فلوکولاسیون شامل تشکیل تعدادی متراکم ساز باز است که باعث جمع آوری ذرات می­ شود و مولکول­های معرف همانند یک پل بین ذرات معلق جدا از هم عمل می­ کنند. معرف­هایی که برای تشکیل پل به کار می­روند، پلیمرهای ارگانیک با زنجیر بلند هستند. در حال حاضر کاربرد مواد ترکیبی که پلی- الکترولیت نامیده می­شوند، به طور فزاینده­ای گسترش یافته است. این پلی­الکترولیت­ها اغلب آنیونیک هستند ولی برخی از آن­ها غیر آنیونیک و برخی کاتیونیک هستند. پلی­الکترولیت­های کاتیونی کمتر تولید می­شوند.
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))
عوامل تاثیر گذار روی درجه فلوکولاسیون عبارتند از:
بازدهی یا قدرت جذب پلیمر روی سطح
میزان تلاطم محیط در حین فلوکولاسیون
تلاطم بعد از فلوکولاسیون که می ­تواند باعث شکسته شدن لخته­ها شود.
هرچند فلوکولانت اضافی در یک پالپ می ­تواند خاصیت ته‌نشینی را به میزان قابل توجهی افزایش دهد ولی اغلب روی آبگیری تاثیر گذار است و در مراحل نهایی ته‌نشینی باعث کاهش میزان آبگیری می­ شود]۲[.
اندازه و ترکیب لخته­ها روی جداسازی جامد از مایع در سوسپانسیون لخته شده تاثیر گذار است. لخته­های بزرگ سرعت ته‌نشینی را افزایش می­ دهند و برای آبگیری و زلال سازی مناسب هستند. چگالی لخته­ها دومین پارامتر مهم در فرایند لخته­سازی است. لخته­های دارای چگالی زیاد برای تحکیم ته‌نشینی مناسب هستند. چگالی لخته تاثیرگذارتر از اندازه لخته است. بنابراین برای بهینه­سازی فرایند جداسازی مایع – جامد نیاز است که اندازه لخته و ترکیب آن کنترل شود. چنانچه pH و میزان مصرف فلوکولانت بهینه شود، تاثیر فلوکولانت در جداسازی جامد از مایع بهینه می­ شود. افزایش مصرف پلیمر می ­تواند باعث پراکندگی ذرات و شکسته شدن لخته­ها شود. عوامل فیزیکی در اغلب موارد دارای اهمیت زیادی هستند، برخورد ذره با ذره و واکنش­های هیدرودینامیکی باعث رشد و توسعه لخته­ها است]۲[.
به دلیل شکنندگی طبیعی لخته­ها، فلوکولانت­ها مناسب هیدروسیکلون نیستند. در سانتریفوژها فقط برای دامنه محدودی از ابعاد و با بهره گرفتن از تکنیک­های خاص کاربرد دارند. پمپاژ پالپ لخته شده ممکن است باعث گسیختن مولکول­های دارای زنجیر بلند شود و لخته­ها از بین بروند]۲[.
تحقیقات اخیر نشان داده است که زمان آماده ­سازی محلول تاثیر زیادی روی عملکرد فلوکولانت دارد. افزایش زمان آماده ­سازی محلول باعث کاهش میزان فلوکولانت لازم می­ شود. زمان بهینه ۷۲ ساعت است]۲[.
۱-۵- انواع تجهیزات ته‌نشینی
ته‌نشینی ثقلی رایج­ترین روش آبگیری مواد در کانه­آرایی است. این روش به نسبت ارزان و دارای ظرفیت زیاد است. نیروی برشی کمی در این روش وجود دارد و شرایط مناسبی برای فلوکولاسیون ذرات ایجاد می­ کند. عملیات ته‌نشینی در حوضچه­هایی انجام می­ شود که به آن­ها تیکنر گفته می­ شود. در نتیجه ته­نشین شدن دانه­ های جامد در بخش فوقانی تیکنر لایه­ای از آب زلال تشکیل می­ شود. در اکثر حالات غلظت پالپ در داخل تیکنر زیاد است و ته‌نشینی دانه­ها در شرایط سقوط با مانع صورت می­گیرد. پالپ غلیظ شده نیز از قسمت تحتانی تیکنر خارج می­ شود]۲[.
تیکنرها را می توان به دو دسته تقسیم بندی کرد:
الف) تیکنرهای معمولی^[۶]
ب) تیکنرهای نسل جدید
۱-۵-۱- تیکنرهای معمولی
تیکنرهای سنتی از یک حوضچه استوانه­ای تشکیل شده است که بسته به ظرفیت آن دارای قطری بین ۲۰۰-۲ متر و عمقی بین ۷-۱ متر می­باشد. پالپ اولیه از طریق چاهک خوراک که در قسمت مرکزی قرار دارد و حدود یک متر زیر سطح مایع پالپ جدید وارد تیکنر می­ شود تا به این ترتیب تا حد ممکن تلاطم کمتری در محیط ایجاد کند]۲[.
کف مخزن این نوع تیکنرها معمولا مسطح بوده، و بازوها به سمت نقطه تخلیه مرکزی شیب­دار هستند. با این طرح، مواد ته­نشین شده باید به گونه ­ای قرار گیرند که یک شیب مصنوعی ایجاد شود. اگر کف مخزن فولادی باشد، به علت هزینه زیاد، به ندرت برای تطبیق با بازوها شیب دار ساخته می­ شود. در بسیاری از موارد، به علت اندازه ذرات، مواد ته­نشین شده تمایل به سقوط یکباره و سریع دارند و بنابر این شیب مصنوعی را ایجاد نمی­کنند. در این گونه موارد کف مخزن باید بتونی بوده و با شیب بازوها منطبق باشد. این نوع سازه برای تیکنرهایی با حداکثر قطر۳۰ متر بسیار متداول است. تیکنرهای معمولی به سه دسته کلی تقسیم می شوند]۴،۵[.
الف) تیکنرهای پل دار
در تیکنر معمولی با قطر کوچک، موتور محرک در بالای تیکنر و بر روی یک سازه پل مانند قرار دارد. این پل در راستای قطر تیکنر امتداد دارد و بازوهای پارویی به محور محرک متصل هستند. معمولاً به استثنای موارد خاص، قطر اقتصادی این نوع تیکنر حداکثر ۴۰ متر است زیرا در کل برای قطر بیش از این مقدار هزینه سازه پل بسیار زیاد است. نمای کلی این تیکنر در شکل (۱-۱) نشان داده شده است]۶،۴،۵[.
شکل (۱-۲) : نمای کلی یک تیکنر پل دار]۴[
ب- تیکنر دارای اسکله مرکزی
شکل ۱-۲ نمای کلی این تیکنر را نشان می­دهد. در این نوع تیکنرها از یک ستون مرکزی ثابت از جنس فولاد یا بتن مسلح برای نگهداری موتور محرک و مکانیزم تیکنر استفاده می­ شود. معمولاً از این نوع تیکنر در قطرهای بیش از۴۰ متر استفاده می شود]۴،۵[.
شکل (۱-۳) : نمایی از تیکنر دارای اسکله مرکزی ]۴[
ج- تیکنر ریلی
در این نوع تیکنر نیز یک اسکله مرکزی مکانیزم پارویی را حمل می­ کند. موتور محرک این نوع تیکنر بر روی دیواره مخزن قرار داشته و بر روی یک ریل حرکت می­ کند]۴،۵[.
در جایی که نیاز به پلیمر نباشد یا کاربرد پلیمر تاثیر منفی روی پایین رفتن ذرات داشته باشد و پلیمر به کار نرود تیکنرهای معمولی کاربرد زیادی دارد. در چنین شرایطی تیکنر معمولی نیاز است. هرچند در تیکنرهای معمولی نیز برای افزایش شفافیت سرریز و تناژ ورودی یا رسیدن به چگالی ته­ریز خاصی از فلوکولانت استفاده می­ شود. این واحدها اغلب نسبتاً ساده هستند هر چند مکانیزم­ های نسبتاً پیچیده هم برای کاربردهای خاص طراحی می­ شود. به خاطر اندازه نسبتاً بزرگ، بعضی مواقع در عملیات آبگیری از آن­ها صرف نظر می­ شود. تیکنرهای معمولی می­توانند ظرفیت انبار کردن مواد ته نشین شده را داشته باشند تا جلوی به هم ریختن کارخانه را بگیرند بدون آن که تاثیر منفی روی عملیات ته‌نشینی داشته باشند. این نوع تیکنرها معمولاً دارای یک موتور محرک هستند. اندازه موتور محرک بستگی به کاربرد آن­ها دارد. دارای یک محور مرکزی هستند که این محور مرکزی پاروها را می­چرخاند. چاه خوراک نسبتاً کم عمقی دارند. لوله خوراک و مجرای خروجی توسط آن نگهداری می‌شود. تیکنرهای معمولی می­توانند دارای پل باشند یا روی ستون مرکزی نصب شوند و یا به صورت کششی طراحی شوند]۳[.
۱-۵-۲- تیکنرهای نسل جدید
۱-۵-۲-۱-تیکنرهای لاملا^[۷]
تیکنرهای لاملا در صنایع معدنی برای تصفیه­سازی، طبقه ­بندی مواد و غلیظ کردن استفاده می­شوند. در این دستگاه به طور معمول از سیستم پارویی استفاده نمی­ شود. گرچه اصول کار این دستگاه از سال­ها قبل شناخته شده بود، ولی اخیرا از این دستگاه به عنوان یکی از تجهیزات جدایش مایع و جامد استفاده می­ شود. تیکنرهای لاملا, به این منظور طراحی شده ­اند که فضای مورد نیاز تیکنرهای رایج را کاهش دهد. یک لاملا با ابعاد ۵_/۵ ×۷_/۳ ×۲_/۵ متر می ­تواند مساحت ته نشینی معادل ۲۳۰ متر مربع به اندازه یک تیکنر ۱۷ متری رایج را پوشش دهد. درون این نوع تیکنرها صفحات موازی شیبدار قرار دارد، در نتیجه سطح موثر ته­نشینی افزایش می­یابد. با توجه به رابطه (۱-۱) مساحت سطح تصویر شده در واحد حجم، A_S ، با کاهش زاویه شیب و فاصله عمودی بین صفحات، به طور مشهودی افزایش می­یابد:

در رابطه ۱-۱, A_S مساحت تیکنر لاملا, N تعداد صفحات و α زاویه شیب لاملا نسبت به خط افقی است. به هر حال α باید از زاویه قرار گل و لای بزرگتر باشد تا این مواد به سمت پایین صفحه شیبدار بلغزند. مقدار α از ۴۵ تا ۶۰ درجه متغیر بوده و بیشتر حدود ۵۵ تا۶۰ درجه است. مهم­ترین مزیت این نوع تیکنر افزایش سطح ته­نشینی نسبت به سطح واحد از کف تیکنر است.]۴،۵[ شکل ۱-۴ نمایی از یک تیکنر لاملا را نشان می­دهد.
شکل ۱-۴ : نمایی از یک تیکنر لاملا]۶[
۱-۵-۲-۲-تیکنر چند بخشی^[۸]
این نوع تیکنر خود شامل چند تیکنر بوده که روی یکدیگر نصب شده ­اند. شکل(۱-۵) نمایی از یک تیکنر چند بخشی شامل سه بخش را نشان می­دهد. در این نوع تیکنر پاروی همه واحدها بر روی یک محور مشترک نصب شده است. بخش­های مختلف تیکنر چند بخشی دارای یک ته ریز مشترک است.
شکل ۱-۵: نمایی از یک تیکنر چند بخشی]۶[
مزیت مشهود این نوع تیکنر صرفه جویی در مواد ساختمانی تیکنر، اشغال مساحت کمتری از زمین و مصرف انرژی کمتر در هنگام نیاز به افزایش دما است. در گذشته یکی از مهم­ترین کاربردهای این نوع تیکنر در صنایع آلومینیوم بوده است. امروزه به دلیل اینکه کنترل عملیات این نوع تیکنر دشوارتر و معمولا غلظت ته­ریز کمتر است، استفاده از این نوع تیکنرها به شدت کاهش یافته است]۴،۵[.
۱-۵-۲-۳- تیکنرهای نرخ بالا
با ظهور فلوکولانت­های ترکیبی، تیکنرهای با ظرفیت و دبی بالا نیز به عنوان نوعی از تیکنر مطرح شدند که دبی خروجی برای پالپ فلوکولانته شده به طور قابل توجهی بیش از پالپ فلوکولانته نشده بود. استفاده از فلوکولانت­ها برای بهینه شدن طراحی این نوع تیکنرها ترجیح داده می­ شود. اگرچه پیشرفت­های بیشتر برای بهینه­شدن طراحی تیکنرها به زودی امکان پذیر است. اندازه تیکنر یا خروجی آن مستقیماً بستگی به میزان فلوکولانت مصرفی و غلظت خوراک ورودی دارد. به همین دلیل تیکنرهای با دبی بالا از سیستم رقیق ساز خوراک استفاده می­ کنند. اندازه بهینه تیکنرها با توجه به سرمایه اولیه و هزینه عملیات فلوکولانت مصرفی تعیین می­ شود. تیکنرهای کوچکتر ممکن است هزینه نصب کمتری داشته باشند ولی ممکن است هزینه فلوکولانت مصرفی آن بیشتر باشد]۳[.
تیکنرهای با دبی بالا از تیکنرهای پل دار متوسط کوچکتر هستند، اگرچه تیکنرهای بزرگ نصب شده بر ستون مرکزی دارای تناژ زیادی هستند و می­توانند در این طبقه ­بندی قرار گیرند. فلوکولاسیون و سیستم­های رقیق سازی برای بهینه‌سازی عملیات ته‌نشینی نیاز است. این نوع تیکنرها امروزه عموماً در صنایع معدنی کاربرد دارند. تیکنرها در مدار آبگیری از باطله­ها، لیچینگ، لیچینگ مجدد و شستشو با جریان مخالف کاربرد دارند]۳[.
عموماً تیکنرها دارای یک چاه عمیق خوراک، مکانیزم رقیق سازی، وسیله محرک پاروها، بازوی پارو، مجرای خروجی بزرگ و خروجی ته­ریز هستند]۳[.
۱-۵-۲-۴- تیکنرهای فاقد پارو با نرخ بالا^[۹]
در این نوع تجهیزات ته‌نشینی جدید از یک تانک عمیق با کف شیب دار مخروطی استفاده می­ شود تا چگالی ته­ریز ماکزیمم شود. در این نوع تیکنرها پارو و محرک پارو حذف می­ شود. این طراحی بر اساس ماکزیمم دبی خروجی در یک قطر کوچک است تا ته­ریز دارای چگالی قابل قبول و سرریز به اندازه کافی شفاف باشد. در این نوع تیکنرها از فلوکولانت و سیستم رقیق سازی خوراک استفاده می­ شود. از آنجا که دراین نوع تیکنرها زمان ماند مواد کوتاه است، شروع و پایان کار خیلی سریع است و معمولاً ۳۰ دقیقه لازم است تا عملیات به شرایط پایدار برسد. این نوع تیکنرها اغلب به صورت یک واحد پیوسته کار می­ کنند و نمی ­توانند مواد را انبار کنند. نداشتن پارو باعث می­ شود که عملیات این نوع تیکنرها ساده باشد]۳[.
۱-۵-۲-۵- تیکنرهای با چگالی بالا^[۱۰]
این تکنولوژی گسترش یافته تیکنرهای با نرخ بالاست. از یک بستر عمیق گل استفاده می­ شود تا ظرفیت تغلیظ افزایش یابد. فشردگی زیاد در تیکنر مکانیزمی است که با افزایش عمق در طراحی یک تیکنر نرخ بالا باعث افزایش چگالی ته­ریز می­ شود. عمق زیاد بستر گل چگالی ته­ریز را افزایش می­دهد. افزایش چگالی باعث افزایش ویسکوزیته و درنهایت افزایش گشتاور مورد نیاز برای پارو است. گشتاور مورد نیاز در این مکانیزم ۵-۲ برابر بیشتر از گشتاور مورد نیاز مکانیزم­ های نرخ بالا است]۳[.
۱-۵-۲-۶- تیکنرهای مخروط عمیق^[۱۱]
استفاده از تیکنرهای با ارتفاع زیاد، مدتی است مورد توجه قرار گرفته است. دراین نوع تیکنر در مقایسه با تیکنرهای دیگر از مقدار بیشتری فلوکولانت استفاده می­ شود. دلیل این امر سرعت زیاد جریان رو به بالای آب در این نوع تیکنر نسبت به تیکنرهای معمولی می­باشد ]۴،۵[.
در این نوع تیکنر از یک تانک عمیق و یک کف مخروطی شیب­دار برای افزایش چگالی ته­ریز استفاده می­ شود. با بهره گرفتن از این تیکنرها می­توان ته­ریز خمیری با دوامی تولید کرد. هر چند برای تولید ته­ریز خمیری با دوام، برخی کارخانه­ها در جاهایی که نیاز به انباشت زیر زمینی باطله­ها مانند پرکردن معادن زیر زمینی یا انباشت سطحی باطله ها باشد، از تیکنرهای مخروطی عمیق که نسبت ارتفاع به قطر در آن­ها بیش از یک است، استفاده می­ کنند]۲ [.
این نوع تیکنر نسبت به تیکنرهای معمولی مزایا و معایبی دارد. از مزایای تیکنرهای مخروطی عمیق نسبت به تیکنرهای معمولی این است که به دلیل استفاده از عمق لایه ته­نشین شده زیاد، درصد جامد ته­ریز آن نسبت به تیکنر­های معمولی در حالت مشابه بیشتر است. علاوه بر آن تیکنر مخروطی عمیق سطح کمتری را روی زمین اشغال می­ کند. از معایب تیکنر مخروطی عمیق نسبت به تیکنرهای معمولی، دشواری کنترل آن نسبت به تیکنرهای معمولی را می­توان نام برد]۴،۵[.
۱-۶- ساختار پایان نامه