قياس الكثافة في الوقت الحقيقي: أسباب عمليات زيادة الكثافة

ما هي وظيفة التكثيف؟

تتضمن عملية التكثيف فصل خليط صلب-سائل إلى تدفق سفلي كثيف وتدفق علوي صافٍ، في الوضع الطبيعي. يتكون التدفق السفلي من جزيئات صلبة، بينما يستبعد التدفق العلوي الشوائب قدر الإمكان. وتتم عملية الفصل بفعل الجاذبية. تشكل جميع الجزيئات، بمختلف أحجامها وكثافاتها، طبقات منفصلة داخل الخزان.

تحدث عمليات التكثيف في خزان الترسيب في معالجة المعادن لفصل المركزات والمخلفات.

نقاط القياس الضرورية في عملية التكثيف

أجهزة قياس كثافة السوائل عبر الإنترنتتُعدّ هذه المستشعرات ضرورية لتحسين تشغيل أجهزة التكثيف. على سبيل المثال، تشمل نقاط التركيب مدخل التغذية، ومخرج التدفق السفلي، ومخرج التدفق العلوي، والجزء الداخلي من خزان جهاز التكثيف. في ظل الظروف المذكورة أعلاه، يمكن اعتبار هذه المستشعرات بمثابةمقياس كثافة الملاطأومقياس كثافة الحمأةكما أنها مفيدة في تحسين التحكم الآلي في المحركات والمضخات وفي الجرعات الفعالة للمواد المُرَسِّبة.

أسباب قياس الكثافة

قد تختلف أسباب قياس الكثافة من سبب لآخر. وتُبرز الشروط الخمسة التالية أهمية مراقبة الكثافة لتحسين العمليات الصناعية.

رقم 1 في استعادة المياه

يُعتبر الماء أحد أهم الموارد في صناعة التعدين والمعادن. لذا، فإن استعادة المياه أو إعادة استخدامها يُقلل بشكل كبير من تكاليف التكثيف. زيادة طفيفة بنسبة 1-2% في كثافة التدفق السفلي تعني الحاجة إلى كميات كبيرة من المياه لتشغيل المنشآت. تُساهم زيادة الكثافة بفعالية في ضمان متانة سدود مخلفات التعدين، التي قد تنهار في حال ضخ كميات كبيرة من السوائل إليها.

رقم 2 استخلاص المعادن

في مُكثِّفات المُركَّزات، عادةً ما تأتي المادة الخام من دائرة التعويم. تعتمد عملية التعويم على فصل الجزيئات بفعل الجاذبية. بمعنى آخر، تصعد الجزيئات المُرتبطة بفقاعات الهواء إلى السطح وتُزال، بينما تبقى الجزيئات الأخرى في الحالة السائلة. عندما تحدث هذه العملية في مُكثِّف المنتج، قد تحمل الرغوة المواد الصلبة إلى منطقة الفائض.

تُعدّ هذه المواد الصلبة قيّمة، وإذا لم يتم استخلاصها، فقد تُقلّل من معدل استخلاص المعادن المركّزة. إضافةً إلى ذلك، قد يؤدي وجود المواد الصلبة في الفائض إلى ارتفاع تكاليف المواد الكيميائية، وتلف المضخات والصمامات، وزيادة نفقات الصيانة، مثل تنظيف خزانات مياه المعالجة عند تراكم المواد الصلبة فيها.

يُستعاد حوالي 90% من المواد الصلبة المفقودة في الفائض خلال مراحل لاحقة من العملية (مثل الخزانات والسدود). مع ذلك، فإن النسبة المتبقية البالغة 10%، والتي تمثل قيمة اقتصادية كبيرة، تُفقد نهائيًا. لذا، ينبغي أن يكون الحد من فقدان المواد الصلبة في الفائض أولوية قصوى. ويمكن للاستثمار في تقنيات التحكم بالعمليات أن يُحسّن معدلات الاستخلاص ويحقق عوائد سريعة على الاستثمار.

استخدام مقياس لونيمقاييس الكثافةوعدادات التدفقيُتيح وجود المواد الصلبة في التدفق السفلي مراقبةً أفضل لأداء المُكثِّف. كما يُمكن الكشف الفوري عن المواد الصلبة في التدفق العلوي باستخدام مقاييس الكثافة أو المواد الصلبة. ويمكن دمج إشارات 4-20 مللي أمبير الصادرة من الأجهزة في نظام التحكم لتحسين العملية بشكل مباشر.

3. الاستخدام الفعال للمواد المُرَسِّبة

تعمل المواد المُرَسِّبة على تحسين كفاءة الترسيب، أي أنها تُسهِّل تكتل الجزيئات في السوائل. وتُراعى في تحديد جرعات هذه المواد التحكم في تكلفة المواد الكيميائية وكفاءة التشغيل. يسمح مقياس الكثافة بالتحكم الدقيق والموثوق في كثافة مُغذِّي المُكثِّف. والهدف هو تحقيق أعلى نسبة ممكنة من المواد الصلبة بالوزن في مُعلَّق التغذية مع السماح في الوقت نفسه بترسيب الجزيئات بحرية. إذا تجاوزت كثافة مُعلَّق التغذية النسبة المستهدفة، فيجب إضافة المزيد من سائل المعالجة، وقد يتطلب الأمر طاقة خلط أكبر لضمان خلط التغذية جيدًا.

يُعد قياس كثافة المادة الخام في الوقت الفعلي باستخدام مقياس كثافة مدمج أمرًا بالغ الأهمية للتحكم في العملية. وهذا يضمن الاستخدام الأمثل للمواد المُرَسِّبة ويُحسِّن عملية الخلط، مما يُبقي المُكثِّف يعمل ضمن نطاقه المستهدف.

4. الكشف الفوري عن مشاكل التلبد

يسعى المشغلون جاهدين للحفاظ على استقرار ظروف التشغيل في أجهزة التكثيف، بهدف الحصول على سائل صافٍ في الفائض مع الحد الأدنى من المواد الصلبة، وسائل كثيف في الأسفل مع الحد الأدنى من السائل. مع ذلك، قد تتغير ظروف التشغيل بمرور الوقت، مما قد يؤدي إلى ضعف الترسيب، وانخفاض كثافة السائل في الأسفل، وزيادة نسبة المواد الصلبة في الفائض. قد تنجم هذه المشكلات عن مشاكل التلبد، أو وجود هواء أو رغوة في الخزان، أو ارتفاع تركيز المواد الصلبة في المادة المغذية بشكل مفرط.

يمكن للأجهزة والأنظمة الآلية مساعدة المشغلين على الحفاظ على السيطرة من خلال الكشف عن هذه المشكلات في الوقت الفعلي. وبالإضافة إلى القياسات المباشرة، توفر الأجهزة المثبتة في الخزانات، مثل مجسات مستوى قاع الخزانات بالموجات فوق الصوتية، معلومات بالغة الأهمية. تتحرك هذه المجسات "الغاطسة" صعودًا وهبوطًا داخل الخزان، لتحديد مستويات الطين ومناطق الترسيب ووضوح التدفق الزائد. وتُعد قياسات مستوى القاع مفيدة بشكل خاص لاستراتيجيات التحكم في التلبد، مما يضمن أداءً ثابتًا.