افزایش کارایی فیلتر خلاء نواری مجتمع معدنی گل گهر با استفاده از پارامترهای فرآیندی

آذرگون جهرمی, احمد; نادری, حجت; قره داغی, محمد

doi:10.30479/jmre.2019.11194.1290

افزایش کارایی فیلتر خلاء نواری مجتمع معدنی گل گهر با استفاده از پارامترهای فرآیندی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

¹ کارشناسی ارشد، فرآوری مواد معدنی، گروه مهندسی معدن، دانشکده معدن و متالورژی، دانشگاه یزد، یزد

² استادیار، فرآوری مواد معدنی، گروه مهندسی معدن، دانشکده معدن و متالورژی، دانشگاه یزد، یزد

³ کارشناسی ارشد، فرآوری مواد معدنی، شرکت معدنی و صنعتی گل گهر، سیرجان، کرمان

10.30479/jmre.2019.11194.1290

چکیده

در خطوط 5 و6 شرکت معدنی و صنعتی گل‌گهر، عملیات افزایش سطح ویژه کنسانتره(بلین) توسط آسیای غلتکی فشار بالا (HPGR)، واقع در انتهای خط انجام می‏شود. خوراک ورودی این دستگاه، کنسانتره مگنتیت است که بعد از عملیات فیلتراسیون، به‌صورت کیک فیلتر وارد تجهیز می‌شود. در حال حاضر به‌دلیل تغییر در خوراک ورودی مدار، رطوبت کنسانتره افزایش یافته و رطوبت بالای آن، موجب کاهش فاصله عملیاتی بین غلتک‌های آسیای غلتکی فشاربالا و در نتیجه، کاهش نرخ خوراک‌پذیری و کاهش فشار موثر وارده از جانب غلتک‌ها به ذرات شده است. در نتیجه سطح ویژه مطلوب، قابل دستیابی نیست. بازرسی فرایند، نشان‌داد که معیارهای فشار پمپ خلا، زمان آب‌گیری، اندازه ذرات جامد و درصد جامد پالپ، بر فرایند فیلترشوندگی موثر هستند. به‌این منظور آزمایش‌های فیلتراسیون در سطوح مختلف هر یک از شاخص‌های مذکور انجام شد. همچنین در این تحقیق اثر چهار نوع سورفکتانت سدیم شامل دودسیل سولفات (SDS)، پلی اتیلن گلیکول 4000 (PEG)، سیتیل تری‌میتل آمونیوم برمید (CTAB) و سدیم لوریل اتر سولفات (SLES)، بر کاهش رطوبت کیک فیلتر بررسی شد. نتایج نشان داد فشار خلاء عملیاتی بهینه 60 کیلوپاسکال، زمان آب‌گیری بهینه برای دستیابی به کمترین رطوبت و بیشترین توان عملیاتی 120 ثانیه، اندازه ذرات باتوجه به تجهیزات جدایش ابعادی، 105 میکرون و همچنین درصدجامد باتوجه به تجهیزات انتقال پالپ، مقدار 60% مناسب است. آزمایش‌های سطح‌سازها نشان داد باافزودن 100 گرم‌برتن سطح‌ساز سدیم دودسیل سولفات (SDS) به پالپ، رطوبت کیک فیلتر، 2% کاهش یافت. SDS با کاهش زمان تشکیل کیک فیلتر و افزایش حجم فیلتریت در زمان تشکیل کیک، باعث افزایش کارایی عملیات فیلتراسیون شد. همچنین باعث بهبود عملکرد فیلتراسیون به‌وسیله افزایش نسبت توان عملیاتی به رطوبت شد. در غلظت 100 گرم‌برتن SDS، کیک فیلتر دارای کمترین رطوبت و عملیات فیلتراسیون دارای بیشترین توان عملیاتی نسبت به سایر سطح‌سازها شد. با افزودن 75 گرم‌برتن سدیم لوریل اتر سولفات اتوکسیله(SLES)، رطوبت کیک فیلتر به میزان 2% کاهش یافت و به دلیل عملکرد بهتر نسبت به SDS ، ارزان‌تر و در دسترس‌بودن، به‎عنوان کمک‎فیلتر نهایی انتخاب شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

فرآوری مواد معدنی

عنوان مقاله [English]

Increasing the Efficiency of Vacuum Belt Filter in Gol-E-Gohar Mining Industrial Company Using Process-Based Parameters

نویسندگان [English]

A. Azargoon Jahromi ¹
H. Naderi ²
M. Gharedaghi ³

¹ M.Sc, Dept. of Mining Engineering, Faculty of Mining and metallurgy, Yazd Uiniversity, Yazd, Iran

² Assistant Professor, Dept. of Mining Engineering, Faculty of Mining and metallurgy, Yazd Uiniversity, Yazd, Iran

³ Senior Expert of Mineral Processing, Gol-e-gohar Mineral and Industrial Company,Sirjan, kerman, Iran

چکیده [English]

In Lines 5 and 6 of Gol Gohar Mineral and Industrial Complex the special surface of concentrate (Blain) is increased by the high pressure grinding rolls equipment (HPGR). At present, due to changes in the input feed of the plant, the magnetite concentrate moisture has increased. Increasing the moisture content of the material will reduce the HPGR operational gap, thereby reducing the feed rate and the effective pressure on the particles. As a result, Blain Concentrate will not be desirable. After checking of the process, it was determined that the parameters of vacuum pump pressure, filtration time, solid particle size and solid pulp percentage were effective on the filtering process. For this purpose, filtration experiments were carried out at different levels of each of the above parameters. In this research, four types of surfactants SDS, PEG, CTAB and SLES were used to study their effect on moisture reduction and filtration process. The results showed that the optimal conditions of the process parameters to achieve the minimum moisture content is 60 Kpa operating pressure, optimum dewatering time was 120 seconds, particle size 105 microns, proportional to the separation of Hydrocyclones and 60% solids content of pulp proportional to transfer equipment. Surfactant experiments showed that by adding 100 g/t anionic surfactant SDS to the pulp, the filter cake moisture content was reduced by 2%. The SDS increased filtration efficiency by decreasing the time of forming the filter cake and increasing the filtrate volume, especially at the time of forming the cake. The use of SDS improves filtration performance by increasing the ratio of throughput to moisture. At a concentration of 100 g/ton SDS and SLES, the lowest moisture of filter cake and the highest throughput was achieved. The ratio of throughput to moisture content for SDS was highest compared to other surfactants. SLES was selected with the same results as SDS at a concentration of 75 g/t, and because of its cost-effectiveness and availability, it was chosen as the final filter aid.

کلیدواژه‌ها [English]

Horizontal belt filter
Cakefilter
Surfactant
Blain
Filtration

مراجع

[1] زارع قاجاری، م.، حجازی، ر.، سقائیان، م.؛ 1395؛ "بررسی تفصیلی شاخص اشباع‌شوندگی و تأثیر آن بر عملکردآسیای غلتکی فشاربالا". گزارش پروژه، شرکت مهندسی فکور صنعت تهران.

[2] Mular, A. L., Halbe, D. N., and Barratt, D. J. (Eds.) (2002). “Mineral processing plant design, practice, and control”: proceedings, SME, 1: 1289-1294.

[3] Silverblatt, C. E., and Easton, J. H. (2002). “Characterization of process objectives and (general) approach to equipment selection”. Mineral Processing Plant Design Practice and Control, 1255-1261.

[4] سایت سازمان علمی و آموزشی فرادرس، ایران، www.faradars.org.

[5] Besra, L., Sengupta, D. K., and Roy, S. K. (2000). “Particle characteristics and their influence on dewatering of kaolin, calcite and quartz suspensions”. International Journal of Mineral Processing, 59(2): 89-112.

[6] دریکوند، س.، عبداله زاده، ع.؛ 1393؛ "بررسیتأثیرpH بر روی کاهش رطوبت کیکفیلترکنسانتره دانه‎ریز روی باما". پنجمین کنفرانس مهندسی معدن، ص 957-952..

[7] Day, A., Briggs, D., and Bruey, F. (2002). “Mining Chemicals Handbook”. Revised Edition, CYTEC, Horton Printing Company, Meriden, CT.

[8] Wang, L. F., He, D. Q., Tong, Z. H., Li, W. W., and Yu, H. Q. (2014). “Characterization of dewatering process of activated sludge assisted by cationic surfactants”. Biochemical Engineering Journal, 91: 174-178.

[9] ایرانمنش، ا.، بنیسی، ص.؛ 1383؛ "بررسی تأثیر افزایش کمک فیلتر برکارایی عملیات فیلتراسیون کارخانة زغال‎شویی زرند". کنفرانس مهندسی معدن ایران، ص 9-1.

[10] Silverblatt, C. E., and Easton, J. H. (2002). “Characterization of Process Objective and Approach to Equipment Selection”. WesTech Engineering, Inc, Salt Lake City, Utah.

[11] عرب زاده، س.؛ 1391؛ "بهبود کارآیی مدار فیلتراسیون کارخانه فرآوری شرکت معدنی و صنعتی گل‌گهر". پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه شهید باهنر کرمان، دانشکده فنی و مهندسی.

[12] پالدی، ی.؛ 1393؛"انتخاب و طراحیسیستم آب‌گیری در شرایط افزایشعیار آهن کنسانتره و تولید خوراک فرآیند گندله‌سازی در خط چهار مجتمع معدنی و صنعتی گل‌گهر". پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه شهید باهنر کرمان، دانشکده فنی و مهندسی.

[13] اسماعیلی، ن.؛ 1393؛ "تعیین پارامترهای موثر بر فیلترشوندگی باطله کارخانه‌های فرآوری گل‌گهر". پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس تهران، دانشکده فنی و مهندسی.

[14] ایزدی، م.؛ 1394؛ "بررسیوعیب‌یابی مدار فیلتراسیون کارخانه بازیابی هماتیت مجتمع معدنی و صنعتی گل‌گهر". پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس تهران، دانشکده فنی و مهندسی.

[15] مام قادری، ح.، ممی پور، ا.، مقیسه، م.، قراباغی، م.؛ 1394؛ "تعیین نوع پارچه مناسب برایفیلتراسیون باطله‌های سنگ آهن با استفاده از فیلترخلاءدیسکی". کنفرانس بین المللی مهندسی معدن، فلزات و مواد، تهران، موسسه اطلاع رسانی نارکیش.

[16] مام قادری، ح.، قراباغی، م.، نوع‌پرست، م.؛ 1395؛ "بررسی پارامترهای موثر بر فیلترشوندگی باطله‌های کارخانه سنگ آهن به روش فیلتراسیون فشاری". سمینار تخصصی فرآوری مواد معدنی، تهران، سازمان زمین‎شناسی و اکتشافات معدنی کشور.

[17] Singh, B. P. (1997). “The influence of surface phenomena on the dewatering of fine clean coal”. Filtration & Separation, 34(2): 159-163.

[18] Singh, B. P., and Besra, L. (1997). “The effect of flocculants and surfactants on the filtration dewatering of iron ore fines”. Separation Science and Technology, 32(13): 2201-2219.

[19] Lihong, D. U., and Wenping, L. I. (2011). “A Study on Enhancement of Filtration Process with Filter Aids Diatomaceous Earth and Wood Pulp Cellulose”. Chinese Journal of Chemical Engineering, 792-798.

[20] Haselhuhn, H. J., Swanson, K. P., and Kawatra, S. K. (2012). “The effect of CO2 sparging on the flocculation and filtration rate of concentrated hematite slurries”. International Journal of Mineral Processing, 107-109.

[21] Wang, L. F. (2014). “Characterization of dewatering process of activated sludge assisted by cationic surfactants”. Biochemical Engineering Journal, 174-178.

[22] ملایجردی، ع.؛ 1387؛ "بررسی راه‌های افزایش کارایی مدار فیلتراسیون مجتمع معدنی و صنعتی چادرملو". پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه شهید باهنر کرمان، دانشکده فنی و مهندسی.

[23] Liu, L., Wu, F., and Tan, W. (2016). “Effect of cetyl trimethyl ammonium bromide on shrinkage cracks in filter cakes during pressure filtration of iron ore concentrates”. Powder Technology, 297: 239-246.

[24] Mamghaderi, H., Gharabaghi, M., and Noaparast, M. (2018). “Optimization of role of physical parameters in the filtration processing with focus on the fluid flow from pore”. Minerals Engineering, 122: 220-226.

[25] Ejtemaei, M., Ramli, S., Osborne, D., and Nguyen, A. V. (2019). “Synergistic effects of surfactant-flocculant mixtures on ultrafine coal dewatering and their linkage with interfacial chemistry”. Journal of Cleaner Production.

[26] Kopparthi, P., Sachinraj, D., Charan, T. G., and Mukherjee, A. K. (2019). “Optimization of surfactant-aided coarse coal dewatering process in a pilot-scale centrifuge”. Powder Technology, 349: 12-20.

[27] Ni, L. A., Yu, A. B., Lu, G. Q., and Howes, T. (2006). “Simulation of the cake formation and growth in cake filtration”. Minerals Engineering, 19(10): 1084-1097.

[28] Tarleton, S., and Wakeman, R. (2011). “Solid/Liquid Separation: Scale-up of Industrial Equipment”. Elsevier.

[29] Wills, B. A., and Finch, J. (2015). “Wills’ mineral processing technology: an introduction to the practical aspects of ore treatment and mineral recovery”. Butterworth-Heinemann.

[30] Sparks, T. (2012). “Solid-liquid filtration: Understanding filter presses and belt filters”. Filtration & Separation, 49(4): 20-24.

[31] Patra, A. S., Makhija, D., Mukherjee, A. K., Tiwari, R., Sahoo, C. R., and Mohanty, B. D. (2016). “Improved dewatering of iron ore fines by the use of surfactants”. Powder Technology, 287: 43-50.