هندسة التعدين

من واجهة المحجر إلى ركام مطابق للمواصفة

يتحدد أداء محطة التكسير والغربلة قبل تشغيل أول آلة بوقت طويل، إذ يُحسم عند تصميم خطة التفجير، لأن التدرج الحبيبي الخارج من الواجهة هو المدخل لكل حساب يليه. لذلك ينظر مهندس التعدين إلى المحطة بوصفها تيار مواد واحداً متصلاً لا مجموعة آلات متجاورة: التفتيت يغذي فتحة الكسارة الأولية، ومنتج المرحلة الأولية يحدد ميزانية نسبة التخفيض، وهذه الميزانية تحدد عدد المراحل، والمرحلة الأخيرة ملزمة بأن تقع داخل حدود التدرج المكتوبة في مواصفة المشتري.

يجمع هذا القسم الحسابات القائمة خلف تلك السلسلة: حجم التغذية مقابل عرض فتحة الكسارة، نسبة التخفيض لكل مرحلة، الحمل الدائري في الدائرة المغلقة، كفاءة الغربلة ومساحة الغربال، تحويل الهدف السنوي إلى طاقة اسمية بالساعة، ثم اختبارات المختبر التي تحوّل كومة الحجر إلى منتج قابل للبيع. لا شيء من ذلك معرفة نادرة، ولهذا السبب تحديداً يجري تجاوزه بانتظام في مرحلة التصميم.

مواءمة حجم التغذية بعد التفجير مع فتحة الكسارة

يبدأ اختيار الكسارة الأولية من أكبر كتلة تنتجها الواجهة بصورة منتظمة. والقاعدة المستقرة أن لا يتجاوز أكبر جزء في التغذية ثمانين بالمئة من عرض فتحة الاستقبال. فحيث تصل كتل بحجم 800 مم بشكل معتاد، فإن الكسارة الفكية ذات الفتحة الأقل من 1000 مم ستكوّن جسراً بدل أن تكسر: لا تلتقط زاوية القبض الصخرة فتبقى مستقرة فوق الفم. وتُقرأ القاعدة بالاتجاه المعاكس أيضاً؛ فإذا كانت الآلة قائمة في الموقع، فإن ما يجب تعديله هو خطة الحفر والتفجير عبر قطر الثقب والمسافة الأمامية والتباعد الجانبي وتسلسل التأخير.

نسبة الأحجام الزائدة وفتحة الجريزلي

الكلفة اليومية لا تأتي من الكتلة العملاقة المنفردة بل من تذبذب نسبة الأحجام الزائدة. تمر المادة الخام على مغذي الصخور الاهتزازي قبل بلوغ غرفة الكسر؛ ويقوم قسم القضبان في المغذي أو غربال قضباني منفصل بإخراج النواعم التي لا حاجة لدخولها الكسارة. وعندما تُختار المسافة بين القضبان قريبة من ضبط الجانب المغلق للكسارة الأولية، ينخفض الطن المطلوب كسره انخفاضاً ملموساً وتعطي القدرة المركبة نفسها إنتاجاً بيعياً أعلى. فإن ضاقت انسدت الشبكة، وإن اتسعت أنفقت الكسارة طاقتها في إعادة كسر مادة كانت منتجاً جاهزاً.

التغذية الممتلئة

إبقاء الغرفة ممتلئة باستمرار يحكم شكل الحبيبة وعمر قطع التآكل معاً. ففي التغذية المتقطعة تتركز المادة في جانب واحد، وتتآكل الألواح بصورة غير متوازنة، وترتفع نسبة الحبيبات المفلطحة. والانتظام لا توفره الكسارة بل المخزن الوسيط أمامها؛ لذلك يُحسب حجم قادوس الركام على أساس زمن دورة الشاحنات لا على أساس طاقة الآلة.

نسبة التخفيض: كم مرحلة تلزم؟

عدد المراحل يُشتق بالحساب ولا يُقدّر بالحدس. الفتحة التي يمر منها ثمانون بالمئة من التغذية يُرمز لها F80، ونظيرتها في المنتج P80، وهو اصطلاح يعود إلى نظرية بوند الثالثة. النسبة بينهما هي نسبة تخفيض تلك المرحلة، ونسبة الدائرة الكلية حاصل ضرب نسب المراحل. الانتقال من F80 يبلغ 800 مم إلى P80 يبلغ 20 مم يعني 40:1، وهو ما لا تحققه آلة واحدة، فتوزَّع النسبة على المراحل.

يجب قراءة القيدين معاً. فالنسبة العالية للكسارة الصدمية تحذف مرحلة كاملة من المخطط، لكن استهلاك قضبان الصدم في الصخور الكاشطة يعيد هذا التوفير على شكل كلفة تشغيل. أما آلات الضغط فتعطي نسبة أقل مع تآكل يمكن التنبؤ به وإدراجه في الموازنة. ويُفصّل هذا التوازن في مقارنة الكسارات الفكية والصدمية والمخروطية، بينما تبيّن عائلة الكسارات كاملة موقع كل مبدأ.

من الهدف السنوي إلى الطاقة الاسمية بالساعة

الخطأ الشائع هو قسمة الطن السنوي على ساعات التقويم. تُطبَّق ثلاثة عوامل بالتتابع: أيام العمل الفعلية، وساعات العمل اليومية، والجاهزية الميكانيكية. محجر يستهدف 1.000.000 طن سنوياً ويعمل 250 يوماً بواقع 10 ساعات وبجاهزية 85 بالمئة يملك 250 × 10 × 0,85 = 2.125 ساعة فعّالة؛ فتكون الحاجة الاسمية 1.000.000 / 2.125 ≈ 470 طناً في الساعة. وإذا هبطت الجاهزية إلى 75 بالمئة ارتفع المطلوب للهدف نفسه إلى 533 طناً في الساعة. هذا الفارق البالغ 63 طناً يعني عملياً الانتقال درجة واحدة أعلى في قرار الشراء.

اتزان الكتلة والحمل الدائري

بعد تثبيت الرقم الاسمي يُوزَّع على فروع الدائرة. في المرحلة الثانوية أو الثلاثية المغلقة يعود ما يبقى فوق الغربال إلى الكسارة ويُضاف إلى التغذية الطازجة؛ ونسبة العائد إلى التغذية الطازجة هي الحمل الدائري. والنقطة الحاسمة أن الكسارة داخل دائرة مغلقة تُحسب على مجموع التغذية الطازجة والعائد، لا على مخرج الدائرة. وإهمال ذلك يجعل المرحلة الثلاثية ضيقة على الدوام فتتكدس المحطة كلها عندها.

كفاءة الغربلة ومساحة السطح

يتحدد مقدار الحمل الدائري أساساً بكفاءة الغربلة، وهي كتلة النواعم التي نفذت فعلاً إلى ما تحت الغربال منسوبة إلى النواعم الموجودة في التغذية. فحين تنخفض الكفاءة تنتقل مادة صارت بالمقاس إلى ما فوق الغربال وتعود إلى الكسارة فتحمّل الدائرة بلا مقابل. وعند تحديد المساحة تُوزن معاً فتحة الشبك وسماكة الطبقة والرطوبة وزاوية ارتطام المادة بالسطح؛ وفي القطوع الدقيقة يعطي الغربال الموزي متعدد الميل نفاذية أعلى ضمن المساحة نفسها. أما كون الطرف الناعم جافاً أم مغسولاً فقرار مستقل يُناقَش في اختيار الغربلة الجافة أو الرطبة.

كيف تتحول خصائص الصخر إلى قرار معدات

مقاومة الانضغاط أحادية المحور والقدرة على الكشط كميتان مختلفتان، والقرار يحتاجهما معاً. يُصنَّف الحجر الجيري عادة ضمن نطاق 60-120 ميجاباسكال، والجرانيت والبازلت ضمن نطاق 150-300 ميجاباسكال. أما الكشط فيتبع محتوى السيليكا: كلما ارتفعت نسبة الكوارتز تصاعد استهلاك الدوّار وقضبان الصدم في الآلات الصدمية بسرعة، ولذلك تُبنى سلاسل الصخور الصلبة عالية السيليكا من آلات الضغط. ويوضح الطرفين صفحتا تكسير وغربلة الحجر الجيري وتكسير الجرانيت والصخور الصلبة. وفي المرحلة الثانوية تغطي الكسارة المخروطية الحالة الكاشطة، بينما تتقدم الكسارة الثلاثية حين يكون الشكل المكعبي هو المطلوب في مادة قليلة الكشط.

مواصفة الركام: الأرقام التي يفحصها المشتري

المادة الخارجة من المحطة لا تصير منتجاً إلا إذا حققت نتائج الاختبارات الواردة في مواصفة المشتري. تغطي EN 12620 ركام الخرسانة، وتغطي EN 13043 ركام الخلطات البيتومينية والمعالجات السطحية، وتغطي EN 13242 الركام غير المرتبط والمرتبط هيدروليكياً؛ وقد صدرت النسخة التركية من EN 12620 تحت الرمز TS 706 EN 12620. أما طرائق الاختبار فمواصفات مستقلة. يُحدَّد التدرج الحبيبي وفق EN 933-1 بالغسل ثم النخل الجاف، وتُزال أثناء الغسل المواد الأدق من 0,063 مم. ويُعبَّر عن شكل الحبيبة بدليل التفلطح وفق EN 933-3، وعن مقاومة التفتت باختبار لوس أنجلوس في EN 1097-2، حيث تدور العينة مع شحنة من الكرات الفولاذية 500 دورة، وتعطي نسبة المار من منخل 1,6 مم معامل لوس أنجلوس.

كل نتيجة من هذه النتائج تعود إلى ضبط في المحطة. فدليل التفلطح المرتفع يُعالَج في مرحلة الكسر الأخيرة وفي انتظام التغذية، لا على الغربال. وتحليل المناخل الذي يظهر نواعم زائدة في فئة بعينها يشير إلى ضبط الدائرة المغلقة أو إلى فتحة الشبك. وتُجمَع تعريفات المصطلحات في المعجم الفني.

قراءة الطاقة مقترنة بحجم التغذية

القيم التالية مأخوذة من بيانات المواصفات الخاصة بعائلة المحطات المتنقلة لدى جنرال ماكينا، وتبيّن لماذا يجب قراءة حجم التغذية والطاقة معاً.

عمود حجم التغذية قيد صارم مفروض على الواجهة: فإن تجاوز توزيع الكتل بعد التفجير هذا الحد، فإما أن تتغير خطة التفجير وإما أن يُختار طراز أعلى. وتفصيل قراءة نطاقات الطاقة موجود في اختيار سعة General 640 و800 و950.

ترتيب بناء مخطط التدفق

يُبنى المخطط بالعكس، انطلاقاً من البيع: أولاً الفئات المطلوب تسويقها ونصيب كل منها من الطلب، ثم المرحلة النهائية وتشكيلة الغرابيل التي تنتج تلك الأنصبة، ثم المرحلة الثانوية وقرار الدائرة المغلقة، وأخيراً فقط الكسارة الأولية والمغذي. وعند عكس هذا الترتيب تخرج المحطة عادة صحيحة المقاس بالنسبة للمرحلة الأولية وخاطئة بالنسبة لمزيج المنتجات. وفي التركيبات الثابتة تدخل زاوية ميل السيور وحجم مخروط المخزون ونصف قطر دوران الشاحنات في الرسم نفسه؛ فطول وميل خطوط السيور الناقلة يثبّتان كلفة النقل بشكل دائم. وتُخطَّط محطة التكسير الثابتة والتوزيع الموصوف في المحطة الثابتة للمحجر في عملية واحدة.

أرسلوا سجلات التفجير ونتائج اختبارات الصخر ومزيج المنتجات المتعاقد عليه، ويمكن عندها بناء مخطط التدفق من هذه المدخلات الثلاثة مع كتابة الطن المخصص لكل فرع مرحلة بمرحلة.