طحن خبث الفولاذ: حلول طحن جديدة رائدة لمواد البناء الخضراء

سخبث التيل هو عبارة عن نفايات صناعية ناتجة عن تحويل الصلب باستخدام فرن القوس الكهربائي، ويتكون بشكل أساسي من سيليكات الكالسيوم وفيريت الكالسيوم.
تُنتج هذه الصناعة حوالي ١٤١ طنًا مكعبًا من الصلب الخام. تحتوي خبثات الصلب على حوالي ٥٠١ طنًا مكعبًا من معادن مثل سيليكات ثلاثي الكالسيوم (C3S) وسيليكات ثنائي الكالسيوم (C2S)، ذات الخواص الهيدروليكية.
يُعدّ الطحن الدقيق لخبث الفولاذ، كإضافات للأسمنت أو الخرسانة، وسيلةً مهمةً لتحقيق استغلال عالي القيمة. ومع ذلك، نظرًا لوجود فيريت الكالسيوم، وأطوار التناضح العكسي، والحديد المعدني، يصعب طحن خبث الفولاذ. عند طحنه بمعدل 400 متر مربع/كجم أو أكثر، تزيد مطاحن الكرات التقليدية من استهلاك الطاقة بشكل ملحوظ. لذلك، تستكشف الصين تقنيات ومعدات طحن أكثر كفاءةً في استخدام الطاقة.

خصائص طحن خبث الفولاذ

يتشكل خبث الفولاذ عند درجات حرارة عالية (أعلى من 1580 درجة مئوية)، حيث يمتص شوائب مثل أكسيد الحديد (FeO) وأكسيد المغنيسيوم (MgO)، مكونًا بلورات كبيرة. يُظهر التحليل الصخري أن المكونات المعدنية الرئيسية في خبث الفولاذ هي سيليكات ثلاثي الكالسيوم على شكل صفائح، وسيليكات ثنائي الكالسيوم الكروية أو المستديرة. يليها فيريت الكالسيوم ومراحل التناضح العكسي (RO). يمكن أن يصل حجم سيليكات ثلاثي الكالسيوم إلى 1998 ميكرومتر كحد أقصى، وتتراوح جزيئات أكسيد المغنيسيوم في شوائبها بين 142 و271 ميكرومتر. يظهر الحديد المعدني في خبث الفولاذ بشكل رئيسي على شكل شوائب كروية، يتراوح حجمها النموذجي بين 100 و300 ميكرومتر، ويصل إلى 3 مم كحد أقصى. كما يمكن أن يصل حجم سيليكات ثنائي الكالسيوم إلى 943 ميكرومتر.

من خلال دراسات مقارنة للأطوار الحرارية وخصائص التماسك لخبث الفولاذ، وُجد أن المكونات الحرارية في خبث الفولاذ هي ألومينات الكالسيوم ومحلول حديد المغنيسيوم الصلب. تتميز هذه الأطوار بتفاعلية ترطيب منخفضة. من ناحية أخرى، تتميز سيليكات ثلاثي الكالسيوم (C3S) وسيليكات ثنائي الكالسيوم (C2S) في خبث الفولاذ بقابلية طحن أفضل، أفضل بقليل من الخبث. ومع ذلك، فإن تفاعلية ترطيبها أقل بكثير من تفاعلية الخبث. وقد أذاب C3S وC2S في خبث الفولاذ كمية كبيرة من الأيونات الغريبة.

لذلك، لتفعيل خصائص الترابط الهيدروليكي لـ C3S وC2S في خبث الفولاذ، يجب طحن الخبث طحنًا ناعمًا إلى درجة عالية من النعومة. سيؤدي ذلك إلى تشوه البنية المعدنية، وانخفاض التبلور، وانخفاض طاقة ارتباط البلورات المعدنية. ونتيجة لذلك، تزداد التفاعلية، مما يسمح بزيادة معدل دمج خبث الفولاذ في الأسمنت والخرسانة.

تكنولوجيا طحن خبث الفولاذ

عملية الطحن باستخدام مطحنة الكرات كمعدات طحن نهائية

ال مطحنة الكرة مطاحن الكرات هي جهاز تقليدي لطحن المواد بعد التكسير الميكانيكي البسيط. مع التطور المستمر في تكنولوجيا مطاحن الكرات، أصبحت الآن قادرة على طحن المواد الصلبة، مثل خبث الفولاذ. تتميز مطاحن الكرات بمرونة عالية ونسبة تكسير عالية، كما تسمح بالطحن والتجفيف في آن واحد. هيكلها بسيط، وصيانتها سهلة. تتميز مطاحن الكرات بعزل جيد، وتشغيل مستقر، وأداء موثوق. هذه الميزات تجعلها مفضلة على نطاق واسع، وخاصة في طحن الأسمنت. تاريخها طويل تقريبًا كتاريخ صناعة الأسمنت نفسها.

تتيح مطحنة الكرات ضبط مواصفات وسائط الطحن والمواد بناءً على خصائصها، مما يُمكّنها من طحن خبث الفولاذ الصلب. مع ذلك، يستهلك طحن مسحوق خبث الفولاذ بمساحة سطح محددة تبلغ 400 متر مربع/كجم حوالي 100 كيلوواط ساعة/طن. على الرغم من مزاياها، إلا أن مطحنة الكرات لها عيوب كبيرة، منها ارتفاع تكلفة تصنيعها، وتآكلها الشديد، وانخفاض كفاءتها، واستهلاكها العالي للطاقة.

في إنتاج الأسمنت، لا يقل استهلاك الطاقة لكل طن من الأسمنت عن 70 كيلوواط/ساعة، ويُستخدم حوالي 51 طنًا/طن فقط من هذه الطاقة لزيادة مساحة سطح المادة. تُحوَّل معظم الطاقة إلى طاقة حرارية وصوتية، والتي تُهدر. يُحدّ الاستهلاك المرتفع للطاقة وخسائر الطحن الكبيرة من تطوير مطاحن الكرات في مجال طحن خبث الفولاذ.

لهذا السبب، تُركز صناعة الطحن على تحسين كفاءة الطحن، بهدف تقليل استهلاك الطاقة وتقليل تآكل الفولاذ. وهذا يُحفّز البحث والتطوير لمعدات وتقنيات طحن جديدة.

عملية الطحن المشتركة بين مكبس الأسطوانة ومطحنة الكرة

تستهلك عملية الطحن المشتركة بين مكبس الأسطوانة ومطحنة الكرات طاقة أقل من استخدام مطحنة الكرات وحدها. يبلغ استهلاك الطاقة لكل طن من مسحوق خبث الفولاذ، بمساحة سطح محددة تبلغ 400 متر مربع/كجم، حوالي 80 كيلوواط/ساعة/طن.
ومع ذلك، لا يزال النظام يواجه بعض المشكلات التي تحد من الإنتاج المستمر، مثل تراكم الحديد المعدني، وانخفاض كفاءة التجفيف، وضعف كفاءة التصنيف، والتحكم في تغذية مكبس الأسطوانة.
ومع ذلك، فإن هذا يوضح أن تقنية الطحن المشتركة أكثر فائدة من تقنية الطحن بمرحلة واحدة لطحن خبث الفولاذ.

خاتمة

في الختام، يلعب طحن خبث الفولاذ دورًا محوريًا في تعزيز قيمة خبث الفولاذ بتحويله إلى مواد مفيدة لإنتاج الأسمنت والخرسانة. توفر تقنيات الطحن المتقدمة، مثل أنظمة مكبس الأسطوانة ومطحنة الكرات المدمجة، وفورات كبيرة في الطاقة وتحسينًا في الكفاءة. ومع ذلك، لا تزال هناك تحديات مثل تراكم الحديد وانخفاض كفاءة التصنيف. سيُسهم التطوير والتحسين المستمر لتقنيات الطحن في إطلاق العنان لإمكانات خبث الفولاذ في مختلف التطبيقات الصناعية.

مسحوق ملحمي

مسحوق ملحميأكثر من ٢٠ عامًا من الخبرة في صناعة المساحيق فائقة النعومة. ندعم بنشاط تطوير المساحيق فائقة النعومة، مع التركيز على عمليات التكسير والطحن والتصنيف والتعديل. تواصل معنا للحصول على استشارة مجانية وحلول مُخصصة! فريقنا من الخبراء مُلتزم بتقديم منتجات وخدمات عالية الجودة لتعزيز قيمة معالجة مساحيقك. إيبك باودر - خبيرك الموثوق في معالجة المساحيق!