این پایان‌نامه در ۵ فصل تهیه شده است. در فصل اول به بیان کلیات موضوع و اهداف این پایان نامه پرداخته شده است. در فصل دوم،‌ کارهای صورت گرفته و معرفی منطقه‌ای که مطالعه موردی انجام شده، آورده شده است. در فصل سوم روش تحقیق که شامل نمونه برداری و مطالعه و تحقیق بر روی خواص نمونه‌ها و تعیین شرایط بهینه برای کار آورده شده است. در فصل چهارم نیز با توجه به آزمایش‌های انجام شده، نتایج مورد تحلیل و بررسی قرار گرفتند و طراحی تیکنر بر اساس این نتایج انجام شد. در نهایت در فصل پنجم نتایج حاصل از این تحقیق و پیشنهادها ارائه شده است.

( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

فصل دوم:مروری بر تحقیقات گذشته و معرفی منطقه مورد مطالعه
۲-۱- مقدمه
بازیافت آب در کارخانه­های فرآوری غالبا امری اجتناب ناپذیر است. به خصوص در مواردی که کارخانه در منطقه کم آب واقع شده است. کمبود آب از یک سو و طرح­های توسعه مجتمع از سوی دیگر علاوه بر این وضعیت توپوگرافی منطقه و هزینه بالای ساخت سد باطله با حجم وسیع نیاز به بازیابی آب را نمایان می­سازد. با توجه به قرار گرفتن مجتمع سنگ آهن گل­گهر در منطقه خشک و کم آب، برای بازیابی آب بیشتر از تیکنر و جلوگیری از به هدر رفتن آب صنعتی و نیز تسهیل در انتقال مواد و حفظ محیط زیست باید تا حد امکان درصد جامد باطله تر مورد نظر را بالا برد. یکی از روش­هایی که در فرایند آبگیری کارخانه­های فرآوری کانسنگ­های فلزی از جمله کارخانه فرآوری سنگ آهن گل­گهر، کاربرد بهینه دارد، فرایند آبگیری توسط تیکنر­های نرخ بالا و فیلتر می­باشد. در این پروژه با در نظر گرفتن شرایط باطله های خروجی از نظر درصد جامد و تناژ، تیکنر ظرفیت بالایی برای رسیدن به درصد جامد بهینه طراحی خواهد شد.
۲-۲- تحقیقات انجام شده
در سال ۱۳۸۵ کار تحقیقاتی با عنوان بررسی کارآیی تیکنر باطله کارخانه فرآوری سنگ آهن گل‌گهر در قالب پروژه کارشناسی ارشد انجام شد. در این پروژه تحقیقاتی ابتدا پارامترهای عملیاتی تیکنر مطالعه گردید. سپس با توجه به شرایط تیکنر موجود، به کمک روش‌های کو و کلونجر، فیتچ و تالمیج و ویلهلم ونید، طراحی تیکنر انجام شد. تاثیر عوامل موثر بر سرعت ته‌نشینی مانند pH ، نوع فلوکولانت، نرخ مصرف فلوکولانت و کیفیت آماده سازی فلوکولانت مورد بررسی قرار گرفت [۱۴].
در سال ۱۳۸۶ کار تحقیقاتی با عنوان بررسی کارایی تیکنرهای باطله مجتمع مس میدوک و امکان سنجی بهبود کارایی آن در قالب پروژه کارشناسی ارشد انجام شد [۱۵].
در سال ۱۳۹۱ طرحی با عنوان افزایش کارایی تیکنرهای معمول با اصلاح ساختار سازگار با تیکنرهای نسل جدید در مجتمع صنعتی معدنی گل­گهر به منظور افزایش درصد جامد ته­ریز و کاهش هدر روی آب انجام شد که با تغییر در چاهک و آماده سازی فلوکولانت ته‌ریز تیکنر از حدود ۴۹ به حدود ۵۷ درصد رسید]۱۶[.
در تحقیقی با عنوان چرا تیکنر ظرفیت بالا در حال حاضر در صنعت طلا ترجیح داده می‌شود، دلایل استفاده تیکنر ظرفیت بالا را در صنعت طلا استرالیا و استفاده روز افزون آن­ها را بیان کرده است و علت استفاده از آن­ها را آبگیری بیشتر از باطله ها به دلیل کمبود ذخایر آب و بازیابی بیشتر سیانور به دلیل قیمت بالای آن معرفی می­ کند]۱۷[.
تحقیقی در سال ۲۰۰۵ با عنوان “مزایای استفاده از عملیات جدایش جامد از مایع با بهره گرفتن از تیکنر ظرفیت بالا در معدن سنگ آهن جیان شان چین” که در این تحقیق با افزایش تولید ظرفیت تیکنرهای باطله کم بوده و برای حل این مشکل از تیکنرهای ظرفیت بالا به جای تیکنرهای معمول استفاده کرده ­اند و برای طراحی این تیکنر از دستگاه آزمایش ته‌نشینی پیوسته استفاده نموده اند و بعد طراحی تیکنر درصد جامد آن نسبت به حالت قبل حدودا ۹ درصد افزایش داشت، کدورت سرریز پایین آمد و هزینه های عملیاتی شامل برق و آب نیز کاهش یافت]۱۰[.
تحقیقی در سال ۲۰۱۴ با عنوان “شرح فرایند ته‌نشینی در تیکنرهای پیوسته” انجام شد که در این تحقیق با بررسی سرعت افزایش بستر گل و ارتباط آن با افزایش چگالی ته­ریز در نرخ­های خوراک‌دهی مختلف به منظور طراحی تیکنر با عملیات نیمه‌پیوسته و پیوسته است.
۲-۳- مجتمع سنگ آهن گل‌گهر
مجتمع سنگ آهن گل­گهر سیرجان با تولید سالانه ۱۰ میلیون تن کنسانتره، یکی از قطب‌های مهم تولید کننده سنگ آهن در کشور می‌باشد. هم اکنون مجتمع سنگ آهن گل­گهر شامل کارخانه­های تغلیظ، هماتیت، پلی کام که به ترتیب ۶،۲و۲ میلیون تولید کنسانتره در سال است]۷[.
الف)کارخانه تغلیظ
شکل(۲-۱): شمای کلی از کارخانه تغلیظ مجتمع فرآوری سنگ آهن گل گهر
با توجه به شکل ۲-۱، مواد استخراج شده پس از حمل توسط کامیون و خردایش در سنگ­شکن ژیراتوری، از ابعاد حدود ۲ متر، به ابعاد زیر ۲۰ سانتیمتر رسانده می شوند. مواد حاصل از سنگ­شکنی برای ورود به آسیای خودشکن، نیازمند همگن سازی می‌باشند که این کار توسط انباشت کننده انجام می‌شود. مواد پس از همگن شدن توسط سیستم برداشت به مخازن قبل از آسیاهای خودشکن منتقل می‌شوند. بخش نخست کارخانه به صورت خشک کار می‌کند. حرکت مواد در بخش خشک با بهره گرفتن از یک موتور دمنده به همراه هوای داغ در ابتدای مدار و یک موتور مکنده در انتهای مدار، صورت می‌گیرد. مواد پس از خردایش در آسیاهای خودشکن به طبقه‌بندی کننده هوایی وارد می‌شوند. مواد درشت‌تر از طریق ته­ریز طبقه‌بندی کننده بر روی یک سرند دو طبقه ریخته می‌شوند که چشمه طبقه دوم سرند ۳ میلیمتر می‌باشد. سرریز کلاسیفایر که شامل مواد ریزتری است به چهار سیکلون هوایی وارد می‌شود. سرریز این سیکلون‌ها برای غبارگیری وارد غبارگیرهای الکترواستاتیکی و ته­ریز آنها به همراه مواد زیر سرند ۳ میلیمتر به بخش جدایش مغناطیسی شدت پایین خشک منتقل می‌شوند. مواد روی سرند که قبلاً به صورت بار در گردش، به آسیای خودشکن برگشت داده می‌شدند، اکنون از مدار خارج می‌شوند و ۳۰ درصد خوراک ورودی خط ۴ این مجتمع را تشکیل می­ دهند. جدایش مغناطیسی خشک مجتمع شامل بخش‌های پرعیارکنی اولیه، رمق گیر و پرعیارکنی ثانویه است. مواد ابتدا در واحد پرعیارکنی اولیه به دو بخش باطله و کنسانتره تقسیم می‌شوند که باطله آن به بخش رمق‌گیری وارد می‌شود. باطله بخش رمق گیر به عنوان باطله نهایی خشک توسط کامیون خارج می‌شود. کنسانتره پرعیارکنی اولیه وارد بخش پرعیارکنی ثانویه می‌شود که کنسانتره این بخش، کنسانتره نهایی خشک می‌باشد و باطله آن به همراه کنسانتره بخش رمق گیری به عنوان مواد میانی، وارد بخش تر کارخانه فرآوری می‌شوند. مواد میانی ابتدا در آسیای گلوله‌ای از نوع سرریز شونده به صورت تر، خرد می‌شوند و سپس برای جدایش وارد جداکننده‌های مغناطیسی شدت پایین‌تر می‌شوند که شامل بخش‌های پرعیارکنی اولیه، پرعیارکنی ثانویه و پرعیارکنی نهایی می‌باشد. کنسانتره بخش پرعیارکنی نهایی به عنوان کنسانتره تر پس از فیلتر شدن، با کنسانتره خشک مخلوط می‌شود ]۷[.
شکل (۲-۲): شمای کلی عملیات پرعیارسازی مغناطیسی تر
باطله بخش پرعیارکنی اولیه و ثانویه به عنوان باطله تر برای آبگیری به تیکنر فرستاده می‌شوند ولی باطله بخش پرعیارکنی نهایی در صورتی که دارای عیار قابل توجهی از آهن باشد، به مخروط‌های ته نشینی وارد می‌شود. ته ریز این مخروط‌ها به همراه خوراک به ابتدای آسیای گلوله‌ای تر وارد و سرریز آن­ها با محصول آسیا مخلوط می‌شود ]۷[.
دوغاب ورودی به تیکنر، با افزودن فلوکولانت با نرخ ۲۰ گرم بر تن در چاهک خوراک­دهی تیکنر، بصورت دوغابی با درصد جامد بالا (حدود ۵۰-۴۰ درصد) از ته­ریز تیکنر به یک مخلوط­کن و از آنجا به سمت حوضچه دفع باطله هدایت شده و آب بازیابی شده از سرریز تیکنر دوباره به داخل سیستم تزریق می­گردد. جدول ۲-۱ مشخصات اسمی تیکنر فعلی کارخانه فرآوری سنگ آهن گل گهر را نمایش می دهد ]۷[.
جدول (۲-۱): مشخصات اسمی تیکنر معمولی کارخانه فرآوری سنگ آهن گل گهر

ب) کارخانه خط چهارم تولید کنسانتره (پلی­کام)
شرکت سنگ آهن گل­گهر جهت افزایش ظرفیت تولید کنسانتره به میزان ۸ میلیون تن در سال، اقدام به احداث کارخانه فرآوری با این منظور نموده است که خوراک اولیه در نظر گرفته شده برای این کارخانه ترکیبی از بار برگشتی تولیدی در مدار آسیاهای خشک نیمه خودشکن خطوط تغلیظ موجود و سنگ آهن استخراجی از معدن)بخش سنگ شکنی( به ترتیب با نسبت وزنی %۳۰ و %۷۰ می­باشد ]۸[.
مواد در ابتدا به ساختمان HPGR می­روند و پس از عبور از سرند گریزلی و طی مراحلی وارد آسیای HPGR می­ شود. عملکرد سرند فوق در حقیقت بصورت یک سوپاپ اطمینان برای تجهیزات حساس کارخانه است. بعد از این آسیا که بصورت خشک عمل می­ کند بار خروجی وارد آسیای گلوله­ای تر می­ شود. پس از خردایش در این مرحله محصول آسیا گلوله­ای وارد یک توزیع کننده پالپ می­ شود و سپس نوبت به جداسازی مغناطیسی می­رسد که توسط جداکننده­های مغناطیسی شدت متوسط، شدت پایین )رافر، کلینر و ریکلینرکه بصورت ۲ سری سه تایی قرار گرفته اند) این کار انجام می­ شود. محصول تولیدی این قسمت خارج شده و آماده آبگیری است و این عمل توسط فیلترهای نواری که بصورت ۳ واحد موازی قرار گرفته اند انجام می­گردد. بعد از این مرحله محصول آبگیری شده با رطوبت حدود ۷ درصد آماده تحویل به پایل محصول مدور می­گردد و باطله جدا کننده­ های مغناطیسی شدت متوسط نیز به تیکنر منتقل شده و بعد از افزایش درصد جامد به سمت سد باطله انتقال داده می­ شود ]۸[.
شکل(۲-۳): شمای کلی از کارخانه خط چهارم تو لید کنسانتره (پلی کام) مجتمع سنگ آهن گل گهر
ج)کارخانه هماتیت
کارخانه بازیابی هماتیت و سولفورزدایی شامل سه خط مجزا خط بازیابی باطله خشک کارخانه مگنتیت^[۱۲] (DTP)، خط بازیابی باطله تر کارخانه مگنتیت^[۱۳] (WTP) و خط سولفورزدایی از کنسانتره کارخانه مگنتیت ^[۱۴](SRP) که به ترتیب در شکل(۲-۴)، (۲-۵) و (۲-۶) آورده شده است.

شکل (۲-۴): شمای کلی خط بازیابی باطله خشک (DTP) کارخانه هماتیت مجتمع سنگ آهن گل­گهر

شکل(۲-۵): شمای کلی خط بازیابی باطله تر (WTP) کارخانه هماتیت مجتمع سنگ آهن گل­گهر

شکل(۲-۶): شمای کلی خط سولفورزدایی (SRP) کارخانه هماتیت مجتمع سنگ آهن گل­گهر
باطله خروجی از این کارخانه که شامل خط بازیابی باطله خشک (DTP) باطله مارپیچ های رافر، سرریز هیدروسیکلون­های مدار بسته با رافر و کلینرباطله جداکننده مغناطیسی شدت بالا(HIMS) و باطله فلوتاسیون، از خط بازیابی باطله تر(WTP)، باطله رافر و کلینر جدا کننده مغناطیسی شدت پایین (LIMS) و هم چنین باطله رافر و کلینر مرحله فلوتاسیون خط سولفورزدایی (SRP)، وارد تیکنر باطله کارخانه فرآوری بازیابی هماتیت می­شوند. علاوه بر آن­ها آب کف کارخانه نیز به این تیکنر وارد می‌شود. بزرگترین اندازه ذره وارد شده به این تیکنر به شرط مشکل نداشتن سرند اولیه خط بازیابی باطله خشک ۵/۱میلیمتر است و درصد جامد خوراک تیکنر طبق طرح اولیه، ۸ درصد می­باشد اما به خاطر تغییرات در مدار، آب کمتری وارد این تیکنر می­ شود و درصد جامد بیشتر از ۸ است ]۹[.
۲-۴- جمع‌بندی
مجتمع سنگ آهن گل‌گهر.با تولید سالانه ۱۰ میلیون تن کنسانتره در حال حاضر بزرگ‌ترین تولید کننده کنسانتره آهن در ایران است. معدن گل‌گهر در منطقه خشک قرار گرفته و خشکسالی‌های اخیر و طرح های توسعه مجتمع از قبیل افتتاح خط ۵ و ۶ فرآوری و چند چند کارخانه فرآوری دیگر، کارخانه گندله و احداث کارخانه‌های فولاد میزان مصرف آب را در این منطقه بالا می‌برد و از این رو صرفه‌جویی آب را در این منطقه مهم‌تر از پیش می‌کند. به همین منظور تحقیقات بسیاری برروی بازیابی آب در این مجتمع صورت گرفت و در نهایت منجر به اجرای طرح بازیابی آب در این مجتمع گشت. طرح بازیابی آب به منظور برگشت آب موجود در باطله‌های تر و برگشت آن به مدار فرآوری است که کمک بسیار زیادی به ادامه طرح‌های توسعه مجتمع می‌کند.
فصل سوم: روش تحقیق
۳-۱- مقدمه
تحقیق حاضر به منظور طراحی مجدد تیکنر نرخ بالا کارخانه آبگیری از باطله جهت بهینه‌سازی بازیابی آب در مجتمع سنگ آهن گل­گهر انجام شد. جهت انجام تحقیق یک سری آزمایش­های ته‌نشینی در استوانه مدرج صورت گرفت. بدین منظور ابتدا از باطله تر نهایی کارخانه­ها نمونه گیری انجام شد و پس از مرحله نمونه گیری، آزمایش­های ته‌نشینی در استوانه مدرج صورت گرفت.
۳-۲- نمونه برداری
به منظور تهیه نمونه معرف برای طراحی تیکنر به گونه ­ای که تمام شرایط تیکنر در حال طراحی را داشته باشد نمونه گیری از نقاط مورد نظر صورت گرفت. طبق طرح مورد نظر باطله تر مجتمع سنگ آهن گل­گهر(شامل باطله تر کارخانه تغلیظ با تناژ ۱۸۰ تن بر ساعت و باطله تر کارخانه بازیابی هماتیت با تناژ ۱۲۱ تن بر ساعت) به منظور آبگیری به این تیکنر وارد خواهد شد و برای طراحی این تیکنر باید از این باطله­ها نمونه گیری انجام شود به همین دلیل ته­ریز تیکنر هماتیت و ته‌ریز میکسر ۱۰۲ نقاط مربوط به نمونه گیری بودند. نمونه گیری از نقاط معرفی شده هر روز و هر دو ساعت یک بار در ده روز و فقط در شیفت صبح به انجام رسید. نمونه­ها توسط سطل­های ۳۰ لیتری گرفته شده و به منظور آماده سازی به بخش نیمه صنعتی انتقال داده شد. نمونه­ها توسط فیلتر پرس نیمه صنعتی فیلتر شده و برای خشک شدن کامل در برابر آفتاب قرار گرفتند تا برای آزمایش‌ها مربوط به طراحی تیکنر آماده شوند. نمونه دیگری نیز برای تعیین درصد جامد به آزمایشگاه انتقال داده شد.