بخشی از مقاله
چکیده
آسیای نیمه خودشکن کارخانه جدید پرعیارکنی مس سرچشمه با ظرفیت اسمی ۹۰۰تن در ساعت در سال ۱۳۸۳ شروع به کار کرد. در ۷ ماه اول، زمان عملیاتی بودن آسیا ۴۷٪بود. سهمتعویضآسترهادرخاموشیکارخانه۱۳٪بدست آمد. در همین دوره زمانی۷۰ عدد از آسترها تعویض شدند. دلیل اصلی شکستن آن ها کار کردن آسیابابار کم تشخیص داده شد. یکی از راهکارهای به کار رفته، کاهش قطر گلوله ها و نگهداشتن مقدار گلوله در محدوده٪۸- ۱۰حجمی آسیا بود. یک ابزار ویژه برای اندازه گیری پروفیل آسترها طراحی و ساخته شد. با استفاده از نرم افزار© SolidWorks و اندازه گیریهای صورت گرفته روی آسترها ونهایتا مدل سازی آنها، مشخص شد کهبیشترین مقدار سایش در2.75 – 1.25متری طول آسیا رخ می دهد. آسترهای نیمه اول آسیا در مقایسه با آسترهای نیمه دوم، سایش بیشتری داشتند. نرخ سایش آسترهای سری اول و دوم به ترتیب ۱۹ و ۱۸ گرم بر تن محاسبه شد.
کلمات کلیدی آسیای نیمه خودشکن، مدل سازی، آستر، کوهان، کفشک،SolidWorks
١- مقدمه
استفاده از آسیاهای خودشکن و نیمه خودشکن بزرگ به خاطر ظرفیت بالا و کاهش هزینه های سرمایه ای و عملیاتی در صنعت فرآوری مواد معدنی رو به گسترش است. میزان عملیاتی بودن این اسياها نقش مهمی را در اقتصادی بودن عملیات ایفا می کند. یکی از مهمترین عوامل خاموشی آسیا، تعویض آسترهای شکسته یا سایش یافته است. این موضوع نه تنها باعث از دست دادن تولید می شود بلکه هزینه های گزاف خرید و تعویض آسترها را به دنبال دارد. سایش آسترها رفتار بار داخل آسیا را تحت تأثیر قرار داده و نحوه عملکرد آسیا را تغییر می دهد. کسب اطلاعات بیشتر در مورد نرخ و الگوی سایش آسترها امکان تخمین طول عمر أسترها را فراهم کرده و نحوه ایجاد تصحیحات لازم روی طرح اولیه آن ها را به منظور رفع نقایص و افزایش طول عمر انها مشخص می کند. نظارت بر پروفیل سایشی آسترها و اعمال تصحیحات روی آنها بر اساس شکل نهایی سایش یافته آسترها هنگام تعویض، از روش های متداول است. در این رویکرد توزیع فلز در آستر با توجه به نرخهای سایش در طول آن به منظور دستیابی به پروفیل یکنواخت تغییر می یابد. این موضوع باعث کاهش فلز قراضه نیز می شود که یک پارامتر مهم در انتخاب طرح أسترها است.
روش معمول اندازه گیری پروفیل سایشی استرها به صورت دو بعدی بوده و تخمین وزن استرها با فرض سایش یکنواختآن ها انجام میشود (۱]. در این تحقیق، به منظور تعیین دقیق نرخ سایش، آسترها به صورت سه بعدی مدل سازی شدند.
٢- کارخانه جدید پرعیارکنی مجتمع مس سرچشمه کارخانه جدید پرعیارکنی مجتمع مس سرچشمه در سال۱۳۸۳فعالیت خود را آغاز کرد. کارخانه شامل یکآسیای نیمه خودشکن 32*16 فوتی است که با سرعت ثابت10.52 دور در دقیقه و با استفاده از دو موتور، هر یک با توان ۵۵۰۰ اسب بخارکار می کند. در مدار آسیا کنی، یک آسیای گلولهای22*32.5فوتی در مدار بسته با سیکلون های ۶۶ سانتیمتری در حال کاراست. خوراک ورودی آسیای نیمه خودشکن دارای ابعاد زیر17.5سانتیمتر است کهمحصول سنگ شکن ژیراتوری است. خروجی این آسیا روی سرند لرزان با سوراخهای ۵ میلیمتری می ریزد. مواد روی سرند به داخل آسیا برگردانده می شود و مواد زیر سرند با خروجی آسیای گلولهای مخلوط شده و به سیکلونها ارسال می گردد. تهریز سیکلونها وارد آسیای گلولهای شده و سر ریز آن با وارد سلولهای فلوتاسیون میشود(شکل۱)
شکل (1): شمای کلی مدار آسیا کنی کارخانه جدید پرعیارکنی مجتمع مس سرچشمه
جداره داخلی آسیای نیمه خودشکن توسط دو سری۶۰ردیفی از آسترهای نوع ریلی پوشانده شده است. این آسترها از جنس فولاد کروم - مولیبدن دار بوده و با سختی۳۷۵-۳۲۵ برینل ریخته گری می شوند. استرها دارای کوهانی به ارتفاع۱۲۵میلیمتر با زاویه رهایی۱۴درجه بوده و ضخامت کفشک آنها ۷۸ میلیمتر است. بر اساس پیشنهاد شرکت سازنده آسترها، آن ها زمانی باید تعویض شوند که دو سوم ارتفاع کوهان سایش یافته باشد. خصوصیات اصلی آسترهای جداره در جدول (۱) آورده شده است
جدول (۱): برخی از خصوصیات آسترهای جداره
در طی هفت ماه اول کار کرد آسترها، میزان عملیاتی بودن آسیا بسیار کمتر از حد مورد انتظار بود (۴۷٪درمقابل85%)سهمتعویض آستر در خاموشی آسیا ۱۳٪بود در حالی که انتظار می رود کمتر از۲٪باشد. در همان زمان۷۰أستر شکسته جداره در ۶ مرحله مختلف تعویض شدند. دلیل اصلی شکستن آسترها شرایط عملیاتی نامطلوب کار کردن آسیا بابار خیلیکم، نوسان زیاد جنس ماده معدنی)، روشن و خاموش کردنهای متوالی آسیا (به طور متوسط هر ۲۳ ساعت یکبار) و کمبود تجربه افراد بوده است. زمان متوسط تعویض هر آستر در سرچشمه، عمدتا به دلیل کمبود تجهیزات لازم، در بهترین حالت حدود۲۱۵ساعت است که در مقایسه با زمان متوسط تعویض آستر در دنیا (حدود ۲۰- ۱۵ دقیقه (۲])، بسیار زیاد است.
٣- روشهای محاسبه نرخ سایش آسترها
۱- ۳- روش معمول محاسبه نرخ سایش در این روش اساسأ فرض می شود که سایش آسترها در طول آن به صورت یکنواخت صورت می گیرد و پروفیل آسترها در یک نقطه (یا در برخی موارد میانگین چند پروفیل) مبنای اندازه گیری قرار می گیرد. بعد از قرار دادن وسیله اندازه گیری روی آستر، که اساسا از چندین سوزن تشکیل شده است،طول سوزنها به کاغذ منتقل شده و با اتصال نقاط به هم، پروفيل عرضی آستر بدست می آید. با رقمی کردن تصویر بدست آمده و انتقال داده ها به نرم افزار Excel و مقایسه داده ها در زمانهای مختلف، نرخ سایش آسترها محاسبهمیشود(3)
۲- ۳- روش پیشنهادی محاسبه نرخ سایش در این روش به یک وسیله اندازه گیری مقطع عرضی آستر و یک نرم افزار مدل سازی سه بعدی نیاز است. در طراحی این ابزار دقت، سبکی، سهولت کاربرد و امکان استفاده تنها توسط یک نفر مد نظر قرار گرفت. از آنجاییکه برنامه خاموشی آسیا نسبتا کوتاه است، لازم است که اندازه گیری ها در کوتاه ترین زمان ممکن انجام شود. با توجه به موارد فوق، وسیله مورد نظر طراحیشده و از جنس آلومینیوم و با ابعاد ۳۰×۵۰×۵۸۰ میلیمتر ساخته شد که وزن تقریبی آن ۴ کیلوگرم است. بخش اصلی آن دارای سوراخ هایی با فواصل مشخص است (شکل۲)
فواصل بین سوراخ ها متفاوت بوده و در حقیقت بر اساس مطالعات اولیه صورت گرفته روی آسترهای آسیای فوق الذکر در نظر گرفته شده است. در قسمت هایی از آستر که شیب تغییرات زیاد است، به منظور حفظ دقت کار، فاصله بین سوراخ ها کمتر در نظر گرفته شده و در قسمت هایی که شیب تغییرات کمتر است، این فاصله ها بیشتر شده است. در داخل این قسمت از وسیله اندازه گیری،لاستیکی از جنس خاص قرار داده شده که دارای سوراخ هایی است که در امتداد سوراخ های بدنه قرار دارند. در داخل هر سوراخ،سوزنی به طول ۲۹۰ میلیمتر از جنس فولاد ضد زنگ قرار داده شده است. این طرح امکان جابجایی سوزن ها را درامتداد قائم فراهم کرده و خاصیت انعطاف پذیری لاستیک نیاز به استفاده از پیچ برای ثابت کردن سوزن ها رامرتفع ساخته است. در دو انتهای وسیله مورد نظر، دو پایه با طول متغیر نصب شده که با توجه به میزان سایش أسترها می۔توان طول آنها را کم یا زیاد کرد. حداکثر طول این پایه ها ۳۱۰ میلیمتر است. در انتهای پایه ها، أهنربا تعبیه شده که در هنگام کار به جدار آسیا می چسبند. این امر باعث شده که تا حد قابل توجهی کار با آن برای اپراتور راحت تر شود. زمانی که این وسیله در موقعیت مشخصی در طول آستر قرار گرفت، سوزن ها شکل مقطع عرضی آستر را در آن نقطه به خود می گیرند. سپسوسیله اندازه گیری از آستر جدا شده و به روی صفحه مدرجی منتقل میشود تا بتوان طول سوزن ها را با دقت بالا قرائتکرد. تعداد پروفیل های رسم شده در طول آستر به نحوه سایش آن بستگی دارد. برای استرهایی با سایش یکنواخت، تعداد پروفیل ها را می توان کمتر در نظر گرفت. در این تحقیق اندازه گیری ها برای هر آستر در شش نقطه مختلف در طول أن صورت گرفته است (شکل3)
شكل (۲): ابزار اندازه گیری مقطع عرضی آستر
شکل (۳): موقعیت نقاط اندازه گیری شکل مقطع عرضی آستر در طول آن
برای ساختن مدل سه بعدی آسترها از یک نرم افزار مکانیکی به نام © SolidWorks استفاده شده است. دادههای ورودی این نرم افزار، طول سوزن ها و موقعیت پروفیل مقطع عرضی مربوطه می باشد. با توجه به فواصل قرارگیری ابزار اندازه گیری روی آستر، پروفیل ها در نرم افزار کنار یکدیگر چیده شدند تا در نهایت طول واقعی آستر فراهم شود(شکل 3). در مرحله بعد، این پروفیل ها به هم متصل می شوند تا شکل رویه آستر بدست آید. در این زمان سطح در معرض آسترها را می توان با دقت زیاد بدست آورد. با اضافه کردن قسمت زیرین پروفیل ها به آنها، منحنی های بسته ای ایجاد می شود که با اتصال آنها بههم شكلنهایی سه بعدی آسترها حاصلمی گردد. در این مرحله وزن و حجم آسترها را نیز می توان بدست آورد. مدل کامل جداره آسیا که۱۲۰ آستر آن در محل مخصوص به خود قرار داده شده اند در شکل ۴ دیده میشود.
شکل (۴): آسیای نیمه خودشکن مدل شده به همراه آسترهای جداره داخل آن
با مدلسازی رویه آسترها در طول عمرشان، تغییرات سطح آنها در اثر سایش را می توان بررسی کرده و به الگوی سایشی آنها پیبرد. مدل سازی سه بعدی آسترها در طی زمان امکان محاسبه وزن و حجم آسترها را در هر مرحله فراهم می کند که باتوجه به آن ها می توان نرخ های سایش را با دقت بالا محاسبه کرد. تخمین طول عمر آسترها یا پیش بینی زمان تعویض آنها در این مرحله امکان پذیر می شود. با نشانه گذاری آستر های شکسته یا ترک خورده در مدل سه بعدی آسیا می توان به روند ایجاد ترک یا شکستگی در صورت وجود پی برد. از آنجاییکه وزن آسیا در اثر سایش آسترها کاهش می یابد، این مدل می تواند در کنترل فشار آسیا که یک پارامتر کنترلی است، مفید واقع شود. هدف از به کار بردن این پارامتر ثابت نگه داشتن سطح بار داخلآسیاست.
۴- بحث و نتیجه گیری
۱- ۴- ارزیابی نحوه سایش آسترها یک نمونه از شکل سه بعدی سایش یافته آستر پس از ۵۳۸۴ ساعت کارکرد در شکل (۵) قابل مشاهده است. این شکل بااستفاده از ۶ اندازه گیری مقطع عرضی (پروفیل)، همانطور که در شکل (۳) نشان داده شده است، در فواصل یکسان در طول آستر و رسم شکل سه بعدی آن توسط نرم افزار فوق بدست آمده است. بررسی شکل فوق نشان میدهد که نحوه سایش آستر در طول آن یکنواخت نیست. به منظور کمی کردن این غیر یکنواختی، پروفیل های بدست آمده از یک آستر پس از ۴۴۷۵ ساعت در ۶ فاصله یکسان در طول آن در شکل (۶) نشان داده شده است. موقعیت پروفیل های ۱ تا ۶ در شکل (۳) آمده است
