طراحی و ساخت تیکنر
تیکنر به منظور تصفیه پساب معادن همچون آهن، مس، آلومینیوم، سنگبریها، کارخانجات کاشی و سرامیک و ماسه شوییها، طراحی و ساخت میگردد. از آنجایی که پساب این صنایع حاوی ذرات معلق و TSS بالایی میباشد؛ میتوان با طراحی و ساخت تیکنر، از آب تصفیه شده در خط تولید استفاده نمود و در هزینههای بهرهبرداری واحدهای تولیدی، صرفه جویی بالایی ایجاد نمود.
در طراحی و ساخت تیکنر، پساب ورودی دارای جامدات بالایی میباشد و به دلیل اختلاف دانسیته بین ذرات و مایع، این ذرات ته نشین گردیده و به صورت جریان تغلیظ یا Under flow از کف مخزن جدا میگرد و آب تصفیه شده در جریان سر ریز Over flow خارج میگردد.
در مجموع در طراحی و ساخت تیکنر با استفاده از مدلسازی ریاضی و نرم افزارهای مهندسی می توان قطر و ارتفاع را محاسبه نمود.
شرح فرآیند طراحی و ساخت تیکنر
از تیکنر در صنایع معدنی، ماسه شوییها، سنگبریها و صنایع کاشی و سرامیک؛ به منظور کاهش درصد جامدات در دوغاب یا همان پساب واحد تولیدی استفاده میشود.
با طراحی و ساخت تیکنر میتوان میزان جامدات و ذرات معلق پساب را کاهش داده و آب تصفیه شده را به منظور مصرف صنعتی و یا کشاورزی استفاده نمود.
به صورت کلی در طراحی و ساخت تیکنر؛ جریان پساب ورودی به دو بخش سر ریز (Over flow) و تغلیظ (Under flow) تقسیم میگردد.
در شکل زیر شرح کلی این فرآیند نمایش داده شده است.
مدلسازی عملیات واحد در طراحی تیکنر
جهت مدلسازی عملیات واحد در طراحی تیکنر چند فرض عمده در نظر گرفته شده است:
۱- فرض میشود که تمامی ذرات ریز هستند و دارای دانسیته یکسانی میباشند.
۲- فرض میشود که هیچ گونه انتقال جرمی بین ذرات و سیال وجود ندارد.
۳- دوغاب ورودی کاملاً سوسپانسیون شده و ذرات به طور کامل فلوکولانت شده اند.
۴- تمامی ذرات دارای شکل همگن هستند.
۵- از استرس سیال – سیال در مقابل استرس سیال – جامد صرف نظر میکنیم.
۶- سیال را الاستیک در نظر میگیریم.
اساس طراحی تیکنر، استفاده از نیروی جاذبه جهت جداسازی ذرات جامد از آب میباشد و به صورت کلی هر ذره در داخل تیکنر تحت تاثیر سه نیرو قرار دارد:
الف) نیروی جاذبه زمین که ذرات را به سمت پایین میکشد و هرچه جرم ذرات بزرگتر باشد، نیروی جاذبه بیشتر خواهد بود.
ب) نیروی شناوری که بر اساس اصل ارشمیدس ذرات را به سمت بالا هدایت میکند.
ج) نیروی Drug که عبارت است از اصطکاک حرکت یک ذره در درون یک سیال.
بنابراین تیکنر باید به نحوی طراحی و ساخت گردد که نیروی جاذبه Gravity از مجموع نیروهای Drug و شناوری بیشتری داشته باشد و در نتیجه ذرات در کف تیکنر، تهنشین شود.
آزمایشات اولیه در طراحی و ساخت
هنگامی که مقداری از دوغاب یا همان پساب واحد تولیدی اعم از معدن آهن، معدن طلا، ماسه شویی، کارخانه کاشی و سرامیک و یا سنگبری که حاوی ذرات جامد میباشد را درون یک استوانه مدرج بریزیم و مدت زمانی صبر کنیم تا ذرات معلق آن ته نشین شوند؛ میتوانیم نموداری مشابه با شکل ذیل برای آن رسم نمود.
نرم افزار طراحی و ساخت
مشابه با آنچه در آزمایش اندازه گیری سرعت ته نشینی، روی میدهد؛ تیکنر سیال نیز به دو بخش تقسیم میشود که یکی لایه تحتانی میباشد (Hindered settling) که در آن غلظت ذرات جامد از غلظت بحرانی بیشتر میشود و استرس جامد سیال وجود دارد. خروجی این قسمت که در کف مخزن تیکنر است که حاوی جامدات با درصد بالا هستند که به عنوان دور ریز تخلیه میگردد.
لایه بالاتر که Free settling نامیده میشود؛ دارای غلظت به مراتب پایینتری میباشد و در نهایت در بالای این لایه سریز Over flow جریان به وجود می آید. خروجی این قسمت، همان پساب تصفیه شده واحد تیکنر است که درصد جامدات آن کاهش یافته است و با مدلسازی ریاضی در طراحی و ساخت تیکنر میتوان ارتفاع و قطر را محاسبه نمود.
مجموعه این اطلاعات در نرم افزار مهندسی طراحی تیکنر به منظور راهنمای مهندسینی که به ساخت تیکنر و کلاریفایر در صنایع معدنی از قبیل، مس، آهن، طلا، آلومینیوم و همچنین کارخانجات کاشی و سرامیک و موزائیک و سنگبریها مشغول به کار هستند؛ گردآوری شده است.
اجزا واحد تیکنر در طراحی و ساخت
مهمترین اجزا و سازههای یک تیکنر که پیش از عملیات ساخت بایستی به دقت طراحی گردند؛ شامل موارد ذیل است:
۱) سازه نگهدارنده وزن کل تیکنر (Thickener) که با توجه به برآوردهای اقتصادی و ابعاد سازه و وزن سیال به صورت فلزی یا بتنی طراحی و ساخته میشود.
۲) استوانه اصلی به همراه قیف کف که مهمترین جز تیکنر میباشد.
۳) مخزن خوراک ورودی (Feed well) که وظیفه توزیع یکنواخت جریان ورودی به داخل تیکنر را دارد.
۴) مجموعه پارو و همزن که در طراحی و ساخت تیکنر، وظیفه انتقال لجن یا همان پساب تغلیظ شده در کف مخزن را بر عهده دارد.
۵) سر ریز یا Over flow که به وسیله شیارهایی طراحی و ساخت میگردد تا جریان آب تصفیه شده به آرامی از تیکنر خارج گردد.
الزامات و کاربردهای طراحی و ساخت
در صنایع معدنی، آب به عنوان یکی از مهمترین مواد اولیه در فرایندهای تولید، استخراج، خردایش و فراوری به کار میرود و به طور کلی در معادن آهن، مس، طلا، آلومینیوم و بسیاری دیگر از سنگهای معدنی؛ میزان زیادی آب در حین ساخت و تولید مواد معدنی مصرف میگردد.
در صنایع ماسه شویی نیز همانطور که از نام آن مشخص است، به منظور تولید شن و ماسه، حجم بسیار زیادی از آب استفاده میگردد که در نهایت این آب به شدت تیره و کدر میگردد.
در صنایع سنگبری، در بخشهای برش کاری و پولیش سنگ به میزان زیادی از آب استفاده میشود تا هم گرد و غبار برش کاری در فضا منتشر نگردد و هم کیفیت پولیشینگ افزایش یابد؛ در نتیجه پساب سنگبری حاوی ذرات جامد معلق و بسیار ریزی میباشد.
در صنایع کاشی و سرامیک و موزائیک نیز آب به عنوان یک ماده پر کاربرد در ساخت و تولید انوع محصولات در فرآیندهای دوغاب زنی و سایش و پرداخت نهایی به کار میرود.
در مجموع اینکه پساب خروجی تمامی این واحدهای صنعتی به انواع ذرات جامد آلوده شده و بایستی در واحد تیکنر تصفیه گردیده تا به منظور استفاده مجدد در خط تولید، به کار برده شوند.
به طور خلاصه کاربردهای طراحی و ساخت تیکنر مربوط به صنایع زیر میباشد:
۱) معادن و کارخانجات فرآوری مواد معدنی همچون، طلا، مس، آهن، سنگ
۲) سنگبریها
۳) ماسه شوییها
۴) کارخانجات کاشی و سرامیک
۵) کارخانجات موازئیک سازی
مزایای و نتایج ساخت تیکنر
مهمترین مزیت استفاده از تیکنر در صنایع معدنی، سنگبری و کاشی و سرامیک را میتوان تصفیه و استفاده مجدد از آب و کاهش TSS دانست.
آب به عنوان یک سرمایه ملی به وسیله این روش به ابتدای خط تولید بازگردانده میشود که ضمن کاهش هزینههای بهای مصرفی؛ سبب حفاظت از محیط زیست نیز میگردد.
به طور کلی مزایای طراحی و ساخت تیکنر در صنایع شامل موارد ذیل میباشد:
۱) صرفه جویی در مصرف آب و کاهش هزینههای جاری واحد تولیدی
۲) بازگرداندن آب تصفیه شده به ابتدای خط تولید با طراحی و ساخت اصولی تیکنر
۳) مساحت زمین مصرفی بسیار محدود به جای سدهای باطله و یا مخازن تبخیر پساب
۴) امکان کاهش کیک یا لجن خروجی به پودر تقریبا خشک به وسیله فیلتر پرس
۵) راهبری و نگهداری آسان
برای کسب اطلاعات بیشتر با مشاورین شرکت مهندسی طرح و کار تماس بگیرید.