خردایش فرآیندی است که طی آن مواد معدنی در مراحل مختلفی از جمله سنگ شکنی و آسیا به محصولی با ابعاد مورد نظر تبدیل میشوند تا نه تنها حمل و نقل آن به مراحل بعدی ساده تر شود، بلکه دستیابی به درجه آزادی که مهم ترین اهداف خردایش است را نیز تامین کند.
این فرآیند یکی از مراحل پرهزینه موجود در کارخانه های فرآوری است،به نحوی که بیش از ۵۰ درصد هزینه های سرمایه گذاری و عملیاتی را به خود اختصاص می دهد. بنابراین طراحی، انتخاب مدار مناسب، بهینه سازی و کنترل از پارامترهای مربوط به مدار خردایش است که با در نظر گرفتن آنها میتوان نه تنها بازدهی مکانیکی را افزایش داد بلکه محصول مطلوب تری را برای مراحل پرعیارسازی آماده کرد.
عملیات خردایش در صنایع مختلف مثل صنایع معدنی، عمران، صنایع شیمیایی ، مهندسی مواد، کشاورزی، صنایع غذایی و نظایر آن کاربرد فراوان دارد. اگر چه هدف از خردایش در این صنایع از جنبه های زیادی مشابه هم است ولی از خیلی از جنبه ها نیز متفاوت است. این تفاوت در آزمایشگاه و صنعت نیز وجود دارد.
تقسیم بندی تجهیزات خردایش
طیف وسیعی از تجهیزات خردایش در دنیا وجود دارد. علت اصلی فقدان استانداردسازی کاربرد این تجهیزات، گوناگونی مواد تحت خردایش، کیفیت محصول مورد نیاز، محدودیت تئوری خردایش و اطلاعات اقتصادی لازم برای هزینه های سرمایه گذاری وعملیاتی در صنایع مختلف است. اما برای سهولت انتخاب و به کارگیری این تجهیزات، طبقه بندی آن ها ضروری است. تجهیرات خردایش را میتوان از جنبه های مختلف مثل اندازه بار ورودی، اندازه محصول، نحوه اعمال نیرو و مکانیزم شکست، محیط خردایش،کاربرد در مدار و نظایر آن طبقه بندی کرد.
تجهیزات خردایش
تجهیزات خردایش در مقیاس صنعتی
سنگ شکن ها و آسیاهایی که در مقیاس صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند در زیر ارایه می شوند
🔰سنگ شکن های اولیه
اولین مرحله خردایش قطعات بزرگ و سخت سنگ خروجی از معدن، سنگ شکنی و کاهش ابعاد است. کانسنگ هایی نظیرپلاسرهای قلع و طلا و کانی های ماسه ای معمولا نیاز به سنگ شکن اولیه ندارند. عملیات سنگ شکنی در مقیاس صنعتی به وسیله سنگ شکن های فکی، ژیراتوری، ضربه ای، بار دهنده سرخود، غلتکی دندانه دار، دندانه دار کم سرعت و گردان زغال انجام می گیرد.
الف- سنگ شکن فکی
سنگ شکن های فکی دارای دو فک یکی ثابت و دیگری متحرک هستند که با زاوی های خاص نسبت به هم قرار دارند. مواد ورودی به سنگ شکن به طور متناوب بین ف کها تحت فشار قرار می گیرد و خرد می شود. این سنگ شکن ها را بر اساس نحوه لولا شدن فک متحرک به سه گروه بلیک ۱، دوج ۲ و یونیورسال ۳ تقسیم می کنند. در نوع بلیک، دوج و یونیورسال لولا به ترتیب در بالا، پایین و وسط فک قرار دارد. از بین مد لهای مختلف سنگ شکن فکی، نوع بلیک بیشترین کاربرد را دارد. نوع دوج تنها در آزمایشگاه برای تهیه محصول با دان هبندی یکنواخت استفاده می شود. فک ها از فولاد مقاوم در برابر سایش ساخته می شود. هر دو فک ممکن است مسطح یا فک ثابت مسطح و فک متحرک محدب باشد. سطح هر دو فک ممکن است صاف یا موجدار باشد. سنگ شکن بلیک در دو نوع بازوی ساده و مضاعف ساخته می شود. نوع بازوی مضاعف برای سنگهای سخت و نوع بازوی ساده برای سنگهای با سختی پایین استفاده می شود. این نوع سنگ شکن ها در کارخانه هایی که ظرفیت آن ها کمتر از ۱۰۰۰ تن در ساعت باشد به عنوان سنگ شکن اولیه استفاده میشود.
ب- سنگ شکن ژیراتوری
سنگ شکن ژیراتوری از یک بدنه ثابت مخروطی شکل (جام) و یک هسته میانی خردکننده که حرکت ژیراتوری دارد، تشکیل شده است. مواد مورد نظر در فاصله بین بدنه ثابت و هسته متحرک خرد میشوند. در مدت زمانی که در یک بخش از فضای داخل سنگ شکن هسته متحرک در حال نزدیک شدن به بدنه است، مواد در آن بخش خرد می شوند و در همین مدت زمان در قسمت مقابل، فاصله بین بدنه ثابت و هسته متحرک در حال زیاد شدن است و مواد در آن قسمت به تدریج به قسم تهای پایین تر حرکت کرده، فضای موجود را پر می کنند. بدین ترتیب عمل سنگ شکنی به طور دایم انجام می گیرد و نیروی لازم برای آن یکنواخت است.
این سنگ شکن بر خلاف فکی نیاز به تغذیه کننده ندارد و میتوان آن را مستقیما به وسیله کامیون های بزرگ معدنی از چند جهت باردهی کرد. این سنگ شکن در سه مدل محور متکی، معلق و ثابت ساخته میشود. مشکلات فنی باعث محدودیت در ساخت مدل محور ثابت به ویژه در ابعاد بزرگ شده است به همین علت دو مدل اول بیشتر مرسوم است.
پ- سنگ شکن ضربه ای
سنگ شکن ضربه ای از یک روتور چرخان حاوی چکشهای ثابت و محفظه حاوی سندان های ثابت تشکیل شده است. روتور در داخل محفظه به طور افقی با سرعتی مشخص گردش می کند. بار ورودی بر روی روتور سقوط کرده و در اثر ضربه چکش ها به طرف سندان پرتاب شده و خرد می شود. در این سنگ شکن فاصله بین چکش و سندان از بالا به پایین کاهش می یابد تا بدین ترتیب،علاوه بر کاهش مناسب دانه بندی محصول، کاهش ضربه وارده به سنگ شکن موجب تولید محصول گوشه دار می شود.
ت- سنگ شکن بار دهنده سرخود(Feeder breaker)
سنگ شکن بار دهنده سرخود از سه جز اصلی بار دهنده، خردکننده و ریل برای حرکت سنگ شکن تشکیل یافته است. مواد به وسیله قیفی به طور پیوسته از معدن به بار دهنده باردهی شده و به وسیله آن به خردکننده انتقال مییابد. مواد پس از خردایش به سیستم انتقال مواد هدایت می شوند. در این سنگ شکن به علت ساختمان ویژه خردکننده تنها مواد دان ه درشت خرد شده و مواد دانه ریز از آن عبور می کند. بدین ترتیب علاوه بر کاهش مصرف انرژی، از تولید نرمه نیز جلوگیری می شود. بیشترین کاربرد این سنگ شکن در معادن زیر زمینی زغال سنگ است.
ث- سنگ شکن خردکننده کم سرعت(Low speed sizers)
این سنگ شکن از دو استوانه با دندانه های بسیار بزرگ تشکیل شده است که در خلاف جهت هم با سرعت پایین گردش می کنند. مواد در اثر وزن خود به سمت پایین حرکت می کنند و در بین دندانها خرد میشوند. در این سنگ شکن همیشه مواد دانه درشت خرد می شود و مواد دانه ریز از آن عبور می کنند که باعث کاهش مصرف انرژی و کاهش تولید نرمه می شود. به دلیل نیاز به فضا و ارتفاع کم، این نوع سنگ شکن برای کاربردهای زیرزمینی به ویژه زغال سنگ بسیار مناسب است. رطوبت سنگ تاثیری درعملکرد این نوع سنگ شکن ندارد بنابراین می توان برای مواد رسی نیز از آن استفاده کرد. این سنگ شکن قابلیت خردایش قطعات بزرگ سنگ را دارد و تنها محدودیت آن، خردایش سنگ های با مقاومت فشاری کمتر از ۲۰۰ مگاپاسکال است
ج- سنگ شکن غلتکی داندانه دار
این سنگ شکن در دو مدل تک و دوغلتکی ساخته میشود و برای خردایش خروجی از معادن زغال سنگ به عنوان سنگ شکن اولیه استفاده م یشود. در نوع تک غلتکی ( Single-roll crusher) آن دو سری دندانه بر روی غلتک نصب شده است. یک سری دندان ههای بلند که وظیفه خردایش قطعات بزرگ و انتقال بار ورودی به داخل محفظه خردایش را بر عهده دارند و در بین آن ها دندانه های کوچکتر نصب شده که کار آن ها کاهش اندازه بار ورودی تا ابعاد محصول است. بزرگترین ابعاد قابل پذیرش برای این سن گشکن ها به طور نسبی یک متر است و خروجی آن تا ۴۰ میلی متر می رسد. سنگ شکن دوغلتکی دو غلتک دندانه دار دارد و نسبت به نمونه های تک غلتکی به دلیل داشتن فاصله قابل تنظیم، انعطاف پذیری بیشتری دارد و نرمه کمتری تولید می کند. فاصله بین غلتک ها در حین کار قابل تنظیم است و به ۱۲۷ میلی متر نیز می رسد.
چ- سنگ شکن گردان زغال سنگ
این سنگ شکن شبیه سرند گردان بوده و شامل یک استوانه مشبک و یک پوسته بیرونی است. استوانه مشبک بالابر داشته و مواد به وسیله آن به سمت بالا حمل می شود و از آنجا در اثر وزن خود سقوط می کند و خرد می شود. مواد خرد شده از شبکه ها عبور و از داخل سنگ شکن خارج میشود قطر استوانه این سنگ شکن ها حدود ۸/۱تا ۶/۳ متغیر و طول آن ۵/۱ تا ۵/ ۲برابر قطرآن است.
سرعت گردش آن ۱۲ تا ۱۸ دور در دقیقه است. قطر شبکه ها بر مبنای ابعاد محصول انتخاب می کنند. ظرفیت این سنگ شکن ها برای زغال سنگ حدود ۱۵۰۰ تن در ساعت است و برای خردایش انتخابی زغال سنگ استفاده می شود. زغال سنگ یک ماده سست است و در اثر سقوط به راحتی خرد می شود، در حالی که مواد ناخالصی مانند ماسه سنگ، سیلت و شیل مقاوم تراند و دیرتر خرد می شود. این ناخالصی های دانه درشت به بیرون سنگ شکن منتقل می شوند، بنابراین یک مرحله پیش تغلیظ نیز محسوب می شود.