پایان نامه ارشد:طراحی سلول فلوتاسیون ستونی در مقیاس پایلوت بر مبنای نتایج آزمایشگاهی

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :مهندسی معدن

گرایش :فراوری مواد معدنی

عنوان : طراحی سلول فلوتاسیون ستونی در مقیاس پایلوت بر مبنای نتایج آزمایشگاهی(مطالعه موردی فسفات اسفوردی)

دانشگاه یزد

دانشکده مهندسی معدن و متالورژی

گروه مهندسی معدن

پایان نامه

برای دریافت درجه کارشناسی ارشد مهندسی معدن

گرایش فراوری مواد معدنی

 

طراحی سلول فلوتاسیون ستونی در مقیاس پایلوت بر مبنای نتایج آزمایشگاهی(مطالعه موردی فسفات اسفوردی)

استاد راهنما : دکتر خداکرم غریبی

استاد مشاور: دکتر علی دهقانی

 

تیر 93

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)چکیدههدف اصلی در این تحقیق طراحی و امکان سنجی بکارگیری سلول فلوتاسیون ستونی در مقیاس نیمه صنعتی به جای سلول های مکانیکی در مدار فراوری فسفات اسفوردی بر اساس نتایج مطالعات آزمایشگاهی بوده است. برای این منظور از مدل فینچ و دوبای استفاده شده است. در این خصوص آزمایش هایی جهت تخمین ثابت سینتیک جمع آوری فسفات و آهن انجام شده وتاثیر پارامتر عملیاتی سرعت ظاهری گاز بر روی آنها مورد بررسی قرار گرفته است. بر این اساس ثابت سینتیک برای عناصر فسفات و آهن به ترتیب 241/ 0(min-1) و 199/0(min-1) بدست آمد. پارامتر متداول دیگری که در بزرگ مقایس نمایی مورد استفاده قرار می گیرد، ظرفیت حمل است. مقدار این فاکتور برای دو عمق کف 80 و 45 سانتیمتر برابر 0135/0 و 022/0(  بدست آمد. در نهایت بر اساس پارامترهای موجود در فلوشیت کارخانه و بر اساس خوراک ورودی 5 تن بر ساعت، سلول پایلوت طراحی شده است. با توجه به محاسبات طراحی و بزرگ مقیاس نمایی ستون پایلوتی با  قطر 24/0 متر و ارتفاع 7 متر طراحی گردید. برای تعیین مناسب‌ترین محل بکارگیری سلول ستونی در مدار فرآوری کارخانه فسفات اسفوردی، با قرار دادن سلول ستونی در مراحل ﭘﺮﻋﻴﺎرﻛﻨﻲاوﻟﻴﻪ (راﻓﺮ) ، ﭘﺮﻋﻴﺎر ﻛﻨﻲ  ﺛﺎﻧﻮﻳﻪ  (اسکونجر) و ﻛﻠﻴﻨﺮ آزمایش‌هایی انجام شد. به منظور مقایسه، برای هر آزمایش با سلول ستونی، بطور همزمان از سلول‌های مکانیکی در تمام مراحل نمونه برداری انجام شد. مقدار بازیابی و عیار سلول ستونی با توجه به عیار آپاتیت بار ورودی به مراحل مختلف رافر، اسکونجر و کلینر به ترتیب 5/13، 5/3 و 5/34 بازیابی و عیار کنسانتره و هر مرحله به ترتیب 59%-5/36%، 66/27%-61/16% و 87%-41/39% بوده است. با توجه به اینکه بازیابی و عیار سلول ستونی به عنوان رافر از حالت های دیگر برتری نسبی داشت، لذا بهترین محل بکارگیری سلول ستونی در مرحله رافر می باشد.واژه های کلیدی:فلوتاسیون ستونی، بزرگ مقیاس نمایی،ظرفیت حمل،سینتیک جمع اوری، طراحی پایلوت ،فسفات اسفوردی          فهرست مطالبعنوان                                                                                                                    صفحهفصل اول: مقدمه 11-1-تاریخچه 21-2-مجتمع صنعتی و معدنی فسفات اسفوردی 31-2- 1- معدن فسفات اسفوردی 31-2-2- کارخانه فسفات اسفوردی 51-2-2-1-  فلوتاسیون آپاتیت 51-2-2-2- بازیابی کنسانتره آهن 81-3- ماشین های فلوتاسیون ستونی 91-3-1- ﻃﺮحﻛﻠﻲوﻧﺤﻮهﻛﺎر 101-4- پارامترهای عملیاتی موثر در عملکرد ستون های فلوتاسیون 141-4-1-  ﻣﺎﻧﺪﮔﻲﮔﺎز 141-4-2- سرعت ظاهری گاز 151-4-3- سرعت ظاهری سطح حباب 181-4-4- سطح ویژه حباب 191-4-5- سطح ویژه مشترک 191-6- بررسی الگوهای اختلاط در ستون های فلوتاسیون 201-6-1- الگوی جریان پیستونی 211-6-2- الگوی جریان مخلوط کامل 22فصل دوم: مروری بر تحقیقات گذشته 252-1- کاربرد سلول ستونی در ایران 262-1-1 کاربرد در مقیاس آزمایشگاهی 262-1-2- کاربرد در مقیاس نیمه صنعتی 272-2- مقدمه ای بر روش های طراحی و بزرگ مقیاس نمایی ستون های فلوتاسیون 282-3- بحث سینتیکی فلوتاسیون و کاربرد آن در طراحی و بزرگ مقیاس نمایی ستونهای فلوتاسیون 302-4- محدودیتهای روش سینتیکی در طراحی و بزرگ مقیاس نمایی ستونهای فلوتاسیون 322-5- تقابل بین زونهای جمع آوری و کف 352-6- مدل بزرگ مقیاس نمایی و طراحی 372-6- 1- فرآیند جمع‌آوری ذرات 372-6-2- ظرفیت حمل: 402-6-3- سطح جانبی حباب‌سازها 402-7- متوسط زمان ماند ذرات در ستون فلوتاسیون 412-7-1- مفهوم توزیع زمان ماند در سیستمهای ایده آل 412-7-2- توزیع زمان ماند در رآکتورهای واقعی 432-8- نرخ حمل و ظرفیت حمل جامد در ستونهای فلوتاسیون 452-8-1 مدلهای تجربی ظرفیت حمل 462-9-مدل ثابت سینتیک جمع اوری در ستونهای فلوتاسیون 49فصل سوم: روش تحقیق و مواد 503-1- روش های تجربی تعیین متوسط زمان ماند 513-1-1- روش انجام آزمایش های RTD 523-2- روش اندازه گیری ظرفیت حمل 543-2-1- روش انجام آزمایش ظرفیت حمل 553-3- روش های اندازه گیری ثابت سینتیک جمع آوری 573-3-1- تخمین ثابت سینتیک از طریق آزمایش های ناپیوسته 573-3-2- تخمین ثابت سینتیک از طریق آزمایش های پیوسته 583-3-3- روش انجام آزمایش سینتیک ناپیوسته 593-4- اندازه‌گیری پارامترهای عملیاتی 603-4-1- اندازه‌گیری دبی هوا،دبی پالپ و آب شستشو 613-4-2- اندازه گیری ماندگی گاز 623-4-3- اندازه گیری عمق کف 633-5- تعیین مناسب‌ترین محل بکارگیری سلول ستونی 653-5-1- استفاده از سلول ستونی در مرحله پرعیارکنی اولیه (رافر) 653-5-2-استفاده از سلول ستونی در مرحله اسکونجر 663-5-3- کاربرد سلول ستونی در مرحله پرعیارکنی نهایی 67فصل چهارم: ارائه یافته ها و نتایج 684-1- نتایج آزمایش های ظرفیت حمل 694-1-1- تحلیل آزمایشات 704-1-2- تخمین ظرفیت حمل 734-1-3- تخمین ظرفیت حمل با استفاده از مدل های موجود 744-2- نتایج آزمایش سینتیک ناپیوسته 764-2-1- تصحیح عیارها برای برقراری موازنه جرم 764-2-2- نتایج آزمایش 764-3- نتایج آزمایش RTD 814-4- نتایج محاسبات بزرگ مقیاس نمایی و طراحی 844-4-1- محاسبه درصد کانیها در خوراک 854-4-2- ثابت سینتیک جمع آوری 854-5- محاسبات مرحله به مرحله بزرگ مقیاس نمایی 854-5-1- مراحل طراحی 874-5-2- بزرگ مقیاس نمایی با استفاده از ظرفیت حمل 894-6- طراحی ستون پایلوت 904-6-1- طراحی اسپارجرها 914-6-2- بخش ته ریز ستون 924-6-3- ارتفاع کلی ستون 934-6-4- محل ورودی خوراک 934-6-5- طراحی لاوک 944-6-6- دوش ها 954-6-7- سیستم اندازه گیری ماندگی گاز 954-6-8- سیستم اندازه گیری و کنترل عمق کف 964-7- نتایج استفاده از سلول ستونی به جای سلول های مکانیکی در مراحل مختلف مدار فلوتاسیون 984-7-1- نتایج استفاده از سلول ستونی به جای سلول های مکانیکی در مراحله پر عیار کنی اولیه 984-7-2- نتایج استفاده از سلول ستونی به جای سلول های مکانیکی در مراحله پر عیار کنی ثانویه(اسکونجر) 1014-7-3- نتایج کاربرد سلول ستونی در مرحله پرعیارکنی نهایی 1034-7-4- نتایج مقایسه انرژِی مصرفی (برق)سلول ستونی با سلول های مکانیکی در مرحله پرعیار سازی نهایی 106فصل پنجم: بحث، نتیجه گیری و پیشنهادات 1075-1- بحث 1085-2- نتیجه گیری 1095-3- پیشنهادها 109منابع و مراجع 111پیوست 113پیوست یک: تحلیل واریانس 114پیوست دو: روش لاگرانژ 119پیوست سه: نتایج آنالیزهای شیمیایی 122پیوست چهار : نقشه های ساختمانی و فلوشیت کارخانه مجتمع فسفات اسفوردی 129     فهرست جداولعنوان                                                                                                                    صفحهجدول 2-1: تغییرات زمان واکنش بدون بعد (عدد دامکولر) با ارتفاع زون بازیابی 34جدول 2-2: تغییرات عدد دامکولر با ارتفاع زون بازیابی در دو جریان پیستونی و مخلوط کامل 34جدول 2-3:داده های مورد استفاده در بدست آوردن ظرفیت حمل 47جدول 3-1: الگوریتم نرمال کردن توزیع زمان ماند 52جدول 3-2: شرایط عملیاتی اعمال شده در تستهای ظرفیت حمل 57جدول3-3: تست انجام شده و هدف آن 60جدول4-1:آزمایشات انجام شده در عمق کف 80 سانتیمتر 69جدول4-2:آزمایشات انجام شده در عمق کف 45 سانتیمتر 70جدول 4-3: بدست آوردن میانگین و مجموع برای داده های جدول 4-4 71جدول 4-4: محاسبه  برای داده های جدول 4-6 71جدول 4-5: بدست اوردن میانگین و مجموع برای داده های جدول 4-5 72جدول 4-6 : محاسبه  برای داده های جدول 4-8 72جدول 4-7:مقادیر میانگین نرخ حمل 73جدول 4-8 : مقایسه ظرفیت های حمل های حاصله از آزمایشات با مدل های تجربی 75جدول 4-9: نتایج آزمایشگاهی و محاسباتی تست سینتیک ناپیوسته 78جدول 4-10 : رایط عملیاتی اعمال شده و نتیجه بدست آمده از تست سینتیک ناپیوسته 81جدول 4-11: شرایط عملیاتی اعمال شده در تست های RTD 83جدول 4-12: نتایج آزمایش ها تعیین متوسط زمان ماند 83جدول 4-13: مشخصات خوراک ورودی به مرحله پرعیارکنی نهایی 86جدول 4-14: مشخصات ستون پایه 86جدول4-15:کارآیی مورد نظر ستون فلوتاسیون 86جدول 4-16: محاسبه بازیایی جرمی کل کنسانتره 88جدول 4-17: مقایسه کارآیی سلول ستونی هنگام استفاده در مرحله پرعیارکنی اولیه (رافر) با سلول‌های مکانیکی 100جدول 4-18: کارآیی سلول ستونی هنگام استفاده در مرحله اسکونجر 102جدول 4-19: مقایسه کارآیی سلول ستونی هنگام استفاده در مرحله پرعیارکنی نهایی با سلول‌های مکانیکی این مرحله 105  فهرست شکل هاعنوان                                                                                                                    صفحهشکل 1-1: نمایی از معدن فسفات اسفوردی   4شکل1-2: نمایی از واحد فلوتاسیون آپاتیت   7شکل 1-3: نمای کلی سلول فلوتاسیون ستونی مورد استفاده در تحقیق   9ﺷﻜﻞ1-4: (a) ﺷﻤﺎیﻛﻠﻲﻳﻚﺳﺘﻮنﻓﻠﻮﺗﺎﺳﻴﻮن (b) ساختمان کف در ستون فلوتاسیون     11ﺷﻜﻞ1-5: روشﻫﺎی اﻧﺪازهﮔﻴﺮیﻣﺎﻧﺪﮔﻲﮔﺎز    15شکل 1- 6: سرعت ظاهری پیشنهادی برای گاز باتوجه به ابعاد ذرات GL&V/Dorr-Oliver   17شکل 1-7: نشان دهنده سطح فرضی و شار عبوری حباب   19شکل 2-1: تقابل بین دو زون جمع آوری و کف   36شکل 2-2: مدل های weller و n-mixer برای راکتورهای واقعی   44شکل3-1: ( a) دستگاه مورد استفاده در اندازه گیری (PH) (b) ظروف جهت اندازه گیری PHخروجی   53شکل 3-2: نرم افزارRTDWEN تحت اکسل و منحنی  توزیع زمان ماند در تست RTD   54شکل 3-3: نمایی از مخزن خوراک دهی به سلول ستونی نصب شده کارخانه فسفات اسفوردی   62شکل 3-4: اندازه گیری ماندگی گاز با استفاده از اختلاف فشار   63شکل 3-5 : استفاده از مانومتر برای تعیین عمق کف   64شکل 3-6:محل قرارگیری سلول فلوتاسیون ستونی مرحله رافر در مدار کارخانه فسفات اسفوردی   66شکل 3-7:محل قرارگیری سلول فلوتاسیون ستونی مرحله اسکنوجردر مدار کارخانه فسفات اسفوردی   66شکل 3-8: محل قرارگیری سلول فلوتاسیون ستونی درمدار کارخانه فسفات اسفوردی در مرحله کلینر   67شکل 4-1:نحوه چیدن اسپارجرها (a)دید از بالا(b) دید از جلو   92شکل 4-2: طرح کلی بخش ته ریز؛(a) دید از بالا(b) دید از جلو   92شکل 4-3: طراحی محل ورودی خوراک   93شکل 4-4: طرح کلی لاوک(a)دید از بالا(b) دید از جلو   94شکل 4-5: طرح پیشنهادی برای دوش های آب   95شکل 4-6: نمای کلی  از سلول ستونی پایلوت طراحی شده و قسمت های مختلف آن   97شکل 4-7: مقایسه کارایی جدایش  سلول‌های مکانیکی مرحله پرعیارکنی اولیه با سلول ستونی در این مرحله   98شکل 4-8: مقایسه تغییرات بازیابی  سلول‌های مکانیکی مرحله پرعیارکنی اولیه با سلول ستونی در این مرحله   99شکل 4-9: مقایسه تغییرات عیار  سلول‌های مکانیکی مرحله پرعیارکنی اولیه با سلول ستونی در این مرحله   99شکل 4-10: تغییرات بازیابی ،عیار،کارایی جدایش  سلول‌ ستونی مرحله اسکونجر   101شکل 4-11: مقایسه تغییرات بازیابی  سلول‌های مکانیکی مرحله پرعیارکنی نهایی با سلول ستونی در این مرحله   103شکل 4-12: مقایسه کارایی جدایش  سلول‌های مکانیکی مرحله پرعیارکنی نهایی با سلول ستونی در این مرحله   104شکل 4-13: مقایسه تغییرات عیار  سلول‌های مکانیکی مرحله پرعیارکنی نهایی با سلول ستونی در این مرحله   104       فهرست نمودارهاعنوان                                                                                                                    صفحهنمودار1-1: ﻣﺎﻧﺪﮔﻲﮔﺎزﺑﻪﺻﻮرتﺗﺎﺑﻌﻲازﻧﺮخﮔﺎزدﻫﻲ 16نمودار1-2: ارتباط بین db، sbو jgدر jlثابت 20نمودار 1-3: بازیابی با استفاده از مدل جریان پیستونی و به صورت تابعی از عدد پراکندگی،ثابت سرعت سینتیکی و زمان ماند(بیانگر حالت نموداری معادله1-12) 23نمودار2-1: مقادیر پیش بینی شده برای بازیابی به عنوان تابعی از عدد دامکولر 32نمودار2-2: توزیع زمان ماند در الگوی جریان پیستونی 42نمودار 2-3: توزیع زمان ماند در الگوی جریان مخلوط کامل 43نمودار2-4:نمودار Ca بر حسب 47نمودار2-5:عدم وابستگی ظرفیت حمل به سرعت ظاهری گاز در m/s 5/1   48نمودار 4-1: منحنی نرخ حمل برای عمق کف 80 سانتی متر 73نمودار 4-2: منحنی نرخ حمل برای عمق کف 45 سانتی متر 74نمودار 4-3 : مقایسه ظرفیت های حمل حاصله از آزمایشات با مدل های تجربی 76نمودار4-4: منحنی بازیابی – زمان برای تست سینتیک ناپیوسته 79نمودار 4-5: رابطه سینتیکی شناور شدن  فسفات در سلول ستونی 79نمودار4 -6: تعیین ثابت سینتیکی فسفر برای تست سینتیک ناپیوسته 80نمودار 4-7: رابطه سینتیکی شناور شدن  آهن در سلول ستونی 80نمودار4-8: تعیین ثابت سینتیکی آهن برای تست سینتیک ناپیوسته 80نمودار 4-9: تغییرات غلظت ماده ردیاب در خروجی سلول ستونی مورد آزمایش 82نمودار 4-10: تغییرات غلظت ماده ردیاب در خروجی سلول ستونی مورد آزمایش بر اساس تکرار و زمان نمونه گیری 82نمودار4-11: تغییرات متوسط زمان ماند با توجه به نرخ خوراک دهی به سلول فلوتاسیون ستونی 84نمودار4-12: تغییرات متوسط زمان ماند با توجه به میزان گازدهی به سلول فلوتاسیون ستونی 84نمودار 4-13: رابطه عیار ـ بازیابی  برای سلول‌های مکانیکی و سلول ستونی در مرحله پرعیارکنی اولیه 98نمودار 4-14: رابطه عیار ـ بازیابی  برای  سلول ستونی در مرحله اسکونجر 101نمودار 4-15: رابطه عیار ـ بازیابی  برای سلول‌های مکانیکی و سلول ستونی در مرحله پرعیارکنی نهایی 103  
فصل اول:
مقدمه
       

1-1-تاریخچه

اولین بار ستون های فلوتاسیون صنعتی در اواسط دهه 1910 توسط Gahl در کمپانی مس Inspiration طراحی و نصب گردید اما موفقیت های اصلی و تجاری این تکنیک در دهه 1960 توسط Wheeler و Boutin که مشکلات ناشی از ته نشینی ذرات روی حبابسازها را رفع کرده بودند،آغاز گردید و به طور گسترده ای برای آرایش مواد معدنی مختلف مانند مس و مولیبدینیت،مس و نیکل،سیلیس و آهن،ذغال سنگ و ناخالصی های آن،سرب و روی و فسفات استفاده شد[1].توجه اصلی به فلوتاسیون ستونی و کاربرد آن در کانه آرایی در سال 1980 اغاز گردید و در این زمان اولین سلول ستونی صنعتی در معدن Gaspe در کانادا طراحی و نصب شد. امروزه سلول های ستونی دستخوش تغییرات زیادی شده اند.به دلیل اینکه فلوتاسیون ستونی اولین بار توسط متخصصین کانادایی ثبت گردید گاهی به ان سلول کانادایی نیز گفته می شود[2].در ایران اولین بار ستون فلوتاسیون نیمه صنعتی در کارخانه پایلوت پلنت مجتمع مس سرچشمه توسط دکتر بنیسی و همکارانش طراحی و ساخته شدو تست های مختلفی بر روی کارایی و قابلیت کاربرد آن در طرحهای توسعه ای کارخانه تغلیظ مس سرچشمه انجام گرفت و توانایی آن برای ارتقاء کارایی فلوتاسیون به اثبات رسید[3].با توجه به کاربرد روزافزون این سلول های فلوتاسیون،کسب تجربه های عملی و گسترش دانسته های تئوری در مورد فرایندهای جدایش در انها ضروری است.از آنجایی که یکی از مهمترین قسمت های سلول فلوتاسیون ستونی بخش کنترل اتوماتیک انها می باشد،وجود بخش کنترل و ابزار دقیق بر روی کارایی ستون اثر بسزایی دارد و به کمک آن می توان فرایند جدایش در ستون را به خوبی تنظیم و کنترل نمود و شرایط فرآیند جدایش مواد را بهبود بخشید.تعداد صفحه : 195قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید