فلوتاسیون، به عنوان مهم‌ترین و پرکاربردترین روش جداسازی کانی‌های باارزش از مواد باطله در صنعت فرآوری مواد معدنی، فرآیندی بسیار حساس و پیچیده است. این فرآیند که مبتنی بر تفاوت در خواص فیزیکوشیمیایی سطح ذرات است، تحت تأثیر صدها پارامتر متغیر قرار دارد. زمانی که مدار فلوتاسیون در شرایط بهینه کار می‌کند، نتیجه آن بازیابی بالا، عیار کنسانتره پایدار و تولید بدون وقفه است. اما به محض بروز کوچک‌ترین اختلال، اثرات زنجیره‌ای آن در سراسر کارخانه احساس می‌شود .

طاشکو (tashcoeng.com) با سال‌ها تجربه در طراحی، ساخت و راه‌اندازی تجهیزات فرآوری، در این مقاله به بررسی ۷ مشکل رایج در مدارهای فلوتاسیون می‌پردازد و راهکارهای عملی برای شناسایی و رفع آن‌ها ارائه می‌دهد. هدف این مقاله، کمک به تیم‌های فنی و بهره‌برداران برای گذار از رویکرد واکنشی به سمت بهینه‌سازی پایدار و پیشگیرانه است.

۱. ویژگی‌های نامنظم و ناپایدار کف (Inconsistent Froth Characteristics)

علائم مشکل

کف از یک سلول به سلول دیگر یا در طول زمان تغییرات شدیدی نشان می‌دهد. گاهی آن‌قدر شکننده است که زودتر از موعد می‌ترکد و گاهی غلیظ و کند است. اپراتورها اغلب گزارش می‌دهند که سطح کف ظاهراً نرمال است، اما بازیابی به تدریج کاهش یافته یا عیار محصول ناپایدار می‌شود.

ریشه‌های اصلی

رفتار کف، نتیجه تعادل ظریفی بین جریان هوا، کنترل سطح، شیمی معرف‌ها و ویژگی‌های دوغاب است. تغییر در هر یک از این موارد می‌تواند باعث بی‌ثباتی کف شود. افزودن نامنظم معرف‌ها، فرسودگی تجهیزات اسپارجر، یا توزیع نابرابر جریان هوا بین سلول‌ها از دلایل رایج این مشکل هستند.

راهکارهای عملی

• راهکار سریع: ست‌پوینت‌های سطح کف را در سراسر سلول‌ها بازرسی و تنظیم کنید تا عمق کف تثبیت شود.

• راهکار میان‌مدت: از سیستم‌های تصویربرداری کف (Froth Cameras) استفاده کنید و آموزش اپراتورها را برای تفسیر بهتر نشانه‌های بصری ارتقا دهید.

• راهکار بلندمدت: ابزارهای پیشرفته تصویربرداری با کنترل بازخوردی را برای خودکارسازی پایداری کف به کار بگیرید.

۲. توزیع نامناسب جریان هوا در سلول‌ها (Poor Air Flow Distribution)

علائم مشکل

مشاهده می‌کنید که برخی سلول‌ها کف قوی دارند در حالی که سلول‌های دیگر تقریباً هیچ واکنشی نشان نمی‌دهند. همچنین ممکن است نوسانات چرخه‌ای کف رخ دهد، به این صورت که سطوح بدون دلیل ظاهری نوسان می‌کنند. به نظر می‌رسد جریان هوا با وجود ست‌پوینت‌های یکسان، برخی سلول‌ها را نسبت به بقیه ترجیح می‌دهد.

ریشه‌های اصلی

مشکلات توزیع معمولاً به افت فشار در منیفولدها، گرفتگی‌های جزئی، یا فرسودگی شیرآلاتی که دیگر جریان ثابتی ارائه نمی‌دهند، مربوط می‌شود. ممکن است فلومترها کالیبره نباشند یا طراحی منیفولد صرفاً برخی خروجی‌ها را مساعدت کند.

راهکارهای عملی

• راهکار سریع: عملکرد تجهیزات هوا را بررسی کنید، عملکرد ابزار دقیق هوا را با ست‌پوینت‌ها مقایسه کرده و عملکرد حلقه کنترل PID را بازبینی و در صورت نیاز تنظیم کنید .

• راهکار میان‌مدت: فلومترها را کالیبره کرده و تنظیمات را استانداردسازی کنید.

• راهکار بلندمدت: شیرهای کنترلی و ابزار دقیق برای مدیریت و کنترل خودکار جریان هوا در سراسر سلول‌ها نصب کنید.

۳. گرفتگی یا آلودگی اسپارجرها (Blocked or Dirty Spargers)

علائم مشکل

زمانی که اسپارجرها مسدود یا گرفته می‌شوند، هوادهی به شدت کاهش یافته و سطح تماس حباب‌ها برای جمع‌آوری ذرات کم می‌شود. ممکن است سطحی مات، کاهش حجم کف، یا افت‌های غیرقابل توضیح در میزان Pull Mass و جریان کنسانتره مشاهده کنید.

ریشه‌های اصلی

اسپارجرها می‌توانند با رسوبات (Scale) یا مواد ته‌نشین گرفته شوند، به‌ویژه در کارخانه‌های قدیمی‌تر یا آن‌هایی که فیلتراسیون مناسبی ندارند. آلودگی و تجمع رطوبت نیز در صورت عدم نگهداری سیستم‌های هوادهی، می‌توانند اسپارجرها را مسدود کنند .

راهکارهای عملی

• راهکار سریع: اسپارجر هوای معیوب را تعویض کنید .

• راهکار بلندمدت: سیستم‌های تمیزکاری درجا (Inline Cleaning) برای اسپارجرها نصب کرده و جریان هوا را برای تشخیص زودهنگام کاهش عملکرد، پایش کنید .

۴. نوسان کنترل سطح پالپ (Fluctuating Pulp Level Control)

علائم مشکل

سطوح در سلول‌های منفرد یا در سراسر سلول‌ها بالا و پایین می‌رود. اپراتورها اغلب برای حفظ کنترل تقلا می‌کنند و ممکن است علائمی مانند اتصال کوتاه (Short-circuiting) و افت عیار کنسانتره مشاهده شود.

ریشه‌های اصلی

کنترل سطح اغلب از طریق اتصالات مکانیکی یا دستگاه‌های شناور قدیمی انجام می‌شود که کند عمل می‌کنند. تنظیم نامناسب شیرها، نوسانات ناگهانی دوغاب، یا فرسودگی ابزار دقیق را نیز به این معادله اضافه کنید، در این صورت کل سیستم واکنشی می‌شود نه پیش‌بینی‌کننده .

راهکارهای عملی

• راهکار سریع: ابزار دقیق سطح را بازرسی و تمیز کنید، سنسورها را کالیبره مجدد کرده و در صورت نیاز کنترل‌کننده‌های PID را تنظیم مجدد نمایید.

• راهکار میان‌مدت: به شیرها و محرک‌های کنترلی با پاسخ سریع‌تر و دقت بالاتر ارتقا دهید.

• راهکار بلندمدت: دستگاه‌های مکانیکی را با سنسورهای هوشمند سطح با وضوح بالا که به سیستم‌های کنترلی یکپارچه شده‌اند، جایگزین کنید.

۵. نوسانات چگالی دوغاب (Slurry Density Fluctuations)

علائم مشکل

خوراک ورودی به مدار فلوتاسیون گاهی بسیار غلیظ است که منجر به ته‌نشینی مواد (Sanding) و پراکندگی ضعیف هوا می‌شود؛ و گاهی بسیار رقیق است که تجهیزات پایین‌دستی را بیش از حد بارگیری کرده و زمان ماند را کاهش می‌دهد.

ریشه‌های اصلی

تغییرپذیری چگالی معمولاً ناشی از ناپایداری در مدار بالادستی، نوسانات هیدروسیکلون، یا کنترل نامناسب آسیا است. اگر آب رقیق‌کننده به درستی کنترل یا پایش نشود، این نوسانات مزمن خواهند شد.

راهکارهای عملی

• راهکار سریع: با تنظیم آب رقیق‌کننده و بررسی جریان‌های بالادستی، چگالی را به صورت دستی متعادل کنید.

• راهکار میان‌مدت: چگالی‌سنج‌های آنلاین روی خوراک فلوتاسیون نصب کنید.

• راهکار بلندمدت: کنترل چگالی را در سیستم‌های کنترل پیشرفته (APC) یکپارچه کنید.

۶. ته‌نشینی مواد در سلول‌ها (Sanding in Cells)

علائم مشکل

اپراتورها ممکن است متوجه انباشت مواد در کف سلول‌ها شوند یا فروپاشی کند کف و تخلیه نامنظم را تجربه کنند. سلول‌ها ممکن است دچار اتصال کوتاه شده و همزن مکانیکی کارایی کمتری پیدا کند.

ریشه‌های اصلی

ته‌نشینی اغلب نشانه خوراک غلیظ، همزن ضعیف، یا عدم تعادل در مدار آسیاکنی است. اگر سلول به اندازه کافی مواد را در حالت معلق نگه ندارد، ذرات درشت ته‌نشین شده، حجم مفید سلول را کاهش داده و دینامیک فلوتاسیون را مختل می‌کنند.

راهکارهای عملی

• راهکار سریع: چگالی، اندازه خوراک و عملکرد آسیاکنی بالادست را بررسی کنید.

• راهکار میان‌مدت: همزن‌ها را بازرسی و نگهداری کنید تا از تعلیق مناسب مواد اطمینان حاصل شود.

• راهکار بلندمدت: استراتژی‌های کنترلی یکپارچه‌ای که آسیاکنی، فلوتاسیون و مدیریت باطله را به هم پیوند می‌دهد، پیاده‌سازی کنید.

۷. تأثیر تغییرات معرف‌ها و نادیده گرفتن فعل‌انفعالات چندمتغیره (Reagent Impact & Multivariable Interactions)

علائم مشکل

اپراتورها گزارش می‌دهند که بازیابی در شیفت‌های مختلف متغیر است یا تغییرات ناگهانی در کیفیت کنسانتره رخ می‌دهد، حتی زمانی که سایر پارامترها ثابت به نظر می‌رسند. دوزی که یک روز عالی عمل می‌کند، روز بعد کاملاً بی‌اثر است . همچنین، مدارهای تمیزکننده با جریان‌های برگشتی به نوسانات پایدار دچار می‌شوند .

ریشه‌های اصلی

این مشکل اغلب به غلظت متغیر معرف‌ها، افزودن دستی معرف‌ها، نوسانات خوراک، یا اختلاط ضعیف برمی‌گردد. بدون اتوماسیون یا کنترل بازخوردی، مصرف بیش از حد یا کمتر از حد معرف آسان است . کنترل‌کننده‌های ساده PID قادر به مدیریت فعل‌انفعالات پیچیده و تأخیرهای زمانی در سلول‌ها نیستند و عملکرد آن‌ها در مواجهه با این پیچیدگی‌ها افت می‌کند .

راهکارهای عملی

• راهکار سریع: غلظت معرف‌ها را بررسی کنید، آزمایش‌های هدفمند برای تعیین رژیم بهینه معرف‌ها انجام داده و منابع تغییرپذیری مانند تغییر نوع سنگ معدن را شناسایی کنید .

• راهکار میان‌مدت: سیستم‌های دوزینگ خودکار نصب کنید که جریان را بر اساس بازخورد مدار تنظیم می‌کنند . پایش معرف‌ها را در کنار تحلیل‌های تصویری کف قرار دهید .

• راهکار بلندمدت: کنترل چندمتغیره پیشرفته (APC) را پیاده‌سازی کنید. ابتدا یک لایه پایدارسازی با کنترل‌کننده چندمتغیره ایجاد کنید که می‌تواند بازیابی را افزایش و زمان راه‌اندازی را کاهش دهد. سپس لایه‌های پیشرفته‌تر کنترل عیار و استراتژی‌های مبتنی بر تصویر را به آن اضافه کنید .

سخن پایانی

مدارهای فلوتاسیون، سیستم‌های بسیار حساسی هستند که مشکلات کوچک در آن‌ها به سرعت بزرگ می‌شوند. یک اسپارجرِ گرفته یا سطح ناپایدار می‌تواند به افت قابل توجه بازیابی یا عیار منجر شود. اما با یک رویکرد ساختاریافته که شامل تشخیص علائم، درک ریشه‌های اصلی و اعمال راهکارهای طبقه‌بندی‌شده است، تیم‌های عملیاتی می‌توانند از آتش‌نشانی واکنشی به بهینه‌سازی پیشگیرانه گذر کنند.

طاشکو با درک عمیق از این چالش‌ها و با بهره‌گیری از تجربه گسترده در طراحی و ساخت تجهیزات فلوتاسیون (از جمله سلول‌های فلوتاسیون مکانیکی و ستونی)، آماده ارائه مشاوره فنی و اجرای راهکارهای بهینه‌سازی در پروژه‌های شماست.

برای دریافت مشاوره تخصصی در زمینه عیب‌یابی و بهینه‌سازی مدار فلوتاسیون کارخانه خود، با کارشناسان طاشکو تماس بگیرید. اطلاعات تماس در بخش ارتباط با ما قابل دسترسی است.