سلول های فلوتاسیون

فلوتاسیون یا شناور‌سازی کف، فرآیندی برای جداسازی مواد هیدروفوب از هیدروفیل است. اولین استفاده از سلول های فلوتاسیون در فرآیندها در قرن بیستم اتفاق افتاد و هدف از ان ،تغلیظ مواد معدنی بود . فلوتاسیون امکان بهره وری از کانی های کم عیار را فراهم کرده است . این فرآیند بیشتر در صنایعی مانند فرآوری مواد معدنی، بازیافت کاغذ، تصفیه فاضلاب و…مورد استفاده قرار می‌گیرد . سلول‌ فلوتاسیون مهم‌ترین دستگاهی است که در کارخانجات فلوتاسیون مورد استفاده قرار می‌گیرد . در این دستگاه با ایجاد حباب در پالپ‌، برای کانی‌هایی که آب گریز هستند شرایطی ایجاد می‌شود که خود را به حباب‌های هوا بچسبانند . پس از ان به صورت کف بر روی سطح آب شناور میشوند . در این ماشین‌ها همزن پالپ را به خوبی مخلوط کرده و حباب‌ در ابعاد کوچک در داخل پالپ تولید میشود . این فرایند اساس فرآوری و پرعیارسازی بسیاری از کانه های معدنی است .

اجزای فلوتاسیون

هر سلول فلوتاسیون دارای همزن میباشد . حرکت همزن موجب پخش ذره‌های کانی و حباب‌های هوا در پالپ میشود . حرکت دورانی همزن باعث برخورد بین ذره و حباب و چسبیدنشان به هم میشود . بخش مهمی از سلول های مکانیکی پراکنده ساز ها هستند که به صورت تیغه هایی در اطراف همزن تعبیه میشوند . وظیفه این تیغه‌ها علاوه بر پخش هوا این است که از چرخش پالپ داخل سلول جلو‌گیری کنند . برای کنترل سطح پالپ و جریان خروجی از درچه ای به نام درچه ی اطمینان استفاده میشود . همچنین بخشی به نام کانال جمع‌کننده کف در قسمت فوقانی سلول فلوتاسیون وجود دارد . حباب ها در این بخش دارای ذرات ابگریز است که به صورت کف در آن جمع میشوند و به مرحله بعد منتقل میشوند .

در طراحی برخی از سلول‌ها بین بخش فوقانی دو سلول فلوتاسیون مجاور، صفحه‌ای  به نام (Froth Baffle Plate) تعبیه می‌شود . این تیغه کف‌های موجود در دو سلول مجاور را جدا میکند و از حرکت کف به دنبال جریان پالپ در سلول جلو‌گیری می‌کنند . (Stand Pipe)یا همان لوله های انتقال هوا ،هوا را به داخل سلول انتقال میدهد و همزن را داخل سلول نگه می‌دارد . بعضی از طراحان در بخش های پایینی دستگاه قسمتی به نام (Hood) یا هادی جریان قرار میدهند که وظیفه دارد پالپ را مجددا چرخانده و آن را به سمت همزن برگرداند .

انواع سلول های فلوتاسیون

1 : سلول مکانیکی

این دسته از سلول ها جزو اولین ماشین الات مورد استفاده در کارخانه های فلوتاسیون است . در این نوع سلول‌ها با چرخش مکانیکی همزن به خوبی مخلوط شده و حباب‌های هوا با اندازه های ریز در داخل پالپ توزیع می‌شوند. این سلول‌ها میتوانند خودهواده یا خودمکش باشند که در این صورت هوادهی ناشی از فشار گریز از مرکز موجود بخاطر همزن است و حباب‌های هوا را متفرق می‌سازد. در مواقعی دمنده‌های خارج از سلول کار هوادهی را انجام می دهند . نکته مهم راجب هوادهی این است که قبل از ورود به داخل پالپ باید به حباب های ریزتری تبدیل شوند که بتوانند در مجموع ذرات اب گریز بیشتری با خود حمل کنند.
هر سلول مکانیکی متشکل از اجزای مختلفی مانند بدنه سلول، کف جمع کن، هادی جریان هوا، همزن و متفرق‌کننده است. در ادامه به بررسی اجزای سلول فلوتاسیون مکانیکی می‌پردازیم.

 اجزای سلول مکانیکی:

• بدنه سلول: بدنه سلول فلوتاسیون مکانیکی به دو شکل استوانه‌ای و یا مکعبی وجود دارد  . در بدنه این نوع سلول‌ها یک ورودی و دو خروجی پالپ وجود دارد. دلیل وجود دو خروجی خارج کردن کف روی سلول از یکی از خروجی‌ها و خارج کردن پالپ باقی مانده در سلول از خروجی دوم می‌باشد.
• کف جمع کن: در برخی از مدل‌های سلول فلوتاسیون مکانیکی، بر روی سطح پالپ پارو‌هایی معروف به پارو‌های کف جمع کن تعبیه میشود . همان‌گونه که از نام این پارو‌ها مشخص است وظیفه آنها جمع‌آوری کف از روی سطح پالپ است.
• همزن: چرخش همزن توسط موتور، سبب ایجاد جریان چرخشی در پالپ می‌شود. این چرخش باعث جلو‌گیری از ته نشین شدن ذرات جامد بوده و همچنین سبب می‌شود که هوا با پالپ بهتر تماس برقرار کند.
• هادی جریان هوا: وسیله‌ای برای هدایت جریان هوا به داخل پالپ است. معمولا جریان هوا به دو روش وارد سلول می‌شود. برخی از سلول‌های فلوتاسیون موجود در صنعت خودمکش هستند . در این نوع سلول‌ها طراحی پره همزن به گونه‌ای است که با چرخش خلا ایجاد کرده و هوا به صورت خودکار به داخل سلول وارد می‌شود. در دیگر سلول‌های مکانیکی از ونتیلاتور برای کمپرس جریان هوا استفاده می‌کنند.
• متفرق‌کننده: وظیفه اصلی متفرق‌کننده، کنترل تلاطم محیط پالپ در قسمت بالایی سلول است. دیفیوزر یا همان متفرق‌کننده مانند یک استاتور همزن را در برمی‌گیرد و تلاطم ایجاد شده در پالپ را کنترل می‌کند.

2 : سلول ستونی

بر خلاف سلول‌های مکانیکی، در این نوع سلول‌ها برای هم زدن پالپ و متفرق کردن دانه‌های جامد و حباب‌های هوا از همزن استفاده نمی‌شود. در این سلول‌ها جریان هوا همراه با جریان پالپ بوده و یا هوا به داخل سلول تزریق می‌شود. سلول‌های فلوتاسیون ستونی معمولا کنسانتره با عیار کم تولید می‌کنند، ولی عملیات فلوتاسیون در آنها با مشکلات کمتری انجام می‌شود. در این سلول‌ها هوا علاوه بر اینکه نقش هوادهی و ایجاد کف را بر‌عهده دارد، باید مواد را در پالپ شناور نگه‌دارد. در سلول‌های فلوتاسیون ستونی برای اینکه تماس میان پالپ و هوا به خوبی صورت گیرد از ارتفاع بسیار زیاد استفاده می‌شود. استفاده از سلول‌های فلوتاسیون ستونی مزایا و معایب خود را دارد. از بارزترین معایب سلول‌های ستونی این است که در مواردی که ماده‌ی معدنی خیلی سنگین و میزان ته نشینی آن زیاد است، قابل استفاده نیستند. تعدادی از سلول های ستونی موجود در صنعت را در ادامه معرفی کردیم.

• سلول جیمسون
• سلول داوکرا
• سلول کنکورد
• سلول سودآلا _ مولتوتک