(1) وظائف البطانات

① حماية الجدار الداخلي لغلاف المطحنة والأغطية الطرفية من التآكل الناجم عن وسائط الطحن.

② تنظيم حالة حركة وسائط الطحن، بحيث يتم الاستفادة بشكل رشيد من الطاقة التي تُنقل إلى الوسائط أثناء تشغيل المطحنة. على سبيل المثال، يؤدي تركيب بطانات متدرجة أو بطانات ذات قضبان رفع في الحجرة الأولى إلى زيادة ارتفاع رفع وسائط الطحن الكبيرة، مما يمكّنها من سحق المواد بطاقة حركية أكبر؛ كما أن تركيب بطانات مموجة أو بطانات مسطحة في حجرة الطحن الدقيق يعزز عملية الطحن (الاحتكاك) التي تقوم بها الوسائط.

③ تعزيز صلابة الهيكل إلى حد ما.

④ تتيح بطانات التصنيف للكرات الفولاذية الموجودة داخل كل حجرة أن يتم تصنيفها بشكل دقيق في الاتجاه المحوري وفقًا لحجم الكرة، بحيث تؤدي الكرات الفولاذية ذات الأقطار المختلفة أدوارها على أكمل وجه في عملية الطحن.

(2) تصنيف البطانات

① حسب موضع التركيب: ويمكن تقسيمها إلى بطانات أغطية الرؤوس في المطاحن، وبطانات الأغلفة، وبطانات فتحات الصيانة.

② حسب المادة: يمكن تصنيفها إلى بطانات معدنية، وبطانات مطاطية، وبطانات من الحجر المصبوب، وما إلى ذلك. (تُستخدم البطانات المعدنية عمومًا في صناعة الأسمنت.)

③ حسب شكل سطح العمل: يمكن تقسيمها إلى بطانات مسطحة، وبطانات مموجة، وبطانات مضلعة، وبطانات قضبان الرفع، وبطانات متدرجة، وبطانات نصف كروية، وبطانات مخروطية، وبطانات زائدية، وبطانات لولبية زاوية، وبطانات محززة، وما إلى ذلك.

④ حسب طريقة الاتصال: يمكن تقسيمها إلى بطانات مثبتة بمسامير وبطانات غير مثبتة بمسامير.

⑤ حسب الوظيفة: يمكن تقسيمها إلى بطانات عادية وبطانات تصنيفية.

يُعد التصنيف حسب شكل سطح العمل هو الأكثر بديهية والأكثر استخدامًا.

المحتوى الموسع

1. مبادئ الاختيار التفصيلية للمقصورات المختلفة

في التصميم العملي لمصانع الأنابيب، يتم مواءمة مقاطع البطانات بعناية مع مرحلة الطحن:

• المقصورة الأولى (الخشنة): يُفضل استخدام البطانات المتدرجة أو البطانات المزودة بقضبان رفع. حيث تعمل أسطحها المتموجة أو المنحدرة على رفع الكرات الفولاذية الأكبر حجمًا إلى ارتفاع أعلى قبل إطلاقها، مما يولد قوى صدم قوية لسحق جزيئات المواد المُغذية. كما يساهم التصميم المتدرج في توزيع الكرات بشكل متساوٍ أثناء الدوران.
• المقصورة الثانية (الفاخرة) أو الأخيرة: تُستخدم عادةً البطانات المموجة أو المسطحة أو المحززة. فهي تقلل من ارتفاع الرفع وتركز بدلاً من ذلك على الحركة الدوارة والانزلاقية، مما يعزز عملية القص والتآكل اللازمة للطحن الدقيق وتحقيق مساحة سطح نوعية عالية.
• تصنيف البطانات: تتميز هذه الكرات بأسطح مدببة أو منحنية بشكل خاص في الاتجاه المحوري. وعندما تتدحرج الكرات، تتجه الكرات الأصغر حجمًا نحو طرف التفريغ بينما تبقى الكرات الأكبر حجمًا بالقرب من طرف التغذية، مما يؤدي تلقائيًّا إلى توفير الظروف المثالية المتمثلة في “تكسير الكرات الكبيرة للجزيئات الكبيرة، وتكسير الكرات الصغيرة للجزيئات الصغيرة” دون الحاجة إلى أجهزة تصنيف خارجية.

2. التطورات في مواد البطانة

• بطانات من الحديد الزهر عالي الكروم: تتميز بمقاومة ممتازة للتآكل وصلابة عالية، مع عمر تشغيلي أطول بـ 2–3 مرات من الفولاذ التقليدي عالي المحتوى من المنغنيز. وتستخدم على نطاق واسع في مصانع الأسمنت الحديثة.
• بطانات مطاطية: خفيفة الوزن، منخفضة الضوضاء، ومقاومة للتآكل. وتُستخدم بشكل أساسي في عمليات الطحن الرطب أو في حجرات الطحن الثانوية حيث يكون التأثير الميكانيكي معتدلاً. ومع ذلك، فإنها لا تتحمل درجات الحرارة المرتفعة (تقتصر عادةً على أقل من 85 درجة مئوية).
• بطانات مغناطيسية: هذه البطانات الخالية من البراغي، المصنوعة من مواد مغناطيسية دائمة، يتم تثبيتها مباشرةً على الغلاف. فهي لا تقلل من تسرب البراغي وتكاليف الصيانة فحسب، بل تشكل أيضًا طبقة واقية من جزيئات الحديد المغناطيسية على السطح، مما يطيل من عمر البطانة. وهي مناسبة بشكل خاص لطحن الخامات المغناطيسية الحديدية بالطريقة الجافة.
• بطانات خزفية/مركبة: تُستخدم في التطبيقات التي تتطلب طحنًا خاليًا تمامًا من الحديد (مثل: الأسمنت الأبيض، والمواد الخام الخزفية).

3. آليات التآكل وعمر الخدمة

ينجم تآكل البطانة بشكل رئيسي عن:

• التآكل الناتج عن الصدمات (المهيمنة في الحجرة الأولى من الكرات المتساقطة)
• التآكل الكاشط (تسود في الحجرة الدقيقة الناتجة عن الكرات المنزلقة)
• التآكل الناتج عن التآكل الكيميائي (عند طحن المواد الرطبة أو المواد النشطة كيميائيًا)

ولتحقيق أقصى عمر تشغيلي، تستخدم المطاحن الحديثة مزيجًا من المواد: سبائك عالية المقاومة للصدمات في الحجرة الأولى، وسبائك عالية المقاومة للتآكل في الحجرة الأخيرة. وتعد المراقبة الدورية لسمك البطانة والوصلات المثبتة بالبراغي أمرًا ضروريًا لمنع حدوث أضرار جسيمة في الغلاف الخارجي.

4. التكامل الوظيفي مع الأجهزة الداخلية الأخرى

اليوم، لم يعد تصميم الخطوط الملاحية عملاً منعزلاً. بل غالبًا ما يعمل بشكل تآزري مع:

• حلقات التنشيط (كما ورد في قسم التحسين السابق) – تعمل البطانات وأجهزة التنشيط معًا على القضاء على المناطق الميتة وتحسين نقل الطاقة.
• أغشية الفرز – تعمل البطانات المصنفة في الجزء الخلفي بالتعاون مع الحواجز على ضمان وصول الجسيمات الدقيقة فقط إلى مرحلة الطحن النهائية، مما يحسّن الكفاءة الإجمالية للمطحنة.
• رافعات قابلة للتعديل – تتميز بعض المطاحن المتطورة حالياً بقضبان رفع قابلة للتعديل تتيح للمشغلين تعديل زاوية الرفع وفقاً لظروف التغذية، مما يوفر إمكانية الضبط في الوقت الفعلي.

5. الأثر الاقتصادي لاختيار شركة النقل البحري

يؤثر اختيار الشكل والمادة المناسبين للبطانة بشكل مباشر على:

• كفاءة الطحن (انخفاض بمقدار 10–20% في وحدة kW·h/t)
• استهلاك الوسائط (تقلل البطانات المثالية من كسر الكرات وتآكلها)
• توافر المطاحن (يؤدي إطالة عمر البطانة إلى تقليل وتيرة التوقف عن العمل لأغراض الصيانة)
• جودة المنتج (يؤدي التصنيف الأفضل للبطانة إلى توزيع أحجام جسيمات أكثر ضيقًا)

في مصانع الأسمنت الحديثة، يُعتمد بشكل متزايد في اختيار البطانات على عمليات المحاكاة باستخدام «طريقة العناصر المنفصلة» (DEM)، التي تقوم بنمذجة مسارات الكرات وقوى التصادم وأنماط التآكل قبل التركيب الفعلي، مما يضمن التوافق الأمثل بين الشكل الهندسي للبطانة وسرعة الطاحونة وخصائص المواد.