فلوتاسیون؛ انواع مدار و مراحل آماده سازی پالپ
فلوتاسیون چیست؟
فلوتاسيون يكي از مهمترين روشهاي آرايش مواد معدني است كه بر مبناي خواص شيمي فيزيكي سطوح جامد در يك محيط سيال و با ايجاد جريان هوا براي توليد حباب مناسب بنا شده است. بار اوليه فلوتاسيون شامل پالپي است كه ۲۵ تا ۴۵ درصد آن را جامد تشكيل داده است. اندازه ذرات جامد نيز حدود ۲۰ تا ۲۰۰ مش مي باشد.
پالپ قبل از وارد شدن به سلول فلوتاسيون نياز به يك تا چند مرحله آماده سازي دارد. كه اين مراحل عبارتند از:
فاز يك آماده سازي
در اين مرحله پالپ با بعضي از مواد شيميايي مخلوط مي شود تا به pH مطلوب برسد. سپس با مواد شيميايي ديگري به نام متفرق كننده ها كه نقش آنها متفرق كردن مواد ريز يا نرمه از سطح كانيهاست آغشته ميشود
فاز دوم آماده سازي
در مرحله دوم پالپ با مواد شيميايي ديگري به نام بازداشت كنندهها كه هدف آنها آبگير كردن سطوح برخي از كانيها است آماده ميشود. همچنين مواد شيميايي با نام فعال كننده ها نيز به منظور تقويت خاصيت شناور شدن برخي از مواد معدني به كار گرفته ميشوند.
فاز سوم آماده سازي
سرانجام پالپ با موادي به نام كلكتورها كه نقش آنها آبران كردن ذرات كانيهاي مورد نظر است، مخلوط ميشود. پالپ آماده شده به داخل سلول فلوتاسيون وارد ميگردد. سپس جريان هوا توسط همزن، ديافراگم و يا الكترودهايي كه براي توليد و پراكنده كردن حباب هاي هوا تعبيه شده وارد اين پالپ ميشود. البته در بعضي موارد الزم است پس از ورود هوا براي پايدار ساختن حبابهاي هواي توليد شده از مواد ديگري به نام كفساز استفاده شود. بدين ترتيب ذراتي كه سطح آنها به وسيله كلكتور آبران شده است حباب هوا را جذب ميكنند و تحت تاثير نيروي ارشميدوس به سطح پالپ منتقل ميشوند. ذراتي كه به كمك بازداشت كننده ها آبگير شده بودند حباب هوا را جذب نميكنند، و غرق مي شوند.
عوامل تاثیر گذار در عملیات فلوتاسیون
عوامل فراواني در انجام يك عمليات فلوتاسيون تأثير دارند كه به طور كلي ميتوان آنها را به سه دسته تقسيم كرد كه عبارتند از:
اجزای شيميايي
كليە مواد شيميايي مورد استفاده براي آماده سازي پالپ جهت انجام عمليات فلوتاسيون را گويند.
اجزای تجهيزات
تمامي ماشين آلات و تجهيزات و اجزای اصلي تشكيل دهنده مدار فلوتاسيون را گويند
اجزای عمليات
شامل كليە خصوصيات و ويژگيهای اصلي تشكيل دهندۀ ماده معدني و بار اوليه ورودي به عمليات فلوتاسيون است.
مدار فلوتاسیون
در كارخانه هاي فراوري جهت پرعيارسازي مواد معدني به روش فلوتاسيون، از مجموعهاي از ماشين هاي فلوتاسيون استفاده ميشود كه به اين مجموعه مدار فلوتاسيون گويند. طراحي مدار فلوتاسيون نياز به انجام محاسبات دقيق در مقياس آزمايشگاهي، نيمه صنعتي و صنعتي دارند و براين اساس ماشينهاي فلوتاسيون با توجه به ترتيب قرارگيري در مدار فلوتاسيون نامهاي مختلفي را خواهند داشت.
ترتيب مدار فلوتاسيون يكي از اساسي ترين اهداف تعيين ترتيب مدارهاي فلوتاسيون تهيه محصولي قابل قبول از يك ماده معدني در يك فرايند مهندسي و اقتصادي است. آنچه در يك مدار فلوتاسيون اهميت دارد نوع كاني مورد نظر است زيرا هر ماده معدني ويژگي مخصوص به خود را دارد. به عنوان مثال طراحي مدار فلوتاسيون در دو معدن مس پورفيري، سرچشمه و سونگون با توجه به تغييرات نوع كانيهاي مفيد و گانگ همراه، متفاوت است و بر همين اساس مواد شيميايي و سلولهاي فلوتاسيون مورد استفاده در اين مدارها نيز مي تواند كامال متفاوت باشد. بنابراين ترتيب و سازماندهي مدارهاي فلوتاسيون به عواملي چون نوع ماده معدني، گانگ همراه، تك تك كانيهاي موجود در بار ورودي فلوتاسيون، نوع ماشينهاي فلوتاسيون، نوع مواد شيميايي و … بستگي دارد. همچنين ممكن است در مدار فلوتاسيون كانيهايي وجود داشته باشند كه بازيابي آنها به عنوان محصوالت فرعي مدار قلمداد شود. در يك رديف و به شكل سري قرار ميگيرند كه به آن در فرايندهاي صنعتي سلولهاي فلوتاسيون معموال بانك فلوتاسيون ميگويند. هر سلول فلوتاسيون يك ماشين فلوتاسيون ساده است. به عنوان مثال در شكل يك بانك فلوتاسيون نشان داده شده است كه در آن ۱۲ سلول فلوتاسيون وجود دارد.
انواع مدارهاي فلوتاسيون
مدار ساده فلوتاسيون
در اين نوع مدار ماشينهاي فلوتاسيون، فقط يك محصول توليد ميكنند. در اين نوع مدار بار اوليه پس از آماده سازي وارد سلول يا سلولهاي اوليه فلوتاسيون كه به آنها رافر میگويند، ميشوند. سلولهاي رافر وظيفه پرعيار كردن بار اوليه را دارند. محصول توليدي از رافرها در مدارهاي ساده، محصول نهايي نام دارد و باطله آنها به سلول يا سلولهاي فلوتاسيون رمق گير انتقال پيدا ميكند. سلولهاي رمقگير وظيفه بازيابي مقداري از كاني مورد نظر كه وارد باطله هاي سلولهاي رافر شدهاند را دارد. محصول رمقگير مجدداً وارد چرخه آماده سازي و بازگشت به سلولهاي رافر ميشوند.
فلوتاسيون با يك مرحله شستشو
در اين نوع مدار فلوتاسيون نيز يك محصول توليد مي شود. اما محصول به دست آمده از بانك سلولي رافر، قبل از تبديل شدن به محصول نهايي نياز به انجام يك عمليات پرعيارسازي مجدد دارد كه اين عمل توسط سلول انجام ميشود. بنابراين سلولهاي فلوتاسيون شستشو وظيفه پرعيارسازي يا سلولهاي فلوتاسيون شستشو بيشتر محصول به دست آمده از مرحله رافر را دارند.
در شكل يك نمونه از مدار فلوتاسيون با يك مرحله شستشو نشان داده شده است. بار اوليه پس از آماده سازي به بانك سلولهاي رافر وارد مي شود. محصول رافر وارد بانك سلول شستشو شده و پس از پرعيار شدن، به عنوان محصول نهايي به بازار مصرف ارسال ميگردد. باطلە رافر وارد سلولهاي رمق گير ميشود. محصول رمق گير به رافر بازگردانده ميشود و باطلە رمق گير، از مدار خارج مي شود. باطلە مرحله شستشو نيز وارد رمق گير ميشود.
فلوتاسيون با چند مرحله شستشو
در مورد برخي از مواد معدني با توجه به خصوصيات درگيري كاني و باطله ها با يكديگر و به جهت افزايش بازيابي و عيار نهايي ماده معدني نياز به چندين مرحله شستشو وجود دارد در اين صورت محصول شستشوي نياز به يك يا چند مرحله شستشو خواهد داشت. مدارهاي فلوتاسيون با چند مرحله مرحله اول مجددا شستشو مي تواند بسيار پيچيده و متفاوت باشد و حتي ممكن است نياز به آسيا كني مجدد نيز داشته باشد.
کنترل مدار فلوتاسیون
كنترل مدار فلوتاسيون به سه روش امكان پذير است:
كنترل دستي
در اين روش كنترل سلولهاي فلوتاسيون توسط اپراتور دستگاه انجام ميشود و الزم است اپراتور در هر مرحله از بار ورودي، باطله و محصول خروجي از هر سلول نمونهگيري كند و پس از آن نمونهها را به آزمايشگاه ارسال نمايد. آزمايشگاه پس از آناليز نمونهها نتايج را گزارش و با توجه به گزارش آزمايشگاه تصميمگيريهاي الزم در خصوص انجام يا عدم انجام تغييرات در ميزان و مقدار بار ورودي و ساير عوامل شيميايي انجام و در فرايند توسط اپراتور اعمال ميشود.
كنترل نيمه اتوماتيك
در اين روش تمامي اندازهگيريها توسط سيستمهاي اندازهگيري مستقر در قسمتهاي مختلف مدار فلوتاسيون انجام و نتايج بالفاصله نمايش داده ميشود. در صورت بروز هر گونه تغيير در هر يك از اين اندازهگيريها، تصميمات الزم در خصوص انجام واكنش مناسب گرفته شده و توسط اپراتور در فرايند اعمال ميشود.
كنترل تمام اتوماتيك
در اين روش كنترل و اندازهگيري توسط سيستمهاي اندازهگيري مستقر در قسمتهاي مختلف مدار فلوتاسيون انجام شده و با توجه به تغييرات احتمالي به وجود آمده، سيستم كنترل هوشمند تمام اتوماتيك، خود تصميمگيريهاي الزم را انجام داده و در سيستم اعمال خواهد كرد.
مزایا و معایب سیستم های کنترل
برخی از تامین کنندگان فلوتاسیون در سناماین👇
