مراقبة تركيز التدفق السفلي في أجهزة التكثيف في مناجم الرصاص والزنك

منع انحشار المجرفة، والتشنج، والحمل الزائد

الآليات المسببة لانحشار المجرفة والحمل الزائد

في مناجم الرصاص والزنك متعددة المعادن، تعتمد المكثفات الصناعية على آليات الكشط لفصل وتجفيف المواد اللزجة بكفاءة. يحدث انحشار الكشط عندما تواجه أذرعه مقاومة مفرطة، وعادةً ما يكون ذلك نتيجة تراكم المواد على طبقة المكثف أو بالقرب من منطقة التفريغ. يشير التحميل الزائد للكشط إلى القوى التي تتجاوز حدود التصميم، مما يُعرّض المكونات لخطر التلف.

يؤدي تراكم المواد -الناجم عن الزيادات المفاجئة في تغذية المواد الصلبة، أو ضعف التحكم في تركيز التدفق السفلي، أو حسابات جرعات المُرَسِّب غير الدقيقة- إلى زيادة حادة في كلٍّ من الاحتكاك الهيدروليكي والإجهاد الميكانيكي على أذرع ومحركات الكاشطة. وتؤكد نماذج ديناميكيات الموائع الحسابية (CFD) وتحليل العناصر المحدودة (FEA) أن خواص انسياب الحمأة، وهندسة المُكثِّف، ومعدلات التغذية، وسرعات الكاشطة، كلها عوامل حاسمة: فالتغيرات المفاجئة تُسرِّع من خطر الانسداد. على سبيل المثال، في مُكثِّفات المخروط العميق المُستخدمة في معالجة خام الرصاص والزنك، تبيَّن أن التغذية غير المُحسَّنة للمواد الصلبة والجرعات الزائدة من المُرَسِّب تُؤدي إلى حدوث حوادث التصاق وحالات تحميل زائد. وتُؤكِّد البيانات الميدانية من عمليات استخراج الرصاص والزنك في الصين هذه المخاطر، وتُبرز فوائد تحسين تصميم كاشطة المُكثِّف ونقاط الضبط التشغيلية.

علامات الإنذار المبكر وحلول المراقبة الآنية

تشمل العلامات التحذيرية المبكرة لاختلال عزم دوران المجرفة عادةً الزيادات السريعة في عزم الدوران، والتقلبات غير المنتظمة في مستويات قاع الطين، وانخفاض سرعات المجرفة. تستفيد حلول المراقبة الآنية من أنظمة قياس عزم الدوران والسحب الآلية، والتعرف على الأنماط الإحصائية، والنمذجة الفيزيائية باستخدام تحليل العناصر المحدودة ذاتي المعايرة. توفر أنظمة الاستشعار المتقدمة المدمجة، مثل مقاييس الكثافة الصناعية من لونميتر، تغذية راجعة مستمرة حول كثافة التدفق السفلي وخصائص قاع الطين، مما قد يشير إلى بداية التحميل الزائد أو الانحشار.

تقوم نماذج التعلم الآلي بمعالجة بيانات الاهتزاز والتشغيل المباشرة لتحديد عزم دوران المجرفة غير الطبيعي قبل حدوث العطل بفترة طويلة، تصل إلى عدة دقائق. ويمكن للمشغلين الاستجابة عن طريق تعديل جرعات البوليمرات الإلكتروليتية، أو إعادة موازنة ظروف التغذية، أو تنفيذ الصيانة الوقائية. وقد أثبتت أنظمة التحكم الآلي التي تدمج قياس الكثافة المباشر مع مراقبة عزم الدوران قدرتها على تقليل حالات الإغلاق الطارئ وتجنب حوادث انحشار المجرفة في تحسين أداء مصانع معالجة المعادن.

جداول الصيانة وبروتوكولات التشغيل

لتجنب الأعطال الميكانيكية وزيادة وقت تشغيل المُكثِّف إلى أقصى حد، يجب أن تركز جداول الصيانة على الفحص الدوري لأذرع الكاشطة، وأنظمة نقل الحركة، ومعدات قياس عزم الدوران. ويُعدّ الاحتفاظ بسجل لانحرافات عزم الدوران الملحوظة، ودورات التشحيم، ومعايرة مقياس الكثافة أمرًا بالغ الأهمية في صناعة التعدين.

ينبغي أن تضمن البروتوكولات التشغيلية ما يلي:

• أخذ عينات من المواد السائلة بشكل دوري ومراقبة تركيز المواد الصلبة.
• إجراء فحوصات روتينية لمستويات الواجهة والطين للتحكم في كثافة التدفق السفلي في الوقت المناسب.
• المعايرة الدورية والاختبار الوظيفي لأنظمة قياس الكثافة المدمجة مثل Lonnmeter.

يُعدّ الالتزام بأفضل ممارسات صيانة المُكثّفات، بما في ذلك التسجيل المُفصّل للإجراءات الوقائية والاستجابة الفورية لتنبيهات المراقبة، تحسّنًا ملحوظًا مقارنةً بنماذج الصيانة التفاعلية التي تركز على حالات الأعطال. تدعم هذه الخطوات بشكل مباشر تدابير السلامة الخاصة بالمُكثّفات وتقلل من خطر تعطل المُكثّفات المكلف.

فوائد التحكم الاستباقي

يمنع التحكم الاستباقي في دوائر التكثيف حدوث تعطل كارثي للمجرفة، ويعزز معالجة المعادن بأمان من خلال التحسين المستمر للمعايير التشغيلية. ويحافظ التغذية الراجعة في الوقت الفعلي - لا سيما عند اقترانها بأنظمة تحكم متخصصة - على المتغيرات الرئيسية مثل عزم دوران المجرفة، وتركيز التدفق السفلي، ومستوى الطين ضمن الحدود الآمنة.

تكشف أمثلة من عمليات تدقيق عمليات التعدين وأنظمة أتمتة التكثيف ما يلي:

• انخفاض كبير في وقت التوقف غير المخطط له بعد تطبيق أطر التحكم الخبيرة.
• تحسين استقرار العملية من خلال المراقبة المستمرة لتركيز المواد الصلبة والتعديل الديناميكي لجرعة المواد المُرسبة والبوليمرات الإلكتروليتية.
• انخفاض معدلات التآكل الميكانيكي والحمل الزائد، مما يدعم فترات خدمة أطول وكفاءة تشغيلية محسنة للمكثف.

في نهاية المطاف، توفر الأساليب الاستباقية - التي تتراوح من الأتمتة المتكاملة إلى جداول الصيانة التنبؤية - حماية قوية من التحميل الزائد للمجرفة مع الحفاظ على الامتثال لمعايير السلامة والأداء الصناعية.

عمليات تدقيق عمليات المعادن وتحسين أداء المُكثِّفات

تركز عمليات التدقيق المنظمة لعمليات التعدين في مناجم الرصاص والزنك متعددة المعادن على تقييمات شاملة لأداء المكثفات الصناعية، مع التركيز على جودة التدفق السفلي وتشغيل المجرفة. تستخدم هذه العمليات فحصًا منهجيًا للمعايير الهيدروليكية، مثل معدل تدفق التغذية، ومعدل الارتفاع، وعمق الطبقة، مع إعطاء الأولوية لمؤشرات الأداء الرئيسية، مثل كثافة التدفق السفلي، وتركيز المواد الصلبة، وعزم دوران المجرفة، وملامح القوة. يُعد التحكم الدقيق في هذه المتغيرات ضروريًا لتجنب انسداد طبقة الطين، والانسدادات، والأعطال الميكانيكية، بما في ذلك انحشار المجرفة أو تعطلها.

عمليات التدقيق المنظمة: التركيز على الأنظمة الهيدروليكية والميكانيكية

تتضمن عمليات التدقيق عادةً عمليات مراقبة على مراحل:

• يتم تقييم الأداء الهيدروليكي من خلال موازنة التدفق، ومراقبة صفاء التدفق الزائد، وتتبع معدلات الترسيب.
• تقوم عمليات فحص مُكثِّف المشط بتحليل منحنيات عزم الدوران وأنماط الإجهاد الميكانيكي وملامح التآكل، وغالبًا ما تستخدم نماذج متقدمة مثل محاكاة تفاعل السوائل مع الهياكل (FSI) للتنبؤ بتوزيع الحمل وتحديد مناطق الخطر لحماية المشط من الحمل الزائد وحوادث الانحشار.
• تعتمد فحوصات جودة التدفق السفلي على قياس الكثافة المباشر باستخدام أجهزة قياس الكثافة الصناعية مثل Lonnmeter، مما يتيح التقييم الفوري. ويضمن معايرة جهاز قياس الكثافة وفقًا لمعايير صناعة التعدين قراءات موثوقة للمواد الصلبة في التدفق السفلي، مما يدعم التحكم في تركيز التدفق السفلي في جهاز التكثيف.

تحليل العمليات لتقييم الأداء واكتشاف الاختناقات

أصبحت تحليلات العمليات القائمة على البيانات أساسية لتقييم كفاءة تشغيل المكثفات في بيئات التعدين متعددة المعادن.

• يتم تحليل تدفقات بيانات العمليات المستمرة بحثًا عن اتجاهات في تركيز التدفق السفلي، وحسابات جرعة المواد المتكتلة، ومخرجات المضخة، والأحمال الميكانيكية.
• تشمل عملية المقارنة المعيارية التحقق من صحة نماذج ديناميكيات الموائع الحسابية (CFD) مقابل معدلات الترسيب المرصودة ونتائج التجفيف، وتحديد الاختناقات مثل تقلب كثافة التغذية أو الاستهلاك المفرط للمواد الكيميائية.
• تقوم منهجيات استخراج العمليات برسم خرائط قيود سير العمل، ومراقبة معدلات الإنتاجية، وربط مشكلات استخراج التدفق السفلي بتغيرات الخام في المنبع.

تُظهر أمثلة الحالات أنه بعد عمليات تدقيق العمليات المستهدفة، شهدت المصانع ما يلي:

• تثبيت تركيز المواد الصلبة على الرغم من تباين التغذية.
• انخفاض استخدام المواد المُرَسِّبة - انخفاض بنسبة تزيد عن 16% في عمليات تدقيق متعددة.
• انخفض متوسط ​​عزم دوران المجرفة بأكثر من 18٪، مما أدى إلى تقليل حالات إيقاف الصيانة وزيادة وقت التشغيل.

استراتيجيات التحسين المستمر: ضبط الجرعات، والاستخلاص، وآليات الكشط

يُعدّ التحسين التكراري للعملية أمراً أساسياً لتدابير السلامة والكفاءة في أجهزة التكثيف:

• يتم تحسين جرعات المواد المُرَسِّبة من خلال اختبارات الدفعات المخبرية والتجارب الميدانية، مع تحقيق التوازن بين سرعة الترسيب وكثافة الندف من خلال تحسين جرعة البوليمرات الإلكتروليتية ذات الصلة بعملية إثراء خام الرصاص والزنك.
• يتم تعديل معدلات استخراج التدفق السفلي ديناميكيًا باستخدام محولات تردد المضخة وأنظمة التحكم القائمة على النماذج. يدمج منطق PID أو منطق التنبؤ بالنموذج بيانات التغذية الراجعة من المستشعرات - مثل بيانات الكثافة في الوقت الفعلي من Lonnmeter - للحفاظ على كثافة التدفق السفلي المثلى.
• تم تحسين آليات الكشط باستخدام أنظمة تحكم تكيفية تستفيد من البيانات المستمدة من أجهزة الاستشعار. على سبيل المثال، تُسهم نماذج تفاعل الموائع مع الهياكل (FSI) ونماذج ديناميكيات الموائع الحسابية وتحليل العناصر المحدودة (CFD-FEA) في توجيه جدولة الصيانة وتحسين تصميم كشط المُكثِّف. وهذا يمنع التحميل الزائد على الكشط وتعطله، مما يدعم التشغيل القوي طويل الأمد.

تتضمن أطر التحسين المستمر أيضًا أفضل الممارسات للصيانة الدورية لأجهزة التكثيف:

• فحص دوري للأجزاء الميكانيكية وأنظمة التحكم.
• معايرة أجهزة القياس المدمجة وأجهزة قياس الكثافة لضمان مراقبة دقيقة لتركيز المواد الصلبة.
• مراجعة وتحديث أنظمة التشغيل الآلي للمكثفات، ومواءمة بيانات المستشعرات مع المنطق التشغيلي لتقليل مخاطر الحوادث إلى أدنى حد.

يُمكّن النهج المُتكامل - الذي يشمل التدقيق والتحليل والتحكم التكراري - من تحسين مصانع معالجة المعادن، ورفع كفاءة تشغيل المُكثّفات، والحدّ من الحوادث المُكلفة. كما يدعم الرصد الفوري والتحسينات المُهيكلة استعادة الموارد وترشيد استهلاك المياه، مُعالجاً بذلك التحديات الفريدة التي تواجه مناجم الرصاص والزنك متعددة المعادن.

تعظيم كفاءة نزح المياه والأداء الاقتصادي

يُعدّ تحقيق التوازن بين تركيز المواد الصلبة في التدفق السفلي للمُكثِّف وتكاليف الطاقة والمواد الكيميائية أمرًا أساسيًا في استراتيجيات نزح المياه من المناجم. في مناجم الرصاص والزنك متعددة المعادن، يُعدّ تحديد التركيز الأمثل للمواد الصلبة في التدفق السفلي أمرًا بالغ الأهمية، لأنه يُحدّد بشكل مباشر استهلاك الطاقة اللازمة للضخ واستهلاك المواد المُرَسِّبة. يؤدي رفع التركيز إلى مستويات عالية جدًا إلى زيادة لزوجة الملاط وإجهاد الخضوع، مما يزيد من متطلبات طاقة المضخات والتآكل الميكانيكي. في المقابل، يؤدي انخفاض التركيز إلى معالجة مفرطة للمياه، مما يتطلب معدلات ضخ أعلى وجرعات أكبر من المواد الكيميائية للحفاظ على استقرار الترسيب والعملية. يُمكّن اتباع نهج قائم على البيانات، يدمج عمليات التدقيق التشغيلية الخاصة بكل مصنع ونماذج التحسين، من اختيار الأهداف بعناية بما يتناسب مع قيود نقل المخلفات والمعدات، مع تقليل التكلفة الإجمالية إلى أدنى حد.

يجب أن تركز الممارسات التشغيلية في المكثفات الصناعية على استعادة المياه بشكل فعّال، مع مراعاة التوازن بين السلامة والإنتاجية وأفضل ممارسات صيانة المكثفات. بالنسبة للمكثفات عالية الكثافة أو مكثفات المعجون، يُعد التحكم الدقيق في حسابات جرعات المُرَسِّب وتحسين البوليمرات الإلكتروليتية أمرًا بالغ الأهمية. تضمن جرعات الكواشف، المُطابقة في الوقت الفعلي لتغيرات التغذية، تكوينًا قويًا للندف دون زيادة في الجرعة، وبالتالي تجنب زيادة تكاليف التشغيل أو ضعف أداء التجفيف. تعتمد العمليات الحديثة على أنظمة أتمتة متقدمة للمكثفات - باستخدام قياس الكثافة المباشر (مع أجهزة موثوقة مثل...مقياس الكثافة الصناعية لونيمترومعايرة مقياس الكثافة المستمر لظروف صناعة التعدين. يضمن هذا التحكم الدقيق في العملية ثبات كثافة التدفق السفلي للمكثف، ويتيح الاستجابة السريعة لأي اضطرابات في العملية، مما يقلل بشكل كبير من مخاطر التحميل الزائد على المجرفة، وحوادث انحشارها، وتوقفها. كما يتطلب الأمر تصميمًا فعالًا لمجرفة المكثف وصيانةً دقيقةً لآليتها لتجنب التوقفات والحوادث، خاصةً في بيئات الإنتاج العالية.

تُعدّ الفوائد الكمية للتحكم الأمثل في المُكثّف كبيرةً لتحسين أداء مصانع معالجة المعادن وعمليات إثراء خام الرصاص والزنك. تُظهر دراساتٌ مُثبتةٌ أُجريت على العديد من مصانع تركيز الزنك والرصاص أن المراقبة المستمرة لتركيز المواد الصلبة والتحكم المُوجّه في كثافة التدفق السفلي للمُكثّف يُحققان استقرارًا في التدفق السفلي ضمن نطاق 2-3% من التصميم، مع توفير في المُرسّب بنسبة 10-20% وخفض في استهلاك الطاقة يصل إلى 15% لضخّ المخلفات. يُتيح تحسين استقرار العملية زيادةً في الإنتاجية الإجمالية للمصنع دون المساس بالسلامة أو أهداف استعادة المياه. تُوفّر أنظمة قياس الكثافة المُدمجة وأنظمة التحكم الخبيرة تغذيةً راجعةً فوريةً لتحسين جرعة المُرسّب في التعدين، مما يدعم إدارةً أكثر دقةً للمواد الكيميائية وتقليل انقطاعات العملية. تُساهم زيادة استعادة المياه بشكلٍ مباشر في تقليل كمية المياه العذبة المُستهلكة وتقليص مساحة المخلفات، مما يُعزز الامتثال للوائح والاستدامة البيئية.

لا يُحسّن رصد تركيز المواد الصلبة في المُكثّفات الموثوقية التشغيلية فحسب، بل يُقلّل أيضًا من إجمالي النفقات التشغيلية، مما يُعزّز ربحية الموقع. ويضمن التحكم الآلي تقليل تقلبات الكثافة إلى أدنى حد، مما يُؤدي إلى معدلات تصريف مستقرة، وتقليل الحاجة إلى إعادة الجرعات، وزيادة إمكانية إعادة تدوير مياه المعالجة. وتمتد هذه المكاسب لتشمل تكاليف الطاقة والمواد الكيميائية والمياه، مما يُعزّز بشكل مباشر الأداء الاقتصادي للمُكثّفات الصناعية في مناجم الرصاص والزنك متعددة المعادن.