بخشی از مقاله
چکیده
فرایند فیلتراسیون یکی از روشهای جداسازی جامد از مایع است. فیلتر شامل سطحی متخلخل است که در اثر ایجاد اختلاف فشار در دو طرف این سطح، آب موجود در پالپ از آن عبور کرده و ذرات جامد به صورت کیک بر روی آن باقی میمانند . اختلاف فشار ممکن است از وزن پالپ موجود بر روی سطح فیلتر، ایجاد فشار اضافی بر روی سطح فیلتر، کاهش فشار در سمت دیگر فیلتر و یا با استفاده از نیروی گریز از مرکز اعمال شود.
کنسانتره نهایی در خط چهارم شرکت معدنی و صنعتی گلگهر با d80 معادل 320 میکرون وارد فیلترهای خلأ نواری میشود. با تغییر ماهیت خوراک ورودی، d80 خوراک ورودی فیلتر در شرایط جدید 85 میکرون به دست آمد. خصوصیات کیک حاصل از پالپ کنسانتره نهایی با استفاده از روش آزمایش فیلتراسیون با خوراکدهی از بالا - vacuum top feed leaf test - که مناسب فیلترهای خلأ نواری است، مورد بررسی قرار گرفت.
ضریب تراکم پذیری کیک حاصل از فیلتراسیون 0/07 به دست آمد که نشان میدهد کیک به دست آمده نسبتأ تراکم ناپذیر است. در شرایط کنسانتره با d80 معادل 320 میکرون مقدار ضریب تراکم پذیری، 0/02 است. بنابراین با توجه به کاهش ابعاد ذرات و افزایش سطح مخصوص، میزان تراکمپذیری پالپ حاصل از فرایند فیلتراسیون افزایش پیدا کرد. همچنین باتغییر فشار از 17 به 75 کیلو پاسکال، زمان فیلتراسیون60 ثانیه کاهش پیدا کرد.
-1 مقدمه
-1-1 جداسازی جامد از مایع
اکثر روشهای کانه آرایی در شرایط تر انجام میشوند. در این صورت محصول نهایی به صورت پالپ بوده و باید میزان آب آن را تا حدی کاهش داد تا برای عملیاتهای صنعتی دیگر مناسب باشد .[1] فیلتر شامل سطح متخلخلی است که منافذ آن برای عبور مایع مناسب بوده ولی از عبور ذرات جامد جلوگیری میکند. عبور مایع از سطح فیلتر در اثر اختلاف فشار در دو طرف آن انجام میشود . مواد به صورت پالپ از سمتی که فشار بیشتر است با این سطح در تماس قرار میگیرند.
در نتیجه آب موجود در پالپ از این سطح عبور کرده و ذرات جامد به صورت کیکی بر روی آن باقی میمانند. اختلاف فشار ممکن است ناشی از وزن پالپ موجود بر روی سطح فیلتر، ایجاد فشار اضافی روی سطح فیلتر، کاهش فشار در سمت دیگر فیلتر و یا به کمک نیروی گریز از مرکز انجام شود
در مرحله اول فرایند جدایش در عرض واسطه فیلتراسیون، جامد تهنشین شده و واسطه نیمه تراوا ثانویه را تشکیل میدهند. سپس دو لایه کیک ایجاد شده، برای پالپ باقیمانده به عنوان واسطه فیلتر عمل میکنند. با توجه به شکل 1 بر اساس این مکانیزم یک لایه حاصل از کیک فیلتر روی پارچه فیلتر تجمع میکند.
شکل -1 مکانیزم تشکیل کیک در سیستمهای فیلتراسیون
-2-1 معادله کلی فیلتراسیون
در فرایند فیلتراسیون فشار چه به صورت خلأ یا فشاری باشد معادله کلی فیلتراسیون به صورت زیر تعریف میشود.
که در آن t زمان فیلتراسیون، q نرخ جریان فیلتریت، v حجم تجمعی فیلتریت، A سطح واسطه فیلتر، ʽRlR ویسکوزیته، RavR مقاومت مخصوص کیک، c غلظت خوراک و R مقاومت مخصوص پارچه میباشد. در معادله 1 در صورت ثابت بودن p ، معادله 2 حاصل میشود.
که در آن tRiR زمان و vi حجم متناظر از فیلتریت در زمان شروع فیلتراسیون میباشد. مقادیر kR1R و kR2R ثابت میباشند. با توجه به معادله 2 نمودار در مقابل بیانگر یک محدوده خطی میباشد که براساس آن مقادیر RavR و R محاسبه میشوند.
-3-1 معادله تجربی مقاومت کیک
با استفاده از آزمایشهای با فشار ثابت در افت فشارهای مختلف تغییرات نسبت به p به دست میآید. اگر مقاومت کیک مستقل از p باشد کیک تراکم ناپذیر است. اغلب با افزایش فشار، زیاد میشود. چون کیک ها معمولأ تا حدودی تراکم پذیر هستند. در کیکهای با تراکم پذیری بالا با تغییر فشار با شدت بیشتری تغییر میکند.[6] معادله تجربی مقاومت کیک بر حسب فشار به صورت رابطه 3 بیان میشود.
با توجه به تغییر ماهیت خوراک ورودی به فیلتراسیون خلأ نواری خط چهار تولید کنسانتره شرکت معدنی و صنعتی گلگهر، ضریب تراکمپذیری ذرات با استفاده از روش فیلتراسیون با خوراکدهی از بالا بررسی شد.
-2 مواد و روش تحقیق
-1-2 تعیین ویژگی های خوراک ورودی به فیلترخلأ نواری در شرایط تغییر ماهیت خوراک ورودی
با توجه به تغییر ماهیت خوراک ورووی به سیستم فیلتراسیون به ویژه از لحاظ دانهبندی، خصوصیات پالپ کنسانتره - نهایی مورد بررسی قرار گرفت. بعد از نمونهگیری و آمادهسازی، ویژگیهای پالپ از قبیل: توزیع دانهبندی و دانسیته در شرایط جدید بررسی شد. برای تعیین دانسیته حجم مشخصی از آب به مقدار معینی جامد اضافه شد و تغییر حجم ناشی از آن به دست آمد. همچنین با استفاده از آنالیز سرندی توزیع دانه بندی به دست آمد.
-2-2 تعیین خصوصیات کیک فیلتراسیون با روش آزمایش خوراک دهی از بالا - vacuum top feed leaf -
آزمایشهای مربوط به فیلتراسیون خلأ به روش خوراکدهی از بالا انجام گرفت. این آزمایش شامل یک قیف، استوانه مدرج جمعآوری فیلتریت، موتور خلأ و شیلنگ اتصال موتور به استوانه میباشد - شکل . - 2 در قسمت فوقانی استوانه مدرج قیف بوخنر قرار میگیرد و استوانه از طرف دیگر توسط یک شیلنگ به پمپ خلأ وصل میشود.
شکل -2 آزمایش فیلتراسیونvacuum top feed leaf
آزمایشهای مربوط به فیلتراسیون خلأ با خوراک دهی از بالا - vacuum top feed leaf - ، برای پالپ با درصد جامد 50، دما 25 درجه سانتی گراد و dR80R معادل 85 میکرون با سطح فیلتراسیون 0/01 متر مربع انجام شد . همچنین پارچه فیلتر از جنس پلیپروپیلن با بافت جناغی فشرده به اندازه دهانه قیف بوخنر بریده و برای آزمایش فیلتراسیون استفاده شد.
