معرفی سیکلو سایزر (Cyclosizer for Sub-Sieve Sizing)

برای بزرگنمایی تصویر بر روی آن کلیک کنید.

چکیده: 

سیکلوسایزر یک دستگاه آزمایشگاهی برای تعیین دقیق و سریع توزیع ذرات در محدوده زیر سرند است. ذرات بر طبق مشخصات ته‌نشینى استوکس به‌وسیله یک اصل مبتنی بر اصل معروف سیکلون هیدرولیکی جدا می‌شوند. ‌محدوده جداسازی موثر برای کانی‌هایی که وزن مخصوص‌شان مشابه کوارتز( SG 7/2 ) است µ50- 8 است، اما حد پایین آن برای ذرات با وزن مخصوص بالاتر، برای مثال گالن (SG5/7) ممکن است کمتر از µ4 باشد. ‌نمونه‌های تا حد 100 گرم زیر 200 مش یا زیر 325 مش شاید به پنج قسمت تقسیم شوند. ‌زمان مورد نیاز برای جداسازی موثر 10 تا 30 دقیقه است. برای آب‌گیری، خشک‌ کردن و وزن‌ کردن بخش‌های جدا شده زمان اضافه مورد نیاز است. 

واژه‌های کلیدی: سیکلوسایزر؛ استوکس؛ وزن مخصوص‌؛ مش


1. مقدمه

دستگاه، شامل پنج سیکلون با قطر 3 اینچ و تجهیزات فرعی که همه روی یک قفسه لبه‌دار با همه کنترل‌ها و درجه‌های لازم نصب شده‌اند. دستگاه به‌صورت کاملا متحرک است. ‌دستگاه به سرویس قطعات، برق تک‌فاز، آب تمیز (14-9 لیتر بر دقیقه) و یک نقطه جهت فاضلاب نیاز دارد. بیشتر ذراتی که وزن مخصوصی بالاتر از 4/1 دارند، در آب نا‌محلول هستند و به‌طور طبیعی غیرچسبیده هستند و می‌توانند بسرعت در محدوده زیر سرند با سیکلوسایزر دسته‌بندی شوند. ‌دستگاه در اکثر فرآیند‌های صنعتی وابسته به مواد ریزدانه کاربرد دارد. ‌ 

برای مثال: فرآوری زغال‌سنگ، فرآوری سرامیک، ساخت فیلترها، رنگ دانه‌ها، کود شیمیایی و تولید مواد دارویی، تولید سرامیک و تولید نیرو، ‌سرعت، دقت و قابلیت تکرار‌پذیری تعیین با سیکلوسایزر این چنین است که می‌تواند به سهولت در زمینه‌های تست آزمایشگاهی، کنترل فرآیند کارخانه و پژوهش بکار گرفته شود. ‌ 

موادی همچون پیریت، کالکوپیریت، گالن، اسفالریت، کاستیتریت، کانی‌های آهن، کانی‌های طلا، طبقه‌بندی باطله‌ها، مدارهای فلوتاسیون، فیلترهای سیلیکا، گچ سفید، خاک رس و خاک‌ها، مواد شیمیایی آماده شده مانند آلومینا، سولفید سرب، اکسید سرب، گرد روی، اکسید روی، کاربید سیلیسیوم، زغال‌سنگ پود شده، خاکستر زغال‌سنگ، مگنتیت و فروسیلیکون، همگی با استفاده از سیکلوسایزر با موفقیت طبقه‌بندی می‌شوند. ‌سیکلوسایزر یک کاربرد ویژه در معدنکاری و صنعت‌های فرآوری کانی‌های وابسته، برای مطالعه و کنترل مدارهای طبقه‌بندی با استفاده از تجهیزات مبتنی‌ بر قانون استوکس دارد، ‌همچنین در رشته‌های وابسته به مطالعات آزادسازی، سیکلوسایزر به وضوح بخش‌های طبقه‌بندی شده در حد شایسته برای آنالیزهای شیمیایی آماده می‌کند. ‌(تشخیص کانی‌شناسی و آزمایش میکروسکپی). 


2. توصیف سیکلوسایزر 

پنج سیکلون که مبنای سیکلوسایزر است به‌گونه‌ای در ردیف‌ها چیده شده‌ که سرریز یک سیکلون، خوراک سیکلون در خط بعدی است. ‌واحدهای صنعتی در موقعیت معکوس با مرجع مرسوم و در نوک هر محفظه مرتب شده‌اند. ‌آب از میان پنج سیکلون با یک سرعت معین پمپ می‌شود و نمونه جامد از یک ظرف جداگانه به طرف جریان رو به جلوی سیکلون‌ها نشان داده‌می‌شود. ‌نمونه در هر پنج قسمت پخش می‌شود. ‌ 

در آزمایش سیکلون‌ها، مواد جامد مطابق با اندازه استوکس خود در پنج سیکلون توزیع می‌شوند. ‌توزیع اولیه فقط تقریبی برای محفظه اپکس محتوی یک افزایش مواد ریز‌دانه است. ‌با گردش پیوسته آب بعد از توزیع اولیه، ذرات کوچک‌تر از یک اندازه حد برای هر سیکلون بتدریج به طرف سرریز با آب شسته می‌شود. ‌پس هر سیکلون مشابه یک سرند است که روزنه آن به دبی و متغیرهای قانون استوکس (ویسکوزیته مایع و تفاضل وزن مخصوص بین مایع و جامد) بستگی دارد. ‌ 

جدول 1. مقادیر محدوده سایز ذرات برای هر سیکلون در سطوح مختلف وزن مخصوص ذرات 

دقت جدایش با افزایش زمان شستشو بهبود می‌یابد، اما اکثر اوقات 10 دقیقه شست‌وشو مناسب است و بندرت تا 30 دقیقه افزایش می‌یابد. وقتی‌ که زمان معین ‌شده برای شست‌وشو سپری شد، بخش‌های سایز‌بندی‌شده با تخلیه ظرف محتوی هر اپکس به داخل استوانه‌های جداگانه جمع‌آوری می‌شوند. ‌مواد جامد ته‌نشین شده فیلتر و خشک می‌شوند و برای تعیین توزیع اندازه ذرات وزن می‌شوند. ‌مواد جامد عبوری از سیکلون شماره 5 با تفاضل از کل مواد تعیین می‌شود. ‌ 


3. عملکرد سیکلوسایزر 

جزئیات کامل روند عملیات برای هر سیکلوسایزر که در یک دستگاه تدارک دیده‌شده در دستورالعمل آن ذکر شده‌ که ‌طرح کلی مثال زیر روندی عمومی دارد، اما بسته به هدف نهایی آنالیزها، ممکن‌است یک جزء بیشتر و یا کمتر به‌طور مطلوب ظاهر شود. ‌ 

1. وزن نمونه، دوغاب و ظرف انتقال نمونه مشخص شود. 

2. ظرف نمونه مناسب در تابلو، شروع پمپ و عبور آب از میان سیکلوسایزر به اپکس هوا. ‌ 

3. قراردادن گردش آب 25 درصد بیشتر از دبی جدایش مشخص‌ شده، باز بودن دریچه ظرف نمونه‌گیری و به‌دست ‌آوردن یک توزیع مقدماتی مواد جامد سیکلون‌ها (‌پنج دقیقه) 

4. کاهش مقدار تعیین‌ شده دبی و شست‌وشو به مدت 30-10 دقیقه بسته به دقت مورد نیاز. 

5. وقتی شست‌و‌شو کامل شد، دبی افزایش‌می‌یابد و مواد جامد هر اپکس در امتداد دریچه اپکس تخلیه می‌شود. مواد جامد تخلیه ‌شده در استوانه‌های جداگانه جمع‌آوری می‌شود. 

6. فیلتر، خشک ‌کردن و وزن‌ کردن هر بخش و محاسبه مواد جامد عبوری از سیکلون شماره 5 

شکل یک. نحوه قرار‌گرفتن سیکلون‌ها در سیکلوسایزر 


4. قاعده کلی جدایش 

اصل سیکلوسایزر بر یک عملیات هیدرولیکی مرسوم که مواد جامد تخلیه‌ شده از اپکس با آب پالپ‌شده و از میان چندین سیکلون مشابه با دبی مایع یکسان عبور می‌کند. با این فرآیند، نرخ ته‌نشینی ذرات جامد آهسته‌تر و به‌تدریج از میان ته‌ریز حذف می‌شود تا ‌این‌که تعداد گذرگاه‌ها به بینهایت نزدیک شود، ذرات جامد بیشتری از سرریز عبور نمی‌کند و همه ذراتی که در تخلیه اپکس نهایی باقی می‌ماند نرخ ته‌نشینی یکسانی می‌یابند و یا بزرگ‌تر از یک اندازه حد تعریف‌ شده خوب می‌شود. برای ذرات همگن این اندازه حد به متغیرهای معولی سیکلون، برای مثال دبی مایع، قطر دریچه ورودی خوراک و قطر پیداکننده گرداب بستگی دارد. برای یک دبی ثابت، کاهش این قطرها یک اندازه حد کوچک‌تر را نتیجه می‌دهد. 

در سیکلوسایزر، اصل تخلیه مجدد با اپکس بسته و معکوس‌کردن آرایش به‌دست می‌آید. ذرات خوراک‌دهی شده به این سیستم در روش معمولی با حرکت بزرگ‌تر به سوی دیواره مخروطی و بالا ‌آمدن و کسری آب به اپکس واکنش می‌دهند. ذرات جامد پس ‌از متمایل‌شدن با گردش آب به‌ طرف قسمت مخروطی سیکلون حمل می‌شوند، جایی‌که همه آنها گریز از مرکز شده و فرصت بیشتری داشته تا به سمت پیداکننده گرداب بروند. 
ذرات کوچک‌تر از اندازه حد برای هر واحد تمایل دارند با گردش آب باقی ‌بمانند و سیکلون را از میان پیداکننده گرداب ترک می‌کنند. بعد از توزیع مقدماتی در سراسر پنج قسمت، جدایش ایده‌آل با افزایش زمان شست‌وشو حاصل می‌شود. 

مقادیر مختلف اندازه حد برای سیکلون‌های متوالی که دبی کلی مشابه دارند، به‌ دلیل‌ آرایش سری‌ها، با کاهش قطر ورودی و پیداکننده گرداب به‌دست می‌آید. این بتدریج نیروی گریز از مرکز بزرگ‌تر را برای هر مرحله متوالی توسعه می‌دهد. 


5. مشخصات سیکلوسایزر 

سیکلون‌ها دارای بدنه شیشه‌ای با پیداکننده گرداب و لوازم اپکس که با لعاب برنجی ساخته شده‌ هستند. اتصالات برنجی لوله‌های سیکلون، صفحات لچکى ساخته شده در لعاب را پشتیبانی‌ می‌کنند. ‌پمپ آب قسمت‌های برنجی و محور با فولاد ضد‌زنگ و موتور تک‌فار دارد. پمپ از یک تانک فایبرگلاس با دریچه شناور خوراک‌دهی می‌شود. یک فشار‌سنج بر خروجی پمپ تعبیه شده‌ و یک دما‌سنج دمای آب در تانک را نشان می‌دهد. کابینت یک قفسه فلزی است که درون آن با رنگ سفید و بیرون آن با رنگ سبز لعاب‌کاری شده‌ است. 

در‌ها در جلوی کابینت دسترسی به تانک خوراک و پمپ را امکانپذیر می‌سازد. کابینت ‌روی چرخ‌های کوچکی سوار شده‌ است. کنترل‌های الکتریکی روی یک تابلو، شامل یک کلید پمپ و لامپ نشانگر و تایمر فرآیند (6-0 دقیقه) با زنگ هشدار است. 



سیدمحمدرضا حسینی و مهدیه رازقی‌یدکی 
کارشناسان ارشد فرآوری مواد معدنی دانشگاه شهید باهنر کرمان