طراحی و راهنمای فنی مخزن اختلاط معدنی سنگین

در فرآوری مواد معدنی و مدارهای هیدرومتالورژی، دستیابی به تعلیق یکنواخت خمیر با جامد بالا و پراکندگی کارآمد معرف‌های فلوتاسیون، عاملی حیاتی در بهبود نرخ بازیافت مواد معدنی و گریدهای کنسانتره است. به‌عنوان تجهیزات همزدن هسته‌ای برای تهویه‌سازی خمیر، اختلاط معرف و فرآیندهای لیچینگ قبل از شناورسازی، طراحی هیدرولیکی و یکپارچگی ساختاری مخزن اختلاط معدن مستقیماً بر معیارهای جداسازی بعدی تأثیر می‌گذارد. مواجهه با خمیرهای با چگالی بالا و بسیار ساینده با توزیع اندازه ذرات پیچیده، درک عمیق از پیکربندی هسته و دینامیک میدان جریان این تجهیزات می‌تواند به طور موثر مشکلات تولید عملی مانند سایش شدید کاویتاسیون، رسوب جامد و اختلاط ناهموار در محل را حل کند.

طراحی میدان جریان و انتخاب پروانه برای خمیرهای با غلظت بالا

عملکرد اصلی از مخزن اختلاط معدن ایجاد دینامیک سیال کافی از طریق هم زدن مکانیکی برای خنثی کردن سرعت ته نشینی ذرات معدنی است. در فرآیندهای بهره‌وری، طرح‌های پروانه به وضوح بر اساس الزامات فرآیند متمایز متمایز می‌شوند:

پروانه جریان محوری : این نوع عمدتاً گردش محوری در سیال ایجاد می کند، مانند پروانه های هیدروفویل با راندمان بالا. این طرح‌ها می‌توانند نرخ‌های جریان گردشی عظیم را با نرخ‌های برشی کم تولید کنند و به تعلیق پایین ذرات جامد در سرتاسر مخزن با مصرف انرژی بسیار کم دست یابند. برای مخازن ذخیره سازی خمیر کاغذ با حجم زیاد و هم زدن لیچینگ بسیار مناسب است.
پروانه جریان شعاعی : سیال از مرکز پروانه به بیرون تابش می کند و نیروهای برشی قوی مانند پروانه های توربین شش پره راشتون ایجاد می کند. در طول مرحله افزودن معرف و شرطی سازی فلوتاسیون، این میدان جریان با برش بالا می تواند به سرعت جمع کننده های غیر محلول در آب را به قطرات میکرونی برش دهد و احتمال برخورد بین معرف ها و ذرات معدنی را به طور قابل توجهی افزایش دهد و اثر جذب را افزایش دهد.

برای جلوگیری از تشکیل چرخش یکپارچه خمیر معدنی در داخل بدنه مخزن، که باعث کاهش راندمان اختلاط می شود، باید بافل های عمودی در داخل مخزن اختلاط معدنی پیکربندی شوند. به طور معمول، چهار بافل عمودی به طور متقارن بر روی دیواره داخلی مخزن استوانه ای نصب می شود. عرض بافل ها به طور کلی یک دوازدهم قطر مخزن است و یک شکاف مشخص بین بافل ها و دیواره مخزن برای حذف گرداب مرکزی و تبدیل جریان مماسی به جریان های گردش محوری قوی بالا و پایین وجود دارد.

فناوری های کلیدی مواد برای محافظت در برابر سایش و خوردگی

ماشین آلات معدن با سایش طولانی مدت ساینده ناشی از ذرات جامد با سختی بالا و خوردگی شیمیایی ناشی از معرف های اسیدی و قلیایی مواجه هستند. کلید حفظ عملکرد پایدار دراز مدت مخزن اختلاط معدنی در فناوری حفاظت از سطح بدنه مخزن و سیستم همزن نهفته است:

پوشش لاستیکی مقاوم در برابر سایش بالا : فرآیندهای اتصال سرد یا ولکانیزه گرم برای پیچیده کردن دیواره داخلی مخزن و سطح پروانه با لاستیک بسیار الاستیک و مقاوم در برابر سایش اعمال می شود. تغییر شکل الاستیک لاستیک می تواند به طور موثر انرژی ضربه ذرات جامد را جذب کند. هنگامی که با خمیرهای معمولی با اندازه ذرات کمتر از 1 میلی متر و غلظت وزن جامد زیر 30 درصد سروکار داریم، عمر مفید آن بسیار بیشتر از فولاد کربن معمولی است.
فولاد پر آلیاژ و پوشش های ویژه : در محیط های لیچینگ شدیدا اسیدی، بدنه مخزن و محور انتقال باید از فولاد ضد زنگ 316 لیتری، فولاد ضد زنگ دوبلکس ساخته شده و یا با پلی تترا فلوئورواتیلن به صورت سطحی پاشیده شود تا از شکست ساختاری ناشی از سوراخ شدن موضعی و خوردگی بین دانه ای جلوگیری شود.

مقایسه پارامترهای فنی کلیدی

هنگام ارزیابی یا پیکربندی یک مخزن اختلاط معدن، مطابقت با ابعاد مکانیکی، قدرت انتقال و ظرفیت پردازش خمیر کاغذ حیاتی است. در زیر مقایسه ای از پارامترهای فنی برای مشخصات مخزن همزن رایج در کاربردهای صنعتی آورده شده است:

قطر مخزن (متر)	ارتفاع مخزن (متر)	حجم موثر (m3)	قطر پروانه (متر)	سرعت پروانه (r/min)	قدرت موتور (کیلو وات)	حداکثر غلظت خمیر کاغذ (Wt%)
1.0	1.0	0.78	0.28	360	1.5	30%
1.5	1.5	2.55	0.42	300	3.0	30%
2.0	2.0	6.00	0.55	240	5.5	35%
3.0	3.0	20.50	0.85	180	15.0	40%
4.0	4.0	48.50	1.10	135	30.0	40%

در انتخاب مهندسی واقعی، نسبت ابعاد (H/D) بدنه مخزن معمولا بین 1.0 و 1.2 کنترل می شود. اگر ارتفاع بیش از حد بزرگ باشد، یک پروانه تک مرحله ای نمی تواند اثر تعلیق در قسمت بالایی مخزن را تضمین کند. در چنین مواردی، یک سیستم پروانه دو مرحله ای یا چند مرحله ای باید طراحی شود تا اطمینان حاصل شود که یکنواختی غلظت خمیر در سراسر مخزن به بیش از 95٪ می رسد.

طراحی مهندسی سیستم‌های درایو و راه‌اندازی سنگین

مکانیزم محرک مخزن اختلاط معدن معمولاً از یک موتور الکتریکی سنگین، یک کاهنده سطح دندانه سخت و یک محفظه یاتاقان اصلی تقویت شده تشکیل شده است. به دلیل شرایط ناگهانی مانند قطع برق یا تعمیر و نگهداری خاموش در معادن، ذرات جامد در مخزن می توانند به سرعت در مدت کوتاهی ته نشین شده و پروانه را دفن کنند و باعث پدیده مخزن شن و ماسه شوند.

برای حل مشکل راه اندازی مجدد تحت بارهای سنگین یا حتی در شرایط سنباده کاری، پیکربندی تجهیزات باید ضریب گشتاور راه اندازی بالایی را در نظر بگیرد. محاسبه قدرت محور انتقال نه تنها باید با گشتاور نامی مطابقت داشته باشد، بلکه باید نیروهای شعاعی متناوب تولید شده توسط میدان جریان ناهموار خمیر هنگام چرخش پروانه را نیز تحمل کند. با پیکربندی یک سیستم محرک فرکانس متغیر، سرعت پروانه را می توان به صورت دینامیکی با توجه به نوسانات جریان خمیر کاغذ و غلظت در طول فرآیند تولید تنظیم کرد تا مصرف انرژی کاهش یابد. علاوه بر این، می‌تواند حالت استارت نرم با سرعت پایین و گشتاور بالا را فراهم کند و به طور موثر از چرخ دنده‌های کاهنده و شفت اصلی در برابر آسیب بار ضربه محافظت کند.