فلوتاسیون یا علم شناور سازی چیست ؟
فلوتاسیون در اصطلاح به معنای شناورسازی می باشد و یکی از راه های تغلیظ در صنعت یا بالا بردن عیار مواد معدنی (پرعیارسازی مواد) است.
امروزه شناور سازی بدون شک مهم ترین و همه جانبه ترین روش جدایش کانی ها است و استفاده آن در زمینه‌های جدید و برای فرآوری مواد معدنی در حال گسترش است.
فلوتاسیون
شناورسازی یا فلوتاسیون فرآیندی برای جداسازی مواد آبگریز از آب دوست است. این فرایند در صنایع فرآوری مواد معدنی، بازیافت کاغذ و صنایع تصفیه فاضلاب استفاده میشود. از نظر تاریخی، این فرایند اولین بار در صنعت معدن استفاده شد، جایی که یکی از فناوری‌های قدرتمند قرن بیستم بود. همچنین به عنوان “مهم‌ترین عملیات مورد استفاده برای بازیابی و ارتقاء سنگ معدن سولفید ” مورد استفاده قرار میگیرد. توسعه فلوتاسیون باعث بهبود بازیابی مواد معدنی باارزش مانند کانی‌های مس و سرب است. در کنار استخراج مکانیزه، امکان بازیابی اقتصادی فلزات با ارزش از سنگ معدنی با عیار بسیار پایین‌تر از گذشته را فراهم کرده است.
انواع ماشین آلات فلوتاسیون
انواع ماشین های فلوتاسیون به دو نوع ماشین های فلوتاسیون مكانیكی و هوایی تقسیم بندی میشوند. ماشین های مكانیكی دارای همزن و جریان هوا معمولا توسط مكشی كه در اثر چرخش همزن ایجاد می شود به داخل سلول مكش می شود . (البته در مواردی زیادی هوا به سلول تزریق می شود) هستند . ولی ماشین های هوایی فاقد همزن و روتور هستند . جریان متلاطم پالپ همراه با هوا باعث پراكنده شدن و چرخش مواد در داخل سلول می شود. ماشین های هوایی همیشه نیاز به تزریق كننده و متفرق كننده هوا دارند.
- سلول فلوتاسیون مکانیکی: در این نوع سلول ها از یک همزن برای مخلوط کردن پالپ و هوا استفاده میشود تا هوا به خوبی با پالپ تماس حاصل کند. سلول های مکانیکی از بخش های مختلفی تشکیل شده اند که در ادامه به معرفی این بخش ها می پردازیم:
- بدنه سلول: عمدتاً به صورت مکعبی و یا استوانه ای ساخته می شود. بدنه سلول ها شامل یک ورودی پالپ و دو خروجی می باشد که یکی از خروجی ها برای خارج کردن کف روی سلول بوده و دومی برای خارج کردن باقیمانده پالپ می باشد.
- کف جمع کن: در برخی از انواع سلول ها بر روی سطح پالپ پاروهایی برای جمع آوری کف از روی سطح پالپ تعبیه شده که به آن کف جمع کن می گویند. البته این مکانیزم در همه سلول ها وجود ندارد.
- وسیله ای برای هدایت جریان هوا به داخل سلول: هوا عمدتاً به دو صورت وارد سلول می شود. دسته ای از سلول ها به صورت خودمکش (Self-Aerating) ساخته می شود و پره همزن آنها به صورتی طراحی می شود که با چرخش و با ایجاد خلا، هوا به صورت خودکار به داخل مکش می شود. اما در دسته ای دیگر از سلول ها از ونتیلاتور برای کمپرس هوا استفاده می شود.
- همزن (Impeller): همان گونه که گفته شد با چرخش همزن توسط موتور، جریان چرخشی در پالپ ایجاد می شود که این دو هدف را دنبال می کند. یکی جلوگیری از ته نشینی ذرات جامد و دیگری تماس بهتر هوا با پالپ.
- متفرق کننده (Diffuser): متفرق کننده همانند یک استاتور همزن را (که نقش روتور را دارد) در برگرفته و کنترل تلاطم محیط پالپ در قسمت فوقانی سلول را به عهده دارد.
- سلول فلوتاسیون ستونی (هوایی): در این سلول ها، بر خلاف سلول فلوتاسیون مکانیکی از وسیله مکانیکی برای همزدن پالپ و متفرق کردن دانه های جامد و حباب های گاز استفاده نشده است. این سلول ها با توجه به عدم حضور همزن برای اینکه اختلاط هوا و پالپ به خوبی صورت پذیرد، دارای ارتفاع نسبتا زیادی می باشد. در شکل زیر نمونه ای از یک سلول فلوتاسیون ستونی به همراه معرفی اجزای آن آمده است.
سلول فلوتاسیون جیمسون چیست؟
سلول فلوتاسیون جیمسون ابداع کننده روش جدیدی در تماس بین پالپ و هوا بوده است که طی آن ذرات ریز حباب تولید شده با ذرات کانی در تماس قرار میگیرند . در مقایسه با سلول فلوتاسیون معمولی دارای حباب های هوای بسیار ریز در حدود 0/3 تا 0/5 میلیمتر بوده و همچنین زمان تماس بین ذره و حباب بسیار کوتاه در حدود 6 الی 10 ثانیه در داخل لوله انتقال پالپ می باشد . با توجه به دو ویژگی اندازه ذرات بسیار کوچک حباب و تماس شدید آنها به ذرات کانی ، دارای نرخ بالای فلوتاسیون کانی ها بالاخص در نرمه ها می باشد . از آنجایی که تماس بین ذره و حباب در داخل لوله های انتقال پالپ بوجود می آید ، در نتیجه حجم سلول در مقایسه با ستون خیلی کمتر شده است . با توجه به نرخ بالای فلوتاسیون جیمسون که حباب سازی بالایی را در واحد سطح ایجاد میکند و با استفاده از شستشو کف ، افزایش قابل ملاحزه ای در عیار کنستانتره ایجاد میگردد . مصرف انرژی در سلول جیمسون در مقایسه با انواع ستونی و معمولی بسیار کمتر است ، زیرا تنها نیاز به مصرف انرژی در بخش خوراک دهی می باشد .
اصول عملیاتی سلول فلوتاسیون جیمسون
سلول جیمسون را میتوان به 3 بخش اصلی تقسیم کرد :
1- لوله انتقال پالپ
2- ناحیه پالپ تانک
3- ناحیه کف تانک
لوله انتقال پالپ
لوله انتقال پالپ قبل سلول فلوتاسیون جیمسون می باشد که در آن اولین برخورد بین ذرات حباب و ذرات کانی شکل میگیرد . پالپ اولیه بداخل لوله انتقال پالپ پمپ میگردد و سپس از طریق لنز پالپ ، جت با فشار بالایی را تشکیل میدهد . پس از خروج پالپ از لنز پالپ ، هوا نیز از ورودی مجزای دیگری بداخل لوله انتقال پالپ دمیده میشود . بخاطر سرعت بالای اختلاط و سطوح زیاد بوجود آمده ، زمان تماس خیلی سریع میباشد . زمان ماند در داخل لوله انتقال پالپ 10 الی 13 ثانیه میباشد .
لوله انتقال پالپ
ناحیه پالپ تانک
ناحیه پالپ تانک فلوتاسیون جیمسون دومین محل تماس بین حبابها و درات می باشد و در این ناحیه ذرات حباب از پالپ جدا میگردند . پالپ هوا داده شده از داخل لوله انتقال پالپ خارج میگردد و بداخل ناحیه پالپ سلول وارد میگردد . به علت سرعت بالای پالپ و همچنین چگالی متفاوت میان ذره – حباب و بقیه پالپ در تانک ، جریانی بوجود می آید که این جریان سبب نگهداشتن ذرات بحالت معلق می گردد بدون اینکه نیاز به همزن مکنیکی داشته باشد . زمان ماند در زون پالاپ تانک از 2 تا 5 دقیقه متغیر می باشد .
ناحیه کف تانک
ناحیه کف مکانی است در فلوتاسیون جیمسون که ذرات باطله وارد شده به آن بوسیله شستشو غرق میگردند . طراحی سلول به گونه ای است که ناحیه کف ساکنی ایجاد میکند که قابلیت انعطاف پذیری بالایی را دارد . زمان ماند در ناحیه کف پالپ از 4 ثانیه تا 1 دقیقه می باشد .
برخی پروژه های سلول فلوتاسیون جیمسون گروه فرامین آسیا
فلوتاسیون ۵۰۰ تنی ۳ محصول خالص سازان زنجان
فلوتاسیون ۳۰۰ تنی ذوب روی سدید زنجان
