لينك دانلود

 

دانشكده فني و مهندسي

گروه مهندسي معدن

پايان نامه براي دريافت درجه كارشناسي ارشد مهندسي

معدن گرايش فرآوري مواد معدني

 

 بهبود کارآیی مدار خردایش و پرعیار سازی اولیه خط چهارم تولید کنسانتره شرکت معدنی و صنعتی گل گهر

 

 

چکیده

خوراك اوليه خط چهارم تولید کنسانتره شرکت معدنی  و صنعتی  گل گهر (کارخانه پلی کام) تركيبي از بار برگشتي توليدي در مدار آسياهاي خشك نيمه خودشكن خطوط تغليظ موجود و سنگ آهن استخراجي از معدن به ترتيب با نسبت وزني 30% و 70% مي باشد. خط چهارم تولید کنسانتره شرکت صنعتی و معدنی گل گهر  شامل خردایش در آسیای گلوله ای سرریزشونده و جداکننده مغناطیسی شدت متوسط تر است. نتایج نمونه برداری از جریان­های مدار خردایش و پرعیارکنی اولیه نشان می‌دهد عیار و بازیابی آهن کنسانتره جداکننده مغناطیسی شدت متوسط، 26/62% و 78/86% می‌باشد در صورتیکه درطرح به ترتیب، 13/66% و 24/90%  است. اندازه ذرات محصول آسیا (خوراک جداکننده مغناطیسی) در یک دوره دارای  است که این مقدار درشت­تر از مقدار بهینه است. این مسئله به دلیل فرآیند نامناسب آسیاکنی می‌باشد.  جهت بهبودكارآيي آسياكني، از متغير افزایش ميزان پرشدگي گلوله داخل آسيا استفاده شد. اندازه گیری­ها نشان داد که ميزان پرشدگي گلوله 32% حجمی‌آسیا است.  طی دو مرحله  میزان  پرشدگی گلوله، 1%  و 6/1%  حجمی‌آسیا افزایش داده شد. نتایج نشان داد متوسط   از 342 میکرون به 329 میکرون رسید.  بهبود فرآیند آسیاکنی منجر به افزایش کارآیی جداکننده MIMS شده به­طوریکه عیار آهن و  نسبت غنی­ شدگی آهن کنسانتره به ترتیب 9/1% و 2% افزایش یافت. با تنظیم آب ورودی به آسیا درصد جامد 68% مطلوب­ترین آن بدست آمد در این درصد جامد P₈₀ آسیا 200 میکرون بدست آمد.  درصد جامد بهینه برای جداکننده مغناطیسی با تغییر آب ورودی به آن 35% بدست آمد. عدم سیستم طبقه بندی ذرات در خروجی آسیا نیز منجر به کاهش کارایی جداکننده مغناطیسی شده است. طی آزمایش­هایی در مقیاس صنعتی دانه­بندی مناسب جداکننده ­ها 210 میکرون بدست آمد و هیدروسیکلونی جهت تامین این دانه­بندی طراحی گردید. قطر و تعداد هیدروسیکلون به ترتیب  66 سانتی متر  5 عدد بدست آمد. سیکلون طراحی شده با آسیا در مدار بسته با نرم افزار USIM PAC شبیه سازی شد.

واژه­های کلیدی: آسیای گلوله­ای، جداکننده MIMS، هیدروسیکلون، نرم افزار USIM PAC.

 

فهرست مطالب

فصل اول: مقدمه. 1

1-1- خردایش در آسیاهای گلوله ای.. 1

1-1-1- عوامل مؤثر بر خردایش آسیاهای گلوله ای.. 2

1-2- هیدروسیکلون.. 7

1-2-1- طراحی بخش‌های مختلف هیدروسیکلون.. 8

1-3- عوامل مؤثر بر عملکرد جداکننده‌های مغناطیسی تر. 10

1-4- معرفی خط چهارم تولید کنسانتره شرکت معدنی و صنعتی گل گهر. 10

1-4-1- بخش سنگ شکنی.. 10

1-4-2- بخش بار برگشتی.. 12

1-4-3- بخش فرآوری خط چهارم تولید کنسانتره شرکت معدنی و صنعتی گل گهر. 12

1-5- خردایش در آسیای گلوله ای خط چهارم تولید کنسانتره شرکت معدنی و صنعتی گل گهر. 13

1-6- پرعیارسازی اولیه خط چهارم تولید شرکت معدنی و صنعتی گل گهر. 14

1-7- مروری بر تحقیقات گذشته. 14

1-8- ضرورت انجام تحقیق.. 14

 فصل دوم: روش تحقیق. 15

2-1- بررسی شرایط کنونی مدار. 15

2-2- آزمایش تعیین توزیع زمان ماند.. 15

2-3- بررسی و افزایش میزان پرشدگی گلوله داخل آسیا 15

2-4- تعیین درصد جامد بهینه آسیا 16

2-5- تعیین دانه بندی مناسب خوراک جداکننده مغناطیسی شدت متوسط… 16

2-5-1- تغییر دبی ورودی به آسیا 16

2-5-2- عیار آهن و گوگرد در بخش‌های مختلف خوراک و کنسانتره جداکننده شدت متوسط… 17

2-6- تعیین اندازه و طراحی هیدروسیکلون.. 17

2-7- شبیه سازی هیدروسیکلون با آسیا در مدار بسته. 20

2-8- تعیین درصد جامد بهینه جداکننده مغناطیسی شدت متوسط… 20

 فصل سوم: ارایه نتایج و تحلیل داده‌ها 22

3-1- طراحی مجدد آسیای گلوله ای خط چهارم تولید کنسانتره مجتمع گل گهر. 22

3-2- انتخاب اندازه گلوله‌های آسیای گلولهای خط چهارم تولید کنسانتره مجتمع گل گهر. 23

3-3- بررسی شرایط کنونی جریان‌های بخش خردایش و جداکننده ی MIMS. 24

3-4- بررسی دانه بندی محصول آسیای گلولهای.. 25

3-5-  بررسی جریان‌های کنسانتره و باطله جداکننده MIMS. 25

3-6- موازنه جرم و تعدیل خطاها 26

3-7- آزمایش تعیین توزیع زمان ماند.. 27

3-8- افزایش میزان پرشدگی گلوله. 29

3-9- نسبت خردایش قبل و بعد از اعمال تغییرات… 30

3-10- کاهش متوسط دانه بندی محصول آسیا 32

3-11- بررسی کارایی جداکننده MIMS قبل و بعد از اعمال تغیرات… 32

3-12- تعیین درصد جامد بهینه آسیای گلوله ای.. 34

3-13- تعیین دانه بندی بهینه خوراک جداکننده MIMS. 36

3-13-1- تغییر دبی خشک ورودی به آسیای گلولهای.. 36

3-13-2- آنالیز بخش‌های مختلف ابعادی خوراک و کنسانتره جداکننده MIMS. 39

3-14- تعیین اندازه هیدروسیکلون.. 41

3-14-1- تعیین مشخصات هندسی هیدروسیکلون.. 43

3-14-2- شبیه سازی هیدروسیکلون با آسیا با نرم افزار USIM PAC.. 43

3-14-3- تعیین مکان مناسب برای هیدروسیکلون.. 47

3-15- موازنه آب بخش اولیه خط چهارم تولید کنسانتره شرکت معدنی و صنعتی گل گهر. 49

3-16- تعیین درصد جامد بهینه جداکننده MIMS. 49

فصل چهارم: نتیجه گیری و پیشنهادها 51

4-1- نتایج.. 51

4-2- پیشنهادها 53

 منابع. 56

پیوست.. 56

 فهرست شکل­ها

شکل1- 1- نحوه ی خردایش ذرات در آسیاهای گردان. 1

شکل1- 2- خردایش ذرات در آسیا گلوله ای. 2

شکل1- 3- شمای حرکت بار داخل آسیا نسبت به سرعت بحرانی.. 3

شکل1- 4- شمای حرکت ذرات داخل آسیا درسطوح مختلف بار. 4

شکل1- 5- ارتباط حرکت بار داخل آسیا با زاویه بالابری.. 5

شکل1- 6- ارتباط حرکت بار داخل آسیا با شکل وتعداد بالابرها. 6

شکل1- 7- مدار بخش سنگ شکنی کارخانه پلی کام. 12

  شکل1- 8- مدار تولید خط چهارم تولید کنسانتره ……………………………………………………13

شکل 2- 1- ارتفاع سطح گلوله داخل آسیا قبل از اعمال تغییرات……………………………………16

شکل 2-2- ارتفاع سطح گلوله داخل آسیا بعد از اعمال تغییرات…………………………………16

شکل 2-3- مدار آسیا گلوله ای با هیدروسیکلون در محیط نرم افزار USIM PAC ………………………20

شکل 3- 1- نمودار تعيين زمان ماند براساس برازش با مدل N-Mixer 28

شکل 3- 2- اندازه گیری فاصله سطح گلوله تا سقف آسیا 29

شکل 3- 3- اضافه نمودن گلوله به آسیا 30

شکل 3- 4- نسبت خردایش قبل و بعد از اعمال تغییر. 31

شکل 3- 5- تغییرات P₈₀ آسياي گلوله‌اي قبل و بعد از اعمال تغيير. 32

شکل 3- 6- تغییرات نسبت غنی شدگی قبل و بعد از اعمال تغییر. 33

شکل 3- 7- تغییرات عیار آهن کنسانتره MIMS  قبل و بعد از اعمال تغییر. 33

شکل 3- 8- دانه‌بندي محصول آسياي گلوله‌اي در درصد جامد‌هاي مختلف…. 35

شکل 3- 9- بازدهی جدایش جداکننده MIMS در درصد جامدهای مختلف…. 35

شکل 3- 10- بازدهی جدایش جداکننده LIMS در درصد جامدهای مختلف…. 36

شکل 3- 11- منحنی دانه بندی محصول آسیا در دبیهای متفاوت خوراک آسیا گلولهای.. 36

شکل 3- 12- تغییرات نسبت خردایش آسیا گلولهای در تناژهای متفاوت خوراک…. 37

شکل 3- 13- اثر اندازه ذرات بر عیار آهن کنسانتره MIMS. 38

شکل 3- 14- اثر اندازه ذرات بر بازیابی آهن کنسانتره MIMS. 38

شکل 3- 15- اثر اندازه ذرات بر عیار گوگرد کنسانتره MIMS. 39

شکل 3- 16- عیار آهن در بخش‌های متفاوت ابعادی خوراک و کنسانتره MIMS. 39

شکل 3- 17- عیار گوگرد در بخش‌های متفاوت ابعادی خوراک و کنسانتره MIMS. 40

شکل 3- 18- بازدهی جدایش در بخش‌های مختلف ابعادی دانه بندی.. 40

شکل 3- 19- مدار آسیای گلوله ای با هیدروسیکلون در محیط نرم افزار USIM PAK.. 43

شکل 3- 20- وارد نمودن پارامترهای مربوط به شبیه سازی آسیاگلولهای در نرم افزار USIM PAK.. 43

شکل 3- 21- وارد نمودن پارامترهای مربوط به شبیه سازی  هیدروسیکلون در نرم افزار USIM PAK.. 44

شکل 3- 22- آسیا و جداکننده MIMS خط چهارم تولید شرکت معدنی و صنعتی گل گهر. 48

شکل 3- 23- مکان در نظر گرفته شده برای هیدروسیکلون در کارخانه پلی­کام. 48

شکل 3- 24- موازنه آب در بخشهای مختلف مدار. 49

شکل 3- 25- عیار و بازیابی آهن کنسانتره MIMS در درصد جامدهای مختلف…. 50

شکل 6- 1- شمای هیدروسیکلون از دو نمای متفاوت… 56

شکل 6- 2- شما واندازه ورودی هیدروسیکلون.. 58

شکل 6- 3- شما واندازه بخش استوانه ای هیدروسیکلون.. 59

شکل 6- 4- شما واندازه بخش مخروطی هیدروسیکلون.. 60

شکل 6- 5- شما واندازه سرریز هیدروسیکلون.. 61

شکل 6- 6- شما واندازه ته ریز هیدروسیکلون.. 62

فهرست جداول

جدول2-1- تغییر دبی ورودی به آسیا و جداکننده مغناطیسی……………………………………….17

جدول 2-2- ارتباط  D50Cبرای توزیع دانه بندی مشخص…………………………………..18

جدول2-3-درصد جامد­های مورد آزمایش خوراک جداکننده MIMS………………………………………………….21

جدول 3-1- ارتباط ضریب عدم کارایی و درجه کنترل اندازه محصول  ………………………………………………….22

جدول 3-2-تغییرات توان آسیا نسبت به سایر مشخصات آسیا…………………………………………………………………23

 جدول 3-3- ترکیب گلوله­های لازم برای آسیاهای گلوله­ای ………………………………………….24

جدول3-4- نتایج بدست­آمده از نمونه­برداری جریان­……………………………………………………25

جدول3-5- موازنه و تعدیل خطا جریان­های خوراک HPGR، آسیا گلوله­ای و MIMS……………………………..26

جدول3-6-موازنه­جرم و تعدیل خطا جریان باطله جداکننده MIMS………………………………………………………27

جدول3-7-موازنه­جرم جریان کنسانتره جداکنندهMIMS…………………………………………………………….دول 3-8- نتايج آزمايش تعيين زمان ماند با استفاده از نرم افزار RTD …………………………………………28

جدول 3-9- بررسي آماري نتايج نسبت خردایش آسیا قبل و بعد از تغييرات………………………………………..31

جدول 3-10- بررسي آماري نتايج عیار آهن کنسانتره قبل و بعد از تغييرات (آناليز واريانس)……………………….34

جدول 3-11- دبی آب اضافه شده به آسیا در درصد جامدهای مختلف…………………………………………………34

جدول3-12-  بدست آمده آسیا در اثر تغییر دبی ورودی به آسیا……………………………………………………….37

جدول 3-13- نمونه­ای از یک آنالیز ابعادی ورودی و خروجی­های جداکننده MIMS………………………………41

جدول3-14- نتایج شبیه­سازی خوراک تازه ورودی به آسیای گلوله­ای…………………………………………………45

جدول3-15- نتایج شبیه­سازی خوراک  ورودی به آسیای گلوله­ای…………………………………………….45

جدول3-16- نتایج شبیه­سازی خوراک ورودی به هیدروسیکلون……………………………………….46

جدول3-17-  نتایج شبیه­سازی سرریز هیدروسیکلون………………………………………….46

جدول3-18- نتایج شبیه­سازی ته­ریز هیدروسیکلون………………………………………………..47

 

فصل اول: مقدمه

1-1- خردایش در آسیاهای گلوله­ای

     تجهيزات نرم كني كه در صنعت فرآوري مواد معدني مورد استفاده قرار مي گيرند، اغلب از نوع آسياهاي گردان مي باشند. انواع مختلفي از آسياها مانند آسياهاي ميله اي، گلوله اي و آسياهاي نوع خودشكن وجود دارند.  عمل نرم كني با ايجاد حركت نسبي بين ذرات ماده معدني و واسطه خردايش (ميله، گلوله يا قلوه سنگ) انجام مي شود.  اين حركت مي تواند بصورت برخورد همراه با شكست كه توسط ضربه اعمال مي شود و يا بصورت غلطش همراه با شكست كه سايش را ايجاد مي كند، انجام گيرد[1]. هدف از خردایش سنگ معدن جداسازی کانی‌های با ارزش از گانگ است؛ در خردایش اولیه ذرات با ارزش به درجه آزادی لازم نمی‌رسند به همین دلیل سنگ معدن به خردایش ثانویه نیاز پیدا می­کند که این عمل توسط آسیا­ها انجام می­شود[2].

شکل1- 1- نحوه­ی خردایش ذرات در آسیاهای گردان[2].

    جدار داخلی آسیا­ها از جنس مقاومی‌پوشیده شده است و قسمتی از حجم آنها توسط بار خردکننده­­ای مثل میله­های فولادی، گلوله­های فولادی یا سرامیکی، قلوه­سنگهایی از جنس مقاوم و یا قطعات درشتی از خود ماده معدنی پر شده است. با گردش آسیا، بار خرد کننده تا ارتفاعی که بستگی به سرعت گردش آن دارد، بالا می‌رود و با رها شدن از بدنه­ی آسیا بر روی ماده معدنی سقوط می­کند. در نتیجه، دانه­های ماده معدنی در اثر ضربه، فشار و سایش مواد توسط یکدیگر یا توسط بار خردکننده و همچنین جدار داخلی آسیا خرد می­شوند (شکل1-1­)[3].

در آسیاهای گلوله­ ای،  با قرار گرفتن ذرات بین گلوله­ها عمل خردایش صورت می­گیرد(شکل1- 2)[4]

شکل ‏2‑1-خردایش ذرات توسط گلوله در آسیا گلوله­ای[4].

.

شکل1- 2- خردایش ذرات در آسیا گلوله ای[4].

1-1-1- عوامل مؤثر بر خردایش آسیاهای گلوله­ای

     كارآيي آسياهاي گلوله‌اي، ميزان كاهش انرژي مورد نياز براي خردايش مناسب هر تن ماده معدني تعريف مي‌شود. کارآیی آسیاکنی به حرکت گلوله­ها در طی فرآیند آسیا­کنی و شرایط عملیاتی از قبیل سرعت گردش آسیا، پرشدگی گلوله، اندازه آسیا بستگی دارد[5]. از دیگر عوامل مؤثر بر آسیاکنی می‌­توان به ابعاد و شكل آسترهاي آسيا، نحوه‌ي آماده سازي خوراك، بسته يا باز بودن مدار اشاره نمود. براي بهبود خردايش بايد عواملي مانند درصد جامد وزني پالپ ورودي، ميزان پرشدگي گلوله داخل آسيا و اندازه گلوله‌هاي شارژ مجدد را بهينه كرد زیرا عوامل دیگر قابل تغيير نيستند و يا به علت نوسان زياد قابل کنترل نمي‌باشند. دانسيته پالپ خوراک بايد تا آنجا که امکان دارد بالا باشد ولي با جريان يافتن پالپ در طول آسيا سازگار باشد و معمولاً گلوله‌ها بايد با لايه­اي از کانه پوشيده شوند. پالپ رقيق باعث افزايش برخورد فلز با فلز و مصرف بيش از حد فلز مي‌شود و کارآيي را نيز کاهش مي‌دهد. درصد جامد آسياهاي گلوله‌اي بسته به نوع کانه، بين 65-80‌%  پالپ است. ويسکوزيته پالپ با کاهش اندازه ذرات افزايش مي‌يابد بنابر اين در مواردي که خردايش بسيار ريز نياز است، درصد جامد بايد کمتر درنظر گرفته شود[3].

1-1-1-1- سرعت گردش آسیا

     سرعت گردش آسیاهای گردان به نحوی انتخاب می­شود که سرعت نسبی سقوط بارخردکننده بر روی بار ورودی آسیا حداکثر باشد. مسیر بار خردکننده را می­توان به دو مرحله تقسیم کرد. در مرحله­ی اول این بار به حالت چسبیده بر روی جدار داخلی آسیا، یک مسیر صعودی را طی می­کند. در مرحله دوم در لحظه­ای که وزن این بار از نیروی گریز از مرکز تجاوز می­کند، از جدار آسیا رها می­شود و سقوط می­کند. هرگاه سرعت دوران آسیا از حدی که آنرا “سرعت بحرانی[1]”  می­نامند تجاوز کند، نیروی گریز از مرکز در تمام طول مسیر بیشتر از نیروی وزن است و بار خردکننده در تمام مدت گردش دستگاه به جدار داخلی آسیا چسبیده باقی خواهند ماند.(شکل1-3)[6].

شکل1- 3- شمای حرکت بار داخل آسیا نسبت به سرعت بحرانی 60%a=، 70%b=، 80%c=، 90%d= [6]

1-1-1-2- پرشدگی داخل آسیا

کاهش سطح بار در داخل آسیا باعث می­شود که حرکت آبشاری بار در سطح آزاد داخل آسیا به درستی صورت نگیرد(شکل1-4)[6]. این مسئله منجر به برخورد بار به آستر و سایش آن و همچنین عمل خردایش ذرات به درستی صورت نمی­گیرد[6].

شکل1- 4- شمای حرکت ذرات داخل آسیا درسطوح مختلف بار 50%=a، 40%=b، 30%=c، 20%=d، 10%=a [6].

1-1-1-3- زاویه بالابری

میزان فرسایش پوشش آسیاها علاوه بر جنس پوششها، به نحو­ه­ی کار آسیا بستگی دارد. این فرسایش در آسیاهایی که با سرعتی حرکت می­کنند که بار خردکننده در داخل آنها بر روی هم می­غلتد، به مراتب بیشتر از حالتی است که بار خردکننده بر روی هم سقوط کند[7]. مطالعاتی که توسط Bond انجام شده، نشان داده است که به طور متوسط فرسایش آسترها و همچنین بار خردکننده، متناسب با انرژی مصرف شده در آسیا است.  با گذشت زمان زاویه و ارتفاع بالابرها کاهش می­یابد. زاویه رهایی بالابرها بر حرکت بار داخل آسیا و برخورد بار به پاشنه تأثیر گذار است. کاهش بیش از حد زاویه رهایی منجر به عدم تشکیل حرکت آبشاری بار و عدم خردایش
ذرات طی مکانیزم ضربه می­شود(شکل 1-5) [6].

شکل1- 5- ارتباط حرکت بار داخل آسیا با زاویه بالابری  85=a، 60=b، 45=c، 5/22=d[6].

1-1-1-4- شکل بالابرها

در آسیا، آسترها اغلب به صورت بالا-پایین نصب می­شوند. بدین صورت که یکی بلند و دیگری کوتاه است. سایش بالابر با ارتفاع کم­تر، بیشتر از بالابر بلند می­باشد در نتیجه زمانیکه بالابر بلند به نصف ارتفاع اولیه خود رسید بالابر کوچکتر را باید تعویض نمود[2]. حرکت بار داخل آسیا با توجه به تعداد بالابرها و شکل آنها متفاوت خواهد بود(شکل1-6).

شکل1- 6- ارتباط حرکت بار داخل آسیا با شکل وتعداد بالابرها[6].

1-1-1-5- پرشدگی گلوله

    ميزان پرشدگي گلوله يكي از مهم‌ترين پارامترهاي آسياكني در آسياهاي گلوله‌اي است. در ميزان كم پرشدگي به علت كشيدگي بار به طرف شانه و نبود كشيدگي بار به طرف پاشنه، سهم مكانيزم ضربه از مكانيزم سايش بيشتر است كه اين امر موجب درشت‌تر شدن محصول مي‌گردد [2].  با افزايش پرشدگي، سهم مكانيزم سايش نيز به علت تشكيل پاشنه و سر خوردن بيشتر گلوله‌ها روي بار، زيادتر مي‌شود كه باعث ريز‌تر شدن محصول مي‌گردد همچنين ميزان پرشدگي بالا باعث افزايش ضربات در واحد حجم شده و مانع خروج سريع پالپ در طول آسيا مي‌شود [8]. ميزان پرشدگي گلوله داخل آسيا در حدود 40-50 % است که در حدود 40% از اين حجم، فضاي خالي است. توان کشي آسيا با افزايش ميزان پرشدگي افزايش مي‌يابد و در حدود 50% پرشدگي به بالاترين ميزان توان کشي مي‌رسد. معمولاً در آسياهاي سرريز شونده ميزان پرشدگي 40% است اما در آسياهاي داراي شبکه خروجي اين مقدار بيشتر است. برای محاسبه میزان پرشدگی گلوله، سطح گلوله­ها تا سقف آسیا اندازه­گیری می­شود [2،3].

1-2- هیدروسیکلون

     هیدروسیکلون مهم ترین وسیله برای طبقه بندی ذرات در ابعاد ریز در صنعت کانه آرائی می‌باشد.  درصنعت فرآوري آهن يكي از معادن كمپاني اريك[2] كلاسيفاير‌هاي مارپيچي خودرا از مدار خارج و به جاي آنها از هيدروسيكلون استفاده نمود كه مزاياي زيررا به دنبال داشت:

• حد جدايش به راحتي قابل كنترل بود.
• مصرف آب كاهش يافت.
• ميزان هزينه‌هاي اوليه كاهش يافت.
• حجم فضاي مصرفي كاهش يافت.
• باردرگردش به راحتي قابل كنترل بود[1].

     به خاطر اينكه هيدروسيكلونها از لحاظ ساختاري و مكانيكي بسيار ساده اند و اجزاي متحرك نيز ندارند، امكان تحقيقات پيشرفته با صرف زمان كمتري نسبت به كلاسيفاير‌هاي پيچيده تر براي آنها وجود دارد.  به همين دليل است اين وسيله توانست خيلي زودجاي خود را در صنايع گوناگون باز كند[9] . موادی که به حالت پالپ به داخل هیدروسیکلون هدایت می‌شوند تحت تأثیر دو نیرو قرار می‌گیرند: نیروی گریز از مرکز در جهت داخل به خارج و نیروی مقاومت در جهت خارج به داخل، نیروی گریز از مرکز باعث افزایش سرعت ته نشینی مواد می‌شود. به این ترتیب مواد بر اساس ابعاد و چگالی طبقه بندی می‌شوند[10].  ذرات با سرعت ته نشيني زياد به سمت ديواره حركت مي­كنند. و از دهانه ته ريز بيرون مي ­روند. به دليل عمل نيروي مقاومت سيال، ذرات با سرعت ته نشيني كم به سمت منطقه كم فشار در امتداد محور حركت مي كنند و به طرف بالا از طريق ديافراگم به سر ريز حمل مي ­­ ­شوند. با توجه به وجود ناحیه ای در امتداد جداره که در آن حرکت مواد به طرف پایین و ناحیه ای در امتداد محور هیدرو سیکلون که در آن حرکت مواد به سمت بالا است، لازم است که در مکانی سرعت قائم مواد برابر صفر باشد. این مکان به صورت سطحی در سرتاسر بخش بزرگی از هیدرو سیکلون گسترش یافته است. دانه‌هایی که تأثیر نیروی گریز از مرکز روی آنها بیشتر است به خارج این سطح منتقل شده، از طریق ته ریز خارج می‌شوند و دانه‌هایی که تأثیر نیروی مقاومت بر آنها بیشتر است در داخل این سطح قرار می‌گیرند و به طرف محور هدایت شده و از طریق سرریز خارج می‌­شوند. ذرات منطقه با سرعت صفر[3] دارای احتمال مساوی برای انتقال به سرریز و یا خروج از ته ریز می‌باشند [11].

عملکرد هیدروسیکلون به عوامل زیر وابسته است:

– خصوصیات جریان خوراک شامل:

• اندازه و توزیع دانه بندی ذرات جامد داخل جریان خوراک
• فشار ورودی جریان خوراک
• دانسیته پالپ، درصد جامد و ویسکوزیته جریان خوراک

–  هندسه ی هیدروسیکلون شامل:

• شکل و مساحت دهانه ی ورودی
• ابعاد هیدروسیکلون (طول بخش استوانه ای، طول کلی و زاویه بخش مخروطی)
• قطر داخلی، سرریز و ته ریز هیدروسیکلون [11،12].

1-2-1- طراحی بخش­های مختلف هیدروسیکلون

1-2-1-1- بخش ورودی به هیدروسیکلون

[1] Critical Speed

[2] Erick

[3] Envelope of zero vertical velocity

منابع

[1]- اکبری­ نسب، احمد. “بررسي تأثير سختي خوراك بر عملكرد آسياهاي نيمه خودشكن در مدار خردايش سنگ آهن گل گهر”، عباس سام، صمد بنیسی، پايان نامه کارشناسی ارشد مهندسی فرآوری مواد معدنی، دانشگاه شهيد باهنر کرمان، زمستان 1382.

[2]-  Gupta A. Yan D,”Mineral Processing Design and Operation”, Elsevier1995 .

[3]- B.A.Wills, T.Napier-Munn, Mineral Processing Technology: An Introduction to the Practical Aspects of Ore Treatment and Mineral Recovery, Elsevier Science & Technology Books, 2006.

[4]- سام، عباس، خوش­دست،حمید، مهرانی، امیرپرویز، “فناوری آسیاهای غلطکی فشار بالا”، انتشارات دانشگاه هرمزگان.1389.

[5]- Mori, Hiroto. Mio, Hiroshi. Kano, Junya. Saito, Fumio. “Ball mill simulation in wet grinding using a tumbling mill and its correlation to grinding rate” Elsevier, minerals engineering.2009.

[6]- Paul W. Cleary,”Charge behavior and power consumption in ball mills: sensitivity to mill operating conditions, liner geometry and charge composition” Elsevier Int. J. Miner. Process. 2001.

[7]- نعمت اللهي، حسين، كانه آرايي، انتشارات دانشگاه تهران، تهران،  1381.

[8]- مهرانی، امير پرويز.”امکان سنجی خردايش مجدد بار در گردش مدار نرم کنی مجتمع سنگ آهن گل گهر”, عباس سام وحسن حاجی امين شيرازی , پايان نامه کارشناسی ارشد مهندسی فرآوری مواد معدنی، دانشگاه شهيد باهنر کرمان، زمستان 1383.

[9]- T.Napir – munn, S.Morrel,R.D  Morrison, T.Kojovic, Mineral Commination Circuit,JKMRC,Australia 1999.

[10]- Arterburn.R.A, 1982. The sizing and selection of Hydrocyclone in Design and Installation of Commination Circuits, ed.A.L.Mular, and G.V.Jergensen, Vol. 1, Chapter 32, 597-607, AIME.

[11]- رنجبر، محمد، بهینه سازی عملکرد هیدروسیکلون کارخانه ذغال شویی زرند، پايان­ نامه كارشناسي ­ارشد مهندسي فرآوري مواد معدني، سام، عباس، دانشگاه شهيد باهنر كرمان، 1387.

[12]- Mular, A.L.”Design and installation of commination circuits”, society of mining engineer, AIME, new York1982.

[13]- رضايي، بهرام. تكنولوژي فرآوري مواد معدني (پرعيارسازی به روش مغناطيسی).تهران. مرکز نشر دانشگاه صنعتی امیر کبیر(پلی تکنیک تهران)،1378.

[14]- قربان نژاد، مجتبي. ” بررسي عوامل مؤثر در بهبود عملكرد جداكننده‌هاي مغناطيسي تر در مدار كارخانه فرآوري سنگ آهن گل گهر”. پايان‌نامه كارشناسي ارشد فرآوري مواد معدني، دانشگاه شهيد باهنر كرمان. 86-87.