جلسه‌ای در تاریخ ۱۴۰۵/۰۸/۱۰ با موضوع استانداردسازی راهبری تیکنرهای باطله برگزار شد. در این جلسه، مدار تیکنرهای باطله معرفی شد، نحوه رقیق‌سازی خوراک و تأثیر رسوب‌گرفتگی جت‌پمپ (E-Duc) و چلچله‌ها بر عملکرد مدار مورد بررسی قرار گرفت و نتایج آزمایش‌های ته‌نشینی خوراک در درصدهای جامد ۸، ۱۰ و ۱۲ درصد بررسی شد.
مجتمع مس سرچشمه دارای پنج تیکنر باطله با قطر ۱۲۱/۹ متر و ارتفاع ۶/۴ متر در مرکز تیکنر است. خوراک این تیکنرها شامل باطله کارخانه‌های پرعیارکنی یک و دو و کارخانه دره‌زار است. باطله کارخانه‌های پرعیارکنی یک و دو با درصد جامد ۲۲/۵ درصد، از طریق دو لوله به‌صورت ثقلی به مقسم اولیه یا دراپ‌باکس C هدایت می‌شود. این مقسم دارای دو خروجی است. خروجی‌های مقسم اولیه به‌ترتیب به مقسم‌های شماره ۱ و ۲ متصل هستند. مقسم شماره ۱، خوراک تیکنرهای ۱ و ۲ و مقسم شماره ۲، خوراک تیکنرهای ۳، ۴ و ۵ را تأمین می‌کند.
با راه‌اندازی کارخانه دره‌زار، باطله این کارخانه با درصد جامد ۲۵ درصد، از طریق یک لوله به‌صورت ثقلی به مقسم اولیه هدایت شده و سپس به‌وسیله یک لوله خروجی با همان قطر، به‌صورت جداگانه به مقسم شماره ۲ منتقل می‌شود. در نتیجه، مقسم شماره ۲ وظیفه توزیع باطله کارخانه‌های پرعیارکنی یک و دو و کارخانه دره‌زار را بین تیکنرهای ۳، ۴ و ۵ بر عهده دارد.
سرریز تیکنرهای باطله، با سهم ۷۷ درصد از کل آبگیری مدار، به استخر آب برگشتی منتقل می‌شود. ته‌ریز این تیکنرها با درصد جامد ۴۵ درصد، به‌صورت ثقلی به حوضچه‌های شماره ۱ و ۲ هدایت می‌شود. ته‌ریز تیکنرهای ۱ و ۲ وارد حوضچه شماره ۱ و ته‌ریز تیکنرهای ۳، ۴ و ۵ وارد حوضچه شماره ۲ می‌شود. سپس مواد از این حوضچه‌ها به سمت تیکنرهای خمیری هدایت می‌شوند.
در تیکنرهای خمیری، درصد جامد باطله به ۶۰ درصد افزایش می‌یابد. آب سرریز این تیکنرها با سهم ۱۷ درصد از کل آبگیری مدار، به استخر آب برگشتی منتقل می‌شود و ته‌ریز آن‌ها به سد باطله ارسال می‌گردد. در نهایت، آب برگشتی از سد باطله با سهم ۶ درصد از کل آبگیری مدار، به استخر آب برگشتی هدایت می‌شود. آب جمع‌آوری‌شده در استخرها، توسط پمپ‌خانه و با فشار ۱۲۰ psi، برای تأمین آب موردنیاز کارخانه‌های پرعیارکنی یک و دو مورد استفاده قرار می‌گیرد (شکل ۱).
شکل ۱: معرفی مدار تیکنرهای باطله
خوراک تیکنرها همواره محصول فرآیند قبلی نیست و در برخی موارد، لازم است پیش از ورود به تیکنر رقیق‌سازی شود. نحوه ورود خوراک به تیکنرهای باطله در تصویر نشان داده شده است. خوراک از مسیر مشخص‌شده با رنگ سبز به سمت تیکنر هدایت می‌شود. به دلیل وجود شلوارکی در مسیر، پالپ به دو جریان تقسیم شده و با شدت از لوله‌ها خارج می‌شود. به‌منظور رقیق‌سازی خوراک، پیش از چاهک خوراک‌دهی از جت‌پمپ (E-Duc) استفاده شده است. هنگامی که پالپ با شدت وارد شیپوری جت‌پمپ می‌شود، به دلیل جهت جریان و اختلاف فشار ایجادشده، آب موجود در سطح تیکنر به سمت چاهک خوراک‌دهی کشیده می‌شود و با خوراک مخلوط می‌گردد (شکل ۲).
شکل ۲: مسیر ورود بار به تیکنرهای باطله
شکل ۳، نمای بالای چاهک خوراک‌دهی تیکنر را نشان می‌دهد. مربع قرمزرنگ، محل قرارگیری شیپوری جت‌پمپ (E-Duc) را مشخص می‌کند و جریان پالپ به سمت داخل شیپوری هدایت می‌شود. همان‌طور که در تصویر وسط مشاهده می‌شود، خطوط آبی‌رنگ مسیر جریان آب را نشان می‌دهند که به سمت چاهک خوراک‌دهی مکش می‌شود.
شکل ۳: چاهک تیکنرهای باطله و مسیر جریان‌های وارد شده به جت پمپ
این روش رقیق‌سازی مزایای متعددی دارد. یکی از مهم‌ترین مزایای آن، عدم نیاز به پمپ است؛ به‌طوری‌که رقیق‌سازی به‌صورت طبیعی و با استفاده از جریان موجود در مدار انجام می‌شود.
از سوی دیگر، با افزایش درصد جامد پالپ، ته‌نشینی ذرات با محدودیت مواجه می‌شود و به دلیل افزایش غلظت ذرات در سیال، سرعت ته‌نشینی کاهش می‌یابد. بنابراین، با رقیق‌سازی خوراک و کاهش درصد جامد، شرایط برای ته‌نشینی آزاد فراهم شده و سرعت ته‌نشینی افزایش می‌یابد.
همچنین، در صورتی که فلوکولانت تزریقی با پالپی با درصد جامد پایین‌تر مخلوط شود، اختلاط بهتری حاصل می‌شود و فلوکولانت فرصت بیشتری برای تماس و اتصال به ذرات خواهد داشت.
عملکرد بهینه جت‌پمپ (E-Duc) به سه عامل سرعت پالپ، دانسیته پالپ و وضعیت شیپوری وابسته است. معمولاً مقدار پالپ ارسالی از کارخانه‌ها به سمت تیکنرها ثابت است؛ اما رسوب‌گرفتگی در اطراف لوله خوراک و شیپوری، باعث کاهش ورود آب رقیق‌کننده به پالپ می‌شود. بر اساس بررسی‌های انجام‌شده، کاهش سطح مقطع مؤثر جت‌پمپ در اثر رسوب‌گرفتگی، موجب افزایش درصد جامد خوراک از ۱۰ به ۱۲ درصد می‌شود.
در شکل ۴، تصویر سمت راست وضعیت جت‌پمپ پس از رسوب‌زدایی و تصویر وسط وضعیت آن در حالت رسوب‌گرفته را نشان می‌دهد. تصویر سمت چپ نیز نمای بالای جت‌پمپ است. خطوط سبزرنگ، وضعیت جریان در شرایطی را نشان می‌دهند که لوله و شیپوری فاقد رسوب هستند و خطوط قرمزرنگ، وضعیت جریان در شرایط رسوب‌گرفتگی را نمایش می‌دهند. همان‌طور که مشاهده می‌شود، رسوب‌گرفتگی باعث کاهش ورود آب به خوراک و در نتیجه افزایش درصد جامد آن می‌شود.
افزایش درصد جامد خوراک، علاوه بر کاهش سرعت ته‌نشینی، موجب اختلاط نامناسب فلوکولانت با پالپ شده و در نهایت، تشکیل لخته‌ها و فلوکول‌های ضعیف‌تر را به دنبال دارد.
شکل ۴: وضعیت رسوب‌گرفته و بدون رسوب جت پمپ
به‌منظور تخمین میزان رسوب‌گرفتگی جت‌پمپ (E-Duc)، از تحلیل تصاویر استفاده شد. در این بررسی، تصویر سمت راست به‌عنوان حالت بدون رسوب‌گرفتگی و تصویر سمت چپ به‌عنوان حالت رسوب‌گرفته (دوره یکساله) در نظر گرفته شد. فضای عبور آب و سطح مقطع مؤثر جت‌پمپ با مقایسه تفاوت رنگ قرمز در دو تصویر مورد ارزیابی قرار گرفت. بر اساس این تخمین، رسوب‌گرفتگی موجب کاهش ۵۳ درصدی فضای عبور آب در جت‌پمپ می‌شود (شکل ۵).
شکل ۵: استفاده از آنالیز تصویر به منظور تخمین میزان گرفتگی جت پمپ
علاوه بر سیستم جت‌پمپ (E-Duc)، چلچله‌های تیکنر نیز در معرض رسوب‌گرفتگی قرار دارند. این تجهیزات وظیفه ایجاد شرایط یکنواخت برای سرریز آب در سراسر محیط تیکنر را بر عهده دارند (شکل ۶).
شکل ۶: چلچله‌های تیکنر با رسوب و بدون رسوب
معمولاً در قسمت‌های خروجی آب سرریز تیکنر، به دلیل سرعت بیشتر جریان آب، میزان رسوب‌گذاری کمتر است. هنگامی که سایر قسمت‌های چلچله‌ها دچار رسوب‌گرفتگی می‌شوند، آب سرریز از بخش‌هایی که رسوب کمتری دارند، تخلیه می‌شود. این وضعیت موجب ایجاد جریان شعاعی آب به سمت نقاطی با رسوب‌گرفتگی کمتر می‌شود. در نتیجه، با حرکت یک‌طرفه آب به سمت این نقاط، کدورت آب سرریز افزایش می‌یابد و ذرات فرصت کمتری برای ته‌نشینی در داخل تیکنر پیدا می‌کنند.
شکل میزان آبگیری تیکنرهای باطله را در سال ۱۴۰۴ نشان می‌دهد. در این سال، معمولاً هر پنج تیکنر در مدار قرار داشتند و شرایط عملیاتی آن‌ها برای مقایسه پایدار بود. همان‌طور که مشاهده می‌شود، میزان آبگیری در سه‌ماهه نخست سال و پیش از اورهال، حدود ۶ میلیون مترمکعب بوده است. پس از انجام اورهال و رسوب‌زدایی جت‌پمپ (E-Duc) و چلچله‌های تیکنرها، میزان آبگیری با ۲۳ درصد افزایش به حدود ۸ میلیون مترمکعب رسیده است (شکل ۷).
شکل ۷: میزان آبگیری تیکنرها بر حسب متر مکعب در سال ۱۴۰۴
همچنین به‌منظور بررسی تأثیر درصد جامد خوراک بر عملکرد آبگیری تیکنرهای باطله، آزمایش‌های ته‌نشینی در درصدهای جامد ۸، ۱۰ و ۱۲ درصد انجام شد. شرایط آزمایش برای هر سه استوانه یکسان در نظر گرفته شد و آزمایش‌ها با استفاده از دستگاه ته‌نشینی انجام گرفت. در هر سه آزمایش، فلوکولانت مصرفی از نوع A26 با مقدار مصرف ۱۰ گرم بر تن و غلظت تزریق ۰/۰۱ درصد در نظر گرفته شد.
همان‌طور که در شکل ۸ مشاهده می‌شود، با افزایش درصد جامد از ۸ به ۱۲ درصد، سرعت ته‌نشینی کاهش می‌یابد.
شکل ۸: آزمایش ته‌نشینی در درصد جامدهای ۸، ۱۰ و ۱۲
شکل ۹، خروجی دستگاه ته‌نشینی را نشان می‌دهد. محور افقی نمودار زمان بر حسب ثانیه و محور عمودی ارتفاع گل بر حسب سانتی‌متر را نمایش می‌دهد. هر سه آزمایش از ارتفاع اولیه ۲۵ سانتی‌متر آغاز شده‌اند و روند ته‌نشینی در هر یک با شیب متفاوتی ادامه یافته است. شیب هر نمودار نشان‌دهنده سرعت ته‌نشینی ذرات در شرایط آزمایش مربوطه است (شکل ۹).
شکل ۹: نتایج آزمایش ته‌نشینی
به دلیل تفاوت درصد جامد در استوانه‌های آزمایش، مقایسه نتایج صرفاً بر اساس سرعت ته‌نشینی روش مناسبی نیست. بنابراین، برای مقایسه و تعیین بهترین شرایط آزمایش، لازم است شاخصی تعریف شود که هر دو پارامتر سرعت ته‌نشینی و دانسیته پالپ را در نظر بگیرد.
شار ته‌نشینی، مقدار جامد عبوری از واحد سطح در واحد زمان است و به‌عنوان شاخصی برای ارزیابی عملکرد ته‌نشینی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
نتایج محاسبه شار ته‌نشینی برای درصدهای جامد ۸، ۱۰ و ۱۲ درصد در شکل مربوطه ارائه شده است. سرعت ته‌نشینی در درصد جامد ۱۰ درصد برابر با ۱/۵۴ بوده و از سرعت ته‌نشینی در درصدهای جامد ۸ و ۱۲ درصد بیشتر است. همچنین، با کاهش درصد جامد خوراک تیکنرهای باطله از ۱۲ به ۱۰ درصد، شار ته‌نشینی ۶ درصد افزایش می‌یابد.
به‌منظور رسوب‌زدایی منظم جت‌پمپ (E-Duc)، پیشنهاد می‌شود مسیر دسترسی مناسبی در نزدیکی آن طراحی و نصب شود تا امکان انجام رسوب‌زدایی در بازه‌های زمانی چهارماهه، به‌جای بازه فعلی دوازده‌ماهه، فراهم شود (شکل ۱۰).
شکل ۱۰: محل نصب مسیر دسترسی به جت پمپ برای رسوب‌زدایی آن
همچنین، به‌منظور رسوب‌زدایی چلچله‌های تیکنر، پیشنهاد می‌شود در مرحله نخست، رسوبات با استفاده از پمپ کارواش یا ابزارهای مکانیکی برداشته شوند. سپس، به‌منظور کاهش نرخ رسوب‌گذاری، شست‌وشوی چلچله‌ها با فشار آب یا استفاده از ابزارهای مکانیکی به‌صورت دوره‌ای انجام شود (شکل ۱۱).
شکل ۱۱: روش‌های کاهش نرخ رسوب‌گذاری روی چلچله‌ها
خلاصه و جمع بندی:
رسوب‌گرفتگی جت پمپ (E-Duc) در تیکنرهای باطله باعث کاهش ۵۳ درصدی سطح مقطع شد.
در تعمیرات دوره‌ای سالانه، پس از رسوب‌زدایی جت پمپ و چلچله‌های سرریز تیکنر، میزان آبگیری تیکنر ۲۳ درصد معادل حدود ۱/۵ میلیون متر مکعب افزایش یافت.
آزمایشات ته‌نشینی روی خوراک تیکنرهای باطله در درصد جامدهای ۱۲، ۱۰ و ۸ صورت گرفت. شیب نمودار ته‌نشینی برای درصد جامدهای ۱۲، ۱۰ و ۸ به ترتیب برابر با ۰/۳۱، ۰/۴۰ و ۰/۴۶ است.
نقطه بهینه درصد جامد خوراک تیکنرهای باطله ۱۰ است و با کاهش درصد جامد خوراک از ۱۲ به ۱۰، شار ته‌نشینی به میزان ۶ درصد افزایش یافت.
نصب مسیر دسترسی روی تیکنر و کاهش زمان رسوب‌زدایی جت پمپ از ۱۲ ماه به ۴ ماه پیشنهاد می‌شود.
رسوب‌زدایی چلچله‌ها و در ادامه ساخت و نصب تجهیزی برای کاهش نرخ رسوب‌گذاری پیشنهاد می‌شود.
