آسیاب گلوله‌ای

آسیاب گلوله‌ای یا گوی‌آس (به انگلیسی:  Ball mill) گونه‌ای از آسیاب‌های صنعتی است که جهت تولید پودر نرم یا یکنواخت کردن مخلوط به کار می‌رود.
در آسیاب گلوله‌ای از گلوله‌های فولادی یا سرامیکی برای خرد و نرم کردن مواد غیرفلزی استفاده کنند.
عمده مصارف این نوع آسیاب در تولید رنگ، سرامیک، سیمان و مواد شیمیایی است. در این نوع از آسیاب از تعداد زیادی ساچمه فلزی یا سرامیکی استفاده می‌شود که با سازوکار همزن یا چرخش دوار آسیاب به‌طور دائم بر روی هم حرکت کرده و ذرات درشت را خرد می‌کنند.
آسیاب گلوله‌ای از یک استوانهٔ توخالی که حول محوری افقی یا با زاویه‌ای اندک با افق دوران می‌کند تشکیل شده‌است. عملیات آسیاب کردن توسط گلوله‌هایی از جنس فولاد (فولاد کروم)، فولاد ضد زنگ، سرامیک یا لاستیک انجام می‌شود. سطح داخلی استوانه معمولاً با ماده‌ای مقاوم در برابر سایش مانند فولاد منگنزیا لاستیک پوشیده می‌شود. طول آسیاب تقریباً برابر با قطر آن است.

نحوه کار

برای آسیاب کردن مداوم و پیوسته، ماده‌ای که قرار است آسیاب شود از طریق یک مخروط ۶۰° از سمت چپ وارد شده و توسط یک مخروط ۳۰° از سمت راست تخلیه می‌شود. در حالی که پوسته می‌چرخد، گلوله‌ها بر روی طرفی از پوسته که بالا می‌رود به سمت بالا رفته و هنگامی که به نزدیکی بالا ی پوسته می‌رسند بر روی مادهٔ ورودی سقوط می‌کنند. در طی این فرایند، اندازهٔ ذرات ماده، بر اثر ضربه کاهش پیدا می‌کند.

کاربردها

آسیاب گلوله‌ای برای آسیاب کردن ماده‌هایی مثل زغال سنگ، ماده‌های رنگی و فلدسپات برای سفالگری استفاده می‌شود. مادهٔ آسیاب شده را فقط در صورتی می‌توان به صورت خشک یا تر خارج کرد که عملیات آسیاب کردن با سرعت پایین انجام شده باشد. به عنوان مثال مخلوط کردن مواد منفجره توسط آسیاب گلوله‌ای، با گلوله‌های لاستیکی انجام می‌شود. برای سیستم‌هایی با چند جزء، اثبات شده‌است که روش آسیاب گلوله‌ای واکنش‌پذیری شیمیایی در فاز جامد را افزایش می‌دهد. علاوه بر این این روش در تولید مواد جامد آمورف نیز مؤثر است.

انواع گلوله‌های آسیا

گلوله‌های فولادی فورج سخت شده برای آسیاهای گلوله‌ای زمانی که سایش شدید و مقاومت شیمیایی مورد نیاز است، بسیار مناسب هستند. همچنین مواقعی که ایجاد حرارت برای فرایندهای آسیاب و پراکندگی تعیین‌کننده است، می‌توان از این گلوله‌ها استفاده کرد. ساچمه‌ها و گلوله‌های فولادی در آسیاب‌های سریع و عاری از آلودگی (تر یا خشک) جامدات، پراکندگی مایعات و کاهش اندازه ذرات ریز، همگن‌سازی فیلرها و موادخام، کاربردهای سایشی و گردسازی در آسیاهای گلوله‌ای، لغزشی، دینو، دانه‌ای، افقی یا عمودی کاربرد فراوانی دارند. فولاد آلیاژی به دلیل دانسیته و سختی نسبی بالای آن‌ها مصارف خاصی در سنگ‌شکن‌ها و مخلوط کردن مواد سخت و سنگین دارند. همچنین در آسیاهایی که فشارها و ضربات شدیدی اعمال می‌شود یا در فرایندهای مختلف سنگ‌شکنی از این نوع فولادها استفاده می‌شود. گلوله‌های فولادی فورج شده نیز مزایای بسیاری را در کاهش اندازه ذرات و پراکنش ریز سیالاتی با گرانروی بالا از خود ارائه می‌دهند.
به‌طور معمول گلوله‌های فولادی کربنی برای آسیاهای دانه‌ای با سرعت پایین از قبیل آسیاهای فلزات یا پودرهای شیمیایی استفاده می‌شوند. در فرایندهای آسیاهای گلوله‌ای با سرعت بالا که در ساخت رنگ‌ها، جوهرها یا پودرهای رزینی کاربرد دارند، عموماً از گلوله‌های فولادی آلیاژی کرم‌دار به دلیل استحکام و مقاومت بالای آن‌ها استفاده می‌شود.

مزایا ی آسیاب گلوله‌ای

آسیاب گلوله‌ای چندین مزیت را در مجموع به رخ می‌کشد: هزینهٔ نصب و مادهٔ آسیاب‌کننده کم است؛ برای هر دو نوع تولید دسته‌ای و پیوسته مناسب است؛ ظرفیت بالایی دارد؛ به‌طور مشابه برای آسایب مدار باز و مدار بسته نیز مناسب است و همچنین قابلیت استفاده برای همهٔ مواد با هر درجهٔ سختی را دارد.

انواع

گذشته از آسیاب گلوله‌ای معمول، نوع دومی نیز وجود دارد که به آن آسایب گلوله‌ای منظومه‌ای نیز گفته می‌شود. این نوع آسیاب از نوع عادی کوچک‌تر است و در آزمایشگاه‌ها برای آسیاب کردن مواد نمونه به اندازه‌هایی بسیار کوچک استفاده می‌شود. یکی دیگر از کاربردهای آسیاب گلوله‌ای آلیاژسازی مکانیکی است. آسیاب گلوله‌ای منظومه‌ای حداقل از یک محفظهٔ آسیاب تشکیل شده‌است که به صورت غیر متعارفی چیده شده‌است و به اصطلاح به آن چرخ خورشید می‌گویند. جهت حرکت چرخ خورشید مخالف جهت حرکت محفظه‌های آسیاب است. گلوله‌های آسیاب‌کننده در معرض چند حرکت چرخشی هستند (به اصطلاح نیروی کریولیس). تفاوت سرعت بین گلوله‌ها و محفظه‌های آسیاب، باعث تعامل بین نیروهای اصطکاکی و ضربه می‌شود که انرژی دینامیکی زیادی را آزاد می‌کند. فعل و انفعال بین این نیروها منجر به این می‌شود که در آسیاب گلوله‌ای منظومه‌ای بتوانیم به اندازه‌های بسیار ریزی از ذرات دست پیدا کنیم.