أولاً: تحديد موقع العملية وسيناريوهات التطبيق
يُعدّ تجفيف خام النحاس حلقةً أساسيةً في مصانع المعالجة المائية للمعادن/مصانع تركيز النحاس. وتُستخدم أجهزة الطرد المركزي ذات القوام المدبب بشكل رئيسي لفصل المواد الصلبة عن السائلة وتجفيف كعكة الترشيح من لب الخام، وتتمثل سيناريوهات التطبيق الرئيسية فيما يلي:
تجفيف مخلفات التعويم: معالجة لب المخلفات بعد التعويم، وفصل الطور المائي لإعادة التدوير، وتقليل محتوى الرطوبة في الطور الصلب (كعكة الترشيح) لتلبية متطلبات النقل والتخزين.
نزح المياه من المخلفات بالترشيح: معالجة الخبث بعد الترشيح بالكومة / الترشيح بالتحريك، واستعادة الراشح المتبقي من الخبث، وتقليل تكلفة المعالجة البيئية اللاحقة.
تكثيف وتجفيف المركز: إجراء عملية تجفيف عميقة على لب مركز النحاس لتلبية معايير محتوى الرطوبة لتجفيف المركز أو نقله أو صهره (يشترط عمومًا أن يكون محتوى الرطوبة في كعكة الترشيح 10٪ - 18٪).
معالجة مياه الصرف الصحي: تجفيف الحمأة: التعامل مع الحمأة البيوكيميائية/الفيزيائية الكيميائية الناتجة عن مياه الصرف الصحي لمعالجة المعادن/مياه الصرف الصحي المحتوية على المعادن الثقيلة لتحقيق تقليل الحمأة.
ثانياً: مبدأ العمل الأساسي
تعمل أجهزة الطرد المركزي، بفضل قوة الطرد المركزي الناتجة عن الدوران عالي السرعة، على ترسيب الجزيئات الصلبة (معادن النحاس والشوائب) الموجودة في لب الخام بسرعة على الجدار الداخلي للأسطوانة. ويدفع فرق السرعة بين ناقل البرغي والأسطوانة الطور الصلب باستمرار إلى الطرف المخروطي للأسطوانة لتفريغه (مكونًا كعكة ترشيح مجففة)؛ بينما يُفرغ الطور السائل عبر منفذ الفائض في الطرف العريض للأسطوانة، مما يحقق فصل المواد الصلبة عن السائلة وتجفيفها.
بالنسبة لعجينة خام النحاس ذات الكثافة النوعية العالية والصلابة القوية، يتم عادةً استخدام أجهزة الطرد المركزي ذات نسبة الطول إلى القطر الكبيرة والمواد المقاومة للتآكل، والمجهزة بنظام تحكم في السرعة التفاضلية لضبط سرعة الدفع بدقة، مما يضمن كفاءة التجفيف وعمر خدمة المعدات.
ثالثًا: معايير اختيار المفاتيح والتكوين الموصى به (خاص بتجفيف خام النحاس)
| عنصر المعلمة | التكوين الموصى به | ملاحظات |
| القدرة على المعالجة | يتم تعديلها وفقًا لتركيز اللب، وعادة ما تكون 20-80 م³/ساعة لكل وحدة؛ ويمكن تشغيل وحدات متعددة بالتوازي لمناجم النحاس واسعة النطاق (على سبيل المثال، تكوين مجموعة من 37 وحدة). | يتم تحقيق القدرة المثلى للمعالجة عندما يكون تركيز اللب 30%–40% |
| نسبة طول الأسطوانة إلى قطرها | ≥4.0 (على سبيل المثال، 4.2، 4.5) | كلما زادت نسبة الطول إلى القطر، زاد وقت الإقامة وتحسن تأثير نزح المياه |
| اختيار المواد | الأسطوانة/البرغي: فولاذ مقاوم للصدأ مزدوج 2205/2507 أو طلاء مقاوم للتآكل من كربيد التنجستن؛ الغلاف: SS316L؛ موانع التسرب: مواد مقاومة لللب والأحماض (مثل مطاط النتريل، المطاط الفلوري) | يحتوي لب خام النحاس على جزيئات كاشطة ووسط حمضي، لذا يجب تعزيز مقاومته للتآكل ومقاومته للتآكل الكيميائي. |
| نظام التحكم في السرعة التفاضلية | ترس تفاضلي متغير التردد لتنظيم السرعة (مثل الترس التفاضلي الكوكبي)، مع نطاق سرعة تفاضلي قابل للتعديل من 0 إلى 30 دورة في الدقيقة | التكيّف مع تركيزات اللب المختلفة وتوزيعات أحجام الجسيمات، مما يضمن تصريفًا موحدًا لكعكة الترشيح |
| مؤشر نزح المياه | نسبة الرطوبة في كعكة الترشيح: 12%–18% (المركز)، 18%–25% (المخلفات)؛ صفاء السائل: المواد الصلبة العالقة ≤ 100 ملغم/لتر | يمكن تحسينها عن طريق ضبط سرعة الدوران، والسرعة التفاضلية، وتركيز التغذية |
| درجة مقاومة للانفجار/الحماية | منطقة ATEX/IECEx 2 (في حالة استخدام مواد قابلة للاشتعال والانفجار)، حماية IP54/IP55 | يلزم توفير الحماية من الغبار والمطر لأجهزة تركيز الغازات الخارجية |
رابعاً: مزايا التطبيق
التشغيل المستمر مع قدرة معالجة كبيرة: تشغيل متواصل على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع، مع قدرة معالجة للوحدة الواحدة تتجاوز بكثير قدرة مكابس الترشيح ذات الألواح والإطارات ومكابس الترشيح ذات الأحزمة، وهي مناسبة للإنتاج على نطاق واسع في مناجم النحاس الكبيرة.
درجة عالية من الأتمتة: تحقيق التحكم الآلي الكامل في التغذية وسرعة الدوران والسرعة التفاضلية وتفريغ الخبث، مما يقلل من التدخل اليدوي وتكاليف التشغيل.
تأثير ممتاز في تجفيف المياه مع مرشح قابل لإعادة التدوير: انخفاض نسبة الرطوبة في كعكة الترشيح، مما يسهل النقل والتخزين؛ نقاء عالٍ للمرشح، والذي يمكن إعادة استخدامه مباشرة في عملية معالجة المعادن لتحقيق إعادة تدوير موارد المياه.
مساحة أرضية صغيرة: بالمقارنة مع معدات ضغط الترشيح التقليدية، فإنها تشغل مساحة أرضية أصغر بنفس سعة المعالجة، مما يجعلها مناسبة لتحسين موقع أجهزة التركيز.
قدرة واسعة على التكيف: قادر على التعامل مع لب خام النحاس بتركيزات مختلفة (10٪ - 45٪) وأحجام جسيمات مختلفة (0.01 - 1 مم)، مع قدرة قوية على التكيف مع تقلبات اللب.
خامساً: احتياطات التطبيق في الموقع
المعالجة المسبقة لللب:
قبل التغذية، يجب إزالة الشوائب ذات الجسيمات الكبيرة (مثل الحجارة التي يزيد حجمها عن 5 مم) من خلال الشبكات / الهيدروسيكلونات لتجنب إتلاف ناقل البرغي والأسطوانة.
إذا كانت اللب ذات لزوجة عالية (على سبيل المثال، تحتوي على معادن طينية)، فيمكن إضافة كمية صغيرة من مادة التلبيد (مثل بولي أكريلاميد PAM) لتحسين كفاءة الترسيب وتأثير التجفيف.
تشغيل وصيانة المعدات:
قم بفحص حالة التآكل للطلاءات/البطانات المقاومة للتآكل بانتظام واستبدلها في الوقت المناسب.
استبدل زيت التشحيم والأختام بانتظام لتجنب تسرب السوائل وتعطل المعدات.
قم بإنشاء سجل تشغيل المعدات، مع تسجيل معايير مثل تركيز التغذية، وسرعة الدوران، والسرعة التفاضلية، ومحتوى رطوبة كعكة الترشيح لتسهيل تحسين العملية.
حماية البيئة والسلامة:
يجب اختبار الراشح للتأكد من مطابقته للمعايير قبل إعادة استخدامه أو تصريفه لتجنب التلوث بالمعادن الثقيلة.
ينبغي اتخاذ تدابير للحد من الضوضاء ومنع الاهتزازات أثناء تشغيل المعدات، ويجب على المشغلين ارتداء معدات الحماية.
في حالة معالجة مواد سامة مثل السيانيد، يجب تجهيز مرافق الحماية والسلامة المناسبة ومرافق المعالجة الطارئة.
سادساً: مرجع الحالة النموذجية
اعتمدت إحدى شركات تعدين خام النحاس في هولندا 37 جهاز طرد مركزي كبير الحجم (مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج، بسعة معالجة تبلغ 50 مترًا مكعبًا في الساعة لكل وحدة) لتجفيف مخلفات التعويم. وقد حافظت نسبة الرطوبة في كعكة الترشيح على استقرارها عند 16-18%، وبلغت نسبة إعادة استخدام الرشاحة 95%، مما أدى إلى انخفاض ملحوظ في استهلاك موارد المياه وتكاليف نقل المخلفات.