چکیده

فلوکولانتها با هدف کاهش هزینههای سرمایهای و عملیاتی بطور گسترده در مرحله آبگیری صنایع معدنی و شیمیایی بکار میروند. شرایط آمادهسازی محلول فلوکولانت یکی از عوامل موثر بر کارایی آن در مرحله لختهشدگی و در نتیجه در فرایندهای تهنشینی و فشردگی تیکنرها است. آمادهسازی بهینه فلوکولانت، نه تنها در کاهش نرخ مصرف فلوکولانت برای دستیابی به نرخ تهنشینی مشخص موثر است، بلکه راندمان آبگیری را نیز افزایش میدهد. در این پژوهش تاثیر زمان آمادهسازی و غلظت محلول فلوکولانت بر کارایی فلوکولاسیون باطله مجتمع مس شهربابک مورد ارزیابی قرار گرفت. برای ارزیابی کارایی فلوکولاسیون، آزمایشهای تهنشینی انجام شد و سرعت تهنشینی در هر آزمایش ثبت گردید. بررسی نتایج نشان داد، با افزایش غلظت محلول فلوکولانت از ۰/۱ تا ۱ گرم بر لیتر، زمان بهینه مورد نیاز برای آمادهسازی فلوکولانت از حدود ۴۵ دقیقه تا حدود ۸۰ دقیقه افزایش مییابد.

کلیدواژهها: تیکنر، فلوکولاسیون، زمان آمادهسازی، غلظت محلول فلوکولانت، سرعت تهنشینی

-۱مقدمه

فلوکولانتها پلیمرهای با وزن مولکولی بالا است که در فراوری مواد معدنی با هدف ایجاد مجموعه ذرات (Aggregate) مورد استفاده قرار میگیرند. این عامل شیمیایی در فرایندهایی مانند آبگیری تیکنر، فیلتراسیون و فلوتاسیون بکار میرود[۱]،[۲]،.[۳] مکانیسم عملکرد فلوکولانت بدین صورت است که با جاذبه الکتریکی یا پیوند هیدروژنی روی سطح ذرات جامد جذب میشود و موجب ایجاد مجموعه ذرات میشود. بدین صورت فرایند مورد نظر به جای تک ذره روی مجموعه ذرات عمل میکند.
یکی از عوامل موثر در کارایی لختهشدگی (Flocculation) شرایط آمادهسازی فلوکولانت است. در فرایند آماده-سازی، محلول فلوکولانت از حل شدن پودر جامد در آب در زمان و غلظت مشخص بدست میآید. بنابراین زمان آماده-سازی محلول فلوکولانت نقش تعیین کنندهای در آمادهسازی آن و در نتیجه کارایی لختهشدگی دارد.

اوون و همکاران نشان دادند فرایند آمادهسازی فلوکولانت را میتوان به ۴ مرحله تقسیم کرد[۴]و.[۵] در مرحله اول پودر جامد فلوکولانت به ژلهای بزرگ تبدیل میشود. در این شرایط بخشی از محتوای پلیمر بصورت تک زنجیر در محلول حل شده که حدود ۴۰ درصد از محتوای کل زنجیرهای پلیمر را به خود اختصاص میدهد. در مرحله دوم ژل-ها در محلول حل میشوند، بطوریکه دیگر ژلی در محلول دیده نمیشود. در این شرایط همه محتوای پلیمر بصورت

-۷ دانشجوی دکﱰی فراوری مواد، عضو باشگاه پژوهشگران جوان، دانشگاه شهید باهنر کرمان، (M.R.Garmsiri@Gmail.com)

-۸ عضو هیات علمی ﲞش مهندسی معدن، گروه فرآوری مواد، دانشگاه شهید باهنر کرمان، (Hshirazi@uk.ac.ir)9131414553

۴۱۸

تک زنجیر وجود ندارد و برخی از زنجیرها در هم تنیده شدهاند که به نظر میرسد در لختهشدگی نقش بارزی ندارند. در مرحله سوم که زمان بهینه آمادهسازی فلوکولانت است، بیشترین تعداد تک زنجیر پلیمر در محلول وجود دارد. در این شرایط مقدار فلوکولانت مورد نیاز برای دستیابی به سطح مشخصی از لختهشدگی به حداقل مقدار میرسد. در مرحله چهارم در اثر آمادهسازی بیش از حد کارایی فلوکولانت کاهش مییابد. این مساله به تغییر ساختار زنجیر پلیمر در اثر حل شدن پیوندهای هیدروژنی بین اجزا نسبت داده شده است[۴]و.[۶] شکل ۱ مراحل چهار گانه آمادهسازی فلوکولانت را نشان میدهد. ذکر این نکته ضروری است که مراحل چهار گانه ذکر شده میتوانند هم پوشانی داشته باشند.

شکل : ۱ مراحل چهار گانه آمادهسازی فلوکولانت[۴]

در پژوهشی که توسط اوون و همکاران انجام شد، زمان بهینه آمادهسازی فلوکولانت ۷۲ ساعت تخمین زده شد. بدیهی است زمان بهینه آمادهسازی به نوع فلوکولانت بستگی دارد. در مجتمع مس شهربابک، در پژوهشی زمان آمادهسازی بهینه در غلظت ۰/۱ گرم بر لیتر حدود ۵۰ دقیقه تخمین زده شده بود.[۷]

در اغلب موارد زمان آمادهسازی در صنعت کمتر از یک ساعت است. بنابراین در صورتی که بتوان در این شرایط با تغییر سایر عوامل آمادهسازی فلوکولانت را بهبود بخشید، مصرف فلوکولانت کاهش خواهد یافت. کاهش مصرف فلوکولانت نه تنها موجب کاهش هزینههای فرایند خواهد شد بلکه انتقال باطله غلیظ شده به محل انباشت به دلیل کاهش تنش تسلیم برشی سادهتر انجام خواهد شد. علاوه بر آن با کاهش مصرف فلوکولانت از مشکلات احتمالی ناشی از انتقال فلوکولانت به جریان سرریز جلوگیری خواهد شد. در این پژوهش تاثیر زمان آمادهسازی بر کارایی فلوکولاسیون باطله مجتمع مس شهربابک در غلظتهای مختلف بررسی خواهد شد. هدف از این پژوهش تعیین زمان آمادهسازی مناسب برای دستیابی به فلوکولاسیون بهینه است