قياس الكثافة المباشر في عملية تعويم خام الحديد

تحسين معايير عملية فصل خام الحديد بالتعويم

تحسين جرعة جهاز التجميع وجهاز الرغوة

يُعدّ تحديد الجرعة المثلى للمُجمِّع والمُكوِّن للرغوة أمرًا بالغ الأهمية في عملية تعويم خام الحديد لضمان فصل المعادن عن الشوائب بكفاءة. ترتبط المُجمِّعات، مثل الأحماض الدهنية أو الهيدروكسامات، بشكل انتقائي بمعادن الحديد، بينما تعمل المُكوِّنات للرغوة، مثل MIBC، على تثبيت الرغوة والتحكم في حجم الفقاعات. يتطلب كلا الكاشفين اختيارًا دقيقًا وجرعات مُحددة لزيادة استخلاص المعادن إلى أقصى حد وتقليل هدر الكواشف.

أظهرت دراسات حديثة، باستخدام منهجية سطح الاستجابة (RSM)، أن الجرعة المثلى للمُجمِّع تبلغ حوالي 80 مل/كغ، وجرعة المُرغِّي تقارب 50 مل/كغ، في ظل ظروف تعويم محددة لرواسب خام الحديد. وقد حققت هذه الجرعات، بعد تعديلها وفقًا لنوع الخام وأهداف العملية، أعلى كفاءة فصل بالتعويم، وحسّنت جودة المُركَّز. والجدير بالذكر أن مخاليط الكواشف غير التقليدية، ولا سيما مزيج المُجمِّعات مع MIBC كمُرغِّي، تفوقت على أساليب استخدام كاشف واحد، مما أدى إلى انتقائية أفضل واستخلاص أعلى. ويُعدّ ضبط تركيز المُرغِّي بدقة أمرًا بالغ الأهمية في تعويم الجسيمات الخشنة؛ إذ يمكن للتعديلات الطفيفة أن تؤثر ليس فقط على كفاءة الفصل، بل أيضًا على متطلبات الطاقة، حيث يسمح تكوين بنية الفقاعات المناسبة بطحن أكثر خشونة وتوفير الطاقة.

يُعدّ ضبط جرعات الكواشف بدقة أمرًا بالغ الأهمية. فإضافة كمية غير كافية من المُجمِّع/المُرغِي تُقلِّل من الاستخلاص ودرجة تركيز الخام، بينما تُؤدّي إضافة كمية زائدة إلى رفع التكاليف وقد تُدخِل شوائب. تتكامل أنظمة الجرعات الآلية الحديثة مع بيانات التغذية الراجعة الآنية من أجهزة قياس كثافة معلق خام الحديد، مثل جهاز Lonnmeter. تُكيِّف هذه الأنظمة معدلات الجرعات باستمرار بناءً على تغيرات كثافة المعلق، مما يضمن استقرار ظروف العملية ويُقلِّل من هدر الكواشف. تُبيِّن دراسات حالة صناعية حديثة أن دمج بيانات التغذية الراجعة من أجهزة الاستشعار في أنظمة قياس الكواشف يُحسِّن أداء معالجة المعادن في خلايا التعويم ويُحسِّن التحكم في تكاليف الإنتاج.

منع تقلبات كثافة الملاط

يُعدّ الحفاظ على كثافة ثابتة للمعلق في دائرة التعويم أمرًا بالغ الأهمية لتحسين دقة فصل المعادن بالتعويم وضمان ثبات تركيز الحديد. إذ يمكن أن تتسبب تقلبات الكثافة في سلوك غير منتظم للفقاعات، وتوزيع غير متجانس للمواد الكيميائية، ومشاكل تشغيلية مثل انسداد المرشحات أو تآكل الأنابيب. وتساعد أنظمة التحكم الآلية، التي تعتمد على قياسات الكثافة الآنية من أجهزة قياس كثافة المعلق، المشغلين على تعديل كمية الماء والمواد الصلبة المضافة إلى الدائرة بسرعة. وهذا بدوره يقلل من التقلبات الناتجة عن تغيرات التغذية أو الاضطرابات التشغيلية.

تشمل استراتيجيات المعالجة المعايرة المستمرة لإضافة الماء وضبط مضخات التدفق السفلي أو التغذية بناءً على قراءات مقاييس الكثافة. في حال انخفاض كثافة المحلول المغذي، تعمل الصمامات الآلية على تقليل كمية الماء المُضافة أو زيادة كمية المواد الصلبة المُغذية. وعند ارتفاع الكثافة (زيادة اللزوجة)، يُضاف الماء للحفاظ على النطاق الأمثل لعملية التعويم الفعّالة. لا تضمن هذه الأساليب استقرار تشغيل خلية التعويم فحسب، بل تُحسّن أيضًا كفاءة تكثيف المركزات، وتقلل من استهلاك طاقة الترشيح، وتمنع انسداد غشاء المرشح.

العدادات المتطورة، مثللونمترمحلل كثافة الملاطتتيح هذه التقنية قياس كثافة تركيز الحديد أثناء عملية التكثيف في الوقت الفعلي، مما يدعم الحصول على منتج ذي جودة ثابتة وإزالة الرطوبة بكفاءة بعد عملية التعويم. ولضمان تحكم شامل في العملية، تضمن أجهزة مراقبة كثافة المخلفات استيفاء تيارات التخلص لمتطلبات التخزين، كما تدعم الكشف عن خام الحديد غير المستعاد لتحسين العملية.

معايير التعويم الحرجة وكيفية التحكم بها

يجب التحكم في مجموعة من متغيرات العملية الرئيسية لضمان كفاءة فصل مستقرة في عملية التعويم. تُعد سرعة المروحة، ومعدل التهوية، وزمن الإقامة من العوامل الأساسية. ويؤثر تحسين هذه المتغيرات بشكل مباشر على توليد الفقاعات، والخلط، والوقت الذي تقضيه المعادن في خلايا التعويم. قد يؤدي تعديل هذه المتغيرات دون تغذية راجعة مستمرة للعملية إلى نتائج غير مثالية: فقد تتسبب سرعة المروحة العالية جدًا في انجراف الجسيمات؛ وقد تؤدي معدلات التهوية المنخفضة إلى استخلاص غير كامل للمعادن.

تتضمن معايرة هذه المعايير ربط تغييرات العملية بقراءات أجهزة قياس كثافة ملاط ​​خام الحديد وأجهزة مراقبة المركزات. يستخدم المشغلون نمذجة مكونات الطفو - المبنية على بيانات تجريبية - ويدمجونها في نظام التحكم بالمصنع، مما يسمح بإجراء تعديلات استباقية. على سبيل المثال، تؤدي التغييرات في كثافة المدخلات التي ترصدها أجهزة الاستشعار إلى تعديلات فورية في سرعة المروحة أو تدفق الهواء للحفاظ على نطاقات التشغيل المثالية.

تضمن المراقبة الدقيقة لكثافة المدخلات والمخرجات عدم فقدان خام الحديد غير المستعاد. في حال رصدت أجهزة استشعار كثافة المخلفات أي انحرافات، يمكن للمشغلين التدخل بزيادة زمن الإقامة أو تعديل كمية المواد المضافة. تعزز حلقة التغذية الراجعة هذه استقرار المعايير، مما يضمن تحسين الإنتاجية والحفاظ على تركيز ثابت. والنتيجة هي تحسين دقة فصل التعويم، ومنع فقدان المعادن غير المستعادة، والتحكم في استقرار معايير العملية.

تحسين نتائج العمليات: من الفصل الفعال إلى الكفاءة في التكلفة

فصل المعادن والشوائب بكفاءة

يعتمد تعزيز انتقائية التعويم في عملية تعويم خام الحديد على استخدام الكواشف المناسبة. تعمل عوامل التجميع الانتقائية، مثل إيثرامينات الألكيل، على امتصاص المعادن الحديدية بشكل تفضيلي، مما يجعلها كارهة للماء ويعزز عملية التعويم، بينما تعمل عوامل التثبيط، مثل النشا وسداسي ميتافوسفات الصوديوم (SHMP)، على جعل معادن الشوائب محبة للماء، مما يثبط عملية تعويمها. يُظهر نظام التجميع-الرغوة الثلاثي أن تركيبات محددة من الكواشف يمكن أن تُحسّن كفاءة الفصل وتقلل محتوى السيليكا والألومينا في المركزات، خاصةً بالنسبة للخامات المعقدة. على سبيل المثال، يثبط SHMP الكلوريت بشكل كبير دون التأثير على تعويم السبيكولاريت، مما يسمح بإزالة أكثر فعالية لشوائب السيليكات.

تُوازن عملية تحسين العمليات بين تنشيط المُجمِّع وقوة المُثبِّط. يؤدي التثبيط الزائد إلى انخفاض استخلاص الحديد، بينما يؤدي عدم كفاية الانتقائية إلى تلوث المُركَّزات. تُمكِّن أدوات القياس المُتكاملة، مثل أجهزة قياس كثافة مُعلق خام الحديد في الوقت الفعلي (بما في ذلك جهاز Lonnmeter)، من التحكم الدقيق في كثافة المُعلق وجرعات الكواشف، مما يُقلل من فقدان الحديد ويُثبِّت درجة تركيز المُركَّز. يُعدِّل المُشغِّلون التهوية وجرعات الكواشف ومستويات الخلايا استجابةً لبيانات الكثافة المُستمرة، مما يضمن نتائج فصل مُتَّسقة. كما تُساهم نماذج التعلُّم الآلي في التنبؤ بجودة المُركَّزات وتحسينها في ظل الظروف الديناميكية.

تحسين تكثيف وترشيح المركز

تُعدّ كفاءة التكثيف والترشيح بالغة الأهمية لتلبية متطلبات التجفيف والتخزين في عملية تعويم خام الحديد. يزيد التكثيف من تركيز المواد الصلبة عن طريق الجاذبية أو التلبد؛ بينما يزيل الترشيح الماء المتبقي لإنتاج كعكات ترشيح جافة. يتم المراقبة المستمرة باستخدام أجهزة مثل جهاز قياس اللون.مقياس كثافة تركيز الحديد المركزيضمن أن التدفق السفلي يفي بمعايير الكثافة المحددة لعملية التجفيف اللاحقة والتخزين الآمن.

يتطلب تحسين تكثيف المركزات استخدام الجرعة الصحيحة من المُرَسِّب لزيادة كثافة التدفق السفلي وتحسين صفاء التدفق العلوي. تؤثر هذه الخطوة بشكل مباشر على كفاءة عملية الترشيح. تُنتج مكابس الترشيح الغشائية، بعد التكثيف الأمثل، كعكات ترشيح ذات محتوى رطوبة أقل من 6%، مما يدعم إنتاج مركزات حديد عالية الجودة. ينخفض ​​استهلاك طاقة الترشيح عند التحكم في التصاق الكعكة وتماسكها؛ وتتنبأ النماذج النظرية بأداء الانفصال تحت ضغوط ومعالجات محددة للكعكة. يعتمد منع انسداد المرشح على التحكم في خصائص الملاط - وتحديدًا الكثافة واللزوجة المتناسقتين - والتي يتم تحقيقها من خلال القياس في الوقت الفعلي والجرعات الدقيقة.

إدارة مخلفات التعدين والكشف عن الخام غير المستخرج

تعتمد الإدارة الفعالة لمخلفات التعدين في عملية تعويم خام الحديد على مراقبة دقيقة لكثافة هذه المخلفات لضمان السلامة واستعادة الموارد واستخدامها الأمثل. ويتم قياس كثافة مخلفات خام الحديد من خلالأجهزة استشعار آلية مستمرة(مثل تلك التي تدمجها شركة لونميتر)، تضمن هذه التقنية استيفاء مخلفات التعدين لمتطلبات الكثافة اللازمة للتخزين الآمن، وتتيح إعادة تدوير المياه. وتشكل مخلفات التعدين ذات الكثافة غير المتوقعة مخاطر انهيار السدود والاستخدام غير الفعال للأراضي.

يتطلب الاستخدام الأمثل لمخلفات التعدين أنظمةً قادرةً على كشف الحديد غير المستخلص. تعمل الدوائر القائمة على أجهزة الاستشعار على تحديد الحديد في تيارات المخلفات، مما يُمكّن المشغلين من تحسين تكوينات دوائر التعويم، واستعادة الخام المفقود، وتعزيز استخلاص الخام بشكل عام. ويمكن إعادة دمج الحديد المستخلص من المخلفات عبر إعادة المعالجة، مما يزيد من كفاءة استخدام الموارد.

التحكم في تكاليف الإنتاج من خلال توفير الطاقة والمواد الكيميائية

يركز التحكم في تكاليف الإنتاج في عملية تعويم خام الحديد على توفير المواد الكيميائية والطاقة. وتتيح مراقبة كثافة الملاط في الوقت الفعلي ضبط جرعات المواد الكيميائية بدقة. كما تعمل تقنيات تحليل الرغوة القائمة على الصور وتقنيات التحكم التكيفي على تقليل جرعات المُجمِّع ومُكوِّن الرغوة، مما يقلل من هدر المواد الكيميائية ويزيد من كفاءة فصل المعادن. فعلى سبيل المثال، يمكن لإعادة استخدام مياه المعالجة التي تحتوي على بقايا مُجمِّعات الأمين أن تخفض استهلاك المواد الكيميائية الجديدة بنسبة تصل إلى 46% دون التأثير على تركيز الخام أو استخلاصه.

تتحقق وفورات الطاقة بالتزامن مع تحسين جرعات الكواشف. ويمكن خفض استهلاك الطاقة في عملية التعويم من خلال الحفاظ على كثافة ثابتة للمعلق والتحكم في معايير العملية، وذلك بمساعدة بيانات المستشعرات ونماذج التعلم الآلي. وفي عمليات التكثيف والترشيح، يساهم الحفاظ على كثافة التغذية المناسبة في تقليل أوقات الدورة واستهلاك الطاقة في مكبس الترشيح. بالإضافة إلى ذلك، فإن منع تآكل الأنابيب وانسدادها - من خلال الحفاظ على خصائص وكثافة ثابتة للمعلق - يقلل من تكاليف الصيانة ويزيد من موثوقية التشغيل.