این جلسه روز پنجشنبه ۱۱ اسفند ۱۴۰۱ برگزار شد و به بررسی کنترل فشار هیدروسیکلونهای ثانویه کارخانه پرعیارکنی یک مجتمع مس سرچشمه پرداخته شد.
شکل ۱: مدارفلوتاسیون کارخانه پرعیارکنی ۱
مدار خردایش کارخانه پرعیارکنی ۱ مجتمع مس سرچشمه از ۸ آسیای گلولهای موازی تشکیلشده که تناژ هر آسیا بر اساس طراحی اولیه ۲۲۵ تن برساعت جامد خشک است. بار خروجی از هر آسیا توسط پمپ هیدروسیکلونهای اولیه به یک خوشه با ۸ هیدروسیکلون منتقلشده و سرریز هیدروسیکلونها با دانهبندی ۷۰ درصد عبوری از سرند ۷۴ میکرون، خوراک واحد فلوتاسیون را تشکیل میدهد. مدار فلوتاسیون کارخانه پرعیارکنی ۱ مجتمع مس سرچشمه از دو ضلع مشابه شمال و جنوب تشکیلشده که در هر ضلع، چهار ردیف ۱۴ سلولی پرعیارکنی اولیه، دو ردیف ۷ سلولی رمقگیر، دو ردیف ۷ سلولی شستشوی اول، دو ردیف ۴ سلولی شستشوی دوم و دو ردیف ۲ سلولی شستشوی سوم (نهایی) قرار دارد .برای خردایش مجدد کنسانتره سلولهای پرعیارکنی اولیه و رمقگیر، در هر ضلع دو آسیای گلولهای از نوع سرریز شونده درنظرگرفته شده است. در این مدار، ابتدا کنسانتره پرعیارکنی اولیه و رمقگیر با محصول آسیاهای خردایش مجدد مخلوط و سپس برای جدایش ذرات ریز از درشت به هیدروسیکلونهای ثانویه ارسال میشود. سرریز هیدروسیکلونهای ثانویه با دانهبندی ۸۶ درصد عبوری ازسرند ۴۴ میکرون، خوراک مرحله شستشوی اول را تشکیل میدهد. مجموع باطلههای پرعیارکنی اولیه و رمقگیر نیز باطله نهایی مدار فلوتاسیون را تشکیل میدهند(شکل۱).
در ادامه به بررسی پمپهای انتقال کنسانتره پرعیارکنی اولیه و رمقگیر که وظیفه انتقال کنسانتره مرحله پرعیارکنی اولیه و رمقگیر به سمت مدار خردایش مجدد و مشکلات حلقه کنترل فشار هیدروسیکلونهای ثانویه پرداخته میشود.
طبقهبندی ذرات توسط هیدروسیکلون
هیدروسیکلون یکی از تجهیزات ساده و در عین حال پیچیده در صنعت فرآوری مواد میباشد. کنترل و پایش وضعیت هیدروسیکلون و تنظیم مولفههای تاثیرگذار در کارایی هیدروسیکلون، عملکرد جدایش را بهتر کرده و سهم مواد به اشتباه تقسیم شده را کاهش میدهد. کارایی طبقه بندی را با ضریب نقص و حد جدایش نشان داده میشود و هر چقدر شیب نموادر بیشتر و منحنی به حالت عمودی نزدیکتر باشد کارایی طبقهبندی بهینهتر میباشد. شکل ۲ طبقهبندی ایدهآل و واقعی در هیدروسیکلون نشان میدهد که محور افقی اندازه ذرات و محور عمودی کسر ذرات خوراک راه یافته به تهریز میباشد. حالت ایده آل زمانی است که منحنی به صورت عمودی باشد یعنی صد درصد ذرات کوچکتر از حد جدایش به سرریز و صد درصد ذرات بزرگتر از حد جدایش به ته ریز انتقال داده شوند اما در عمل رسیدن به حالت ایده آل غیر ممکن است و باعث انتقال مقداری از ذرات درشت به واسطه میانبر زدن به سریز و انتقال مقداری از ذرات ریز به واسطه آبی که به تهریز راه مییابد به ته ریز منتقل میشوند. سهم مواد ریزی که به تهریز انتقال داده شدند بیشتر از ذرات درشتی است که به سرریز میروند.
راه یابی ذرات ریز به ته ریز هیدروسیکلون باعث تولید نرمه، هدر روی انرژی و در نهایت کاهش بازیابی شده و همچنین راه یابی ذرات درشت به سرریز هیدروسیکلون و شستشوی مرحله اول باعث کاهش بازیابی در این مرحله می شود.
شکل ۲: طبقه بندی توسط هیدروسیکلون ایدهآل و واقعی
پارامترهای عملیاتی موثر بر جدایش در هیدروسیکلون
فشار و درصد جامد دو عامل تاثیرگذار مهم در عملکرد هیدروسیکلونها میباشند. فشار به عوامل مختلفی مانند سرعت پمپ، دبی ورودی به هیدروسیکلون و تعداد هیدروسیکلونهای موجود در مدار بستگی دارد. افزایش فشار ورودی به هیدروسیکلون باعث کوچک شدن حد جدایش سرریز و افزایش ظرفیت میشود( شکل ۲).
شکل ۳: رابطه افت فشار، ظرفیت و حد جدایش
مدار خردایش مجدد
مدار خردایش مجدد از دو بخش اصلی هیدروسیکلونهای ثانویه و آسیا گلولهای لبریز شونده تشکیل شده است. همانطور که گفته شد کنسانتره پرعیارکنی اولیه و رمق گیر در هر ضلع توسط سه پمپ (یک پمپ در حالت آماده به کار) کنسانتره را به سمت مدار خردایش مجدد پمپ میکنند که این کنسانتره با خروجی آسیا ابتدا به منظور طبقه بندی به هیدروسیکلونهای ثانویه پمپ میشوند و سرریز هیدروسیکلونهای ثانویه خوراک شستشوی مرحله یک را تشکیل میدهد و تهریز آنها برای افزایش درجه آزادی به داخل آسیا خردایش مجدد انتقال داده میشود( شکل ۴). هدف از مدار خردایش مجدد افزایش درجه آزادی برای افزایش عیار و بازیابی در مرحله شسشو و ایجاد سطح تازه برای جذب بهتر مواد شیمیایی میباشد.
طبق طرح درصد جامد خوراک، سرریز و تهریز هیدروسیکلونهای ثانویه باید بترتیب ۳۹، ۱۵ و ۶۵ و همچینین فشار ۱۵ psi باشد.
شکل ۴: مدار خردایش مجدد
بررسی مشکلات فشار هیدروسیکلونهای ثانویه
سه پمپ (شکل ۵) با دور ثابت ۸۴۰ دور بر دقیقه ( دور الکتروموتور ۱۴۰۰ دور بر دقیقه) در هر ضلع وظیفه انتقال کنسانتره پرعیارکنی اولیه و رمقگیر به مدار خردایش مجدد را بر عهده دارند. دبی طراحی هر کدام از پمپهای گریز از مرکز طبق طرحی برابر ۴۸۶٫۵ متر مکعب بر ساعت میباشد. دبی کنسانتره پرعیارکنی اولیه و رمقگیر طبق طرح با عیار خوراک ورودی ۱٫۱۷ درصد برابر ۹۷۳ متر مکعب بر ساعت میباشد که در حال حاضر با کاهش عیار ورودی به کارخانه به ۰٫۶ درصد، دبی کنسانتره ورودی به پمپهای پرعیارکنی اولیه و رمقگیر به ۶۸۵ متر مکعب بر ساعت کاهش یافته است (جدول ۱) که در صورت استفاده از یک پمپ باعث سرریز کنسانتره از مخزن و در صورت استفاده از دو پمپ باعث هوا کشیدن و نوسان در مدار خردایش مجدد میشود.
کاهش مقدار دبی ورودی کنسانتره پرعیارکنی اولیه و رمقگیر به پمپهای پرعیارکنی اولیه و رمقگیر با توجه به اینکه این پمپها با دور ثابت ۸۴۰ دور بر دقیقه کار میکنند باعث شده تا علاوه بر رخ دادن پدیده کاویتاسیون و خرابی این پمپها باعث انتقال نوسان ناشی هوا کشیدن پمپها در سطح مخازن پمپ هیدروسیکلون و در نهایت نوسان در فشار هیدروسیکلونهای ثانویه شود(شکل ۶) که این نوسان در فشار هیدروسیکلونها باعث قطع و وصل شدن سرریز هیدروسیکلون و تاثیر در کارایی طبقهبندی هیدروسیکلون میشود.
شکل ۵: نمایی از پمپهای پرعیارکنی اولیه و رمقگیر
شکل ۶: نوسان فشار هیدروسیکلونهای ثانویه قبل از نصب درایو (بازه زمانی ۴ ساعته)
اقدامات انجام شده بهمنظور کنترل فشار هیدروسیکلونهای ثانویه
نصب درایو روی پمپهای کنسانتره پرعیارکنی اولیه و رمقگیر
با توجه به کاهش دبی کنسانتره ورودی به پمپهای پرعیارکنی اولیه و رمقگیر، دور این پمپها در مقدار حداکثر خود ۸۴۰ دور بر دقیقه ( دور الکتروموتور ۱۴۰۰ دور بر دقیقه) بودند و مشکل هوا کشیدن پمپها در صورت استفاده از دو پمپ وجود داشت. به همین منظور برای حل این مشکل، درایو روی تمام پمپها نصب گردید و دور الکترو موتور به ۱۱۰۰ دور بر دقیقه کاهش یافت. با انجام این کار تعداد ساعات هوا کشیدن این پمپها و نوسانی که در فشار هیدروسیکلونهای ثانویه ایجاد میکرد به میزان قابل توجهی کاهش یافت. اما با توجه به اینکه دبی کنسانتره ورودی به پمپهای پرعیارکنی اولیه و رمقگیر به عواملی مانند میزان تناژ آسیاهای اولیه، شرایط شیمیایی، میان بارکشی و… بستگی دارد برای بهبود کامل هوا کشیدن پمپهای پرعیارکنی اولیه و رمقگیر نیاز است که با نصب سطحسنج روی این پمپها حلقه کنترل سطح با دور موتور راهاندازی شود.
شکل ۷: نوسان فشار هیدروسیکلونهای ثانویه بعد از نصب درایو
بررسی مشکلات حلقه کنترل فشار هیدروسیکلونهای ثانویه
معیوب شدن فعال کنندههای شیر کنترلی درصورت نبود تلهآبگیر و فیلتر هوا
یکی از ملزومات حلقه کنترل فشار هیدروسیکلون، معیوب نبودن فعال کنندهها میباشد که تغییر مسیر هوا برای باز یا بسته شدن شیرهای کنترلی ارسال میکند. با توجه به اینکه در هوا فشرده آب و رطوبت وجود دارد در صورت ورود مستقیم هوا به فعل کننده باعث خرابی و از کار افتادگی فعال کننده میگردد ( شکل ۸). از این رو لازم است که از ورود آب و مواد زائد به فعال کننده جلوگیری شود. به این منظور روی خوشههای ۱، ۲ و۳ تله آبگیر و فیلتر هوا نصب گردید که هوای فشرده ابتدا به تلهآبگیر و سپس به فیلتر هوا و در نهایت به فعال کننده وارد میشود( شکل ۹) و از این رو دیگر آب و رطوبت موجود در هوا به فعال کننده وارد نشده و باعث خرابی آن نمیشود. با نصب فیلتر هوا و فیلتر هوا زمان خرابی فعال کنندهها از ۸ ساعت به یک ماه (از زمان نصب تاکنون) افزایش یافت.
شکل ۸: ورود مستقیم هوا به فعال کننده شیرهای کنترلی هیدروسیکلون
شکل ۹: نصب تلهآبگیر و فیلتر هوا روی هوای ورودی به فعالکننده
گیر کردن و عدم باز و بسته شدن شیرهای کنترلی هیدروسیکلونهای ثانویه
یکی دیگر از مشکلات حلقه کنترل فشار هیدروسیکلونهای ثانویه کامل بسته نشده شیرهای کنترلی آن میباشد که این مشکل در زمان نصب شیر به وجود میآید
شکل ۱۰: ساییده شدن تیغه شیر کنترلی در اثر گیر کردن
بررسی وضعیت حلقه کنترل فشار هیدروسیکلونهای ثانویه
طی نصب تله آبگیر و فیلتر هوا روی شیرهای کنترلی هیدروسیکلونهای ثانویه هنوز مشکلاتی برای حلقه کنترلی آنها وجود دارد. جدول زیر وضعیت ۴ خوشه هیدروسیکلونهای ثانویه را نشان میدهد.
خلاصه
به منظور جلوگیری از هوا کشیدن پمپهای کنسانتره پرعیارکنی اولیه و رمقگیر، درایو روی آنها نصب گردید و دور بهینه الکتروموتور روی مقدار ۱۱۰۰ دور بر دقیقه تنظیم شد.
با نصب درایو روی پمپها، نوسان دبی پالپ ورودی به مخازن ثانویه کاهش پیدا کرد که نتیجه آن کاهش نوسان فشار هیدروسیکلونهای ثانویه از 𝟏𝟐±𝟏𝟎 به بود.
به علت معیوب شدن فعالکنندههای شیرهای کنترلی هیدروسیکلونها به دلیل ورود آب به آنها، تله آبگیر و فیلتر هوا در مسیر آنها نصب شد. عمر فعالکنندهها با نصب تلهآبگیر و فیلتر هوا از ۸ ساعت به یک ماه افزایش یافت.
جهت کنترل فشار هیدروسیکلونهای ثانویه، راهاندازی حلقه کنترل سطح کنسانتره پرعیارکنی اولیه و رمقگیر و حلقه کنترل فشار هیدروسیکلونها ضروری میباشد.
این جلسه روز پنجشنبه ۱۷ آذر ۱۴۰۱ برگزار شد و به بررسی راهبری مدار فلوتاسیون کارخانه پرعیارکنی ۲ مجتمع مس سرچشمه پرداخته شد.
شکل۱: مدارفلوتاسیون کارخانه پرعیارکنی۲
مدار خردایش کارخانه پرعیارکنی ۲ مجتمع مس سرچشمه از ۲ فاز مشابه تشکیلشده است که تناژ تازه هر آسیا نیمه خودشکن ۹۵۵ تن برساعت جامد خشک است. بار عبور کرده از سرند لرزان جلو آسیا نیمه خودشکن به همراه خروجی آسیا گلولهای به مخزن پمپ هیدروسیکلون منقل شده و به منظور دانهبندی به هیدروسیکلونهای اولیه پمپ میشوند. ته ریز هیدروسیکلونهای اولیه به داخل آسیا گلولهای و سرریز هیدروسیکلونهای اولیه با دانهبندی ۸۰ درصد کوچکتر از ۹۰ میکرون خوراک مدار فلوتاسیون را تشکیل میدهد.
مدار فلوتاسیون نیز مشابه مدار آسیاکنی اولیه از دو فاز مشابه ۱ و ۲ تشکیل شده است که در هر فاز، ۸ سلول پرعیارکنی اولیه(Rougher)، ۵ سلول رمقگیر(Scavenger)، ۳ سلول شستشو(Cleaner) و یک سلول ستونی به عنوان بخش شستشوی مجدد(Recleaner) قرار دارد. سلولهای پرعیارکنی اولیه از نوع مکانیکی، با حجم ۱۳۰ متر مکعب(مدل RCS130)، سلولهای بخش شستشو و رمقگیر از نوع مکانیکی با حجم ۵۰ متر مکعب(مدل RCS50) و سلول ستونی به قطر ۴ متر و ارتفاع ۱۲ متر(مدل CISA 400*1200) عملیات فلوتاسیون را انجام میدهند. به منظور خردایش مجدد مجموع کنسانتره پرعیارکنی اولیه- رمقگیر، در هر فاز یک آسیا گلولهای از نوع لبریزشونده به کار گرفته شده است. هر آسیای خردایش مجدد در مدار بسته با دو خوشه مجهز به ۱۰ هیدروسیکلون( یک خوشه آماده به کار- در هر خوشه ۸ هیدروسیکلون در مدار و ۲ عدد آماده به کار) کار میکند. سرریز هیدروسیکلونهای ثانویه با دانه بندی ۸۰ درصد کوچکتر از ۳۸ میکرون خوراک مدار شستشو میباشد.
کنسانتره بخش پرعیارکنی اولیه و رمقگیر وارد پمپ شده و به سمت مدار خردایش مجدد پمپ میشود. مدار خردایش مجدد به صورت بسته با هیدروسیکلونهای ثانویه کار میکند. این بدین معنی است که کنسانتره پرعیارکنی اولیه – رمقگیر، ابتدا به مخزن پمپهای هیدروسیکلونهای ثانویه ارسال شده و با خروجی آسیای مجدد مخلوط میشود تا ابتدا توسط هیدروسیکلونهای ثانویه طبقه بندی شود(ذرات ریز به سرریز و ذرات درشت به تهریز راه پیدا میکند). به این ترتیب علاوه بر جلوگیری از تولید نرمه، انرژی خردایش تنها صرف ذرات درشت میشود. سرریز هیدروسیکلونهای ثانویه خوراک مدار شستشو میباشد. کنسانتره مدار شستشو به سمت سلولهای ستونی پمپ میشود و باطله آن خوراک بخش رمقگیر خواهد بود. کنسانتره سلولهای ستونی محصول نهایی کارخانه پرعیارکنی میباشد که حاوی مس و مولیبدن است و به سمت تیکنرهای مس- مولیبدن ارسال میشود. مجموع باطله پرعیارکنی اولیه و رمقگیر باطله نهایی مدار فلوتاسیون را تشکیل میدهند.
معرفی سلولهای تانکی کارخانه پرعیارکنی ۲ مجتمع مس سرچشمه
سلولهای تانکی کارخانه پرعیارکنی ۲ مجتمع مس سرچشمه همانطور که در شکل ۲ نشان داده شده است از نوع مکانیکی(Reactor cell systems) میباشد و هر سلول به یک همزن مجهز شده است. بخش ثابت همزن(استاتور) از سه قسمت با ۶ تیغه تشکیل شده است که به لوله نگهدارنده متصل میشود و داخل لوله نگهدارنده شافتی قرار دارد که از پایین به بخش متحرک همزن(رتور) متصل است که هوا از درون این شافت به منظور تولید حباب وارد سلول میشود.
بخش متحرک همزن وظیفه معلق نگه داشتن مواد و تولید حباب را برعهده دارند و بخش ثابت همزن بخشی از تلاطم ایجاد شده به وسیله رتور را گرفته تا به سطح سلول(ناحیه کف) منقل نشود و همچنین باعث تشکیل حبابهای ریزیتری میشود. برای جمع آوری کنسانتره در سلولهای کارخانه پرعیارکنی ۲ از دو ناو میانی استفاده شده است.
شکل ۲: شمای کلی سلولهای فلوتاسیون RCS به همراه همزن
شکل ۳: بخش ثابت و متحرک همزن سلولهای RCS
کنترل سطح سلولهای فلوتاسیون
تنظیم ارتفاع کف در سلولهای فلوتاسیون به دو طریق قابل انجام است. اولین روش، افزایش دبی هوای ورودی به سلول است. از آنجایی که افزایش دبی هوا به سلولهای فلوتاسیون بیش از حد مشخصی، منجر به اغتشاش در سلول فلوتاسیون شده و منجر به افزایش احتمال راهیابی ذرات بیارزش به کنسانتره و کاهش عیار خواهد شد، از روش دوم که دقت بیشتری دارد استفاده میشود. در این روش سطح دوغاب در سلولهای فلوتاسیون با استفاده از شیرهای کنترل سطح یا نیزهای تنظیم میشود. تنظیم ارتفاع کف در سلولهای فلوتاسیون کارخانه ۲ با تغییر میزان دبی خروجی از سلول فلوتاسیون تنظیم میشود. در واقع سیستم کنترلی با جابجایی مکان شیرهای نیزهای دبی خروجی از سلول فلوتاسیون را کم یا زیاد میکند که به ترتیب، منجر به بالا یا پایین رفتن سطح دوغاب در سلول فلوتاسیون خواهد شد. فاصله میان سطح دوغاب و لبه سلول فلوتاسیون، ارتفاعی است که در آن کف تشکیل خواهد شد. تنظیم ارتفاع کف به اندازه ای اهمیت دارد که برای تنظیم آن سیستمهای کنترلی مختلفی تعریف شده است که تمامی آنها با کنترل سطح دوغاب در سلولهای فلوتاسیون ارتفاع کف را تنظیم میکند. شمای کلی سیستم کنترل سطح در سلولهای RCS کارخانه فلوتاسیون، در شکل ۴ آورده شده است.
شکل ۴: سیستم کنترل ارتفاع کف سلولهای RCS
منطق کنترلی تنظیم ارتفاع کف، به این شکل است که در ابتدا ارتفاع کف سلول فلوتاسیون با استفاده از شناور و سطحسنج فراصوت محاسبه میشود و ارتفاع اندازهگیری شده به منطق کنترلی ارسال میشود. سپس فعالکنندههای پنوماتیکی توسط پتانسیل مترهای شیرهای نیزهای موقعیت شیر نیزهای را تشخیص داده و با توجه به ارتفاع کف و نقطه مطلوب ارتفاع کف (شکل ۵)، نسبت به جابجایی شیر نیزهای اقدام میکند به طوریکه ارتفاع کف واقعی برابر با عددی باشد که دلخواه مراقبتکار است و در سیستم کنترلی ثبت شده است.
شکل ۵: صفحه تنظیم دبی هوا و ارتفاع کف سلولهای فلوتاسیون هر واحد دو تایی در محل
اقدامات انجام شده
۱- بررسی مشکلات حلقه کنترل ارتفاع کف سلولهای RCS کارخانه پرعیارکنی ۲ مجتمع مس سرچشمه
* کالیبره نبودن سطحسنجها
با توجه به اندازیگیری واقعی ارتفاع کف با شناور(شکل ۶) و مقایسه آن با مقدار نمایشی ارتفاع کف در محل مشخص شد که تعدادی از سطحسنجها کالیبره نمیباشند که لیستی از سطحسنجهایی که کالیبره نمیباشند در شکل ۷ آورده شده است:
شکل ۶: اندازهگیری واقعی ارتفاع کف با شناور
شکل ۷: وضعیت سطحسنجهای سلولهای کارخانه پرعیارکنی
* استفاده از شناور با طول میله ۱ متر بجای ۱/۲ متر برای سلولهای پرعیارکنی اولیه
از دیگر مشکلات حلقه کنترل ارتفاع کف سلولهای RCS استفاده از شناور با طول یک متر بجای شناور با ۱٫۲ متر برای ۲ واحد از سلولهای پرعیارکنی فاز ۱ و ۲ بود(شکل ۸) که بر اساس طراحی اولیه برای سلولهای پرعیارکنی اولیه باید از شناور با طول ۱٫۲ متر و برای سلولهای رمقگیر و شستشو از شناور با طول یک متر استفاده شود.
شکل ۸: استفاده از شناور با طول یک متر برای سلولهای پرعیارکنی اولیه
*
qمعیوب بودن فعال کننده شیر نیزهای
از دیگر مواردی که باعث مشکل در حلقه کنترل ارتفاع کف سلولهای RCS شده بود، فعال کنندههایی بودند که موقعیت شیرهای نیزهای را تغییر میدادند. به دلیل اینکه نباید در هوای ورودی به فعال کنندههای شیر نیزهای آب و مواد زائدی باشد که این آب و مواد زائد باعث خرابی فعال کننده ها میشود. در مسیر هوای ورودی به فعال کننده تله آبگیر و فیلتر هوا قرار داده شده است که به دلیل مشکل در فیلتر هوا، باعث ورود آب به فعال کننده و از کار افتادن آن شده و در نتیجه باعث شده تا حلقه کنترل ارتفاع کف سلولهای RCS بدرستی عمل نکند.
با کالیبراسیونهای انجام گرفته اختلاف ارتفاع کف نمایشی و اندازهگیری شده برطرف شد (شکل۹) اما شناور ۲ واحد از سلولهای پرعیارکنی اولیه بدلیل عدم موجود بودن شناور تعویض نشدند.
شکل۹: وضعیت سطحسنجهای سلولهای کارخانه پرعیار کنی ۲
مجتمع مس سرچشمه قبل و بعد از کالیبراسیون
۲- راه اندازی مجدد حلقه کنترل pH مرحله پرعیارکنی ثانویه
اهمیت pH در مدار فلوتاسیون
یکی از پارامترهای مهم در فرآیند فلوتاسیون تنظیم pH است، برای تنظیم pH از شیرآهک استفاده میشود. شیر آهک با درصد جامد وزنی ۱۰ به منظور تنظیم میزان pH مدار فلوتاسیون با اضافه شدن در مدار آسیاکنی اولیه و مدار آسیاکنی ثانویه استفاده میشود. به منظور اضافه کردن شیر آهک به مدار آسیاکنی اولیه و ثانویه، ۲ خط موازی از کارخانه مواد شیمیایی در کارخانه پرعیارکنی ۲ وجود دارد که یکی از آنها همواره در حالت آماده به کار است. مقدار pH در مرحلهی پرعیارکنی اولیه که هدف آن افزایش بازیابی است بایستی بین ۸/۱۱-۵/۱۱ باشد و مقدار pH طبق طراحی درمرحلهی پرعیارکنی ثانویه که هدف آن افزایش عیار است ۳/۱۲ در نظر گرفته شده است.
شکل ۱۰ نمودار میزان pH را بر حسب بازیابی برای دو کانی پیریت و کالکوپیریت نشان میدهد. در pH برابر ۱۱٫۳ حداکثر درجه انتخابیت بین کالکوپیریت و پیریت میباشد که حداکثر بازیابی کالکوپیریت نسبت به حداقل بازیابی پیریت میباشد. با افزایش بیش از حد pH در مرحله شستشو (۱۲٫۳۰) میزان بازیابی پیریت ثابت ولی بازیابی کالکوپیریت کاهش مییابد.
شکل۱۰: نمودار بازیابی برحسب pHبرای دوکانی کالکوپیریت و پیریت
دلایل انجام فلوتاسیون در محیط قلیایی عبارت اند از:
- پایداری اکثر کلکتورها از جمله زنتات در pH قلیایی
- انتخابیتر کردن عملیات فلوتاسیون
- کاهش خوردگی تجهیزات
بررسی نقاط اضافه شدن شیرآهک در کارخانه پرعیارکنی ۲
جهت اندازهگیری میزان pH به وسیله pH متری که در ابتدای سلول پرعیارکنی اولیه و ثانویه میباشد این امکان وجود دارد که شیر آهک در نقاط موجود جهت تنظیم pH اضافه گردد.
شکل ۱۱: بررسی نقاط اضافه شدن شیر آهک و قرارگیری pH متر در مرحله پرعیارکنی اولیه و ثانویه
نحوه تنظیم و کنترل pH مدار پرعیارکنی ثانویه
در ابتدای سلول پرعیارکنی ثانویه pH متر نصب شده که پس از اندازهگیری، داده را به اتاق کنترل منتقل کرده و با مقدار مطلوب مقایسه میشود. کنترلگر با توجه به اختلاف بین مقدار اندازهگیری شده و مقدار مطلوب شیر کنترلی تنظیم شیرآهک ورودی به آسیا خردایش مجدد را تغییر داده تا pH به نقطه مطلوب نزدیک شود(شکل ۱۲). این حلقه از نوع افزایشی- کاهشی است. به این ترتیب، اگر pH قرائت شده بیشتر از مقدار مطلوب بود، شیر کنترلی شیرآهک باز شده و بالعکس. این شیرها به صورت کاملاً باز و کاملاً بسته عمل میکنند.
شکل ۱۲: حلقه کنترل خودکار pH مرحله پرعیارکنی ثانویه
PLC: Programable Logic Control
SP: set point
اقدامات انجام شده جهت نصب مجدد pH متر پرعیارکنی ثانویه
با توجه به اینکه pH در مرحله پرعیارکنی ثانویه برای رسیدن به عیار مطلوب مهم است، در ابتدای سلول پرعیارکنی ثانویه فاز ۱ یک عدد pH متر نصب گردید که با اندازه گیری برخط pH در این مرحله بتواند به شیر کنترلی شیر آهک فرمان بدهد. برای کالیبراسیون این pH متر دو عدد محلول بافر(شکل ۱۴) تهیه شد و کالیبراسیون این pH متر باتوجه به محدوده مورد نیاز انجام گردید
شکل ۱۳: محل قرارگیری pH متر در ابتدای سلول پرعیارکنی ثانویه(کلینر) و نمایشگر آن
شکل ۱۴: کالیبراسیون pH متر با تهیه دو محلول بافر
خلاصه و جمعبندی
مشکلات حلقه کنترلی ارتفاع کف سلولهای تانکی مشخص شدند.
با اندازهگیری ارتفاع کف و مقایسه با مقدار نمایشی مشخص گردید که تعداد ۶ عدد از سطحسنج سلولها کالیبره نیستند.
تمامی سطحسنج سلولهای تانکی کالیبره شدند و همچنین تعویض دو عدد از شناورهای سلولهای پرعیارکنی اولیه انجام خواهد شد.
اهمیت pH در فلوتاسیون بیان شد و به منظور راهاندازی حلقه کنترل pH مدار پرعیارکنی ثانویه، یک دستگاه pH متر در سلول اول شستشو فاز۱ نصب گردید.
این جلسه روز پنجشنبه ۵ آبان ۱۴۰۱ برگزار شد و به بررسی توزیع مواد شیمیایی در کارخانه پرعیارکنی ۱ مجتمع مس سرچشمه پرداخته شد.
مدار خردایش کارخانه پرعیارکنی ۱ مجتمع مس سرچشمه از ۸ آسیای گلولهای موازی تشکیلشده که تناژ هر آسیا بر اساس طراحی اولیه ۲۲۵ تن برساعت جامد خشک است. بار خروجی از هر آسیا توسط پمپ هیدروسیکلونهای اولیه به یک خوشه با ۸ هیدروسیکلون منتقلشده و سرریز هیدروسیکلونها با دانهبندی ۷۰ درصد عبوری از سرند ۷۴ میکرون، خوراک واحد فلوتاسیون را تشکیل میدهد. مدار فلوتاسیون کارخانه پرعیارکنی ۱ مجتمع مس سرچشمه از دو ضلع مشابه شمال و جنوب تشکیلشده که در هر ضلع، چهار ردیف ۱۴ سلولی پرعیارکنی اولیه، دو ردیف ۷ سلولی رمقگیر، دو ردیف ۷ سلولی شستشوی اول، دو ردیف ۴ سلولی شستشوی دوم و دو ردیف ۲ سلولی شستشوی سوم (نهایی) قرار دارد .برای خردایش مجدد کنسانتره سلولهای پرعیارکنی اولیه و رمقگیر، در هر ضلع دو آسیای گلولهای از نوع سرریز شونده با توان ۹۰۰ اسب بخار درنظرگرفته شده است. در این مدار، ابتدا کنسانتره پرعیارکنی اولیه و رمقگیر با محصول آسیاهای خردایش مجدد مخلوط و سپس برای جدایش ذرات ریز از درشت به هیدروسیکلونهای ثانویه ارسال میشود. سرریز هیدروسیکلونهای ثانویه با دانهبندی ۸۶ درصد عبوری ازسرند ۴۴ میکرون، خوراک مرحله شستشوی اول را تشکیل میدهد. مجموع باطلههای پرعیارکنی اولیه و رمقگیر نیز باطله نهایی مدار فلوتاسیون را تشکیل میدهند(شکل۱).
شکل۱: مدارفلوتاسیون کارخانه پرعیارکنی۱
در فرآیند فلوتاسیون، برای فراهم نمودن شرایط مناسب برای شناورسازی کانیهای باارزش از کلکتور و کفساز استفاده میشود. این مواد شیمیایی در یک ردیف سلول فلوتاسیون توزیع شده و با یک نقطه در بالای ردیف اضافه میشود. جهت ارزیابی کارایی عملیات جدایش در فلوتاسیون، میتوان از منحنی عیار- بازیابی استفاده نمود که هر تغییری در عملیات فلوتاسیون نظیر تغییر نحوه توزیع مواد شیمیایی در یک ردیف سلول فلوتاسیون که منحنی عیار و بازیابی را به سمت بالا و راست میل دهد نشان از مفید بودن آن برای کل عملیات میباشد.
معرفی مواد شیمیایی مورد استفاده در مجتمع مس سرچشمه
برای شناورسازی کانیهای مختلف سولفیدی مس، از چهار نوع کلکتور Z-11 (سدیم ایزوپروپیل زنتات)، Z-6(پتاسیم آمیل زنتات)، R-407( مرکاپتو بنزو تیازول) و۴۱۳۲(اتیل ایزو پروپیل تیو کربامات) و دو نوع کفساز MIBC(متیل ایزو بوتیل کربونیل) و F742(پلی پروپیلن گلیکول متیل اتر) و برای شناوری کانی مولیبدنیت از گازوئیل (F.O) بعنوان کمک کلکتور استفاده میشود. کلکتور Z-6 نسبت به کلکتور Z-11 به دلیل افزایش طول زنجیره هیدروکربنی قابلیت انتخابیت کمتر و باعث افزایش بازیابی میگردد. در برخی از موارد نیز تنها یک کلکتور C4132به دلیل نیاز به انتخابیت با هدف افزایش عیار استفاده میشود. کلکتور Z-11، Z-6 و ۷۲۴۰ به صورت ۱۰ درصد وزنی و مابقی بصورت خالص استفاده میشوند.
اهمیت توزیع مواد شیمیایی
از آنجا که ذرات ریز نسبت به ذرات درشت از سطح مخصوص بیشتری برخوردارند، انتظار میرود مقدار کلکتور لازم برای پوشش بر واحد جرم ذرات ریز بیشتر از ذرات درشت باشد. بنابراین اگر نحوه توزیع کلکتور طوری باشد که کل کلکتور مصرفی به یک نقطه در بالای ردیف سلول فلوتاسیون اضافه گردد بوسیله ذرات ریزی که نیاز به پوشیدگی کمتری برای شناورشدن دارند، مصرف خواهند شد(شکل۲) که در نتیجه این عمل، ذرات درشت بدلیل در دسترس نبودن کلکتور کافی برای ایجاد پوشش لازم در قسمتهای بعدی شناور نمیشوند. بنابراین بهتر است در ابتدا با اضافه کردن بخشی از کلکتور مصرفی به همراه مقدار کافی کفساز، ذرات ریز را شناور نمود و سپس با اضافه کردن مرحله به مرحله کلکتور و کفساز در سرتاسر ردیف تا انتهای آن، شرایط لازم برای شناورشدن ذرات درشت را فراهم نمود. توزیع مواد شیمیایی باعث کاهش کلکتور مصرفی شده و از طرفی شناور شدن انتخابی را برای بعضی از ذرات فراهم کرده و باعث افزایش کارایی متالورژیکی میشود.
شکل ۲: تاثیر متقابل بین مقدار کلکتور، اندازه ذرات و قابلیت شناور شدن
توزیع مواد شیمیایی در کارخانه پرعیارکنی ۱
از آنجایی که بازیابی مس در مرحله پرعیارکنی اولیه، نقش مهمی در بازیابی کلی مدار مدار دارد و راهیابی کانیهای مسدار به باطله در این مرحله به منزله خارج شدن آنها از مدار میباشد، لذا بررسی امکان افزایش بازیابی مس در مرحله پرعیارکنی اولیه از اهمیت بالایی برخوردار است. بهینهسازی توزیع مواد شیمیایی در سلولهای پرعیارکنی اولیه، میتواند یکی از راههای افزایش بازیابی مس در این مرحله باشد. بخش پرعیارکنی اولیه شامل چهار ردیف سلولهای پرعیارکنی اولیه که هر ردیف آن از ۱۴ سلول تشکیل میشود. هر ردیف به سه قسمت ۴، ۵ و۵ سلولی تقسیم شده است. با توجه به تحقیقات گذشته، توزیع بهینه مواد شیمیایی توزیع ۰-۲۵-۷۵ که به صورت درصدی از کل مواد شیمیایی در ابتدای سلولها، پنج سلول میانی و پنج سلول انتهایی تزریق میشود. نتایج نشان داد که این توزیع سبب افزایش ۱٫۳۱ درصدی بازیابی نسبت به توزیع ۰-۰-۱۰۰ کلکتور و کفساز شد(شکل۳).
شکل ۳: نمودار بازیابی و عیار برای دو توزیع مواد شیمیایی
همچنین، در این تحقیق آنالیز سرندی جریانهای مختلف و تعیین عیار در هربخش اندازه ذره و محاسبه بازیابی اندازه به اندازه در سلولهای پرعیارکنی اولیه نشان داد شد که بازیابی در اثر اعمال توزیع۰-۲۵-۷۵ در دامنه اندازه ذرات مختلف ۱٫۴۶ درصد نسبت به توزیع۰-۰-۱۰۰ افزایش داشته است ، به طوریکه ۷۶درصد افزایش بازیابی مربوط به ذرات بزرگتر از ۱۰۰میکرون بوده است(شکل ۴).
شکل۴: سهمیه اندازه ذرات مختلف در تغییر بازیابی مس در سلولهای پرعیارکنی اولیه در توزیع۰-۲۵-۷۵
در طراحی ابتدایی توزیع مواد شیمیایی کارخانه پرعیارکنی ۱ از تانکهای روزانه (شکل۵)، توزیع پنج نوع ماده شیمیایی در۱۲۰ نقطه در هر ضلع از مدار فلوتاسیون توسط اتاق توزیع مواد شیمیایی(یک اتاق در هر ضلع) امکانپذیر بوده است، که مواد شیمیایی مورد نیاز در هر نقطه تعبیه شده با تنظیم دبی مواد شیمیایی توسط دبیسنج روی صفحه توزیع مواد شیمیایی (Panel) به مدار پمپ میشد. صفحه توزیع مواد شیمیایی در هر ضلع مجهز به ۱۲۰دبیسنج است که ۷۲ عدد آنها در یک سمت و ۴۸ عدد باقیمانده در طرف دیگر است. شکل ۶ نمایی از پنل توزیع مواد شیمیایی در طراحی اولیه را نشان میدهد.
شکل ۵: نمایی از تانکهای روزانه
شکل ۶: نمایی از پنل توزیع مواد شیمیایی و اجزای اصلی آن (طراحی)
از آنجایی که در طراحی اولیه توزیع مواد شیمیایی کارخانه پرعیارکنی ۱ در ۱۲۰ نقطه در هر ضلع از مدار فلوتاسیون امکانپذیر بوده است (شکل۷)،در حال حاضر توزیع مواد شیمیایی به صورت ثقلی و تنظیم آن توسط شیر دستی صورت میگیرد (شکل۸). با توجه به اینکه در وضعیت کنونی، برای توزیع مواد شیمیایی مراقبتکار باید در محل حضور پیدا کند و اضافه کردن ماده شیمیایی به وسیله شیر تنظیم میشود، به همین دلیل تعداد نقاط توزیع مواد شیمیایی نیز کاهش چشمگیری به نسبت طراحی داشته است(۳۲ نقطه در هر ضلع).
شکل ۷: نقاط توزیع مواد شیمیایی طبق طراحی (مجهز به پمپ و دبی سنج)
شکل ۸: اضافه کردن مواد شیمیایی با استفاده از شیر دستی (وضعیت کنونی)
اقدامات انجام شده
- انتقال ثقلی کلکتور Z11 به مدار فلوتاسیون در ضلع جنوب
برای توزیع کلکتور Z11 به ابتدای آسیاهای اولیه و مدار فلوتاسیون توسط پمپهای موجود در پنل موادشیمیایی انجام میشود، این پمپها، موادشیمیایی را به نقاط مورد نظر ارسال و از آنجا توسط شیر دستی تنظیم میشود. با بررسیهای انجام شده مشخص گردید زمانی که پمپ کلکتور Z11 به دلیل مشکلات تعمیراتی امکان ارسال مواد شیمیایی را نداشته باشد سبب می شود که کلکتورZ11 به نقاط مورد نظر ارسال نشود و در نتیجه سبب کاهش بازیابی و افزایش عیار باطله در مدار فلوتاسیون میشود. به منظور رفع این مشکل همانطور که در شکل۹ مشخص است در ضلع جنوب یک مسیر از تانک های روزانه به پنل مواد شیمیایی کشیده شد و با استفاده از یک سه راهی زمانی که نیاز باشد کلکتور Z11 به صورت ثقلی به مدار فلوتاسیون اضافه شود و برای اضافه شدن این کلکتور به ابتدای آسیای های اولیه از طریق پمپ موجود در ضلع شمال استفاده شود. با این عمل در ضلع جنوب سبب شده است که بتوان هم از طریق پمپ مواد شیمیایی و هم به صورت ثقلی کلکتور Z11به مدار فلوتاسیون اضافه کرد.
شکل ۹: انتقال ثقلی کلکتور Z11 به مدار فلوتاسیون در ضلع شمال
- ایجاد مسیری برای اضافه شدن کفساز MIBC به ابتدای بانک دوم سلولهای پرعیارکنی اولیه و اول رمقگیر قدیم
یکی از نقاط قوت توزیع مواد شیمیایی در کارخانه پرعیارکنی اضافه کردن دو نوع کفساز به مدار است. با تحقیقات انجام شده نشان داده شد که اضافه کردن کفساز MIBC منجر به افزایش بازیابی ذرات ریز و کف ساز DF250 باعث افزایش بازیابی ذرات درشت خواهد شد. از آنجایی که کفسازMIBC فقط در سرریز هیدروسیکلونهای اولیه اضافه میشود و امکان اضافه شدن جعبه اتصال سلولها وجود نداشت و با توجه به به مسیری که برای کفساز F742 از پنل موادشیمیایی به جعبه اتصال اول هر ردیف پرعیارکنی اولیه و اول رمقگیر قدیم وجود داشت، به منظور اضافه شدن کفساز MIBC به سلولها همانطور که در شکل۱۰ مشخص است یک سه راهی در پنل مواد شیمیایی اضافه گردید و زمانی که نیاز به کفساز MIBCباشد شیر F742 بسته شده و شیر MIBCرا به منظور افزایش بازیابی ذرات ریز باز کرد.
شکل ۱۰: مسیر اضافه شدن کفساز MIBCدر پنل مواد شیمیایی
- رفع عیب مسیر اضافه شدن کلکتور ۷۲۴۰ به مقسم گردان و ایجاد مسیر جدید در جعبه اتصال اول پرعیارکنی اولیه و اول رمقگیر قدیم هر ردیف
در کارخانه پرعیارکنی یک، به منظور افزایش بازیابی از کلکتورهای Z11 و ۷۲۴۰ به دلیل قدرت بالا استفاده میشود. مسیر کلکتور ۷۲۴۰ به دلیل رسوب گرفتگی، باعث شده بود مسیر اضافه شدن این کلکتور به مقسم گردان مسدود شود. همچنین در صورت نیاز امکان اضافه شدن این کلکتور به سلولها وجود نداشته است. به همین منظور برای توزیع بهتر موادشیمیایی در مدار فلوتاسیون مسیر اضافه شدن کلکتور ۷۲۴۰ به مقسم گردان در ضلع شمال و جنوب با آب رسوبزدایی شد و همچنین مسیر جدید در جعبه اتصال اول هرردیف پرعیارکنی اولیه در ضلع شمال و جنوب ایجاد شد(شکل۱۱).
شکل ۱۱: رسوب زدایی و ایجاد مسیر برای کلکتور ۷۲۴۰
- اضافهشدن کلکتور Z11 به آسیای خردایش مجدد
از آنجایی که در مدار خردایش مجدد سطوح جدید ایجاد شده و این سطوح نیاز به مواد شیمیایی برای شناوری در مدار شستشو دارند و همچنین هر ماده شیمیایی برای فعال شدن نیاز به یک زمان آمادهسازی دارد بنابراین آماده سازی مواد شیمیایی علاوه بر زمان به اختلاط کافی نیز نیاز دارد. هر دو ویژگی گفته شده با اضافه کردن مواد شیمیایی در آسیاها وجود خواهد داشت. طی پیگیریهای انجام شده کلکتور Z-11 جهت شناوری ذرات آزاد شده برای مرحله شستشو اضافه گردید.
شکل ۱۲: تشتک ته ریز هیدروسیکلونهای ثانویه
با اقداماتی که برای افزایش تعداد نقاط مواد شیمیایی به منظور توزیع آن در مدارکارخانه پرعیارکنی۱ انجام شد، تعداد نقاط اضافه شدن مواد شیمیایی از ۳۲ به ۵۰ نقطه در هر ضلع افزایش یافت (شکل ۱۳).
شکل ۱۳: افزایش تعداد نقاط مواد شیمیایی از ۳۲ به ۵۰ نقطه در هر ضلع
- سازماندهی شیرهای توزیع مواد شیمیایی در جعبه اتصال ردیفها و پلاکگذاری آنها
با توجه به عدم دسترسی راحت مراقبتکار جهت تنظیم مواد شیمیایی و قرارگیری شیرهای آن در پالپ که باعث خرابی آنها میگردد (شکل۱۴). طی اقدامات انجام شده صفحاتی جهت قرارگیری مسیرهای مواد شیمیایی به منظور دسترسی راحتتر آنها و پلاکگذاری مواد شیمیایی انجام شد(شکل۱۵).
شکل ۱۴: محل اضافه شدن مواد شیمیایی در ابتدای قسمت
دوم سلولهای پرعیارکنی اولیه
شکل ۱۵: سازماندهی شیرهای توزیع مواد شیمیایی و پلاکگذاری آنها
آخرین نظرات
محمد انصاری در: انتشار کتاب "از مفهوم تا محصول - روش اجزای گسسته" (به زودی...)
سلام. در حال چاپ است. موفق باشید ...
محسن مرادی در: مجموعه کتب استانداردسازی راهبری کارخانهها از طریق بازرسی فرآیند
تشکر. موفق باشید. ...
جمال در: انتشار کتاب "از مفهوم تا محصول - روش اجزای گسسته" (به زودی...)
سلام. وقت بخیر کتاب کی منتشر میشه؟ ...
مسعود در: بورسیه تحصیلی هشت میلیاردی شهید همت برای هشت نفر
درود بر پروفسور بنیسی بزرگوار ...
orientdigitalmarketing@gmail.com در: انتشار مقالهای تحت عنوان "اصلاح طراحی صنعتی مجرای خوراکدهی در سنگشکن مخروطی مرحله سوم مجتمع مس سرچشمه" در نشریه مهندسی منابع معدنی
با سلام و احترام ممنون از مباحث و مطالب مفیدتان من مقاله ایمنی عمومی تهیه شده تو ...