تحرير المعادن (Mineral Liberation) من بعضها البعض بالسحق هو مجال رئيسى من مجالات تركيز الخامات وهو عملية مكلفة؛ وترتفع التكلفة ارتفاعاً تناسبياً مع نقص حجم جسيمات المنتج. إلا أن تكلفة أى عملية متالورجية لاحقة مثل التسخين و النض و غيرها تنخفض بانخفاض حجم جسيمات المواد الصلبة المُعَالَجَة و ذلك بسبب زيادة مساحة سطحها. و بالتالى لابد من التوفيق بين تكلفة الطحن و الحجم المثالى للجسيمات كما تتطلبها العمليات اللاحقة. تتم عملية سحق الخامات عادة فى ثلاث خطوات: التكسير الأولى والتكسير الثانوى والطحن.
التكسير
يتم التكسير (Crushing) بتحريك سطح فلزى بالنسبة لسطح آخر يكون عادة ثابت. تغذى سطوح التكسير بالمواد و تُفَرّغ منهم بالجاذبية . و يعتمد اختيار الكسارة على صلادة المادة و على حجم جسيمات المنتج المطلوبة. و من المعدات الشائعة الكسارات الفكية و فيها تكسر كتل الخام بين فكين من صلب صلد ، أحدهما مثبت و الآخر متحرك، و قد تصل طاقة إنتاج الكسارات الفكية إلى 500 م3/س. و هناك أيضاً الكسارات الدوامية أو المخروطية و سطوح التكسير فيها على شكل مخروطات مقطوعة، يتدحرج أحدهما على السطح الداخلى للآخر فيكسر كتل الخام المحصورة بينهما، و قد تصل طاقة إنتاج هذه المعدات إلى 2000 م3/س. و توجد أيضاً الكسارات الدرافيلية و فيها ترتطم المواد المُغَذّاة للماكينة بأسنان الدرافيل الدوار و تكبس كذلك بينه و بين لوح الكسارة فتمزق الأسنان الموجودة على سطح الدرافيل المواد لاستكمال تكسيرها. من المعدات الأخرى المستخدمة فى تحرير المعادن المحببات و تستخدم صفوف من المطارق لتكسير الخام مع حركة درفلة بطيئة مما ينتج منتجات محببة مع قليل من النواعم. الكسارات التثاقلية و يتم التكسير فيها بفعل التصادم التثاقلى فقط. و تستخدم لتكسير الفحم و المواد سهلة التفتيت معطية نواتج خشنة نسبيا مع قليل من النواعم، و طاقة الإنتاج المعتادة لهذه المعدات هى 1400 طن/س.
الطحن
يتم الطحن (Grinding) بأجسام حرة الحركة مثل كرات أو قضبان الصلب. والمعدات المستخدمة لهذا الغرض هى عبارة براميل ضخمة ، أفقية ، دوارة، ذات بطانة داخلية يمكن تبديلها، مصنوعة من مادة مقاومة للبِلَى مثل الصلب المسبوك والمطاط. تملىء البراميل حتى تقريبا 40% من حجمها بقضبان صلب سائبة (طاحونة قضبان) أو كرات صلب (طاحونة كرات). وعند دوان الطاحونة تنحدر القضبان أو الكرات فتكسر قطع الصخر التى قد تتواجد فى الفراغات بينها. و من العيوب الأساسية فى الطواحين بلَى أدوات الطحن بسبب الاحتكاك و التآكل. و نتيجة للبلى تضاف تزويدات جديدة من أدوات الطحن من وقت لآخر. و لتقليل تكلفة البلي أثناء الطحن يستخدم الطحن الذاتى و نصف الذاتى و فيها تستخدم قطع كبيرة من المادة الجارى طحنها كأدوات طحن بدون أو مع كرات الصلب. و يمكن أن يجرى الطحن فى وجود أو غياب الماء. وتنفذ العملية عادة فى الماء بسبب مشكلات الغبار المصاحبة لطحن المواد الصلبة (مشكلات صحية وانفجار ومخاطر النار) وكذلك لأن الطحن الرطب يحتاج لطاقة أقل مقارنة بالطحن الجاف و لكنه مصحوب بزيادة البِلَى مما يعد عيباً فى الطحن الرطب.
انظر أيضا
- علم الفلزات
- تركيز الخامات
- فصل المعادن
المصادر
- موسوعة المعرفة
- F. Habashi, Metals from Ores. An Introduction to Extractive Metallurgy, Métallurgie Extractive Québec, Québec City, Canada 2003.