مدار فعلی خردایش و طبقه بندی کارخانه فرآوری سرباره
ابتدا بار ورودی که شامل سربارهٔ ذوب، دورریز و گِل کارخانهٔ تغلیظ کانسنگ است، وارد سنگشکن شده و محصول آن از طریق نوار نقاله به انبار ذخیره منتقل میشود. در زیر انبار ذخیره، سه خوراکدهنده وجود دارد که بار را بر روی نوار ورودی آسیای نیمهخودشکن تخلیه میکنند. محصول آسیای نیمهخودشکن وارد سرند ترومل شده و مواد ریزتر پس از عبور از سرند، به مخزن شمارهٔ یک منتقل میشوند. مواد درشتتر از روزنهٔ سرند نیز روی نوار برگشتی ریخته و پس از جدایش گلولهها و قطعات آهنی توسط جداکنندهٔ مغناطیسی، مجدداً به داخل آسیای نیمهخودشکن بازگردانده میشوند.
پالپ از داخل مخزن توسط پمپ به هیدروسیکلون منتقل شده و تهریز هیدروسیکلون که ابعادی درشتتر از ۵۰ میکرون دارد، به آسیای گلولهای هدایت میشود. این مواد پس از خردایش مجدد، دوباره وارد مخزن شده و به هیدروسیکلون پمپ میشوند. در نهایت، سرریز هیدروسیکلون با P80 عبوری ۵۰ میکرون به مدار فلوتاسیون (تانک حالتدهنده) منتقل میگردد. در حال حاضر تنها از یک آسیای گلولهای استفاده میشود، اما امکان بهرهبرداری از آسیای گلولهای دوم و موازیسازی مدار وجود دارد (شکل ۱).
شکل ۱: مدار فعلی خردایش و طبقه بندی کارخانه فرآوری سرباره
حلقه کنترل تناژ خوراک آسیای نیمه خودشکن
حلقهٔ اصلی: در زیر انبار ذخیره سه خوراکدهنده وجود دارد که نقش مهمی در تأمین تناژ ورودی به آسیای نیمهخودشکن ایفا میکنند. باسکول بهصورت لحظهای تناژ را قرائت کرده و به کنترلکننده ارسال میکند. کنترلکننده نیز با مقایسهٔ تناژ فعلی با نقطهٔ مطلوب (Setpoint)، سرعت خوراکدهندهها را تغییر میدهد تا مقدار تناژ مطلوب تأمین گردد.
حلقهٔ پیرو: این حلقه مربوط به کنترل سرعت خوراکدهندهها است؛ با توجه به وجود سه خوراکدهنده، مقدار تناژ کلی باید بین آنها تقسیم شود؛ بنابراین، سرعت هر یک از آنها با توجه به تعداد خوراکدهندههای فعال در مدار متفاوت خواهد بود. در نهایت، مقدار تناژ ورودی توسط باسکول به کنترلکنندهٔ تناژ ارسال شده و دور موتور خوراکدهندهها برای رسیدن به نقطهٔ مطلوب تنظیم میشود (شکل ۲).
شکل ۲: حلقه کنترل تناژ خوراک آسیای نیمه خودشکن
در طرح اولیه، سرعت خوراکدهندهها یکسان بوده و بار ورودی بهطور مساوی بین هر سه خوراکدهنده تقسیم میشده است؛ اما بهتازگی امکان تعیین درصد خوراک برای خوراکدهندهٔ شمارهٔ دو فراهم شده است. به دلیل پدیدهٔ جدایش (Segregation) در انبار و اهمیتی که دانهبندی و نسبت ذرات ریز به درشت در خوراک آسیای نیمهخودشکن دارد، این نسبت باید در مقداری بهینه تنظیم شود تا فرآیند آسیاکنی به بهترین نحو صورت پذیرد (شکل ۳).
شکل ۳: تعیین درصد سهم خوراک دهنده شماره ۲
شکل ۴: استفاده از دوربین جهت کنترل دانه بندی و پایش
حلقه کنترلی تنظیم نسبت آب به جامد آسیای نیمه خودشکن
حلقه اصلی: با توجه به تناژ ورودی، باید درصد جامد مطلوب از طریق میزان بازشدگی شیر آب ورودی به آسیا تنظیم شود. باسکول مقدار تناژ را بهصورت لحظهای به کنترلکننده ارسال میکند و کنترلکننده با توجه به نقطهٔ مطلوب (Setpoint) درصد جامد، میزان بازشدگی شیر آب را بهگونهای تعیین مینماید که درصد جامد به مقدار مطلوب برسد.
حلقهٔ پیرو: در این حلقهٔ کنترلی، بهمنظور تأمین دبی مطلوب آب ورودی به آسیای نیمهخودشکن، باید نوسانات فشار خط آب نیز پایش و کنترل شود تا دچار افت یا افزایش ناخواسته نگردد. در صورت عدم وجود این حلقهٔ پیرو، مصرف بیشتر آب در بالادست موجب افت فشار خط شده و با ثابت ماندن میزان بازشدگی شیر، دبی آب ورودی کاهش مییابد. بنابراین، وجود حلقهٔ پیرو این امکان را فراهم میسازد که میزان بازشدگی شیر متناسب با نوسانات فشار آب بالادست تعدیل شده و درصد جامد مطلوب همواره حفظ گردد (شکل ۵).
شکل ۵: حلقه کنترلی تنظیم نسبت آب به جامد آسیای نیمه خودشکن
با توجه به اختلاف میان درصد جامد اندازهگیریشده بهصورت دستی و درصد جامد مطلوبی که توسط حلقهٔ کنترلی تعیین شده بود، علتهای مختلفی محتمل است؛ از جمله کالیبرهنبودن باسکول ورودی آسیای نیمهخودشکن، معیوببودن شیر کنترلی و همچنین دو عامل محاسباتی زیر:
۱- چگالی پیشفرض خوراک: مقدار پیشفرض کارخانه برای چگالی (دانسیته) پالپ برابر ۴۰۰۰ بود؛ درحالیکه چگالی واقعی پالپ با توجه به خوراک ورودی فعلی (شامل سرباره، دورریز و گِل کارخانهٔ تغلیظ کانسنگ) ۳۷۰۰ است. این اختلاف موجب خطای ۲ درصدی در محاسبهٔ درصد جامد میشد. بر این اساس، جدول درصد جامد جدید بر مبنای چگالی ۳۷۰۰ تهیه و در اختیار واحد عملیات قرار گرفت.
۲- رطوبت اولیهٔ خوراک: در شرایطی که تناژ ورودی به آسیای نیمه خودشکن ۱۵۰ تن بر ساعت باشد و درصد جامد ورودی به آسیای نیمهخودشکن ۷۰ درصد فرض شود، با رطوبت خوراک صفر درصد، دبی آب مورد نیاز برای رسیدن به درصد جامد مطلوب، ۶۴ خواهد بود؛ درحالیکه با لحاظ کردن رطوبت موجود در خوراک و آب اولیهٔ همراه آن معادل ۳ درصد طراحی، دبی آب ورودی موردنیاز کاهش یافته و به ۵۷ میرسد. عدم لحاظ این موضوع، موجب انحراف در درصد جامد نهایی و کاهش آن شده بود.
در نتیجه، با بررسی و اعمال موارد فوق، این انحراف برطرف شده و درصد جامد به نقطهٔ مطلوب رسیده است (شکل ۶).
شکل ۶: دو عامل محاسباتی موثر در اختلاف به وجود آمده در درصد جامد اندازه گیری و کنترلی
حلقه کنترلی درصد جامد ورودی به هیدروسیکلون
در این حلقه، میزان درصد جامد پالپ ورودی به خوشهٔ هیدروسیکلون توسط دانسیتهسنج هستهای اندازهگیری شده و بهصورت لحظهای به کنترلکننده ارسال میشود. کنترلکننده نیز با توجه به نقطهٔ مطلوب و چگالی لحظهای، دبی آب اضافهشده به مخزن خوراک هیدروسیکلون را از طریق تغییر در درصد بازشدگی شیر کنترل میکند.
حلقهٔ پیرو نیز در این ساختار کنترلی، بازشدگی شیر آب را متناسب با نقطهٔ مطلوب چگالی و همگام با نوسانات فشار ناشی از مصرف آب در بالادست، تنظیم مینماید (شکل ۷).
شکل ۷: حلقه کنترلی درصد جامد ورودی به هیدروسیکلون
در حال حاضر، استفاده از این حلقهٔ کنترلی به دلیل ورود جریانهای آب متفرقه به مخزن خوراک هیدروسیکلون از جمله آب سرریز تیکنرها و آب شستوشوی سرندهای ترومل دو آسیای نیمهخودشکن و گلولهای امکانپذیر نیست. با اصلاح و تغییر مسیر آب سرریز تیکنر به خارج از این مخزن، میتوان شرایط را برای بهرهبرداری از این حلقهٔ کنترلی فراهم کرد. علاوه بر این، معیوببودن شیر کنترلی آب ورودی به مخزن خوشهٔ سیکلون اول نیز چالش دیگری است که باید برطرف گردد (شکل ۸).
شکل ۸: علل غیر فعال بودن حلقه کنترلی درصد جامد ورودی به هیدروسیکلون
با توجه به نمودار شکل ۹ میتوان نتیجه گرفت که بیشترین نوسانات درصد جامد ورودی به هیدروسیکلون، در زمانهای شستوشوی فیلتر رخ میدهد؛ زیرا در این بازهها دبی آب اضافهشده به تیکنر و به تبع آن انتقال آن به مخزن خوراک هیدروسیکلون افزایش مییابد. در نتیجه، رسیدن سیستم به حالت پایدار مستلزم گذشت زمان بوده و موجب انحراف و نوسان در درصد جامد میشود.
شکل ۹: نوسان دانسیته خوراک هیدروسیکلون در دو شیفت
حلقه کنترل سطح مخزن هیدروسیکلون
ارتفاع سطح مخزن بهصورت لحظهای توسط سطحسنج اندازهگیری شده و به کنترلکننده ارسال میشود. کنترلکننده نیز با توجه به نقطهٔ مطلوب تعیینشده برای سطح مخزن، دور موتور (سرعت) پمپ خوراک هیدروسیکلون را تغییر میدهد (شکل ۱۰).
شکل ۱۰: حلقه کنترل سطح مخزن هیدروسیکلون
از طرفی، نوسانات ناشی از ورود جریانهای آب متفرقه به مخزن و سایر عوامل مؤثر، تأثیر مستقیمی بر فشار پالپ ورودی به هیدروسیکلون بر جای میگذارد. مطابق نمودار شکل ۱۱، میتوان مشاهده کرد که در زمانهای شستوشوی فیلتر، دبی آب اضافهشده به مخزن افزایش و در نتیجه درصد جامد پالپ کاهش مییابد. به دنبال بالا رفتن سطح مخزن، دور پمپ نیز افزایش یافته و در نهایت منجر به افزایش شدید فشار ورودی به هیدروسیکلون میشود (شکل ۱۱).
این حلقه در حال حاضر وجود دارد و به درستی کار میکند.
شکل ۱۱: نوسان فشار خوراک ورودی هیدروسیکلون در زمان های شست و شوی فیلتر
حلقه کنترل فشار خوراک هیدروسیکلون
عملکرد حلقه به این صورت است که کنترلکننده با مقایسهٔ نقطهٔ مطلوب فشار و فشار لحظهای (که توسط فشارسنج ارسال میشود)، تعداد هیدروسیکلونهای فعال در مدار را از طریق باز و بستهکردن شیرهای قطع و وصل خودکار (یا کنترلی) هر هیدروسیکلون تنظیم میکند.
بنابراین، پیششرطهای بهرهبرداری از این حلقه عبارتاند از: حذف نوسانات پالپ ورودی به مخزن، بازنگری در محدودهٔ مجاز تغییرات سطح مخزن و همچنین بررسی دقیق میزان تغییرات فشار به ازای ورود یا خروج یک هیدروسیکلون از مدار تا از این طریق از قطع و وصل مکرر شیرها جلوگیری شده و نوسانات به حداقل ممکن برسد. علاوه بر این، با تثبیت درصد جامد پالپ در محدودهٔ بهینه، میتوان فشار مطلوب خوراک هیدروسیکلون را راحتتر تأمین نمود. از سوی دیگر، تثبیت چگالی خوراک از طریق راهاندازی حلقهٔ کنترل چگالی نیز نقش مؤثری در کاهش نوسانات فشار ورودی هیدروسیکلون و تثبیت آن در نقطهٔ مطلوب ایفا خواهد کرد (شکل ۱۲).
این حلقه در حال حاضر وجود ندارد.
شکل ۱۲: حلقه کنترل فشار خوراک هیدروسیکلون
