم ودر فضای بین چکشها و صفحات خرد کننده نیز خرد میشوند.

 

 

این نوع از سنگ شکنها برای سنگهای سخت و ترد و نیمه سخت مناسبند و درمقلبل مواد نرم و مرطوب عملکرد مناسبی ندارند.

 

 

در ادامه تعدادی تصویر از این نوع سنگ شکنها ارائه شده است :

 

 

 

 

سنگ شکن ضربه ای با دو محور چرخان

 

 

که هر محور شامل شش ردیف چکش است.

 

 

 

 

 

 

سنگ شکن ضربه ای با یک محور چرخان

 

 

که هر محور شامل شش ردیف چکش است.

 

 

سنگ شکن غلطکی

 

 

عمل خورد شدن مواد در سنگ شکنهای غلطکی بر اساس عبور مواد از بین دو غلطک گردنده و با فشار صورت می گیرد. اندازه مواد خورد شده به فاصله بین دو غلطک که قابل تنظیم نیز می باشد بستگی دارد.سطوح غلطکها بسته به نیاز نوع خرد شدن صاف درارای برجستگی و یا دندانه دار می باشد که برجستگی ها و دندانه ها به صورت طولی یا عرضی در روی غلطکها تعبیه شده اند.

 

 

در شکل زیرتصویر یک نمونه از سنگ شکنهای غلطکی ارائه شده است :

 

 

غلطک شماره1 به طور ثابت روی شاسی نصب شده در حالیکه غلطک دیگر طوری طراحی شده که دائما توسط فنر شماره3 تحت فشار می باشد. در زمان ورود قطعاتی که غیر قابل خورد شدن باشند (مثل آهن و قطعات بزرگ سنگ) ایمنی دستگاه حفظ شده و فنر جمع و غلطک به عقب می رود  وفاصله بین غلطکها زیاد شده و جسم بدون اینکه لطمه ای به دستگاه بزند از  بین غلطکها عبور می کند.

 

 

گاهی برای افزایش نسبت خرد شدن از دو سنگ شکن سری به صورت اولیه و ثانویه استفاده می شود که به صورت دو طبقه ی روی هم عمل کرده و در دو مرحله سنگها را خرد می کنند. در مواردی که نیاز به خرد کردن زیادی باشد تا  سه جفت غلطک هم  به صورت سری به کار میرود. در شکلهای زیر دو نمونه از این  قرارگیری نشان داده شده است. در شکل اسمت راست  نیز نمونه ای از یک جفت غلطک دندانه دار مشاهده می شود.