استانداردسازی عملکرد سرند ترومل آسیای گلوله ای کارخانه فاز دو مجتمع صنعتی و معدنی سراب بیجار​​​​​​​

  شیرکو شرفی(1)، کامران مصطفایی(2)، عبید فدائی(3)، عبدالله اجاقی ساریجلو(4)، رامین خسروی(5)
1- کارشناس ارشد تولید کارخانه فرآوری سنگآهن سراب بیجار 
2- استادیار گروه مهندسی معدن دانشگاه کردستان
3- مدیر تعمیر و نگهداری ماشین آالت صنعتی و معدنی سراب بیجار
4- سرپرست فرآوری کارخانه فاز یک و فاز دو سنگآهن سراب بیجار
5- جانشین سرپرست عملیات مجتمع سنگآهن سراب بیجار 

در خط تولید کارخانه کنسانتره فاز دو مجتمع صنعتی و معدنی سراب، محصول خردایش اولیه با دانه بندی 7 میلی متر به آسیای گلوله ای شماره ی ( 3/6×6/4 متر ) خوراک دهی می شود. یک سرند گرردان( 1/7×1/5 متر) در انتهای آسیای گلوله ای جهت طبقه بندی ذرات خرد شده درون آسیا قرار دارد که روزنه های صفحات آن 6 میلی متر است. ذرات عبوری از سرند جهت طبقه بندی، جدایش، سولفورزدایی و آبگیری به ترتیب به  هیدروسیکلون ، جداکننده های مغناطیسی، فلوتاسیون و فیلتردیسکی خوراک دهی می شوند. ذرات مانده روی سرند از طریق یک مجرا به بیرون آسیا منتقل می شوند و از آنجا مستقیم به بیرون کارخانه جهت خوراک دهی مجدد ارسال می گردند. در این مقاله با استفاده از پایش و بازرسی فرآیند مهم ترین دلایل افزایش مقدار ذرات به اشتباه تقسیم شده در سرند ترومل مشخص شد. در این سرند مهمترین دلیل افزایش ذرات ریز زیر 6 میلی متر بر روی سرند، ارتفاع کم مارییچ های درون سرند و عدم شستشوی ذرات ریز چسبیده به ذرات درشت شناسایی شد. با افزایش ارتفاع مارییچ ها از 70 میلی متر به 140 میلی متر و اضافه کردن یک گام مارپیچ در سطح سرند به دلیل افزایش زمان ماند و افزایش برخورد ذره به سطح سرند، مقدار ذرات به اشتباه تقسیم شده 62/68 درصد کاهش یافت. سپس با اضافه کرد دوش شستشو در سطح سرند به دلیل شستشوی کامل ذرات درشت، مقدار ذرات زیر 6 میلی متر روی سرند به 93/74 درصد نسبت به قبل از تغییرات کاهش یافت.

1. مقدمه

سرندهای گردان یا ترومل از یک سطح سرندی استوانه ای تشکیل شده اند که در انتهای مسیر تخلیه آسیا نصب می شوند. این سرند یکی از انواع سرندهای متحرک به حساب می آید و دارای هندسه ای استوانه ای شکلی است که معموال درون آن، مارییچ های (بافل هایی) قرار دارند. سرندهای گردان به صورت افقی با شیه ملایمی نصب می شوند[6 و7]. دوران سرند سبب می شود که ذرات با شیب ملایمی در جهت طولی لغزیده و به آسانی به طرف جلو جریان یابند. مسیر واقعی ذرات روی سطح سرند، حلزونی است[5]. بار اولیه به سرند از یک سوی استوانه وارد شده، و در اثر حرکت دورانی و شیب ملایم سرند بر روی کل سطح سرند توزیع می شوند و به سمت انتهای دیگر استوانه جریان می یابند[1 و3]. ذراتی که دارای ابعادی کوچک تر از چشمه های سرند هستند از آن ها عبور کرده و ذراتی که ابعاد آن ها بزرگ تر از چشمه های سرند هستند از انتهای دیگر استوانه خارج شده و مانده روی سرند را تشکیل می دهند[8].
در سال 1398، شبیه سازی نحوه حرکت ذرات و طبقه بندی مواد در سرندها با استفاده از روش اجزای گسسته توسط زارع انجام شد بر اساس نتایج آن، یک سرند ترومل آزمایشگاهی در مجتمع مس میدوک شهر بابک طراحی و ساخته شد. نتایج حاصل از شبیه سازی و روش آزمایشگاهی نشان داد که نحوه نصب و قرار گیری بافل ها روی صفحات سرند، تاثیر مستقیمی بر کارآیی سرند ترومل دارد. در همین راستا، طرح های عملیاتی مختلفی از نحوه قرارگیری بافل ها بر روی صفحات سرند که قابلیت ییاده سازی در مقیاس اصلی را داشته باشد، بررسی شد. نتایج نشان داد که انتخاب صحیح گام و ارتفاع بافل ها به میزان قابل توجهی بر عملکرد و کارآیی سرند تاثیر گذار است. به طوری که کاهش گام بافل های ترومل منجر به افزایش زمان ماند و برخورد بیشتر ذرات با صفحات سرند و در واقع افزایش احتمال عبور ذرات کوچک تر از روزنه های سرند می شود. در نتیجه، این پارامتر منجر به افزایش میزان عبوری مواد از سرند و کاهش مانده روی سرند می شود. همچنین، نتایج شبیه سازی نشان داد که ارتفاع بافل تاثیر بارزی بر ظرفیت سرند دارد و منجر به عبور نکردن ذرات از روی بافل ها و افزایش تماس ذرات با صفحات سرند و افزایش ظرفیت سرند ترومل می شود [4].

1-1 معرفی سرند ترومل آسیای گلوله ای شماره یک فاز دو​​​​​​​

محصول واحد سنگ شکن پس از رسیدن به ابعاد ریزتر از 7 میلی متر به آسیای گلوله ای ( 3/6×6/4 متر ) خوراک دهی می شود. یک سرند گردان یا ترومل در انتهای آسیای گلوله ای جهت طبقه بندی ذرات خرد شده درون آسیا قرار دارد. ذرات عبوری از سرند جهت طبقه بندی، جدایش، سولفورزدایی و آبگیری به ترتیب به هیدروسیلکون، جداکننده های مغناطیسی، سلول های فلوتاسیون و فیلتر دیسکی خوراک دهی می شوند. اما ذرات به اشتباه تقسیم شده و ذرات مانده روی سرند به بیرون کارخانه منتقل می شود. سرند ترومل آسیای گلوله ای شماره یک فاز دو از یک سطح سرندی استوانه ای تشکیل شده است. طول و قطر این سرند به ترتیب 1700 میلی متر و 1500 میلی متر هستند. روزنه های صفحات سرند 6 میلی متر است. همچنین در درون این سرند بافل هایی نصب شده اند که مجموع آن ها در امتداد یکدیگر، یک مارپیج در قسمت درونی این سرند تشکیل می دهند. ارتفاع این بافل ها 70 میلی متر است که وظیفه انتقال خوراک به سمت دهانه خروجی سرند را بر عهده دارند.

2. روش تحقیق​​​​​​​

برای بررسی کارایی طبقه بندی ذرات در سرند ترومل آسیای گلوله ای شماره یک فاز دو به طور منظم پایش های روزانه در قالب بازرسی فرآیند به صورت منظم انجام شد. بازرسی فرآیند بر مبنای مشاهده وضعیت کنونی مدار، نمونه گیری، تعیین ذرات به اشتباه تقسیم شده در سرند ترومل، بررسی عدم تطابق وضعیت موجود با استانداردهای راهبری، بررسی کارهای گذشته و استفاده از تجربه کارکنان و در نهایت تحلیل اطلاعات و ارائه راهکاری عملی انجام شد.

1-2 تعیین میزان ذرات به اشتباه تقسیم شده در سرند ترومل​​​​​​​

ذرات عبوری از سرند ترومل به هیدروسیکلون منتقل می شوند. مواد ماده روی سرند ترومل از طریق کانال خروجی متصل به سرند به بیرون سرند منتقل می شود و سپس از آنجا به بیرون کارخانه منتقل می گردد.
نمونه گیری از کانال انتقال ذرات کوچکتر از 6 میلی متری جهت تعیین میزان ذرات به اشتباه تقسیم شده در سرند ترومل انجام شد. پس از نمونه گیری از کانال انتقال ذرات کوچکتر از 6 میلی متر، نمونه ها فیلتر و خشک شدند و میزان ذرات به اشتباه تقسیم شده در3 مرحله بدست آمد.
الف: قبل از اصلاحات ( سرند ترومل و دوش شستشو)
ب: بعد از اصلاح سرند ترومل ( افزایش ارتفاع مارییچ ها، اضافه کردن یک عدد مارپیچ و نصب حلقه فشار شکن)
ج: بعد از اصلاح سرند و نصب دوش شستشو

خلاصه

کلمات کلیدی: سرند ترومل، مارپیچ، دوش شستشو، سنگ آهن، سراب

3. ارائه یافته ها و نتایج

1-3- اصلاح سرند ترومل با اضافه کردن ارتفاع و تعداد مارپیچ​​​​​​​

یکی از مهم ترین پارامترهای موثر در کارایی سرند ترومل ارتفاع مارپیچ است. در آسیای گلوله ای شماره یک فاز دو از مارییچ هایی با ارتفاع کم استفاده می شود که موجب عبور پالپ از روی آن ها و عدم تماس ذرات کوچکتر از 6 میلی متر با سطح سرند ترومال می شود. طی پایش های صورت گرفته مشخص گردید که ارتفاع مارییچ ها در این سرند 70 میلی متر می باشد (شکل -3 الف). در همین راستا در تعمیرات سالانه جهت افزایش زمان مانده مواد در سرند، ییشنهاد گردید که ارتفاع بافل ها به 140 میلی متر افزایش و همچنین طول گام بین مارپیچ ها با اضافه کرد یک مارپیچ کاهش یابد. به طوری که کاهش گام بافل های ترومل منجر به افزایش زمان ماند و برخورد بیشتر ذرات با صفحات سرند و کاهش مانده روی سرند می شود. همچنین با افزایش ارتفاع مارپیچ ظرفیت سرند افزایش ییدا کرده و منجر به عبور نکردن ذرات از روی مارپیچ ها و افزایش تماس ذرات با صفحات سرند و افزایش ظرفیت سرند ترومل می شود. به عبارت دیگر مشخص شد که با استفاده از یک مارپیچ ترومل با گام کوچکتر) به طوری که چرخش های بیشتری در طول ترومل وجود داشته باشد( مارپیچ ها بیشتر شبیه یک سد برای پالپ عمل می کنند. این امر باعث افزایش زمان ماند پالپ در داخل سرند ترومل برای طبقه بندی و کاهش کشیدگی عمودی پالپ و گلوله ها می شود (شکل -3 ب). بازرسی فرآیند نشان داد که یکی از دلایل اصلی افزایش حجم ذرات به اشتباه تقسیم شده در سرند ترومل آسیای یک، بالا بود سرعت پالپ خروجی از آسیا می باشد به طوری که پالپ تا نصف سرند پرتاب می شود. برای کاهش سرعت پالپ و استفاده از سطح حداکثری سرند، با قرار داد حلقه فشارشان در مقابل پالپ خروجی آسیا، از پرتاب شد و ریختن مواد بیرون آسیا جلوگیری شد. به عبارت دیگر با نصب حلقه فشارشان در ورودی سرند، زمان ماند پالپ در سرند افزایش پیدا کرد (شکل -3 ب).​​​​​​​

2-3- نصب دوش شستشو در سرند ترومل​​​​​​​

مواد معدنی ورودی به آسیاهای سرریز شونده پس از خردایش در خروجی توسط سرند ترومل طبقه بندی می شوند به این صورت که مواد ریزتر از اندازه ی روزنه ی سرند وارد مخازن هیدروسیلکون شده و موادی که اندازه ی آن ها بزرگتر از اندازه روزنه سرند باشد به عنوان بار برگشتی (روی سرندی) آسیا عبور می کنند.

طی پایش های صورت گرفته مشخص شد که بعد از اصلاحات انجام شده بر روی سرند، هنوز مقدار زیادی ذرات کوچکتر از 6 میلی متر به عنوان مانده روی سرند از آسیا خارج می شوند. مشخص شد هنگام عبور پالپ از سرند ترومل، ذرات ریزی که باید از روزنه های سرند عبور کنند و به مخازن هیدروسیلکون راه ییدا کنند به ذرات درشت چسبند و همراه آن ها به عنوان دورریز سرند به بیرون منتقل می شدند و نتیجه آن هدر روی ذرات ریز بود. برای رفع این مشکل ییشنهاد شد که از سرندشو برای شستشوی ذرات ریز چسبیده به ذرات درشت استفاده شود (شکل 4). بعد از نصب دوش شستشو مشخص گردید که مقدار ذرات به اشتباه تقسیم شده از 250 کیلوگرم بر ساعت به 42 کیلوگرم بر ساعت کاهش یافته است. ( شکل 5).

پس از نمونه گیری از مجرای انتقال ذرات کوچک تر از 6 میلی متر، نمونه ها فیلتر و خشک شدند که نتایج این نمونه ها در نمودار شماره یک آمده است و مشخص شد که ذرات به اشتباه تقسیم شده در حالتی که ارتفاع مارپیچ 70 میلی متر افزایش و یک گام مارپیچ اضافه شده نسبت به حالت قبل 62/68 درصد کاهش پیدا کرده است. همچنین مشخص شد با نصب دوش شستشو بعد از تغییرات سرند نسبت به حالت قبل از تغییرات 93/74 درصد ذرات کوچتر از 6 میلی متر بر روی سرند کاهش پیدا کرده است.

3-3- نتایج اعمال تغییرات بر روی سرند ترومل

4. نتایج و پیشنهادات​​​​​​​

-طی پایش های صورت گرفته مشخص گردید که مهم ترین مشکلات بخش سرند ترومل آسیای گلوله ای شماره یک فاز دو، کم بود ارتفاع مارپیچ ها و عدم دوش شستشو سرند می باشد که باعث عبور پالپ از روی مارپیچ ها انتقال و راهیابی ذرات به اشتباه تقسیم شده به دورریز آسیا می باشد.
- در راستای افزایش کارایی سرند ترومل آسیا گلوله ای شماره یک، ابتدا ارتفاع مارپیچ 70 میلی متر افزایش داده شد و سپس برای افزایش زمان ماند در سرند گردان جهت طبقه بندی بهتر و کاهش کشیدگی عمودی پالپ، یک مارپیچ دیگر در سطح ترومل اضافه گردید.
- برای کنترل فشار پالپ خروجی از آسیا، در ورودی سرند ترومل یک حلقه فشارشان اضافه گردید با نصب حلقه فشارشان در مقابل پالپ خروجی آسیا، از پرتاب شدن و ریختن مواد به بیرون از آسیا جلوگیری شد.
-بعد از اصلاح سرند ترومل مشخص گردید که هنوز مقدار زیادی ذرات به اشتباه تقسیم شده که به ذرات درشت چسبیده شده بود از سرند ترومل به عنوا دور ریز (برگشتی ) از سرند خارج می شود سپس برای حل این مشکل ییشنهاد نصب دوش شستشو در سرند اجرایی گردید.
- با توجه به افزایش ارتفاع مارپیچ ها و اضافه کردن یک ردیف مارپیچ در سرند ترومل و نمونه گیری از مجرای انتقال ذرات کوچکتر از 6 میلی متر مشخص شد که این اقدامات در سرند ترومل آسیا گلوله ای شماره یک فاز دو بسیار موثر است. به طوری که، مشخص شد ذرات به اشتباه تقسیم شده در سرند ترومل بعد از تغییرات 62/68 درصد کاهش یافته است.
- با اصلاحات انجام شده بر روی سرند و نصب دوش شستشو در سرند ترومل آسیای شماره یک مشخص شد که ذرات به اشتباه تقسیم شده در سرند ترومل نسبت به قبل از تغییرات به میزا 93/74 درصد کاهش یافته است.​​​​​​​

5. تقدیر و تشکر

از مدیران و کارکنان مجتمع سنگ آهن سراب بیجار به دلیل همکاری های لازم جهت اجرای این تحقیق و همچنین به دلیل اجازه انتشار مقاله، تقدیر و تشکر به عمل می آید.

6. مراجع

1.Sinnott, M.P., Cleary, W. and Morrison, R. D., 2017. "Combined DEM and SPH simulation of overflow ball mill discharge and trommel flow", Minerals Engineering, 108, 93-108
​​​​​​​2. M.R.G.S.M.H., Hekmati, 2011. M., "A new baffles system in sag mill trommel at the Shahrebabak copper complex"
​​​​​​​3.PalaniPalaniandy S., Yahyaei M, Powell M.; 2017; “Assessment of hydrocyclone operation in gravity induced stirred mill circuits”. Elsevier; Minerals Engineering 108 (2017) 83–92 

4. زارع، پ. (1398)، "طراحی بهینه عملارد ترومل آسیای نیمه خودشان کارخانه تغلیظ مجتمع مس میدوک شهر بابک،" پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشیاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته ، کرمان .   
5. رضایی، ب. (1376)، "تکنولوژی فرآوری مواد معدنی "خردایش و طبقه بندی،" موسسه تحقیقاتی و انتشاراتی نور، چاپ اول. .
6 بنیسی، ص. (1397)، "جزوه مهندسی خردایش،" دانشگاه شهید باهنر کرمان
7. یزدان پناه ، م. ح. و هماارا . ( 1402)، "بهینه سازی عملکرد سرند گردان خطوط تولید کنسانتره ،5 6 و7 شرکت معدنی و صنعتی گلگهر، " مجموعه مقالات یازدهمین کنفرانس مهندسی معدن ایران ، دانشگاه تربیت مدرس، تهران ، ایران ، 11-9 خرداد ماه، 1402

شرکت دانش‌بنیان کانی فرآوران بن فن، با بهره‌گیری از توانایی‌های فنی برتر و تجربه نیروهای متخصص، در زمینه طراحی، ساخت، و نصب تجهیزات سبک و سنگین در صنایع فرآوری مواد معدنی از جمله بالمیل، رادمیل، سلول‌های فلوتاسیون، تیکنر، درام ­فیلتر،­ دیسک­ فیلتر، درایر، کوره‌های ذوب، کاندیشنر، انواع مخازن، سپراتور و غیره فعالیت می‌نماید. 
با ارائه خدماتی با کیفیت و با بهره‌گیری از توان و ظرفیت طراحی پایه و تفصیلی، این شرکت توانسته است تجهیزاتی را با استفاده از تکنولوژی‌های نوین و با توجه به نیازهای صنایع فرآوری مواد معدنی مختلف ارائه دهد. از جمله صنایعی که شرکت بن فن در آنها فعالیت دارد می‌توان به صنایع مس، آهن، سرب، روی، و خط تولید آهک هیدراته اشاره کرد.
شرکت کانی فرآوران بن فن با تمرکز بر بهره‌وری، کیفیت و ایمنی، امیدوار است در بهبود فرآیندهای فرآوری مواد معدنی مؤثر باشد و نقش مهمی در پیشرفت صنعت معدن و فرآوری مواد معدنی در کشور عزیزمان ایران داشته باشد.

نیاز به مشاوره رایگان دارید؟ با ما تماس بگیرید!