پیشتر در مقالات قبلی با سلول فلوتاسیون و انواع آن آشنا شدیم. در این مقاله قصد داریم به معرفی و بررسی سلول فلوتاسیون Reactor Cell System یا به اختصار RCS بپردازیم.
سلول فلوتاسیون RCS نسخه‌ای بهبود یافته از سلول‌های فلوتاسیون قدیمی‌تر از نوع Tank Cell می‌باشد که با استفاده از تجربیات و جمع‌آوری نتایج ثبت شده، توسط شرکت Metso طراحی و ساخته شده است.
شرکت صدرا تجهیز مهرگان با چندین سال تجربه ساخت انواع سلول‌های فلوتاسیون، بهره‌مندی از پرسنل مجرب و تیم تحقیق و توسعه خود مفتخر است که موفق به کسب دانش فنی و تسلط کامل بر فناوری سلول‌های RCS شده و قادر به طراحی، ساخت و راه‌اندازی آن بر اساس شرایط مورد نیاز کارخانجات فرآوری سطح کشور، گردیده است.
مزایای سلول فلوتاسیون RCS
مهمترین ویژگی‌هایی که این نوع سلول را از سایر سلول‌ها متمایز می‌کند به شرح زیر است:
- جریان آرام (Laminar Flow)
طراحی هندسی مخزن و سایر قطعات سلول فلواسیون RCS موجب شده تا با داشتن یک جریان آرام و مهم تر از آن کنترل شده، از برخورد بیش از حد و اختلاط ناخواسته ذرات به یکدیگر جلوگیری شود. این امر، ضمن جلوگیری از مخلوط شدن کف جمع شده روی سطح سلول با پالپی که در زیر آن قرار دارد، باعث افزایش نرخ بازیابی می‌شود. - سرریز دوگانه داخلی (Internal Double Overflow)
داشتن دو کانال انتقال سرریز (Launder) یکی در مرکز و دیگری در شعاع خارجی، موجب می‌شود کنترل جریان ورودی و خروجی تسهیل شده و سرعت انجام فرآیند نیز برای بهره‌وری بهتر قابل تنظیم باشد.
- مخزن مدولار (Modular Tank)
واژه مدولار عموماً به معنای قابلیت جداسازی و سر هم کردن مجدد اجزای یک سیستم می‌باشد. به عبارت دیگر اتصالات یک مخزن مدولار مانند پیچ و مهره بوده و باز و بسته کردن آنها موجب خرابی اجزاء نمی‌شود. بنابراین استفاده از یک مخزن مدولار در سلول RCS مزایای زیادی به شرح زیر به همراه دارد:
– قابلیت حمل و نقل و جابه‌جایی آسان به دلیل امکان‌پذیری جداسازی و تبدیل به اجزاء کوچکتر
– قابلیت تغییر سایز و ظرفیت مخزن با توجه به ظرفیت مورد نیاز
– امکان تعویض و یا تغییر لاندرها جهت تطبیق با فرآیند
– تعمیر و نگهداری آسان‌تر به این دلیل که با صدمه دیدن و یا عدم کارایی مطلوب قسمتی از مخزن، می‌توان همان قسمت را تعویض نموده و نیازی به تعویض کل مخزن نیست؛ همچنین در مواردی که مخزن نیاز به تعمیر و بازسازی داشته باشد، لزومی به جابه‌جایی کل مخزن نمی‌باشد. - مکانیزم پره عمیق (Deep Vane)
مکانیزم پره عمیق (DV) از یک پروانه با پره‌های عمودی تشکیل شده که در داخل یک قفسه برای پخش هوا قرار گرفته است. طراحی این پروانه و قفسه به گونه‌ای انجام شده است که یک پمپاژ شعاعی قدرتمند ایجاد می‌کند که به دیواره سلول برخورد کرده و همچنین جریان‌های برگشتی قوی به سمت قسمت زیرین پروانه ایجاد می‌شود. از مزایای این مکانیزم می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
– طراحی صورت گرفته باعث شده تا جریان برگشتی ایجاد شده از دیواره سلول به سمت قسمت زیرین پروانه برود که با توجه به قدرت جریان، به میزان بسیار چشمگیری از ته‌نشینی جلوگیری می‌کند.
– استفاده از این نوع پروانه، یک تلاطم قدرتمند در قسمت تحتانی سلول ایجاد می‌کند که سرعت برخورد و تماس حباب‌های هوا با ذرات مورد نظر (اختلاط) را افزایش می‌دهد، اما با توجه به هندسه آن، تلاطم ایجاد شده فقط در قسمت تحتانی بوده و جریان ناحیه فوقانی بیش از حد متلاطم نمی‌شود.
– سرعت بالای این همزن باعث می‌شود دانه‌بندی حباب‌های تولید شده ریزتر باشد و سطح تماس بیشتری برای اختلاط حباب و ذرات ایجاد گردد که این امر موجب افزایش نرخ بازیابی می‌شود.
– قابلیت کنترل ابعاد حباب تولید شده با تنظیم سرعت همزن به منظور تطبیق با نوع پالپ و افزایش نرخ بازیابی وجود دارد.
– به دلیل کاملاً معلق بودن مکانیزم این همزن، در صورت نیاز می‌توان بدون تخلیه محتویات مخزن، آن را از مخزن خارج نمود.
– نوع متریال استفاده شده در پروانه و ساختار این همزن، امکان راه‌اندازی آن در شرایطی که محتویات مخزن کاملا ته‌نشین شده است را فراهم می‌کند.
– هندسه خاص، متریال استفاده شده و معلق بودن این مکانیزم به طور قابل توجهی فرسایش و خرابی پروانه را کاهش داده و موجب تسهیل در شرایط نگهداری آن می‌شود.
- خودمکش (Self-Induced)
مکانیزم هوادهی سلول فلوتاسیون RCS به صورت خودمکش می‌باشد؛ بدین صورت که لوله‌ای پیرامون شفت متحرک همزن تعبیه شده است و با چرخش پروانه، جریان هوا از طریق این لوله به داخل مخزن مکش می‌شود. ضمن قابلیت کنترل حجم هوای ورودی با استفاده از تنظیم سرعت همزن، خودمکش بودن این سلول سبب می‌شود که نیازی به دستگاه خارجی جهت دمش هوا به داخل سلول نبوده و شرایط نگهداری نیز تسهیل شود. - دارت ولو (Dart Valve)
مکانیزم خروج پالپ در سلول‌های فلوتاسیون یک بخش اساسی از این تجهیز به حساب می آید که در سلول فلوتاسیون RCS برای این منظور از دارت ولو استفاده شده است. دارت ولو معمولاً شامل یک دارت یا پلاگ قابل تنظیم است که با توجه به ارتفاع سطح مواد داخل سلول، به صورت دستی و یا اتوماتیک تنظیم می شود.
مکانیزم عملکرد دارت ولو بصورت زیر است:
– جریان سیال از طریق ورودی به سمت خروجی به دارت (میله استوانه‌ای) فشار می‌آورد.
– قسمت Actuator با اندازه‌گیری و متناسب با فشار وارده، دارت را به سمت بالا و پایین حرکت می‌دهد.
– با جابه‌جایی دارت، دبی خروجی تنظیم می‌شود.
با افزایش محتویات داخل مخزن، فشار وارده به دارت بیشتر شده و با بالا رفتن اتوماتیک دارت مقدار خروجی افزایش می‌یابد. در همین حین با افزایش مقدار خروجی، فشار وارده کاهش یافته و دارت بصورت اتوماتیک به سمت پایین حرکت داده می‌شود تا جایی که فشار ثابت شود. ثابت شدن فشار به معنی برابری دبی ورودی و خروجی بوده و در نتیجه ارتفاع سطح پالپ به مقدار دلخواه تنظیم می‌شود. برای کاهش و یا افزایش ارتفاع محتویات داخل مخزن، می‌توان تنظیمات اتوماتیک Actuator برای فشار مورد نظر را تغییر داده و یا به صورت دستی دبی خروجی را تنظیم نمود.
از مزایای دارت ولو می توان به موارد زیر اشاره نمود:
– جلوگیری از برگشت جریان
– قابلیت استفاده به صورت دستی و اتوماتیک
افزایش نرخ بازیابی با کنترل ارتفاع لایه کف داخل مخزن
تنظیم دقیق دبی خروجی برای کنترل سرعت فرآیند
- انعطاف‌پذیری عملیاتی (Flexibility) برای پالپ با چگالی بالا (High Density)
برخی ویژگی‌های خاص و بعضاً منحصر به فرد این نوع سلول مانند همزن قدرتمند، استحکام بالای پروانه و همچنین قابلیت کنترل ابعاد حباب و تلاطم جریان، امکان استفاده از آن برای پالپ با چگالی‌های مختلف مخصوصاً چگالی بالا را فراهم می‌کند. - اتوماسیون (Automation capability)
برای راهبری چندین سلول RCS ، می‌توان با یکپارچه‌سازی آنها به صورت کنترل اتوماتیک عمل کرد که این امر منجر به افزایش بهره‌وری، نیاز به نیروی انسانی کمتر، و کاهش بروز خطاهای انسانی می‌شود.
- هزینه نگهداری (Maintenance costs)
فاکتورهای زیادی مانند سرعت فرآیند و نوع پالپ در هزینه‌های نگهداری تاثیرگزار هستند، اما ویژگی‌های سلول RCS از جمله مخزن مدولار، متریال مرغوب و قابلیت اتوماسیون، باعث کاهش هزینه‌های نگهداری در این نوع سلول فلوتاسیون شده است. - بازدهی بالا (Efficiency)
همان‌طور که در موارد بالا اشاره شد قابلیت‌های مختلف سلول فلوتاسیون RCS ، امکان تنظیم شرایط برای افزایش نرخ بازیابی را فراهم می‌آورد. این موضوع سبب می‌شود که بازدهی آن نسبت سایر انواع سلول فلوتاسیون، به طور قابل قبولی افزایش یابد. برخی موارد تاثیرگذار در راندمان این نوع سلول، به شرح زیر است:
– افزایش سرعت فرآیند فلوتاسیون
– کاهش انرژی مصرفی با تنظیم سرعت همزن به میزان ایده‌آل
– کاهش مصرف انرژی به دلیل خودمکش بودن و عدم نیاز به دمنده خارجی
– کاهش هزینه‌های نگهداری
– نیاز به نیروی انسانی کمتر در صورت کنترل به طور اتوماسیون
ذکر این نکته که مصرف انرژی کمتر و افزایش بازدهی باعث کاهش تاثیرات منفی بر محیط زیست می‌گردد نیز حائز اهمیت است.
نکات مهم در انتخاب سلول فلوتاسیون RCS
سلول RCS به دلیل ساختار پیچیده‌تر و استفاده از متریال مرغوب، معمولاً قیمت خرید، نصب و راه‌اندازی بالاتری نسبت به سایر سلول‌ها دارد؛ اما با توجه به بازدهی مناسب آن، هزینه پرداختی اولیه در بلند مدت جبران می‌گردد. همچنین این نوع سلول به دلیل استفاده از مکانیزم‌های خاص، نیاز به دانش فنی بیشتری برای راهبری دارد.
به طور کلی می‌توان گفت که سلول‌های فلوتاسیون RCS به دلیل طراحی خاص و مکانیزم‌های متفاوت مانند DV، می توانند انتخاب مناسبی برای مجموعه‌ها و کارخانه‌های فرآوری باشند. از مهمترین فاکتورهای متمایز کننده RCS می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
- کنترل سرعت فرآیند
- نرخ بازیابی بالا
- هزینه نگهداری مناسب
- انعطاف‌پذیری عملیاتی
- خودمکش بودن
- قابلیت اتوماسیون
- بازدهی بالا
- کاهش تأثیرات منفی زیست محیطی
