در این جلسه که در تاریخ ۱۴ اسفند ۱۳۹۹ برگزار گردید ( استاندارد سازی مصرف فلوکولانت در تیکنرهای باطله ) مورد بررسی قرار گرفت>

موضوع های که در این جلسه مورد بحث و بررسی قرار گرفتند به شرح ذیل می‌باشند: 

۱- راه اندازی حلقه کنترل ارتفاع گل با میزان تغییر دور پمپ فلوکولانت برای تیکنر ۴

۲- امکانسنجی حلقه کنترل ارتفاع گل برای بقیه تیکنرهای باطله

۳- اضافه کردن فلوکولانت در محل برخورد دو جریان در چاهک خوراک دهی 

مقدمه:

ذرات رﻳﺰ به دلیل وزن کم شان ﺳﺮﻋﺖ ته‌نشینی ﺑﺴﻴﺎر ﭘﺎﻳﻴﻨﻲ دارﻧﺪ و ازآنجاکه در تیکنرها اﺑﻌـﺎد ﺗﻴﻜﻨـر ﻧﺴﺒﺖ ﻋﻜﺲ ﺑﺎ ﺳﺮﻋﺖ ته‌نشینی دارد، ﻻزم اﺳﺖ ﺳﺮﻋﺖ ته‌نشینی ذرات ﺟﺎﻣﺪ اﻓﺰاﻳﺶ ﻳﺎﺑﺪ ﻛﻪ در ﻋﻤﻞ اﻳـﻦ ﻛـﺎر ﻓﻘﻂ از ﻃﺮﻳﻖ اﻓﺰاﻳﺶ اﺑﻌﺎد ذرات امکان‌پذیر اﺳﺖ.  ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ﺑﺎ به هم ﭘﻴﻮﺳﺘﻦ اﺑﻌﺎد ذرات ﺑﻪ ﻳﻜﺪﻳﮕﺮ، می‌توان ﺳﺮﻋﺖ ته‌نشینی آن‌ها را اﻓﺰاﻳﺶ داد. برای این کار از دو روش ﻛﻮاﮔﻮﻻﺳـﻴﻮن (Coagulation) و ﻟﺨﺘـﻪ ﺳـﺎزی (Flocculation) استفاده می‌شود.  در ﺣﺎﻟﺘﻲ ﻛﻪ ﺳﻄﺢ ذرات دارای ﺑﺎر اﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻲ ﺑﺎﺷﻨﺪ، ﺑﺎ اﺿﺎﻓﻪ ﻛـﺮدن ﺑـﺎر ﻣﺨـﺎﻟﻒ، ﺳـﻄﺢ ذره ﺑـﺪون ﺑـﺎر شده و ﺑﺎ از ﺑﻴﻦ رﻓﺘﻦ ﻧﻴﺮوی داﻓﻌـﻪ الکترواستاتیکی، ذرات به هم ﻧﺰدﻳـﻚ ﺷـﺪه و ﺗﺤـﺖ تأثیر ﻧﻴـﺮوی ﺟﺎذﺑـﻪ واندروالسی، ذرات به هم می‌چسبند. اﻳﻦ ﻋﻤﻞ ﻛﻮاﮔﻮﻻﺳﻴﻮن ﻧﺎم دارد. وﻟﻲ در ﻟﺨﺘﻪ ﺳﺎزی ﺑﺎ اﺿﺎﻓﻪ ﻛﺮدن مولکول‌های ﭘﻠﻴﻤﺮ ﺑﺎ زﻧﺠﻴﺮه ﺑﻠﻨﺪ ﺑﻪ ﻳﻚ ﻣﺤﻠﻮل ﺳﻮﺳﭙﺎﻧﺴﻮن رﻗﻴﻖ، ﻋﺎﻣﻞ اﺗﺼﺎل ﺑﻴﻦ ذرات ایجاد شده و ﺑـﺪﻳﻦ ﺗﺮﺗﻴـﺐ لخته‌ها (Floccs) ﺷــﻜﻞ می‌گیرند. لخته‌ها اشکال پیچیده‌ای داشته و مقداری مایع را نیز در خود به تله می‌اندازند. ﻣﻤﻜﻦ اﺳﺖ ذرات براثر ﺑﺮﺧﻮرد نیز ﺑﻪ ﻳﻜﺪﻳﮕﺮ بچسبند که بازهم پدیده لخته‌سازی شکل می‌گیرد.  درنتیجه ته‌نشینی ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ به‌اندازه لخته‌ها ﺻﻮرت گرفته و ته‌نشینی ﻓﻠﻮﻛﻮﻻﻧﺘﻲ ﻧﺎﻣﻴﺪه می‌شود. نکته‌ای که در ته‌نشینی با فلوکولانت حائز اهمیت است مقدار تزریق فوکولانت می‌باشد. به عبارتی دیگر میزان فلوکولانت نیز مانند تمامی مواد شیمیایی تا یک میزان مشخصی بر کارایی تیکنر اثر می‌گذارد. اگر این مقدار از حد مطلوب بالاتر برود قطعا لخته ‌های موجود بزرگتر می‌شوند اما قابل ذکر هست که به دلیل به دام افتادن مقدار زیادی آب بین لخته‌های موجود دانسیته آن‌ها کاهش یافته و در نتیجه دانسیته ته‌ریز نیز کاهش می‌یابد ( نمودار ۱)  لذا توجه به مقدار تزریق فلوکولانت امری ضروری می‌باشد. که یکی از راه‌های بهینه سازی مصرف فلوکولانت در تیکنر راه‌اندازی حلقه کنترل ارتفاع گل با دور پمپ فلوکولانت می‌باشد. 

نمودار ۱: اندازه لخته و دانسیته لخته

ارتفاع گل یکی از مؤلفه‌های مهم در راهبری تیکنر است، که باید به صورت پیوسته کنترل شود.  اگر ارتفاع گل از حد مشخصی بالاتر باشد، موجب راهیابی ذرات جامد به آب سرریز شده و در نتیجه سرریز کدر می‌‌شود.کم بودن ارتفاع گل نیز به معنی نبودن بستر کافی در تیکنر و در نتیحه هدرروی آب می‌باشد.  از این رو در تیکنرها ارتفاع گل باید به صورت پیوسته اندازه‌گیری شده و برای رسیدن به حداکثر بازیابی آب و حداقل کدورت آب سرریز در محدوده مشخصی کنترل شود.سیستم اندازه‌گیری ارتفاع گل در مجتمع مس سرچشمه از نوع فراصوت می‌باشد

جهت افزایش بازیابی آب و عکس‌العمل به موقع در مواجهه با تغییرات ارتفاع گل، حلقه کنترل ارتفاع گل با دور پمپ فلوکولانت در تیکنر ۴ طراحی و راه‌اندازی گردید (شکل ۱).  اساسی‌ترین مزیت راه‌اندازی این حلقه توجه به تغییرات ارتفاع گل، مصرف بهینه فلوکولانت، توجه داشتن ناخودآگاه به گشتاور و بازیابی حداکثری آب در شرایط متفاوت‌ است.

شکل۱-شمای کلی حلقه کنترل ارتفاع گل تیکنر با تغییر دور پمپ فلوکولانت

شکل ۲ یک مورد از رفتار سیستم کنترلی (بعد از راه‌اندازی حلقه کنترلی) هنگام تغییر از سیستم کنترل دستی به خودکار را نشان‌ می‌دهد.  در این حالت ارتفاع گل قبل از حالت خودکار روند ثابتی داشته و حدود ۵۲ سانتی متر بوده است.  نقطه مطلوب در مرحله اول عدد ۷۵ سانتی متر بوده است و در هنگام استفاده از کنترل خودکار، کنترل‌گر فرمان کاهش دور پمپ فلوکولانت را صادرکرده است.  با کاهش دور پمپ فلوکولانت، سرعت پمپ فلوکولانت از مقدار rpm 1530 به مقدار rpm 1140 کاهش یافته و بعد از مدتی روند صعودی ارتفاع گل متوقف و تقریباً روی عدد ۷۵ سانتی­متر ثابت شده است.  بررسی روند تغییرات گشتاور نشان می‌دهد که با گذشت زمان به جهت تجمع مواد در تیکنر، گشتاور روند صعودی پیدا کرده و از ۱۶ به حدود ۲۱ درصد رسیده است.  درگام دوم به منظور نزدیک‌تر شدن به حالت ایده آل (ارتفاع گل ۱۰۰ سانتی­متر طبق طراحی اولیه) نقطه مطلوب ارتفاع کف از ۷۵ به ۹۵ سانتی‌متر افزایش داده شد.

شکل ۲‑ تغییرات ارتفاع گل و دور پمپ بر حسب زمان در تیکنر شماره ۴ باطله مجتمع مس سرچشمه

عموماً ارتفاع گل با استفاده از تغییر نرخ فلوکولانت کنترل می‌شود تا علاوه بر کنترل بستر، میزان مصرف فلوکولانت نیز کنترل شود.  قبل از راه ­اندازی حلقه کنترلی، عموماً دور پمپ فلوکولانت در محدوده ۱۵۰۰ تا  rpm1800 ثابت بوده و در نتیجه در این حالت برای خط گل‌های متفاوت مقدار ثابتی  فلوکولانت تزریق می‌شود.  با راه اندازی حلقه کنترل با توجه به تنظیمات انجام شده دور پمپ بین ۷۵۰ تا   rpm 1800 متغیر شد.  از این رو در هنگام استفاده از حلقه کنترلی با توجه به این‌که در زمان‌های زیادی، دور پمپ اضافه‌کردن فلوکولانت نسبت به قبل کمتر شده بود، میزان مصرف فلوکولانت کاهش ۱۵درصدی پیدا کرد و علاوه بر این متوسط گرم بر تن فلوکولانت نسبت به قبل از راه‌اندازی ۲ گرم بر تن کاهش پیدا کرد ( شکل ۳).

شکل ۳- نرخ مصرف فلوکولانت در روزهای قبل و بعد از راه‌اندازی حلقه کنترل (  بازه ۶ ماهه)

طی پایش‌های و بررسی صورت گرفته مشخص گردید که امکان راه اندازی این حلقه برای تمامی تیکنرها امکان پذیر می‌باشد.

۲- اضافه کردن فلوکولانت در محل برخورد دو جریان داخل چاهک خوراک دهی

یکی از مهم‌ترین پارامتر تاثیر گذار بر شفافیت سرریز و درصد جامد ته‌ریز، تعداد نقاط تزریق فلوکولانت در چاهک خوراک‌دهی می‌باشد. زیرا هر چقدر نقاط اضافه کردن فلوکولانت در چاهک بیشتر باشد شانس بیشتری برای ذره وجود دارد تا به زنجیره فلوکولانت بچسپد و یکی از حساس‌ترین نقاط داخل چاهک خوراک‌دهی، محل برخورد دو جریان داخل چاهک می‌باشد ( شکل ۴) زیرا  در این نقطه هم نیروی برشی کافی وجود دارد و هم فرصتی  است برای ذراتی که در طول مسیر زنجیره‌های آن‌ها به دلیل نیروی برشی زیاد شکسته و یا به هر دلیلی امکان تشکیل زنجیره را نداشته‌اند.

مهمترین مزایای اضافه کردن فلوکولانت در محل بر خورد دو جریان به شرح ذیل می‌باشد: 

الف) آرام شدن جریان بعد از این نقطه و در نتیجه جلوگیری از شکستن لخته

ب) پایین بودن دانسیته در این نقطه 

ج) فرصت دیگر به ذرات که در طول مسیر فرصت تشکیل لخته را نداشته اند.

شکل ۴- اضافه کردن فلوکولانت در محل برخورد دو جریان داخل چاهک خوراکدهی

که برای تمامی تیکنرها این نقطه اضافه گردید.

در جلسه ای که در تاریخ ۲۸ آذر ۱۳۹۸ برگزار شد به بررسی کارهای انجام شده در تیکنرهای باطله پرداخته شد. فهرست کارهای انجام شده و پیشنهادی به شرح ذیل میباشد:

۱- بررسی مقایسه بازیابی آب در ماه آبان با دبی دو دبی سنج خمیری و تغلیظ

اختلاف بین دبی سنج خمیری و تغلیظ در سی روز ( پس از کالیبره شدن دبی سنج تغلیظ) ۱۰۱۶۰۸ مترمکعب در ماه می باشد که این اختلاف باعث کاهش ۱ درصدی بازیابی آب شد.

۲ _ اسیب شناسی تجهیزات ابزار دقیقی تیکنرهای باطله

هر تیکنر باطله مجهز می باشد به ابزارهای کنترلی زیر:که بعد از بازرسی فرایند مشخص شد که هیچ کدام از کدورت سنج های تیکنر کالیبره نیستند.

اقداماتی که جهت کالیبراسیون  انجام شد :

۱- تعویض حسگر کدورت سنج تیکنر ۵ ۲- تهیه محلول های با کدورت های مختلف جهت کالیبراسیون آنها

۳- کالیبره کردن کدورت سنج تیکنر ۵

۴- راه اندازی هوای فشرده جهت تمیز کردن حسگر کدورت سنج هر ۲۰ دقیقه ۱۰ ثانیه

۳-بررسی مشکلات حلقه کنترلی گشتاور و دانسیته با بازشدگی شیرهای کنترلی

۴- پیشنهاد اضافه کردن فلوکولانت در محل برخورد دو جریان در چاهک خوراک دهی

۵-پیشنهاد انتقال آب زه کش به داخل سرریز تیکنر ۵

در مجتمع مس سرچشمه سیستم آماده سازی فلوکولانت تیکنر 4 به صورت جدا و تیکنر 3 و 5 با هم، هر کدام دارای 3 مخزن است. حجم هر کدام از این مخزن ها 3875 لیتر است. سیستم آماده سازی فلوکولانت به این صورت است که قبل از این 3 مخزن یک دستگاه تزریق فلوکولانت است که به صورت ناپیوسته فلوکولانت را تزریق می کند. در مخزن سوم دو تا سطح سنج قرار دارد که یکی از آن ها حداقل سطح مخزن سوم و دیگری حداکثر سطح مخزن سوم را نشان می دهد. به گونه ای که اگر سطح مخزن سوم به حداقل رسید دستگاه تزریق فلوکولانت، فلوکولانت خشک را به همراه مقداری آب وارد مخزن اول می کند تا جایی که سطح مخزن سوم به حداکثر برسد. ارتباط بین این مخازن هم همان طور که در شکل پیداست، از طریق کانال هایی که در بالای این مخازن قرار دارد وارد مخزن بعد می شود. البته قبل از این کانال ها یک صفحه وجود دارد که از ورود مستقیم مایع به مخزن بعدی جلوگیری می کند و باید از زیر این صفحه مایع بیاید بالا و وارد مخزن بعدی شود. پمپ خروجی به صورت دایمی فلوکولانت آماده شده را به طرف تیکنرها پمپ می کند. پمپ های ورودی به طور ناپیوسته با توجه به سطح مخزن 3 عمل می کند.

با اندازگیری هایی که انجام شد و در جدول زیر آمده است مشخص شد که آماده سازی فلوکولانت برای تیکنر 3 و 5 از کیفیت خیلی پایینی نسبت به تیکنر 4 برخوردار است و از طرح بیشتر فاصله گرفته است.

با توجه به جدول بالا در تیکنر 3 و 5 فلوکولانت با غلظت خیلی بالایی آماده می شود و این بخاطر دبی پایین پمپ های خروجی است.