چهارصد و پنجاهمین جلسه هفتگی مرکز تحقیقات فرآوری مواد کاشی‌گر (راه‌اندازی و پایش حلقه کنترل pH کارخانه پرعیارکنی یک)

این جلسه که در مورخ ۱۴۰۲/۱۰/۲۱ با موضوع راه‌اندازی و پایش حلقه کنترل pH کارخانه پرعیارکنی یک برگزار شد. موضوعاتی که در این جلسه بررسی شدند شامل معرفی مدار فلوتاسیون کارخانه پرعیارکنی یک، محل‌های اضافه شدن شیرآهک، اهمیت pH در مدار فلوتاسیون، معرفی حلقه کنترل pH مدار پرعیارکنی اولیه و ثانویه، راه اندازی حلقه کنترل pH مدار پرعیارکنی اولیه، پایش عملکرد حلقه کنترل pH مدار پرعیارکنی اولیه ضلع جنوب و خلاصه و جمع‌بندی بودند.

مدار فلوتاسیون کارخانه پرعیارکنی یک از دو ضلع مشابه شمال و جنوب تشکیل شده است که در هر ضلع چهار مدار آسیاکنی اولیه بسته وجود دارد. در ابتدا خوراک تازه به همراه ته‌ریز خوشه هیدروسیکلون‌های اولیه وارد آسیا‌های اولیه می‌شود که خروجی آسیا وارد خوشه هیدروسیکلون‌های اولیه شده که سرریز آن به سمت مقسم گردان می‌رود. مقسم گردان خوراک چهار ردیف ۱۴ سلولی از سلول‌های پرعیارکنی اولیه را تامین می‌کند که باطله آن به عنوان باطله نهایی و کنسانتره آن به علاوه کنسانتره سلول‌های رمق گیر وارد مدار خردایش مجدد می‌شود. کنسانتره مرحله پرعیارکنی اولیه و رمق گیر به علاوه خروجی آسیای ثانویه وارد خوشه هیدروسیکلون‌های ثانویه می‌شود که سرریز آن به سمت مدار پرعیارکنی ثانویه می‌رود. در مدار پرعیارکنی ثانویه پس از سه مرحله شستشو، کنسانتره مرحله سوم شستشو به عنوان کنسانتره نهایی و باطله مرحله شستشو به عنوان خوراک مرحله رمق گیر در نظر گرفته می‌شود (شکل ۱).

به منظور کنترل pH در مدار فلوتاسیون به منظور کنترل عیار و بازیابی کانی‌های مس، شیرآهک در نقاط مختلف اضافه می‌شود. در مدار پرعیارکنی اولیه طبق طرح pH در مقدار ۱۱/۳ در نظر گرفته شده است که در شرایط فعلی مقدارpH مناسب ۱۱/۸ می‌باشد که شیرآهک در ورودی آسیاهای اولیه توسط شیر دستی وارد مدار می‌شود؛ علاوه بر آن طبق طرح، یک حلقه کنترلی وظیفه دارد تا با اندازه‌گیری  pHدر ابتدای سلول‌های پرعیارکنی اولیه توسط pH متر، شیرآهک توسط یک شیر کنترلی به صورت باز-بسته شیرآهک را وارد سرریز هیدروسیکلون‌های اولیه کرده و میزان pH را در این مرحله کنترل کند. در مرحله پرعیارکنی ثانویه نیز طبق طرح و شرایط فعلی pH در مقدار ۱۲/۳ در نظر گرفته شده است که یک شیر دستی وظیفه تزریق شیرآهک به سرریز یا ته‌ریز خوشه هیدروسیکلون‌های ثانویه را دارد.

شکل ۱: مدار فلوتاسیون کارخانه پرعیارکنی یک و محل‌های اضافه شدن شیر آهک در مدار

اهمیت pH در مدار فلوتاسیون

از علل اهمیت کنترل pH در مدار فلوتاسیون می‌توان به انتخابی‌تر شدن عملیات فلوتاسیون اشاره کرد، طبق شکل ۲، با توجه به آزمایش‌های صورت گرفته مشخص شده است که در pH 11/3 بیشترین درجه انتخابی بودن در بین بازیابی کانی کالکوپیریت و پیریت است. از عوامل دیگر می‌توان به محدوده پایداری کلکتورها از جمله زنتات‌ها در pH قلیایی اشاره کرد که با توجه به شکل ۲، در شرایط ایده‌آل آزمایشگاهی با افزایش pH از نقطه‌ای به بعد برای هر کانی، سطح ذرات بازداشت شده و کلکتور مورد نظر نمی‌تواند به سطح کانی متصل شود. کاهش خوردگی مسیر و تجهیزات نیز از مزایای دیگر انجام شدن عملیات در شرایط قلیایی است و با توجه به بررسی‌های انجام شده به ازای هر تن خوراک۰/۴ تا ۲/۵ کیلوگرم آهک مصرف می‌شود که هزینه آن تقریباً دو برابر هزینه مصرفی کلکتور در این صنایع می‌باشد.

شکل ۲: تاثیر pH در بازیابی کانی‌های مختلف

معرفی حلقه کنترل pH مدار پرعیارکنی اولیه

همان‌طور که گفته شد خوراک تازه به همراه ته‌ریز خوشه هیدروسیکلون‌های ثانویه وارد آسیاهای اولیه شده که خروجی آسیا وارد خوشه هیدروسیکلون‌های اولیه می‌شوند که سرریز این خوشه هیدروسیکلون‌ها به سمت مدار پرعیارکنی اولیه می رود. به دلایلی مانند تغییرات دانسیته، دبی، کیفیت شیرآهک و همچنین تغییرات دبی، دانسیته و نوع سنگ معدن سرریز خوشه هیدروسیکلون‌های اولیه مقدار pH دچار نوسان می‌شود. با توجه به شکل ۳ منطق حلقه کنترل pH این مرحله بدین صورت است که مقدار pH توسط pH متر در ابتدای سلول‌های پرعیارکنی اولیه خوانده شده و به سمت قسمت کنترل کننده pH فرستاده می‌شود.  در صورتی که مقدار pH کمتر از نقطه مطلوب باشد، شیر کنترلی در سرریز خوشه هیدروسیکلون‌های اولیه با فرکانس زمانی مشخص که قابل تنظیم می‌باشد؛ باز و بسته شده تا زمانی که مقدار pH بیشتر از نقطه مطلوب باشد.

شکل ۳: حلقه کنترل pH مدار پرعیارکنی اولیه

معرفی حلقه کنترل pH مدار پرعیارکنی ثانویه

در مدار پرعیارکنی ثانویه نیز با توجه به شکل ۴ منطق حلقه کنترل pH این مرحله بدین صورت است که مقدار pH توسط pH متر در ابتدای سلول‌های پرعیارکنی ثانویه خوانده شده و به سمت کنترل کننده pH فرستاده می‌شود. در صورتی که مقدار pH کمتر از نقطه مطلوب باشد، طبق طرح شیر کنترلی در سرریز یا ته‌ریز خوشه هیدروسیکلون‌های ثانویه با فرکانس زمانی مشخص که قابل تنظیم می‌باشد؛ باز و بسته شده تا زمانی که مقدار pH بیشتر از نقطه مطلوب باشد.

شکل ۴: حلقه کنترل pH مدار پرعیارکنی ثانویه

اقدامات انجام شده جهت راه اندازی حلقه کنترل pH مدار پرعیارکنی اولیه

جهت راه اندازی حلقه کنترل pH در ابتدای ردیف هشتم سلول های پرعیارکنی اولیه، یک pH متر از شرکت Endress+Hauser جایگزین pH متر شرکت Krohne شد که این pH متر جدید مناسب برای استفاده در محیط پالپ می باشد (شکل ۵). بعد از این مرحله در محل سرریز خوشه هیدروسیکلون‌های اولیه، شیر کنترلی شیرآهک تعویض گردید و همچنین بعد از رسوب زدایی مسیر شیرآهک به سمت قیف، لوله ترلکس از قیف به سمت سرریز خوشه هیدروسیکلون‌های اولیه نصب گردید (شکل ۶).

شکل ۵: نصب pH متر Endress+Hauser در ابتدای ردیف هشتم سلول‌های پرعیارکنی اولیه

شکل ۶: تعویض شیر کنترلی سرریز خوشه هیدروسیکلون‌های ثانویه ضلع جنوب

پایش عملکرد حلقه کنترل pH مدار پرعیارکنی اولیه ضلع جنوب

طی پایش‌های صورت گرفته میزان دقت و صحت pH نمایشی توسط pH متر بررسی شد که با توجه به شکل ۷ مشاهده می‌شود که بعد از تعویض pH متر، صحت pH نمایشی با اختلاف بین pH به دست آمده از آزمایش تیتراسیون و مقدار نمایشی pH اندازه گرفته شد که طی این بررسی میانگین صحت pH نمایشی چهار برابر شد و انحراف معیار pH به دست آمده از آزمایش به نصف کاهش یافت.

شکل ۷: منحنی تغییرات pH آزمایش تیتراسیون و pH متر

جهت پایش حلقه کنترل pH مدار پرعیارکنی اولیه ضلع جنوب، ابتدا شیر کنترلی شیرآهک سرریز خوشه هیدروسیکلون‌های اولیه در حالت دستی قرار داده شد که با این کار مقدار pH تا ۱۲/۳ افزایش یافت که بعد از قرار دادن این شیر در حالت خودکار با رسیدن pH به کمتر از ۱۱/۸ این حلقه کنترلی فعال شده و با فرکانس زمانی ۱۰ ثانیه (pH time) شروع به کار می کند که در ۱۰ ثانیه اول شیر باز شده و در ۱۰ ثانیه دوم شیر بسته می شود (شکل ۸). در صورتی که مقدار pH کمتر از نقطه مطلوب (۱۱/۸) باشد. این چرخه جهت حفظ pH بالای مقدار نقطه مطلوب تکرار خواهد شد.

شکل ۸: منحنی تغییرات pH نمایشگر در بازه سه ساعت

در ادامه با توجه به شکل مشخص شد در صورتی که دبی ثابت شیرآهک ورودی به آسیاهای اولیه بیش از مقدار کافی جهت حفظ کارآیی حلقه کنترل pH باشد، مشاهده می‌شود که با بسته ماندن شیر کنترلی شیرآهک سرریز خوشه هیدروسیکلون‌های اولیه، میزان pH کنترل نشده و مقدار pH بالا مانده است که در این مرحله پرعیارکنی باعث کاهش بازیابی مس خواهد شد (شکل ۹). جهت امکان کاهش دبی ثابت شیرآهک ورودی به آسیاهای اولیه پیشنهاد می‌شود تا با کاهش دانسیته شیر‌آهک به ۵ تا ۷ درصد، از رسوب و ایجاد گرفتگی در مسیر جلوگیری شود.

شکل ۹: منحنی تغییرات pH نمایشگر در بازه هشت ساعت