توصيف فرايند
· شستشو شستشو سادهترين و كمهزينهترين روش تميز نمودن سيليس است. در برخي از ذخائر كانسار كه بسيار خالص و فاقد كانيهاي سنگين و داراي مقاديري گل و لجن و بدون زنگهاي سطحي هستند، شستشو براي توليد محصول با درجه قابل قبول، كافي است. در اين فرايند عموماً آب از طريق پمپ كردن به يك سيكلون براي نرمهگيري سيليس اضافه ميشود. حركت اين دوغاب كه از پمپ و خطوط لوله ميگذرد براي سست كردن اتصال مقادير كم ذرات ريز يا خاك رس كه در بدنه كاني وجود دارد، كافيست. زماني كه اين ذرات ريز يا خاك رس از سيليس آزاد گرديد، ميتوان آنها را جدا نمود. · سايش سطحي زماني كه خاك رس و لجنها محكمتر به دانههاي سيليس چسبيده باشند يا ذرات رس از نظر اندازه مشابه دانههاي سيليس باشند، سيليس وارد يك واحد سايش سطحي مشابه آنچه در شكل 2 نشان داده شده است، ميشود. شكل 2 اسكرابر سايشي floatexÒ براي سايش سطحي صحيح درصد ذرات جامد در دوغاب بايد در محدوده 75-72 درصد باشد. در اين محتوي تماس ذره به ذره خوبي وجود دارد و ويسكوزيته به اندازه كافي پايين است تا اجازه دهد اين دوغاب بطور آزادانه در تانك سايش سطحي حركت كند. زماني كه درصد جامدات كمتر از 72 درصد باشد، مقدار كافي آب در دوغاب وجود دارد تا اجازه دهد اين ذرات از هم جدا بمانند و از تماس لازم ذره به ذره مورد نياز براي سايش ذرات رس از سطوح، جلوگيري ميكند. زماني كه درصد ذرات جامد بيشتراز 75 درصد باشد، دوغاب بسيار ويسكوز ميشود و پرهها قادر نيستند تا دوغاب را حركت دهند. زماني كه اين دوغاب به اندازه كافي حركت نكند، تماس ذره به ذره امكان ندارد. به منظور فرآوري اين دوغاب با درصد ذرات جامد زياد بر يك مبناي سازگار، سيستم انتقال قدرت بكار برده شده بسيار اهميت دارد. بهترين راه حل ماشيني با نيروي محركه دنده است همانگونه كه در شكل 3 نشان داده شده است. اگر چه سيستم هاي كمربند V زماني كه واحدها نو باشند به خوبي كار ميكنند، زماني كه فرسوده شوند و بطور صحيح نگهداري نشوند، لغزش روي ميدهد و پروانه به علت مقاومت درصد جامدات بيش ازحد، نخواهد چرخيد. در اين زمان اپراتورها تمايل دارند براي پايين آوردن درصد ذرات جامد مقداري آب اضافه كنند و اين نوع اسكرابينگ موثر نخواهد بود. زمان هاي سايش سطحي تقريبا 5 دقيقه هستند. با اين وجود، زمان سايش واقعي بسته به مقدار و نوع مادهاي كه بايد آزاد شود، تغيير ميكند. مراحل سايش سطحي همچنين ممكن است شامل بيش از يك مرحله سايش سطحي باشند. زماني كه ميزان رس قابل ملاحظه باشد، 2 يا 3 بار سايش سطحي كوتاهتر با مراحل نرمهگيري بين آنها موثرتر از يك زمان سايش طولاني ميباشد. زماني كه ذرات رس آزاد گرديدند اين ذرات رس به عنوان روانساز بين دانههاي سيليس عمل ميكنند و بنابراين از موثر بودن سايش ميكاهند. با جداسازي نرمههاي ذرات رس آزاد شده و سپس افزودن يك مرحله سايش ديگر، اين مدار سايش موثرتر ميشود. علاوه بر موارد فوق تعداد سلولهاي سايش سطحي در اين مدار نيز مهم است. اگر چه يك سلول ممكن است حجم كافي براي برآورده ساختن زمان ماندگي لازم داشته باشد، يك سلول به طور قابل ملاحظهاي منجر به كوتاهتر شدن مدار مواد خوراك ميگردد. اگر زمان ماندگي متوسط ذرات 5 دقيقه باشد، ممكن است ذراتي باشند كه فقط زمان ماندگي 2 دقيقه و ساير ذرات زمان ماندگي10-8 دقيقه داشته باشند. و اين اهميت دارد كه براي تامين زمان ماندگي مورد نياز از حداقل 2 سلول سايش سطحي استفاده شود. استفاده از 3 يا 4 سلول جايي كه امكان دارد مرجح است. هزينه سرمايهگذاري بواسطه زمان ماندگي لازم و سرعت خوراك بطور گسترده متغير است. به هرحال سرعتهاي خوراك بالاتر هزينه سرمايهگذاري كمتري به ازاي هر تن نسبت به سرعتهاي خوراك پايينتردارد، محدوده هزينههاي 2000-1000 دلار بر تن بر ساعت معمول هستند. · نرمهگيري طبق تعريف در مورد سيليس، نرمهگيري فرآيندي است كه مواد زير 100 ميكرون را جدا ميسازد. اين نرمهها از نوع كانيهاي رسي يا سيليس بسيار ريز هستند كه براي فرآيند ساخت شيشه مضر ميباشند. اگر چه روش هاي بسيار متفاوتي براي نرمهگيري وجود دارد در صنعت تنها از دو روش استفاده ميشود : سيكلون ها و هيدروسايزرها، بايد توجه نمود كه برخي از واحدهاي فرآوري قديمي ممكن است هنوز داراي كلاسيفايرهاي اسكرو باشند ولي بدليل هزينه سرمايهگذاري و نگهداري بالا در طرح هاي جديد استفاده نميشوند. · سيكلونها هزينه سيكلونها كم بوده و در جداسازي نرمه هاي زير 100 ميكرون سيليس زماني كه از 3 درصد تجاوز نكند موثر ميباشند. سيكلونها در جداسازي بيشتر نرمهها موثر هستند اما همانگونه كه جريان پاريز معمولاً حاوي 30 تا 40 درصد آب است برخي نرمههاي رس در جريان پاريز باقي ميمانند. معمولا سيكلون ها 80 تا 90 درصد مواد زير 100 ميكرون خوراك را جدا ميسازد.با انجام سيكلون هاي متعدد، مقادير باقيمانده نرمه در محصول پاريز كاهش مي يابد. · هيدروسايزرها براي خوراك هايي كه بيش از 4 تا 5 درصد مواد زير 100 ميكرون دارند يا زماني كه نياز است تا همه يا قسمتي از مواد زير 150 ميكرون جدا شود، بهترين وسيله هيدروسايزري نظير شكل 3 ميباشد. شكل 3 تصوير هيدروسايزر FLOATEXÒ density separator در يك واحد فرآوري سيليس براي همه هيدروسايزرها اصل كلي عملكرد مشابه است، اما برخي از آنها سيستم هاي كنترل يا سيستم توزيع آب بهتري دارند. شكل 4 در زير برشي از اين هيدروسايزر را نشان ميدهد. شكل 4 دياگرامي از هيدروسايزر FLOATEXÒ density separator هيدروسايزر يك وسيله تهنشيني غير آزاد است. هيدروسايزر جرياني از آب را كه از ته آن وارد مي شود براي بسط دوغاب سيليس به يك حالت تعليق، بكار ميگيرد. در اين حالت معلق، دانههاي سيليس به طريقي طبقهبندي ميشوند كه دانههاي درشتتر در ته پراكنده ميشوند، كه در آنجا دانههاي سيليس نسبت به يكديگر نزديكتر هستند و سرعت جريان آب بين آنها بيشتر است. ذرات ريزتر در سطوح بالاتر پراكنده ميشوند، جايي كه در حالت تعليق آزادتري هستند و بنابراين سرعت جريان آب بين آنها كم است. اساس عملكرد هيدروسايزر در شكل 5 نشان داده شده است. شكل 5 اساس عملكرد يك تهنشيني غير آزاد هيدروسايزرها در ناحيه تعليق خود مجهز به يك حسگر فشار هستند تا مشخص كننده وزن مخصوص باشند. براي هر جريان رو به بالاي از قبل تنظيم شده آب، وزن مخصوص نشاني از اندازه متوسط ذرات سيليس بالاي موقعيت حسگر ميباشد و بنابراين ميتواند در سيگنالي متغير، جهت عملكردن يك شير كنترل براي تخليه مواد درشت در ته هيدروسايزر، استفاده گردد. در مقايسه با يك سيكلون، هيدروسايزر كارايي جداسازي بيشتري دارد. که به دليل شيوه عملكرد و نحوه افزايش آب تميز به ناحيه تعليقدر هيدرو سايزر مي باشد. پيامد آن وجود ذرات ريز كمتر در سيليس و يكنواختي بيشتر اين ذرات ريز خواهد بود. اگر لازم است تا سيليس خشك شود بايد اين ذرات ريز قبل از خشككردن جدا گردد. از آنجاييكه نرمهها سطح تماس بيشتري دارند، درصرفهجويي ميزان سوخت در عملكرد خشک کن نيز موثر است. به علاوه با ذرات ريز كمتر، غبار كمتري وجود دارد كه باعث پايين آوردن تماس كارگر با غبار سيليس شده و همچنين تعمير و نگهداري سيستم غبارگير را كاهش ميدهد. هزينه سرمايهگذاري با سرعت خوراك متغير است ولي محدوده معمولي بين 1000 تا 2000 دلار بر تن بر ساعت مي باشد كه هزينه كمتر مربوط به سرعتهاي خوراك بيشتر مي باشد. · دانهبندي دانهبندي سيليس جهت ساخت شيشه با كيفيت بالا بسيار اهميت دارد. دانهبندي بايد از دو جنبه مورد بحث قرار گيرد. يكي توانايي دانهبندي كاني نزديك 5/0 ميليمتر و ديگري جلوگيري از ورود دانههاي درشتتر از اندازه بالاي 1 ميليمتر به محصول ميباشد. دانهبندي به منظور توليد سيليس با اندازه كمتراز 5/0 ميليمتر نوعاً به وسيله يك سرند يا هيدروسايزر انجام ميشود. در 15-10 سال اخير مقدار مواد مجاز بالاي 5/0 ميليمتر به مقدار زيادي كاهش يافته است. در دهه 1980 براي توليد كنندگان شيشه غير عادي نبود كه مقدار مواد مجاز بالاي 5/0 ميليمتر براي مشخصات سيليس شيشه، 5 درصد وزني باشد. و امروزه اين مقدار مواد بالاي 5/0 ميليمتر به سمت صفر ميل ميكند همراه با مشخصاتي كه هم اكنون با حدود سرند 4/0 ميليمتر پيشنهاد ميگردد. مقدار مواد درشت كمتر به توليد كنندگان شيشه اجازه ميدهد تا كورهها را در دماهاي پايينتري بكار گيرند و سطوح توليد بالا (تناژ بالا) حفظ گردد. دماي پايينتر كوره نه تنها در مصرف سوخت صرفهجويي ميكند بلكه در عمر و نگهداري كوره نيز موثر است. جنبه ديگر دانهبندي، مقدار دانههاي درشتتر از اندازه ميباشد، كه معمولاً به صورت دانههاي بيشتر از 1 ميلي متر اندازهگيري ميشود و محدود به چند دانه در كيلوگرم ميباشد. اين دانهها معمولاً براي ذوبشدن درشت هستند و باعث پيدايش عيب در شيشه ميشوند. همانند كانيهاي ديرگداز كه قبلا به آنها اشاره گرديد وجود چند دانه در يك كيلوگرم باعث پيدايش هزاران عيب در روز خواهد شد و ميتواند به طور قابل ملاحظهاي بر هزينه توليد شيشه تاثير گذارد. · سرندها براي تهيه ذرات زير 5/ 0 ميليمتر معمولا از سرندهايي با فركانس بالا كه به وسيله شركتهايي نظير Derick يا Rotex ارائه ميگردد استفاده ميشود. آخرين پيشرفتها، سرندهايي با ظرفيت بالا هستند كه ميتوانند 250 تن بر ساعت را با يك سرند دانهبندي كنند. اين سرندهاي پرظرفيت چندين طبقه سرند را در يك ماشين واحد به كار ميگيرند. اين سيستم از يك سيستم توزيع خوراك استفاده ميكند كه همزمان همه طبقههاي سرند را به طور مساوي تغذيه ميكند. شكل 6 تصويري از سرندي كه به وسيله Derick ساخته شده است را براي اين كاربرد، نشان ميدهد. شكل 6 استاك سايزر DerickÒ سرندها طوري سايزبندي ميشوند تا هر دو محصول اندازه بالا و اندازه كوچك را به خوبي توليد كنند. براي مثال اگر هدف توليدي با 100 درصد زير 5/0 ميليمتر باشد، مواد زير اين سرند اين هدف را برآورده خواهند ساخت. با اين وجود مواد روي سرند نيز حاوي مقداري زير 5/0- ميليمتر خواهد بود. يك توزيع اندازه نمونه محصولات و خوراك در جدول 1 نشان داده شده است. جدول 1- توزيع نمونه دانهبندي سرند Size (micron) Feed (wt%) Oversize (wt%) Undersize (wt%) 1000 35.7 89.6 710 28.3 78.4 0 500 35.2 92.0 3.6 425 39.4 95.3 7.31 355 44.1 96.8 13.1 300 48.7 97.6 18.9 250 54.1 98.0 26.7 125 71.8 100 54.0 90 80.0 65.6 در مدل هايي كه خشككردن هم دارند، سرندكردن اغلب بعد از خشك كردن انجام ميگيرد به دليل اينكه اين نوع سرندكردن زماني كه به صورت خشك باشد بهينه تر است. با اين وجود اگر درصد مواد بالاي 5/0+ ميليمتر در بدنه كاني بالا باشد، سرندكردن تر، براي حذف حداكثر ذرات درشت قبل از خشككردن، ترجيح دارد. اين روش در هزينه خشككردن صرفهجويي ميكند و اجازه سرعت هاي توليد بالاتر محصول نهايي از دراير را ميدهد. هزينه سرمايهگذاري نوعي براي يك سرند از 1000 تا 2000 دلار بر تن بر ساعت متغير است. · هيدروسايزر علاوه بر سرند كردن، جداسازي ذرات 5/0 ميليمتر همچنين به وسيله هيدروسايزري نظير FLOATEXÒ density separator كه قبلا مورد بحث قرار گرفت، قابل انجام است. اين واحدها از آنجاييكه ظرفيت آنها براي فضاي مساوي از سرندها بالاتر است، مزايايي نسبت به آنها دارند. هيدروسايزرها از آنجايي كه اندازه برش با تغيير در نقطه تنظيم حسگر، تغيير ميكند در مقايسه با تغيير لازم توري سرندها، انعطاف پذيري بيشتري در دانهبندي دارند. يك توزيع دانه بندي نمونه در جدول 2 نشان داده شده است. جدول 2 توزيع دانهبندي نمونه براي هيدروسايزر FLOATEXÒ density separator Size (micron) Feed (wt %) Underflow(wt%) Overflow(wt%) 1175 1.4 4.3 850 3.2 9.8 0 595 7.6 22.9 0.2 420 35.8 71.8 15.2 300 62.5 94.8 46.8 200 84.3 100.00 77.1 هزينه سرمايهگذاري نوعي به ازاي هر تن براي هيدروسايزري نظير FLOATEXÒ density separator با سرعت خوراك متغير و در محدوده 500 تا 1000 دلار بر تن بر ساعت متغير است كه هزينه كمتر مربوط به سرعتهاي خوراك بيشتر است. · جداسازي از طريق اختلاف وزنمخصوص جداسازي از طريق اختلاف وزن مخصوص براي سيليس شيشه، محدود به كلاسيفايرهاي[1] حلزوني است. به دليل آنكه ديگر فرآيندهاي جداسازي وزن مخصوص نظير جداسازي هاي از طريق وزن مخصوصِ تشديد يافته، براي كار بسيار گران هستند يا فرآيندهايي نظير ميزهاي تكان دهنده كه براي سيليس شيشه بسيار كم ظرفيت هستند، از نظر هزينه مقرون به صرفه نيستند. كلاسيفايرهاي حلزوني قادر به جداسازي ذرات كاني هاي سنگين از سيليس شيشه و پايين آوردن محتوي آهن آن ميباشند. براي يك جداسازي به اختلاف وزن مخصوصي بزرگتر از 5/0 تا 1 واحد مورد نياز است. جدول 3 وزن مخصوص كاني هاي متداول همراه سيليس شيشه را نشان ميدهد. جدول 3 وزن مخصوص كاني هاي مختلف كاني وزن مخصوص سيليس 65/2 گروه فلدسپار 8/2-6/2 (FeTiO2)ايلمنيت 7/4 (Fe3O4) مگنتيت 2/5 تغييريافته (FeTiO2)لوكوگزن 3/4-6/3 (Al2SiO5)آندالوسيت 2/3 Al2O(SiO4)سيليمانيت 2/3 جدول فوق نشان ميدهد كه كاني هاي سنگين حاوي آهن، وزن هاي مخصوصي دارند كه به طور قابل ملاحظهاي بزرگتر از وزن مخصوص سيليس 65/2 ميباشد. بنابراين، اين گروه با استفاده از كلاسيفايرهاي حلزوني قابل جداسازي هستند. دو كاني آخري كه به نام سيليكاتهايآلومينيوم معروف هستند وزنهاي مخصوصي دارند كه تنها 55/0 واحد بزرگتر از وزن مخصوص سيليس است. اگر چه كه اين اختلاف به اندازه كافي براي كارايي كلاسيفايرهاي حلزوني قابل انجام است، ولي درمحدوده حداقل اختلاف مورد نياز قرار دارد. بنابراين كارايي به ويژه اگر محدوده اندازه وسيع باشد، پايين است. همچنين از آنجايي كه اين كاني هاي آلومينوسيليكات، كاني هاي سنگين ديرگدازي هستند براي توليد شيشه، تلرانس اين كانيها صفر است. تنها 1 تا 2 دانه در يك كيلو سيليس، بيشتر از محدوده مجاز خواهد بود. اين ذرات ازمشكلترين مواد براي جداسازي به وسيله كلاسيفايرهاي حلزوني هستند. با اين وجود روشهايي وجود دارد كه جهت كمك به حذف ذرات درشت دانههاي آلومينوسيليكات بكار گرفته مي شود که مورد بحث قرار خواهند گرفت. كلاسيفايرهاي حلزوني به صورت جداسازهايي با فيملهاي جاري(Flowing Film) در نظر گرفته ميشوند و بدين طريق نيروهاي بكاربرده شده باعث ميشود كه ذرات با وزن مخصوص كمتر به طرف قسمت خارجي كلاسيفاير حلزوني كشيده شوند. ذرات سنگينتر تمايل دارند تا در قسمت داخلي حلزونيها نظير شكل 7، بمانند. شكل 7 . تصوير فرآوري سيليس با كلاسيفاير حلزوني CARPCOÒ Model LC3700 به علاوه (مطابق شكل 8) با افزايش فاصله از سطح كلاسيفاير حلزوني، نيروها هم افزايش مييابد. شكل 8. نيروهاي اعمال شده بر ذرات با اندازههاي مختلف در يك كلاسيفاير حلزوني شكل 8 نشان ميدهد كه ذرات بزرگتر به وسيله نيروهاي بزرگتر و ذرات كوچكتر به وسيله نيروهاي كوچكتر ، تحت تاثير قرار ميگيرند. براي بيشتر قسمتها به دليل اينكه كانيهاي سنگين اندازه ريزتري از ذرات سيليس دارند، اين مورد كارايي جداسازي سيليس شيشه را بهبود ميبخشد. بر روي اين ذرات ريزتر كانيهاي سنگين نيروهاي كوچكتري اثر ميگذارد و بنابراين تمايل دارند تا نزديكتر به قسمت داخل مسير دوران بمانند، ذرات سيليس درشتتر نيروهاي بزرگتري دارند و به سمت ناحيه بيروني كلاسيفاير حلزوني حركت ميكنند. جداسازي كانيهاي سنگين ديرگداز به دليل اينكه اين كانيها درشتتر بوده و وزنهاي مخصوصي نزديكتر به سيليس دارنددشوار ميباشد. نوعاً كلاسيفاير هاي حلزوني به تنهايي نتايج قابل قبولي نميدهند، مگر اينكه سيليس قبل از كلاسيفاير حلزوني پيش طبقهبندي شده باشد. يك محدوده باريك اندازه ذرات كارايي جداسازي را افزايش ميدهد. اگر اين پيش طبقهبندي با يك هيدروسايزر انجام گيرد مزاياي ديگري نيز دارد. واحد FLOATEXÒ نه تنها جداسازي بر اساس اندازه انجام ميدهد بلكه بر اساس وزن مخصوص نيز جداسازي را انجام ميدهد. بنابراين برخي از اين كاني هاي ديرگداز درشت به سمت جريان فاضلاب حركت ميكنند (جريان پاريز 5/0+) و لازم است به وسيله كلاسيفاير حلزوني جدا گردند. هزينه سرمايهگذاري براي كلاسيفايرهاي حلزوني كم بوده و معمولاً در حدود 1000 دلار بر تن بر ساعت ميباشد. عملكرد نوعي كلاسيفايرهاي حلزوني براي سيليس در در جدول 4 نشان داده شده است. جدول 4 Table 4 عملكرد نمونه براي كلاسيفاير حلزوني Typical Spiral Performance Fe203 Single Pass Double Pass Sample Wt % Recovery % Fe2O3 Wt % Recovery % Fe2O3 USA 97.7 0.066 90.3 0.049 Mexico 89.7 0.039 84.4 0.028 Europe 95.7 0.038 91.6 0.033 اين دادهها نشان ميدهند كه دو مرحله عبور از كلاسيفاير حلزوني، ميزان آهن را به حد قابل قبول كاهش ميدهد. در آمريكا اين مواد خوراك خشك شده و سپس براي دستيابي به آهن نهايي 025/0 درصد به واحد جداسازي مغناطيسي منتقل ميشود. بدون وجود جداساز حلزوني بهترين آهن قابل دستيابي با جداساز مغناطيسي 032/0 درصد ميبود. · شناورسازي فرآيند شناورسازي در اصل براي جداسازي كاني هاي سنگين حاوي آهن در سيليس شيشه استفاده ميشود. اين كاني ها معمولاً از همان نوع كاني هاي حاوي آهني هستند كه در بخش وزن مخصوص توصيف گرديد. از شناورسازي گاهي براي جداسازي ميكا هم ميتوان استفاده نمود. براي جداسازي كانيهاي سنگين حاوي آهن از سيليس آنرا با يك اسيد چرب آماده سازي مي كنند (درصد جامد زياد مي باشد). در اين فرآيند pH معمولاً در محدوده 2 تا 3 و درصد جامد بين 70 تا 72 و سرعت افزايش اسيد چرب# 0/1بر تن ميباشد. اسيدهاي چرب به وسيله شركت هايي نظير Cytec تامين ميشود و براي هر كاني به صورت ويژه سفارش داده ميشوند و اغلب حاوي كفسازها و ديگر مواد شيميايي مناسب مي باشند كه كارايي را افزايش ميدهند، ميباشند. بعد از آماده سازي، خوراك به يك سري از سلولهاي شناورسازي وارد ميشود. براي جلوگيري از كوچك شدن مدار معمولاً 4 تا 6 سلول به صورت سري قرار دارند. زمان شناورسازي معمولاً كمتراز 5 دقيقه است. سلولهاي نوعي در صنعت سيليس در محدوده 3 تا 8 متر مكعب ميباشند. هزينه سرمايهگذاري براي يك مدار شناورسازي از 6000 تا 8000 دلار بر تن بر ساعت متغير است. هزينه عملكرد براي معرفهاي شناورسازي تقريباً 00/1 تا 25/1 دلار بر تن و مصرف برق همراه با مرحله مساعد سازي برابر 10 كيلو وات بر تن مي باشد. [1] كلاسيفاير دستگاهي است كه جامدها را به دو كسر تقسيم ميكند. م
برچسبها: فراوری سیلیس قسمت دو
· شستشو شستشو سادهترين و كمهزينهترين روش تميز نمودن سيليس است. در برخي از ذخائر كانسار كه بسيار خالص و فاقد كانيهاي سنگين و داراي مقاديري گل و لجن و بدون زنگهاي سطحي هستند، شستشو براي توليد محصول با درجه قابل قبول، كافي است. در اين فرايند عموماً آب از طريق پمپ كردن به يك سيكلون براي نرمهگيري سيليس اضافه ميشود. حركت اين دوغاب كه از پمپ و خطوط لوله ميگذرد براي سست كردن اتصال مقادير كم ذرات ريز يا خاك رس كه در بدنه كاني وجود دارد، كافيست. زماني كه اين ذرات ريز يا خاك رس از سيليس آزاد گرديد، ميتوان آنها را جدا نمود. · سايش سطحي زماني كه خاك رس و لجنها محكمتر به دانههاي سيليس چسبيده باشند يا ذرات رس از نظر اندازه مشابه دانههاي سيليس باشند، سيليس وارد يك واحد سايش سطحي مشابه آنچه در شكل 2 نشان داده شده است، ميشود. شكل 2 اسكرابر سايشي floatexÒ براي سايش سطحي صحيح درصد ذرات جامد در دوغاب بايد در محدوده 75-72 درصد باشد. در اين محتوي تماس ذره به ذره خوبي وجود دارد و ويسكوزيته به اندازه كافي پايين است تا اجازه دهد اين دوغاب بطور آزادانه در تانك سايش سطحي حركت كند. زماني كه درصد جامدات كمتر از 72 درصد باشد، مقدار كافي آب در دوغاب وجود دارد تا اجازه دهد اين ذرات از هم جدا بمانند و از تماس لازم ذره به ذره مورد نياز براي سايش ذرات رس از سطوح، جلوگيري ميكند. زماني كه درصد ذرات جامد بيشتراز 75 درصد باشد، دوغاب بسيار ويسكوز ميشود و پرهها قادر نيستند تا دوغاب را حركت دهند. زماني كه اين دوغاب به اندازه كافي حركت نكند، تماس ذره به ذره امكان ندارد. به منظور فرآوري اين دوغاب با درصد ذرات جامد زياد بر يك مبناي سازگار، سيستم انتقال قدرت بكار برده شده بسيار اهميت دارد. بهترين راه حل ماشيني با نيروي محركه دنده است همانگونه كه در شكل 3 نشان داده شده است. اگر چه سيستم هاي كمربند V زماني كه واحدها نو باشند به خوبي كار ميكنند، زماني كه فرسوده شوند و بطور صحيح نگهداري نشوند، لغزش روي ميدهد و پروانه به علت مقاومت درصد جامدات بيش ازحد، نخواهد چرخيد. در اين زمان اپراتورها تمايل دارند براي پايين آوردن درصد ذرات جامد مقداري آب اضافه كنند و اين نوع اسكرابينگ موثر نخواهد بود. زمان هاي سايش سطحي تقريبا 5 دقيقه هستند. با اين وجود، زمان سايش واقعي بسته به مقدار و نوع مادهاي كه بايد آزاد شود، تغيير ميكند. مراحل سايش سطحي همچنين ممكن است شامل بيش از يك مرحله سايش سطحي باشند. زماني كه ميزان رس قابل ملاحظه باشد، 2 يا 3 بار سايش سطحي كوتاهتر با مراحل نرمهگيري بين آنها موثرتر از يك زمان سايش طولاني ميباشد. زماني كه ذرات رس آزاد گرديدند اين ذرات رس به عنوان روانساز بين دانههاي سيليس عمل ميكنند و بنابراين از موثر بودن سايش ميكاهند. با جداسازي نرمههاي ذرات رس آزاد شده و سپس افزودن يك مرحله سايش ديگر، اين مدار سايش موثرتر ميشود. علاوه بر موارد فوق تعداد سلولهاي سايش سطحي در اين مدار نيز مهم است. اگر چه يك سلول ممكن است حجم كافي براي برآورده ساختن زمان ماندگي لازم داشته باشد، يك سلول به طور قابل ملاحظهاي منجر به كوتاهتر شدن مدار مواد خوراك ميگردد. اگر زمان ماندگي متوسط ذرات 5 دقيقه باشد، ممكن است ذراتي باشند كه فقط زمان ماندگي 2 دقيقه و ساير ذرات زمان ماندگي10-8 دقيقه داشته باشند. و اين اهميت دارد كه براي تامين زمان ماندگي مورد نياز از حداقل 2 سلول سايش سطحي استفاده شود. استفاده از 3 يا 4 سلول جايي كه امكان دارد مرجح است. هزينه سرمايهگذاري بواسطه زمان ماندگي لازم و سرعت خوراك بطور گسترده متغير است. به هرحال سرعتهاي خوراك بالاتر هزينه سرمايهگذاري كمتري به ازاي هر تن نسبت به سرعتهاي خوراك پايينتردارد، محدوده هزينههاي 2000-1000 دلار بر تن بر ساعت معمول هستند. · نرمهگيري طبق تعريف در مورد سيليس، نرمهگيري فرآيندي است كه مواد زير 100 ميكرون را جدا ميسازد. اين نرمهها از نوع كانيهاي رسي يا سيليس بسيار ريز هستند كه براي فرآيند ساخت شيشه مضر ميباشند. اگر چه روش هاي بسيار متفاوتي براي نرمهگيري وجود دارد در صنعت تنها از دو روش استفاده ميشود : سيكلون ها و هيدروسايزرها، بايد توجه نمود كه برخي از واحدهاي فرآوري قديمي ممكن است هنوز داراي كلاسيفايرهاي اسكرو باشند ولي بدليل هزينه سرمايهگذاري و نگهداري بالا در طرح هاي جديد استفاده نميشوند. · سيكلونها هزينه سيكلونها كم بوده و در جداسازي نرمه هاي زير 100 ميكرون سيليس زماني كه از 3 درصد تجاوز نكند موثر ميباشند. سيكلونها در جداسازي بيشتر نرمهها موثر هستند اما همانگونه كه جريان پاريز معمولاً حاوي 30 تا 40 درصد آب است برخي نرمههاي رس در جريان پاريز باقي ميمانند. معمولا سيكلون ها 80 تا 90 درصد مواد زير 100 ميكرون خوراك را جدا ميسازد.با انجام سيكلون هاي متعدد، مقادير باقيمانده نرمه در محصول پاريز كاهش مي يابد. · هيدروسايزرها براي خوراك هايي كه بيش از 4 تا 5 درصد مواد زير 100 ميكرون دارند يا زماني كه نياز است تا همه يا قسمتي از مواد زير 150 ميكرون جدا شود، بهترين وسيله هيدروسايزري نظير شكل 3 ميباشد. شكل 3 تصوير هيدروسايزر FLOATEXÒ density separator در يك واحد فرآوري سيليس براي همه هيدروسايزرها اصل كلي عملكرد مشابه است، اما برخي از آنها سيستم هاي كنترل يا سيستم توزيع آب بهتري دارند. شكل 4 در زير برشي از اين هيدروسايزر را نشان ميدهد. شكل 4 دياگرامي از هيدروسايزر FLOATEXÒ density separator هيدروسايزر يك وسيله تهنشيني غير آزاد است. هيدروسايزر جرياني از آب را كه از ته آن وارد مي شود براي بسط دوغاب سيليس به يك حالت تعليق، بكار ميگيرد. در اين حالت معلق، دانههاي سيليس به طريقي طبقهبندي ميشوند كه دانههاي درشتتر در ته پراكنده ميشوند، كه در آنجا دانههاي سيليس نسبت به يكديگر نزديكتر هستند و سرعت جريان آب بين آنها بيشتر است. ذرات ريزتر در سطوح بالاتر پراكنده ميشوند، جايي كه در حالت تعليق آزادتري هستند و بنابراين سرعت جريان آب بين آنها كم است. اساس عملكرد هيدروسايزر در شكل 5 نشان داده شده است. شكل 5 اساس عملكرد يك تهنشيني غير آزاد هيدروسايزرها در ناحيه تعليق خود مجهز به يك حسگر فشار هستند تا مشخص كننده وزن مخصوص باشند. براي هر جريان رو به بالاي از قبل تنظيم شده آب، وزن مخصوص نشاني از اندازه متوسط ذرات سيليس بالاي موقعيت حسگر ميباشد و بنابراين ميتواند در سيگنالي متغير، جهت عملكردن يك شير كنترل براي تخليه مواد درشت در ته هيدروسايزر، استفاده گردد. در مقايسه با يك سيكلون، هيدروسايزر كارايي جداسازي بيشتري دارد. که به دليل شيوه عملكرد و نحوه افزايش آب تميز به ناحيه تعليقدر هيدرو سايزر مي باشد. پيامد آن وجود ذرات ريز كمتر در سيليس و يكنواختي بيشتر اين ذرات ريز خواهد بود. اگر لازم است تا سيليس خشك شود بايد اين ذرات ريز قبل از خشككردن جدا گردد. از آنجاييكه نرمهها سطح تماس بيشتري دارند، درصرفهجويي ميزان سوخت در عملكرد خشک کن نيز موثر است. به علاوه با ذرات ريز كمتر، غبار كمتري وجود دارد كه باعث پايين آوردن تماس كارگر با غبار سيليس شده و همچنين تعمير و نگهداري سيستم غبارگير را كاهش ميدهد. هزينه سرمايهگذاري با سرعت خوراك متغير است ولي محدوده معمولي بين 1000 تا 2000 دلار بر تن بر ساعت مي باشد كه هزينه كمتر مربوط به سرعتهاي خوراك بيشتر مي باشد. · دانهبندي دانهبندي سيليس جهت ساخت شيشه با كيفيت بالا بسيار اهميت دارد. دانهبندي بايد از دو جنبه مورد بحث قرار گيرد. يكي توانايي دانهبندي كاني نزديك 5/0 ميليمتر و ديگري جلوگيري از ورود دانههاي درشتتر از اندازه بالاي 1 ميليمتر به محصول ميباشد. دانهبندي به منظور توليد سيليس با اندازه كمتراز 5/0 ميليمتر نوعاً به وسيله يك سرند يا هيدروسايزر انجام ميشود. در 15-10 سال اخير مقدار مواد مجاز بالاي 5/0 ميليمتر به مقدار زيادي كاهش يافته است. در دهه 1980 براي توليد كنندگان شيشه غير عادي نبود كه مقدار مواد مجاز بالاي 5/0 ميليمتر براي مشخصات سيليس شيشه، 5 درصد وزني باشد. و امروزه اين مقدار مواد بالاي 5/0 ميليمتر به سمت صفر ميل ميكند همراه با مشخصاتي كه هم اكنون با حدود سرند 4/0 ميليمتر پيشنهاد ميگردد. مقدار مواد درشت كمتر به توليد كنندگان شيشه اجازه ميدهد تا كورهها را در دماهاي پايينتري بكار گيرند و سطوح توليد بالا (تناژ بالا) حفظ گردد. دماي پايينتر كوره نه تنها در مصرف سوخت صرفهجويي ميكند بلكه در عمر و نگهداري كوره نيز موثر است. جنبه ديگر دانهبندي، مقدار دانههاي درشتتر از اندازه ميباشد، كه معمولاً به صورت دانههاي بيشتر از 1 ميلي متر اندازهگيري ميشود و محدود به چند دانه در كيلوگرم ميباشد. اين دانهها معمولاً براي ذوبشدن درشت هستند و باعث پيدايش عيب در شيشه ميشوند. همانند كانيهاي ديرگداز كه قبلا به آنها اشاره گرديد وجود چند دانه در يك كيلوگرم باعث پيدايش هزاران عيب در روز خواهد شد و ميتواند به طور قابل ملاحظهاي بر هزينه توليد شيشه تاثير گذارد. · سرندها براي تهيه ذرات زير 5/ 0 ميليمتر معمولا از سرندهايي با فركانس بالا كه به وسيله شركتهايي نظير Derick يا Rotex ارائه ميگردد استفاده ميشود. آخرين پيشرفتها، سرندهايي با ظرفيت بالا هستند كه ميتوانند 250 تن بر ساعت را با يك سرند دانهبندي كنند. اين سرندهاي پرظرفيت چندين طبقه سرند را در يك ماشين واحد به كار ميگيرند. اين سيستم از يك سيستم توزيع خوراك استفاده ميكند كه همزمان همه طبقههاي سرند را به طور مساوي تغذيه ميكند. شكل 6 تصويري از سرندي كه به وسيله Derick ساخته شده است را براي اين كاربرد، نشان ميدهد. شكل 6 استاك سايزر DerickÒ سرندها طوري سايزبندي ميشوند تا هر دو محصول اندازه بالا و اندازه كوچك را به خوبي توليد كنند. براي مثال اگر هدف توليدي با 100 درصد زير 5/0 ميليمتر باشد، مواد زير اين سرند اين هدف را برآورده خواهند ساخت. با اين وجود مواد روي سرند نيز حاوي مقداري زير 5/0- ميليمتر خواهد بود. يك توزيع اندازه نمونه محصولات و خوراك در جدول 1 نشان داده شده است. جدول 1- توزيع نمونه دانهبندي سرند Size (micron) Feed (wt%) Oversize (wt%) Undersize (wt%) 1000 35.7 89.6 710 28.3 78.4 0 500 35.2 92.0 3.6 425 39.4 95.3 7.31 355 44.1 96.8 13.1 300 48.7 97.6 18.9 250 54.1 98.0 26.7 125 71.8 100 54.0 90 80.0 65.6 در مدل هايي كه خشككردن هم دارند، سرندكردن اغلب بعد از خشك كردن انجام ميگيرد به دليل اينكه اين نوع سرندكردن زماني كه به صورت خشك باشد بهينه تر است. با اين وجود اگر درصد مواد بالاي 5/0+ ميليمتر در بدنه كاني بالا باشد، سرندكردن تر، براي حذف حداكثر ذرات درشت قبل از خشككردن، ترجيح دارد. اين روش در هزينه خشككردن صرفهجويي ميكند و اجازه سرعت هاي توليد بالاتر محصول نهايي از دراير را ميدهد. هزينه سرمايهگذاري نوعي براي يك سرند از 1000 تا 2000 دلار بر تن بر ساعت متغير است. · هيدروسايزر علاوه بر سرند كردن، جداسازي ذرات 5/0 ميليمتر همچنين به وسيله هيدروسايزري نظير FLOATEXÒ density separator كه قبلا مورد بحث قرار گرفت، قابل انجام است. اين واحدها از آنجاييكه ظرفيت آنها براي فضاي مساوي از سرندها بالاتر است، مزايايي نسبت به آنها دارند. هيدروسايزرها از آنجايي كه اندازه برش با تغيير در نقطه تنظيم حسگر، تغيير ميكند در مقايسه با تغيير لازم توري سرندها، انعطاف پذيري بيشتري در دانهبندي دارند. يك توزيع دانه بندي نمونه در جدول 2 نشان داده شده است. جدول 2 توزيع دانهبندي نمونه براي هيدروسايزر FLOATEXÒ density separator Size (micron) Feed (wt %) Underflow(wt%) Overflow(wt%) 1175 1.4 4.3 850 3.2 9.8 0 595 7.6 22.9 0.2 420 35.8 71.8 15.2 300 62.5 94.8 46.8 200 84.3 100.00 77.1 هزينه سرمايهگذاري نوعي به ازاي هر تن براي هيدروسايزري نظير FLOATEXÒ density separator با سرعت خوراك متغير و در محدوده 500 تا 1000 دلار بر تن بر ساعت متغير است كه هزينه كمتر مربوط به سرعتهاي خوراك بيشتر است. · جداسازي از طريق اختلاف وزنمخصوص جداسازي از طريق اختلاف وزن مخصوص براي سيليس شيشه، محدود به كلاسيفايرهاي[1] حلزوني است. به دليل آنكه ديگر فرآيندهاي جداسازي وزن مخصوص نظير جداسازي هاي از طريق وزن مخصوصِ تشديد يافته، براي كار بسيار گران هستند يا فرآيندهايي نظير ميزهاي تكان دهنده كه براي سيليس شيشه بسيار كم ظرفيت هستند، از نظر هزينه مقرون به صرفه نيستند. كلاسيفايرهاي حلزوني قادر به جداسازي ذرات كاني هاي سنگين از سيليس شيشه و پايين آوردن محتوي آهن آن ميباشند. براي يك جداسازي به اختلاف وزن مخصوصي بزرگتر از 5/0 تا 1 واحد مورد نياز است. جدول 3 وزن مخصوص كاني هاي متداول همراه سيليس شيشه را نشان ميدهد. جدول 3 وزن مخصوص كاني هاي مختلف كاني وزن مخصوص سيليس 65/2 گروه فلدسپار 8/2-6/2 (FeTiO2)ايلمنيت 7/4 (Fe3O4) مگنتيت 2/5 تغييريافته (FeTiO2)لوكوگزن 3/4-6/3 (Al2SiO5)آندالوسيت 2/3 Al2O(SiO4)سيليمانيت 2/3 جدول فوق نشان ميدهد كه كاني هاي سنگين حاوي آهن، وزن هاي مخصوصي دارند كه به طور قابل ملاحظهاي بزرگتر از وزن مخصوص سيليس 65/2 ميباشد. بنابراين، اين گروه با استفاده از كلاسيفايرهاي حلزوني قابل جداسازي هستند. دو كاني آخري كه به نام سيليكاتهايآلومينيوم معروف هستند وزنهاي مخصوصي دارند كه تنها 55/0 واحد بزرگتر از وزن مخصوص سيليس است. اگر چه كه اين اختلاف به اندازه كافي براي كارايي كلاسيفايرهاي حلزوني قابل انجام است، ولي درمحدوده حداقل اختلاف مورد نياز قرار دارد. بنابراين كارايي به ويژه اگر محدوده اندازه وسيع باشد، پايين است. همچنين از آنجايي كه اين كاني هاي آلومينوسيليكات، كاني هاي سنگين ديرگدازي هستند براي توليد شيشه، تلرانس اين كانيها صفر است. تنها 1 تا 2 دانه در يك كيلو سيليس، بيشتر از محدوده مجاز خواهد بود. اين ذرات ازمشكلترين مواد براي جداسازي به وسيله كلاسيفايرهاي حلزوني هستند. با اين وجود روشهايي وجود دارد كه جهت كمك به حذف ذرات درشت دانههاي آلومينوسيليكات بكار گرفته مي شود که مورد بحث قرار خواهند گرفت. كلاسيفايرهاي حلزوني به صورت جداسازهايي با فيملهاي جاري(Flowing Film) در نظر گرفته ميشوند و بدين طريق نيروهاي بكاربرده شده باعث ميشود كه ذرات با وزن مخصوص كمتر به طرف قسمت خارجي كلاسيفاير حلزوني كشيده شوند. ذرات سنگينتر تمايل دارند تا در قسمت داخلي حلزونيها نظير شكل 7، بمانند. شكل 7 . تصوير فرآوري سيليس با كلاسيفاير حلزوني CARPCOÒ Model LC3700 به علاوه (مطابق شكل 8) با افزايش فاصله از سطح كلاسيفاير حلزوني، نيروها هم افزايش مييابد. شكل 8. نيروهاي اعمال شده بر ذرات با اندازههاي مختلف در يك كلاسيفاير حلزوني شكل 8 نشان ميدهد كه ذرات بزرگتر به وسيله نيروهاي بزرگتر و ذرات كوچكتر به وسيله نيروهاي كوچكتر ، تحت تاثير قرار ميگيرند. براي بيشتر قسمتها به دليل اينكه كانيهاي سنگين اندازه ريزتري از ذرات سيليس دارند، اين مورد كارايي جداسازي سيليس شيشه را بهبود ميبخشد. بر روي اين ذرات ريزتر كانيهاي سنگين نيروهاي كوچكتري اثر ميگذارد و بنابراين تمايل دارند تا نزديكتر به قسمت داخل مسير دوران بمانند، ذرات سيليس درشتتر نيروهاي بزرگتري دارند و به سمت ناحيه بيروني كلاسيفاير حلزوني حركت ميكنند. جداسازي كانيهاي سنگين ديرگداز به دليل اينكه اين كانيها درشتتر بوده و وزنهاي مخصوصي نزديكتر به سيليس دارنددشوار ميباشد. نوعاً كلاسيفاير هاي حلزوني به تنهايي نتايج قابل قبولي نميدهند، مگر اينكه سيليس قبل از كلاسيفاير حلزوني پيش طبقهبندي شده باشد. يك محدوده باريك اندازه ذرات كارايي جداسازي را افزايش ميدهد. اگر اين پيش طبقهبندي با يك هيدروسايزر انجام گيرد مزاياي ديگري نيز دارد. واحد FLOATEXÒ نه تنها جداسازي بر اساس اندازه انجام ميدهد بلكه بر اساس وزن مخصوص نيز جداسازي را انجام ميدهد. بنابراين برخي از اين كاني هاي ديرگداز درشت به سمت جريان فاضلاب حركت ميكنند (جريان پاريز 5/0+) و لازم است به وسيله كلاسيفاير حلزوني جدا گردند. هزينه سرمايهگذاري براي كلاسيفايرهاي حلزوني كم بوده و معمولاً در حدود 1000 دلار بر تن بر ساعت ميباشد. عملكرد نوعي كلاسيفايرهاي حلزوني براي سيليس در در جدول 4 نشان داده شده است. جدول 4 Table 4 عملكرد نمونه براي كلاسيفاير حلزوني Typical Spiral Performance Fe203 Single Pass Double Pass Sample Wt % Recovery % Fe2O3 Wt % Recovery % Fe2O3 USA 97.7 0.066 90.3 0.049 Mexico 89.7 0.039 84.4 0.028 Europe 95.7 0.038 91.6 0.033 اين دادهها نشان ميدهند كه دو مرحله عبور از كلاسيفاير حلزوني، ميزان آهن را به حد قابل قبول كاهش ميدهد. در آمريكا اين مواد خوراك خشك شده و سپس براي دستيابي به آهن نهايي 025/0 درصد به واحد جداسازي مغناطيسي منتقل ميشود. بدون وجود جداساز حلزوني بهترين آهن قابل دستيابي با جداساز مغناطيسي 032/0 درصد ميبود. · شناورسازي فرآيند شناورسازي در اصل براي جداسازي كاني هاي سنگين حاوي آهن در سيليس شيشه استفاده ميشود. اين كاني ها معمولاً از همان نوع كاني هاي حاوي آهني هستند كه در بخش وزن مخصوص توصيف گرديد. از شناورسازي گاهي براي جداسازي ميكا هم ميتوان استفاده نمود. براي جداسازي كانيهاي سنگين حاوي آهن از سيليس آنرا با يك اسيد چرب آماده سازي مي كنند (درصد جامد زياد مي باشد). در اين فرآيند pH معمولاً در محدوده 2 تا 3 و درصد جامد بين 70 تا 72 و سرعت افزايش اسيد چرب# 0/1بر تن ميباشد. اسيدهاي چرب به وسيله شركت هايي نظير Cytec تامين ميشود و براي هر كاني به صورت ويژه سفارش داده ميشوند و اغلب حاوي كفسازها و ديگر مواد شيميايي مناسب مي باشند كه كارايي را افزايش ميدهند، ميباشند. بعد از آماده سازي، خوراك به يك سري از سلولهاي شناورسازي وارد ميشود. براي جلوگيري از كوچك شدن مدار معمولاً 4 تا 6 سلول به صورت سري قرار دارند. زمان شناورسازي معمولاً كمتراز 5 دقيقه است. سلولهاي نوعي در صنعت سيليس در محدوده 3 تا 8 متر مكعب ميباشند. هزينه سرمايهگذاري براي يك مدار شناورسازي از 6000 تا 8000 دلار بر تن بر ساعت متغير است. هزينه عملكرد براي معرفهاي شناورسازي تقريباً 00/1 تا 25/1 دلار بر تن و مصرف برق همراه با مرحله مساعد سازي برابر 10 كيلو وات بر تن مي باشد. [1] كلاسيفاير دستگاهي است كه جامدها را به دو كسر تقسيم ميكند. م
برچسبها: فراوری سیلیس قسمت دو
تاريخ : شنبه هفدهم دی ۱۳۹۰ | 12:14 | نویسنده : علیرضا حسینی |
.: Weblog Themes By Pichak :.


