نتایج از شماره 1 تا 3 از مجموع 3
  1. Top | #1

    تاریخ عضویت
    اردیبهشت ۱۳۸۹
    چندمین عضو سایت
    263امین
    عنوان کاربر
    مدیر بازنشسته
    میانگین پست در روز
    0.97
    محل سکونت
    ı̴̴̡ ̡̡͡|̲̲̲͡͡͡ ̲▫̲͡ ̲̲̲͡͡π̲̲͡͡ ̲̲͡▫̲̲͡͡ ̲|̡̡̡ ̡ ̴̡ı
    ارسال
    1,512
    تشکر
    3,658
    تشکر شده 5,102 بار در 1,236 ارسال

    پیش فرض سیلیس و فرآوری آن

    مقدمه

    سیلیس رایج ترین جزء تشکیل دهنده شیشه است. این ماده تقریبا ً 70-60 درصد بار انواع شیشه های مظروف، پنجره، بوروسیلیکاتی، فایبرگلاس یا آب شیشه (سیلیکات سدیم)، را تشکیل می دهد. از این رو تاثیر قابل توجهی بر روی کیفیت شیشه دارد.

    برای همه شیشه ها، ترکیب شیمیایی سیلیس و مشخصات دانه بندی آن جهت تولید شیشه با کیفیت بالا اهمیت دارد. سه آلاینده و ناخالصی شیمیائی مهم در سیلیس معمولا ً وجود آهن به صورت Fe2O3 ، آلومینا به صورت، Al2O3 و تیتانیا به صورت TiO2 می باشند. اگر به دلیل وجود ضدسپار مقدار آلومینا زیاد باشد، آلاینده های دیگری نظیر Na2O، CaO و K2O نیز ممکن است وجود داشته باشند. هر یک از این آلاینده هایی که ذکر گردید بر روی محصول نهایی تاثیرگذار می باشند. تاثیر این آلاینده ها بسته به درصد آن ها در سیلیس ممکن است مقید یا مضر باشد. برای مثال به طور کلی هر چه میزان آهن سیلیس کمتر باشد مطلوبتر است ولی برای تولید ظروف کهربایی، آهن به بار شیشه اضافه می شود. بنابراین درصورتی که میزان آهن سیلیس مشکل زا نباشد مقدار آهن بیشتر می تواند سودمند باشد.

    میزان زیاد آلومینا به دلیل وجود کانی های فلدسپار سدیک می تواند در پایین آوردن هزینه بار شیشه کمک کند، به دلیل این که سنگ های سیلیس ارزانتر جایگزین فلدسپار یا سوداش که گرانتر هستند، می شوند. با این وجود، میزان زیاد آلومینا به طور کلی بیشتر از 8/1 تا 0/2 درصد را نمی توان بدون مخلوط کردن با سیلیس کم آلومیناتر جهت شیشه مظروف مصرف نمود. علاوه بر این، میزان Al2O3 بیشتر از 3/0 درصد معمولا ً برای شیشه پنجره غیرقابل قبول است.

    صرفنظر از غلظت آلاینده، ثبات ترکیب شیمیایی اهمیت بسیار زیادی دارد. یک شرکت شیشه مظروف تولیدکننده بطری های کهربایی، با مقادیر متغیر آهن و آلومینا در سیلیس را در نظر بگیرید. پیامد آن بطری هایی با میزان آهن خیلی زیاد و خیلی کم خواهد بود. آهن بسیار کم، بر روی رنگ تاثیر خواهد گذاشت و آهن بسیار زیاد، منجر به ایجاد بطری های ترد خواهد شد. با تغییر میزان آلومینا در بار شیشه ویسکوزیته و دانسیته شیشه تغییر کرده و تولید محصولات سازگار را برای ماشین های بطری ساز پرسرعت امروزی غیرممکن می سازد. علاوه بر ترکیب شیمیایی سیلیس شیشه، نکته کلیدی دیگر، عدم وجود کانی های سنگین دیرگداز است، این کانی ها عموما ً کانی های آلومینوسیلیکات هستند ولی کانی های دیگری همچون کرمیت نیز ممکن است وجود داشته باشند.

    در حالی که ترکیب شیمیایی سیلیس برحسب یک دهم یا صدم درصد اندازه گیری می شوند، کانی های دیرگداز بر حسب تعداد دانه در یک نمونه با اندازه مشخص، اندازه گیری می شود. وجود یک یا دو دانه کرمیت در 500 گرم سیلیس می تواند سیلیس را برای تولید شیشه نامناسب سازد. اگر یک محصول سیلیس یک دانه کانی دیرگداز در 500 گرم سیلیس داشته باشد، کارخانه ای با تناژ 350 تن در روز بیشتر از 700،000 عیب در روز خواهد داشت و ساختن یک جزء مطلوب از این سیلیس بسیار بعید به نظر می رسد. از آنجایی که سیلیس ماده ای ارزان است، در یک معدن غیراقتصادی ممکن است قیمت حمل و نقل بیشتر از قیمت خود سیلیس شود. لذا ممکن است لازم باشد بجای فرآوری معدنی که ذخایر آن دارای درجه بالاتر بوده و دورتر است، یک معدن با ذخایر با درجه کمتر را که به بازار نزدیکتر است، فرآوری نمود. فرآوری اغلب می تواند با کسری از هزینه حمل و نقل انجام شود.


    چشم انداز

    این مقاله بسیاری از روش های فرآوری سیلیس که در کشورهای غربی برای فرآوری سیلیس استفاده می شود را مورد بحث قرار می دهد. این روش ها شامل فرآوری تر و فرآوری خشک و یا ترکیب این دو فرآوری برای تولید یک محصول قابل قبول است. با اینکه بخش مقدمه این مقاله ترکیب شیمیایی متنوع سیلیس را مورد بحث قرار داد باید این نکته را بیان نمود که تکنیک های فرآوری، اجزاء شیمیایی سیلیس را از هم جدا نمی کنند بلکه به جای آن کانی های سازنده این اجزاء را جدا می کنند. کانی هایی که باید جدا شوند، ابتدا باید آزاد شوند. زمانی که آزاد شدند این امکان وجود دارد که فرآوری را برای دستیابی به مشخصات سیلیس شیشه به کار برد.

    اگر مقادیر قابل توجهی کانی های آهن دار در داخل سیلیس قرار داشته باشد یا زنگ زدگی آهن شدیدی بر روی قسمت خارجی دانه های سیلیس وجود داشته باشد دستیابی به مشخصات سیلیس شیشه امکان پذیر نیست. برای بیشتر قسمت ها دانه های مرغوب سیلیس، بسیار تمیز و بدون ناخالصی هستند. یک آخال (Inclusion)، دانه های کوچک روتیل است که به طور قابل ملاحظه ای در سطح آلایندگی سیلیس شرکت نمی کند. سیلیس با کیفیت پایین دارای آخال های حاوی آهن قابل توجهی داخل دانه های متعدد هستند. به علاوه درصد قابل توجهی از این دانه ها دارای زنگ هستند توجه نمایید که سطوح این دانه ها بسیار نامنظم هستند که حتی جداسازی زنگ های سطحی را با استفاده از اسکرابر سایشی دشوارتر می سازند.




    توصیف فرآیند

    شستشو
    شستشو ساده ترین و کم هزینه ترین روش تمیز نمودن سیلیس است. در برخی از ذخائر کانسار که بسیار خالص و فاقد کانی های سنگین و دارای مقادیری گل و لجن و بدون زنگ های سطحی هستند، شستشو برای تولید محصول با درجه قابل قبول، کافی است.
    در این فرآیند عموما ً آب از طریق پمپ کردن به یک سیکلون برای نرمه گیری سیلیس اضافه می شود. حرکت این دوغاب که از پمپ و خطوط لوله می گذرد برای سست کردن اتصال مقادیر کم ذرات ریز یا خاک رس که در بدنه کانی وجود دارد، کافی است. زمانی که این ذرات ریز یا خاک رس از سیلیس آزاد گردید، می توان آن ها را جدا نمود.


    سایش سطحی

    زمانی که خاک رس و لجن ها محکمتر به دانه های سیلیس چسبیده باشند یا ذرات رس از نظر اندازه مشابه دانه های سیلیس باشند، سیلیس وارد یک واحد سایش سطحی مشابه آنچه در شکل 2 نشان داده شده است، می شود. برای سایش سطحی صحیح درصد ذرات جامد در دوغاب باید در محدوده 75-72 درصد باشد. در این محتوی تماس ذره به ذره خوبی وجود دارد و ویسکوزیته به اندازه کافی پایین است تا اجازه دهد این دوغاب به طور آزادانه در تانک سایش سطحی حرکت کند. زمانی که درصد جامدات کمتر از 72 درصد باشد، مقدار کافی آب در دوغاب وجود دارد تا اجازه دهد این ذرات از هم جدا بمانند و از تماس لازم ذره به ذره مورد نیاز برای سایش ذرات رس از سطوح، جلوگیری می کند.

    زمانی که درصد ذرات جامد بیشتر از 75 درصد باشد، دوغاب بسیار ویسکوز می شود و پره ها قادر نیستند تا دوغاب را حرکت دهند. زمانی که این دوغاب به اندازه کافی حرکت نکند، تماس ذره به ذره امکان ندارد. به منظور فرآوری این دوغاب با درصد ذرات جامد زیاد بر یک مبنای سازگار، سیستم انتقال قدرات به کار برده شده بسیار اهمیت دارد. بهترین راه حل ماشینی با نیروی محرکه دنده است. اگر چه سیستم های کمربند V زمانی که واحدها نو باشند به خوبی کار می کنند، زمانی که فرسوده شوند و به طور صحیح نگهداری نشوند، لغزش روی می دهد و پروانه به علت مقاومت درصد جامدات بیش از حد، نخواهد چرخید.

    در این زمان اپراتورها تمایل دارند برای پایین آوردن درصد ذرات جامد مقداری آب اضافه کنند و این نوع اسکرابینگ موثر نخواهد بود. زمان سایش واقعی بسته به مقدار و نوع ماده ای که باید آزاد شود، تغییر می کند. مراحل سایش سطحی همچنین ممکن است شامل بیش از یک مرحله سایش سطحی باشند. زمانی که میزان رس قابل ملاحظه باشد، 2 یا 3 بار سایش سطحی کوتاه تر با مراحل نرمه گیری بین آن ها موثرتر از یک زمان سایش طولانی است. زمانی که ذرات رس آزاد گردیدند این ذرات رس به عنوان روان ساز بین دانه های سیلیس عمل می کنند و بنابراین از موثر بودن سایش می کاهند.

    با جداسازی نرمه های ذرات رس آزاد شده و سپس افزودن یک مرحله سایش دیگر، این مدار سایش موثرتر می شود. (علاوه بر موارد فوق) تعداد سلول های سایش سطحی در این مدار نیز مهم است. اگر چه یک سلول ممکن است حجم کافی برای برآورده ساختن زمان ماندگی لازم داشته باشد، ولی به طور قابل ملاحظه ای منجر به کوتاه شدن مدار مواد خوراک می گردد. اگر زمان ماندگی متوسط ذرات 5 دقیقه باشد، ممکن است ذراتی باشند که فقط زمان ماندگی 2 دقیقه و سایر ذرات زمان ماندگی 10-8 دقیقه داشته باشند. لذا برای تامین زمان ماندگی مورد نیاز لازم است از حداقل 2 سلول سایش سطحی استفاده شود. استفاده از 3 یا 4 سلول جایی که امکان دارد مرجح است. هزینه سرمایه گذاری به واسطه زمان ماندگی لازم و سرعت خوراک به طور گسترده متغیر است. به هر حال سرعت های خوراک بالاتر هزینه سرمایه گذاری کمتری به ازای هر تن نسبت به سرعت های خوراک پایین تر دارد، محدوده هزینه های 2،000 – 1،000 دلار بر تن بر ساعت معمول هستند.



    نرمه گیری

    طبق تعریف در مورد سیلیس، نرمه گیری فرآیندی است که مواد زیر 100 میکرون را جدا می سازد. این نرمه ها از نوع کانی های رسی یا سیلیس بسیار ریز هستند که برای فرآیند ساخت شیشه مضر هستند. اگر چه روش های بسیار متفاوتی برای نرمه گیری وجود دارد در صنعت تنها از دو روش استفاده می شود: سیکلون ها و هیدروسایزرها، باید توجه نمود که برخی از واحدهای فرآوری قدیمی ممکن است هنوز دارای کلاسیفایرهای اسکرو باشند ولی به دلیل هزینه سرمایه گذاری و نگهداری بالا در طرح های جدید استفاده نمی شوند.

    سیکلون ها

    هزینه سیکلون ها کم بوده و در جداسازی نرمه های زیر 100 میکرون سیلیس زمانی که از 3 درصد تجاوز نکند موثر هستند. سیکلون ها در جداسازی بیشتر نرمه ها موثر هستند. اما همان گونه که جریان پاریز معمولا ً حاوی 30 تا 40 درصد آب است برخی نرمه های رس در جریان پاریز باقی می مانند. معمولا ً سیکلون ها 80 تا 90 درصد مواد زیر 100 میکرون خوراک را جدا می سازد. با انجام سیکلون های متعدد، مقادیر باقیمانده نرمه در محصول پاریز کاهش می یابد.

    هیدروسایزرها

    برای خوراک هایی که بیش از 4 تا 5 درصد مواد زیر 100 میکرون دارند یا زمانی که نیاز است تا همه یا قسمتی از مواد زیر 150 میکرون جدا شود، بهترین وسیله هیدروسایزری نظیر شکل 3 است.

    برای همه هیدروسایزرها اصل کلی عملکرد مشابه است، اما برخی از آنها سیستم های کنترل یا سیستم توزیع آب بهتری دارند. شکل 4 برشی از این هیدروسایزر را نشان می دهد. هیدروسایزر یک وسیله ته نشینی غیر آزاد است. هیدروسایزر جریانی از آب را که از ته آن وارد می شود برای بسط دوغاب سیلیس به یک حالت تعلیق، به کار می گیرد. در این حالت معلق، دانه های سیلیس به طریقی طبقه بندی می شوند که دانه های درشت تر در ته پراکنده می شوند، که در آنجا دانه های سیلیس نسبت به یکدیگر نزدیکتر هستند و سرعت جریان آب بین آن ها بیشتر است. ذرات ریزتر در سطوح بالاتر پراکنده می شوند، جایی که در حالت تعلیق آزادتری هستند. بنابراین سرعت جریان آب بین آن ها کم است. هیدروسایزرها در ناحیه تعلیق خود مجهز به یک حسگر فشار هستند تا مشخص کننده وزن مخصوص باشند. برای هر جریان رو به بالای از قبل تنظیم شده آب، وزن مخصوص نشانی از اندازه متوسط ذرات سیلیس بالای موقعیت حسگر است و بنابراین می تواند در سیگنالی متغیر جهت عمل کردن یک شیر کنترل برای تخلیه مواد درشت در ته هیدروسایزر، استفاده گردد.

    در مقایسه با یک سیکلون، هیدروسایزر کارایی جداسازی بیشتری دارد. که به دلیل شیوه عملکرد و نحوه افزایش آب تمیز به ناحیه تعلیق در هیدروسایزر است. پیامد آن وجود ذرات ریز کمتر در سیلیس و یکنواختی بیشتر این ذرات ریز خواهد بود. اگر لازم است تا سیلیس و خشک شود باید این ذرات ریز قبل از خشک کردن جدا گردد. از آنجایی که نرمه ها سطح تماس بیشتری دارند، در صرفه جویی میزان سوخت در عملکرد خشک کن نیز موثر است. به علاوه با ذرات ریز کمتر، غبار کمتری وجود دارد که باعث پایین آوردن تماس کارگر با غبار سیلیس شده و همچنین تعمیر و نگهداری سیستم غبارگیر را کاهش می دهد. هزینه سرمایه گذاری با سرعت خوراک متغیر است ولی محدوده معمولی بین 1،000 تا 2،000 دلار بر تن در ساعت است که هزینه کمتر مربوط به سرعتهای خوراک بیشتر است.

    دانه بندی

    دانه بندی سیلیس جهت ساخت شیشه با کیفیت بالا بسیار اهمیت دارد. دانه بندی باید از دو جنبه مورد بحث قرار گیرد. یکی توانایی دانه بندی کانی نزدیک 5/0 میلیمتر و دیگری جلوگیری از ورود دانه هایی درشت تر از اندازه بالای 1 میلیمتر به محصول است.

    دانه بندی به منظور تولید سیلیس با اندازه کمتر از 5/0 میلیمتر نوعا ً به وسیله یک سرند یا هیدروسایزر انجام می شود. در 15- 10 سال اخیر مقدار مواد مجاز بالای 5/0 میلیمتر به مقدار زیادی کاهش یافته است. در دهه 1980 برای تولیدکنندگان شیشه غیرعادی نبود که مقدار مواد مجاز بالای 5/0 میلیمتر برای مشخصات سیلیس شیشه، 5 درصد وزنی باشد و امروزه این مقدار مواد بالای 5/0 میلیمتر به سمت صفر میل می کند همراه با مشخصاتی که هم اکنون با حدود سرند 4/0 میلیمتر پیشنهاد می گردد. مقدار مواد درشت کمتر به تولیدکنندگان شیشه اجازه می دهد تا کوره ها را در دماهای پایین تری به کار گیرند و سطوح تولید بالا (تناژ بالا) حفظ گردد.

    دمای پایین تر کوره نه تنها در مصرف سوخت صرفه جویی می کند بلکه در عمر و نگهداری کوره نیز موثر است. جنبه دیگر دانه بندی، مقدار دانه های درشت تر از اندازه است، که معمولا ً به صورت دانه های بیشتر از 1 میلیمتر اندازه گیری می شود و محدود به چند دانه در کیلوگرم است. این دانه ها معمولا ً برای ذوب شدن درشت هستند و باعث پیدایش عیب در شیشه می شوند. همانند کانی های دیرگداز که قبلا ً به آن ها اشاره گردید وجود چند دانه در یک کیلوگرم باعث پیدایش هزاران عیب در روز خواهد شد و می تواند به طور قابل ملاحظه ای بر هزینه تولید شیشه تاثیر گذارد.

    سرندها

    برای تهیه ذرات ریز 5/0 میلیمتر معمولا ً از سرندهایی با فرکانس بالا که به وسیله شرکت هایی نظیر Derick یا Rotex، ارائه می گردد استفاده می شود. آخرین پیشرفت ها، سرندهایی با ظرفیت بالا هستند که می توانند 250 تن در ساعت را با یک سرند دانه بندی کنند. این سرندهای پرظرفیت چندین طبقه سرند را در یک ماشین واحد به کار می گیرند. این سیستم از یک سیستم توزیع خوراک استفاده می کند که همزمان همه طبقه های سرند را به طور مساوی تغذیه می کند.

    سرندها طوری سایزبندی می شوند تا هر دو محصول اندازه بالا و اندازه کوچک را به خوبی تولید کنند. برای مثال اگر هدف تولیدی با 100 درصد زیر 5/0 میلیمتر باشد، مواد زیر این سرند این هدف را برآورده خواهند ساخت با این وجود مواد روی سرند نیز حاوی مقدار 5/0 میلیمتر خواهد بود. در مدل هایی که خشک کردن هم دارند، سرند کردن اغلب بعد از خشک کردن انجام می گیرد به دلیل اینکه این نوع سرند کردن زمانی که به صورت خشک باشد بهینه تر است. با این وجود اگر درصد مواد بالای 5/0+ میلیمتر در بدنه کانی بالا باشد. سرند کردن تر، برای حذف حداکثر ذرات درشت قبل از خشک کردن، ارجحیت دارد. این روش در هزینه خشک کردن صرفه جویی می کند و اجازه سرعت های تولید بالاتر محصول نهایی از درایر را می دهد. هزینه سرمایه گذااری نوعی برای یک سرند از 1،000 تا 2،000 دلار بر تن در ساعت متغیر است.

    هیدروسایزرها

    علاوه بر سرند کردن، جداسازی ذرات 5/0 میلیمتر همچنین به وسیله هیدروسایزری نظیر separator FLOATEX density که قبلا ً مورد بحث قرار گرفت، قابل انجام است. این واحدها از آنجاییکه ظرفیت آنها برای فضای مساوی از سرندها بالاتر است، مزایایی نسبت به آنها دارند. هیدروسایزرها از آنجایی که اندازه برش با تغییر در نقطه تنظیم حسگر، تغییر می کند در مقایسه با تغییر لازم توری سرندها، انعطاف پذیری بیشتری در دانه بندی دارند. ی هزینه سرمایه گذاری نوعی به ازای هر تن برای هیدروسایزری نظیر separator FLOATEX density با سرعت خوراک متغیر و در محدوده 500 تا 1،000 دلار بر تن در ساعت متغیر است که هزینه کمتر مربوط به سرعتهای خوراک بیشتر است.

    جداسازی از طریق اختلاف وزن مخصوص

    جداسازی از طریق اختلاف وزن مخصوص برای سیلیس شیشه، محدود به کلاسیفایرهای حلزونی است. به دلیل آنکه دیگر فرآیندهای جداسازی وزن مخصوص نظیر جداسازی های از طریق وزن مخصوص تشدید یافته، برای کار بسیار گران هستند یا فرآیندهایی نظیر میزهای تکان دهنده که برای سیلیس شیشه بسیار کم ظرفیت هستند، از نظر هزینه مقرون به صرفه نیستند.

    کلاسیفایرهای حلزونی قادر به جداسازی ذرات کانی های سنگین از سیلیس شیشه و پایین آوردن محتوی آهن آن هستند. برای یک جداسازی به اختلاف وزن مخصوصی بزرگتر از 5/0 تا 1 واحد مورد نیاز است.

    کانی های سنگین حاوی آهن، وزن های مخصوصی دارند که به طور قابل ملاحظه ای بزرگتر از وزن مخصوص سیلیس هستند می باشد. بنابراین، این گروه با استفاده از کلاسیفایرهای حلزونی قابل جداسازی هستند. دو کانی آخری که به نام سیلیکات های آلومینیوم معروف هستند وزن های مخصوصی دارند که تنها 55/0 واحد بزرگتر از وزن مخصوص سیلیس است. اگر چه که این اختلاف به اندازه کافی برای کارایی کلاسیفایرهای حلزونی قابل انجام است، ولی در محدوده حداقل اختلاف مورد نیاز قرار دارد. بنابراین کارایی به ویژه اگر محدوده اندازه وسیع باشد، پایین است. همچنین از آنجایی که این کانی های آلومینوسیلیکات، کانی های سنگین دیرگدازی هستند برای تولید شیشه، تلرانس این کانی ها صفر است.

    تنها 1 تا 2 دانه در یک کیلو سیلیس، بیشتر از محدوده مجاز خواهد بود. این ذرات از مشکل ترین مواد برای جداسازی به وسیله کلاسیفایرهای حلزونی هستند. با این وجود روش هایی وجود دارد که جهت کمک به حذف ذرات درشت دانه های آلومینو سیلیکات به کار گرفته می شود که مورد بحث قرار خواهند گرفت. کلاسیفایرهای حلزونی به صورت جداسازهایی با فیلم های روان (جاری یا Flowing Film) در نظر گرفته می شوند و بدین طریق نیروهای به کار برده شده باعث می شود که ذرات با وزن مخصوص کمتر به طرف قسمت خارجی کلاسیفایر حلزونی کشیده می شوند. ذرات سنگین تر تمایل دارند تا در قسمت داخلی حلزونی ها بمانند.

    کلاسیفایر حلزونی:

    با افزایش فاصله از سطح کلاسیفایر حلزونی، نیروها هم افزایش می یابد. ذرات بزرگ تر به وسیله نیروهای بزرگ تر و ذرات کوچک تر به وسیله نیروهای کوچک تر، تحت تاثیر قرار می گیرند. برای بیشتر قسمت ها به دلیل اینکه کانی های سنگین اندازه ریزتری از ذرات سیلیس دارند، این مورد کارایی جداسازی سیلیس شیشه را بهبود می بخشد. بر روی این ذرات ریزتر کانی های سنگین نیروهای کوچک تری اثر می گذارد و بنابراین تمایل دارند تا نزدیک تر به قسمت داخل مسیر دوران بمانند، ذرات سیلیس درشت تر نیروهای بزرگ تری دارند و به سمت ناحیه بیرونی کلاسیفایر حلزونی حرکت می کنند.

    جداسازی کانی های سنگین دیرگداز به دلیل اینکه این کانی ها درشت تر بوده و وزن های مخصوصی نزدیک تر به سیلیس دارند دشوار است. کلاسیفایرهای حلزونی به تنهایی قابل قبولی نمی دهند، مگر اینکه سیلیس قبل از کلاسیفایر حلزونی پیش طبقه بندی شده باشد. یک محدوده باریک اندازه ذرات کارایی جداسازی را افزایش می دهد. اگر این پیش طبقه بندی با یک هیدروسایزر انجام گیرد مزایای دیگری نیز دارد. واحد FLOATEX نه تنها جداسازی بر اساس اندازه انجام می دهد بلکه بر اساس وزن مخصوص نیز جداسازی را انجام می دهد. بنابراین برخی از این کانی های دیرگداز درشت به سمت جریان فاضلاب حرکت می کنند (جریان پاریز 5/0+) و لازم است به وسیله کلاسیفایر حلزونی جدا گردند.

    هزینه سرمایه گذاری برای کلاسیفایرهای کم بوده و معمولا ً در حدود 1،000 دلار بر تن در ساعت است.

    داده ها نشان می دهند که دو مرحله عبور از کلاسیفایر حلزونی، میزان آهن را به حد قابل قبول کاهش می دهد. در آمریکا این مواد خوراک خشک شده و سپس برای دستیابی به آهن نهایی 025/0 درصد به واحد جداسازی مغناطیسی منتقل می شود. بدون وجود جداساز حلزونی بهترین آهن قابل دستیابی با جداساز مغناطیسی 032/0 درصد است.

    شناورسازی

    فرآیند شناورسازی در اصل برای جداسازی کانی های سنگین حاوی آهن در سیلیس شیشه استفاده می شود. این کانی ها معمولا ً از همان نوع کانی های حاوی آهنی هستند که در بخش وزن مخصوص توصیف گردید. از شناورسازی گاهی برای جداسازی میکا هم می توان استفاده نمود. برای جداسازی کانی های سنگین حاوی آهن از سیلیس، آن را با یک اسید چرب در یک درصد بالا آماده سازی می کنند. در این فرآیند، PH معمولا ً در محدوده 2 تا 3 درصد جامد 70 تا 72 و سرعت افزایش اسید چرب 0/1 بر تن می باشد. اسیدهای چرب به وسیله شرکت هایی نظیر Cytec تامین می شود و برای هر کانی به صورت ویژه سفارش داده می شوند و اغلب حاوی کف سازها و دیگر مواد شیمیایی مناسب که کارایی را افزایش می دهند، می باشند. بعد از آماده سازی، خوراک به یک سری از سلول های شناورسازی یا فلوتاسیون وارد می شود. برای جلوگیری از کوچک شدن مدار معمولا ً 4 تا 6 سلول به صورت سری قرار دارند. زمان شناورسازی معمولا ً کمتر از 5 دقیقه است. سلول های نوعی در صنعت سیلیس در محدوده 3 تا 8 مترمکعب می باشند. هزینه سرمایه گذاری برای یک مدار شناورسازی از 6،000 تا 8،000 دلار بر تن بر ساعت متغیر است. هزینه عملکرد برای معرف های شناورسازی تقریبا ً 00/1 تا 25/1 دلار بر تن و مصرف برق همراه با مرحله مساعدسازی برابر 10 کیلووات بر تن است.

    خشک کردن

    سیلیس شیشه در آمریکای شمالی در طرح های فرآوری سیلیس قبل از بارگیری به مقصد کارخانجات سازنده شیشه خشک می شود. مزیت سیلیس خشک شده برای تولیدکننده شیشه، توانایی بهتر برای اندازه گیری صحیح ترکیب بچ، مشخصات بهتر جاری شدن و مخلوط شدن بهتر اجزاء بچ است. با این وجود، هزینه خشک کردن شیشه هم برای تولیدکنندگان سیلیس به وجود می آید. خشک کردن سیلیس گرانترین عملیات واحد در یک کارخانه فرآوری سیلیس است. هزینه سوخت رو به افزایش است و در نتیجه باعث سنگین تر شدن هزینه فرآوری نیز می شود.
    هزینه های سرمایه گذاری نوعی به ازاء هر تن در ساعت، برای خشک کن با بستر سیال در محدوده 4،000 تا 6،000 دلار بر تن در ساعت است.

    جدایش مغناطیسی

    جداسازی مغناطیسی در 10- 15 سال اخیر به طور قابل ملاحظه ای تغییر نموده است. تا قبل از این در واحدهای فرآوری سیلیس برای جداسازی کانی های آهن از الکترومگنت ها استفاده می شد. ولی امروزه در صنعت بیشتر از مگنت های رولی خاک های نادر 2 استفاده می شود. زمانی که این مگنت ها برای اولین بار معرفی شدند، مشکلاتی همراه آن ها وجود داشت که شامل سرعت تولید پایین، نیاز به دمای پایین سیلیس و هزینه زیاد بود. با این وجود امروزه مگنت های خاک های نادر به مقدار زیادی بهبود یافته اند، دمای مجاز کارکردن بالای Cº120، همراه با دستگاهوری (Instrumentation) (یا استفاده از امکانات دستگاهی بهتر) برای توقف کار، درصورت تجاوز دما از مقدار حداکثر مجاز، است. هزینه ها هم به طور قابل ملاحظه ای کاسته شده و هزینه سرمایه گذاری برای مگنت های خاک های نادر کمتر از نصف هزینه سرمایه گذاری برای الکترومگنت های قدیمی است. شکل 9 نمایی نزدیک از جدایش واقعی به وسیله مگنت خاک های نادر و یک واحد سه مرحله ای INPROSYS را که برای صنعت سیلیس شیشه طراحی شده است، نشان می دهد.

    سرعت های تولید به ازای هر متر پهنای ناحیه جداکننده به واسطه افزایش قطر رول افزایش یافته است. قطر مگنت های اولیه 75 میلیمتر بود و تا اخیر قطر 100 میلیمتر استاندارد بود. سرعت های تولید در سیلیس شیشه، بسته به خلوص خوراک و محصول مورد نظر نهایی، از مرتبه 3 تا 7 تن بر ساعت به ازای یک متر می باشند. مگنت های رولی خاک های نادر هم اکنون قطرهایی در حدود 150 و 300 میلیمتر دارند و سرعت های تولید 2 تا 4 برابر رول مگنت با قطر 100 میلیمتر دارند.

    معمولا ً جداکننده های مغناطیسی رولی خاک های نادر به صورت سیستم های دو یا سه بار عبور مجدد به دومین رول و بعد سومین رول منتقل می شود. در برخی مورد برای دستیابی به نتایج مورد نظر، چهار بار عبور لازم است. با این وجود بیشتر همه کانی ها در دو مرحله اول جدا می شوند و عبورهای بعدی فقط اگر زمانی که کیفیت کانی مستلزم فرآوری بیشتر تا برآورده شدن مشخصات مورد نظر باشد، لازم هستند.

    جدایش تریبوالکتریک

    صرف نظر از جدید یا قدیمی بودن از جدایش تریبوالکتریک از اواسط دهه 1940 به طریق صنعتی بهره برداری شده است. با این وجود تا کنون فقط به وسیله یک یا دو شرکت در صنعت نمک استفاده شده است. جدایش تریبوالکتریک زمانی حاصل می شود که یک کانی الکترونی را از کانی دیگری بدست می آورد. زمانی که این اتفاق روی می دهد، کانی که الکترون بدست آورده است بار منفی پیدا می کند و کانی که الکترون از دست داده بار مثبت پیدا می کند. زمانی که این کانی ها بین الکترودهایی با بار مخالف سقوط کنند کانی با بار منفی به سمت الکترود مثبت و کانی با بار مثبت به سمت الکترود منفی جذب شده و جداسازی روی می دهد. شکل 10 یک جداساز T-Stat ساخت شرکت Outotumpu را نشان می دهد.

    برای صنعت سیلیس از جدایش تریبوالکتریک جهت جداسازی فلدسپار از کوراتز استفاده می شود. سابقا ً این جداسازی به وسیله شناورسازی انجام می گرفت. در مرحله مساعدسازی قبل از شناورسازی از اسید هیدروفلوریک برای فعال سازی فلدسپار و غیرفعال سازی کوراتز استفاده می شود. از آمین برای شناورسازی فلدسپار از کوارتز استفاده می شود.

    اگر چه از این فرآیند به طور گسترده استفاده می شود ولی ایده آل نیست. فاکتورهای زیادی نظیر: کیفیت آب، درصد فلدسپار در خوراک، سرعت خوراک و توزیع دانه بندی وجود دارد که بر روی کارایی جداسازی فلدسپار تاثیر دارند. با تغییر این متغیرها مقدار فلدسپار باقیمانده در کوارتز و بنابراین میزان Al2O3 تغییر می کند. همان گونه که در مقدمه بحث گردید تغییر در میزان Al2O3 بار شیشه منجر به تغییر در دانسیته و ویسکوزیته شیشه شده که فرآیندهای بعدی را تحت تاثیر قرار می دهد.

    علاوه بر این باید توجه نمود که اسید هیدروفلوریک از نظر محیط زیست نامساعد است. به این دلیل که HF به آب اضافه می شود کل مدار واحد با HF آلوده شده و تخلیه آب آلوده به HF به محیط زیست قابل قبول نیست. با فرآیند جداسازی تریبوالکتریک، باز هم به HF نیاز است. با این وجود از آن جایی که این فرآیند یک فرآیند خشک است، HF را بهتر می توان کنترل نمود. در فرآیند تریبوالکتریک HF دودکننده به مواد خوراک خشک و داغ (100- 120 درجه) در یک میکسر دوار اضافه می شود. همان طور که مواد خوراک در حضور HF مخطوط می گردد الکترون ها از فلدسپار به کوارتز منتقل می شوند. این فلدسپار بار مثبت و کوارتز بار منفی پیدا می کند. زمانی که این مواد بین الکترودهای بسیار باردار (50+ و 60- کیلوولت) وارد شود کوارتز به سمت الکترود مثبت و فلدسپار به سمت الکترود منفی جذب می شود. در مقایسه با فرآیند شناورسازی این HF را بسیار آسان تر می توان کنترل نمود.

    هرگونه HF اضافی از میکسر دوار به یک تصفیه ساز تر منتقل می شود. این تصفیه کننده ها که به صورت تجارتی موجود هستند تنها مقدار آب کمی را برای تصفیه دودهای عاری از هوای HF به کار می گیرند. این تصفیه کننده ها، کارایی بیشتر از 99 درصد دارند و تنها 4 لیتر بر دقیقه آب مصرف می کنند. این آب مملو از HF خروجی از تصفیه کننده به سیستمی منتقل می گردد که آب را تا غلظت 10 تا 12 قسمت در میلیون یون فلوراید تمیز می کند و تولید فیلتر کیک CaF می کند که می توان آن را در زیر زمین مدفون ساخت. علاوه بر بهبود یافتن جنبه های محیط زیستی، این فرآیند به دلیل اینکه تاثیری از تغییر کیفیت آب فرآیند وجود ندارد، پایدارتر است. به علاوه تغییر در محتوی فلدسپار یا توزیع دانه بندی تاثیر زیادی به اندازه فرآیند شناورسازی ندارند به دلیل اینکه از آمین (زهکش) استفاده نمی شود تا برای منعکس ساختن این تغییرات تنظیم شود.


    آسیاب کردن/ طبقه بندی به وسیله هوا

    در صنعت سیلیس از آسیاب کردن به طور گسترده برای تولید سیلیس نرم جهت صنعت نساجی الیاف شیشه، استفاده می شود. برای صنعت نساجی الیاف شیشه یک نواختی ترکیب شیمیایی همراه با توزیع دانه بندی سیلیس به اهمیت دیگر محصولات شیشه ای است.

    برای توزیع دانه بندی این موضوع اهمیت دارد که سیلیس آسیاب شده عاری از هر گونه دانه های درشت تر از اندازه باشد و اینکه نرمه های بی نهایت ریز تا حدی که ممکن است کم باشند. معمولا ً صنعت نساجی الیاف شیشه از محصولی استفاده می کند که یا 95 درصد آن از مش 75- میکرون عبور کند یا 95 درصد آن از مش 45 میکرون عبور کند. در اینجا اندازه دانه ها، درشت تر از اندازه معمول، به صورت ذرات درشت تر از 250 میکرون و ذرات بی نهایت ریز کمتر از 5 میکرون تعریف می شود هر دو این محصولات منجر به تولید سنگ های سیلیس ذوب نشده و شکستن لیف در طی فرآیند کشیدن شیشه می شوند. اگر چه واضح است که چرا ذوب شدن ذرات درشت تر از اندازه دشوار است، عدم امکان ذوب شدن نرمه ها، صحیح به نظر نمی رسد. در این مورد، زمانی که مقادیر اضافی نرمه وجود دارد، این نرمه ها تمایل به متراکم شدن داشته و با عوامل گدازآور مخلوط نمی شوند. بنابراین، این ذرات متراکم ذوب نمی شوند. برای حفظ یک توزیع دانه بندی یک نواخت، عاری از دانه های درشت تر از اندازه بودن و درصد کم نرمه های بی نهایت ریز، از آسیاب ها با طبقه بندی به وسیله هوا با کارایی بالا، استفاده می شود.

    درزبندی منحصر به فرد و پتنت شده آن مانع از وارد شدن ذرات درشت تر از اندازه به محصول می شوند. و روتور پرسرعت همراه با شستشوی ثانویه با هوا مانع از برگشت ذرات محصول به آسیاب برای آسیاب شدن بیشتر و تولید نرمه های بی نهایت ریز می شوند.

    به دلیل اهمیت سازگاری شیمیایی، استفاده از بستر سایش فلینت طبیعی و آستری در طی 10 سال گذشته رو به انحطاط رفته است. از این محصولات طبیعی در دهه های بسیاری استفاده می شد ولی به دلیل زوال کیفیت محصول و تقاضا برای محصول سیلیس بهتر، با مواد سرامیکی با آلومینای زیاد جایگزین شده اند.

    این محصولات مهندسی به طور قابل ملاحظه ای به ازای هر کیلو پرهزینه تر از مواد طبیعی بوده ولی به دلیل مشخصات سایش بهتر، به ازای هر تن سیلیس دارای هزینه کمتری می باشند. آسترهای سرامیکی 20 درصد ضخامت فلینت طبیعی داشته ولی عمر 5 برابر دارند. همانند اهمیت ساییدگی، به دلیل اینکه این آستری ها زیاد ضخیم نیستند، اجازه پر شدن حجم بیشتری از آسیاب با بستر را داده و بنابراین اجازه سرعت های تولید بیشتری را می دهند.

    طراحی واحدهای صنعتی فرآوری سیلیس

    در بخش قبل این مقاله عملیات واحدی که در یک طرح فرآوری سیلیس استفاده می شود، بحث گردید. این عملیات واحد برای دستیابی به محصول نهایی مورد نظر بر اساس کیفیت کانسار اولیه، را با ترکیب های مختلفی می توان به کار برد.
    نمودارهای جریان زیر دو پروژه جدید شرکت Outokumpu است که مورد بحث قرار خواهد گرفت.

    طراحی واحد صنعتی A

    در اولین طرح هدف طرح تولید دو سیلیس مختلف شیشه، یکی سیلیس ممتاز با آهن کم و سیلیس استاندارد دیگری برای شیشه است که به صورت مرطوب به فروش می رسد. افزون بر این شرکت همچنین خواستار تولید سیلیس آسیاب شده برای استفاده در بازار نساجی الیاف شیشه بود.

    در این طرح از سایش سطحی برای جداسازی مقداری از دانه های سیلیس که به طور شل جمع شده است و برای آزادسازی هر ذره رس از سطوح دانه های سیلیس استفاده می شود. در مرحله بعد از هیدروسایزر FLOATEX برای جداسازی ذرات 200 میکرون استفاده می شود. برای این کانسار این مرحله جداسازی به این دلیل مورد نیاز بود که دانه های درشت سیلیس تمایل دارند تا خالص تر باشند و ناخالصی جزئی در مقایسه با دانه های ریزتر اثر کمتری بر روی محتوی آهن دارند. محصول پاریز هیدروسایزر FLOATEX به سمت کلاسیفایر حلزونی دو مرحله ای حرکت می کند تا کانی هایی با آهن آزاد، جداسازی شوند. میزان آهن این محصول تا قبل از مرحله تصفیه به روش خشک، کمتر از Fe2O3/015 ، خواهد بود

    جریان سر ریز اولین هیدروسایزر FLOATEX نیز برای جداسازی ذرات آهن دار به یک کلاسیفایر حلزونی دو مرحله ای حرکت می کند. این نمودار جریان را می توان با قرار دادن کلاسیفایر حلزونی قبل از هیدروسایزر ساده نمود. با این وجود، این فرآیند با طبقه بندی نمودن اولیه سیلیس به دو محصول با اندازه های نزدیک تر، محصولی با کیفیت بالاتر تولید می کند. محصول پس از کلاسیفایر حلزونی به یک هیدروسایزر دیگر منتقل می شود تا نرمه های ریز 100- میکرون که در مرحله سایش سطحی تولید شده است، جداسازی شود. محصول پاریز این مرحله انبار شده و اجازه داده می شود تاخشک شود و سپس به عنوان سیلیس شیشه به صورت مرطوب با محتوی Fe2O3 کمتر از 02/0 درصد بارگیری می شود.

    ادامه این فرآیند شامل بخش فرآوری خشک این طرح می شود. در این قسمت از طرح، سیلیس ممتاز حاصل از بخش فرآوری به روش تر، خشک شده و سپس تمیز کردن نهایی به وسیله یک مگنت INPROSYS انجام می شود. کلاسیفایر حلزونی کانی های با آهن آزاد را جدا نموده و تنها مقداری روتیل در این سیلیس وجود دارد. روتیل وزن مخصوص زیادی دارد ولی غیرمغناطیسی است. این مگنت رولی خاک نادر، کانی های آهن دار که به وسیله کلاسیفایر حلزونی جدا نشده است را جداسازی می کند. برای بیشتر قسمت ها این کانی ها به صورت ناخالصی در دانه های سیلیس وجود دارند. بعد از جدایش مغناطیسی محتوی آهن سیلیس شیشه از 015/0 به 010/0 درصد کاهش می یابد.

    علاوه بر جدایش مغناطیسی، این طرح همچنین سیلیس نرم برای فروش در بازار نساجی الیاف شیشه را نیز تولید می کند. آسیاب و کلاسیفایر هوا برای تامین کیفیت این محصول انتخاب شده است.

    طراحی واحد صنعتی B

    در طراحی واحد صنعتی دوم، کیفیت کانسار به طور قابل ملاحظه ای پایین تر از طرح واحد صنعتی اول بود. این کانسار در واقع به بازار نزدیک تر بود. بنابراین اگر چه این فرآوری بسیار گران است و هزینه عملکرد بیشتر از متوسط است ولی قیمت تحویلی به مشتری در واقع کمتر از قیمت سایر رقبا بود.

    دیاگرام فرآوری برای واحد صنعتی B را نشان می دهد. در این واحد یک سرند نه تنها برای جدا کردن ذرات بزرگ تر از اندازه، بلکه هم چنین برای در هم شکستن ذرات سیلیس متراکم شده، استفاده می گردد. به دلیل درصد زیاد رس از یک هیدروسایزر به عنوا نرمه گیر بعد از مرحله شستشوی اولیه استفاده گردید. عمل پمپ باعث آزاد شدن دانه های سیلیس از بیشتر این رس می شود. در فرآوری این واحد تقریبا ً 15 درصد وزنی خوراک به عنوان زیر 100- میکرون در مرحله نرمه گیری از دست می رود. بعد از نرمه گیری اولیه سه مرحله سایش سطحی با نرمه گیری به وسیله سیکلون ها بعد از اولین و دومین مرحله، برای آزاد کردن و جداسازی باقیمانده رس و لجن استفاده می شود. به جای سیکلون از یک هیدروسایزر برای مرحله نرمه گیری نهایی و تامین جدا کردن زیر 100- میکرون، استفاده می شود. این کانسار حاوی مقادیر فلدسپار بیشتر از مقدار مورد نیاز مشتری شیشه بود.

    این فلدسپار منجر به میزان آلومینای بسیارزیاد برای استفاده در شیشه فلوت می شد. بعد از اینکه سیلیس خشک گردید با استفاده از HF دودکننده در یک میکسر دوار فعال می گردد. زمانی که فعال گردید به جداساز T-Stat منتقل می گردد که عمده این فلدسپار به عنوان محصول پسماند جدا می گردد. کسر متوسط مجددا ً به فرآیند فعال سازی برمی گردد تا دوباره از این واحد عبور نماید. کسر سیلیس حاصل از T-Stat به مگنت رولی خاک نادر NPROSYS برای جداسازی محتوی آهن منتقل می گردد. سپس غیرمغناطیسی ذخیره شده و برای مشتری بارگیری می شود. این فرآیند منجر به تولید محصولی با میزان آهن کمتر از 03/0 درصد و کمتر از 3/0 درصد آلومینا Al2O3 می شود. اگرچه این میزان آهن بسیار بیشتر از دیاگرام جریان A است، نزدیکی به بازار، آن را محصول قابل قبولی ساخته است. دیاگرام های جریان فوق دو نمونه از واحدهای فرآوری سیلیس هستند.

    هر فرآیند نسبت به کانسار و احتیاجات مشتری سیلیس شیشه منحصر به فرد است. این موضوع در مورد همه کانسارهای سیلیس واقعیت داد. با این وجود نیاز مشترکی برای فرآیند سیلیس شیشه وجود دارد. این فرآیند باید اقتصادی ترین فرآیند ممکن باشد زیراقیمت فروش سیلیس بسیار پایین است. در عین حال این فرآیند باید قادر به تولید محصولی باشد که ترکیب شیمیایی یکنواخت و محتوی Fe2O3 کمتر از 035/0 درصد و گاهی میزان آلومینای کمتر داشته باشد. علاوه بر سازگاری شیمیایی، فرآیند باید قادر به حذف ذرات درشت تر از اندازه و نرمه ها باشد به طریقی که ذرات سیلیس در محدوده 500- تا 100+ میکرون باشند.


    (کلاسیفایر دستگاهی است که جامدها را به دو کسر تقسیم می کند).
    .
    .
    .
    به خودم آمدم انگار تویی در من بود

    این کمی بیشتر از دل به کسی بستن بود....
    .
    .
    مباش در پی کتمان که این گناه
    تو نیست
    که
    عشق می رسد از راه و دلبخواه تو نیست
    .
    به فکر مسند محکم تری از این ها باش
    که
    عقل مصلحت اندیش تکیه گاه تو نیست....


    .
    .
    .
    .....
    نکند فکر کنی در دل من یاد تو نیست
    گوش کن، نبض دلم زمزمه اش با تو یکی ست...

  2. 7 کاربر به خاطر ارسال مفید ArMeti از ایشان تشکر کرده اند:


  3. Top | #2

    تاریخ عضویت
    اسفند ۱۳۸۸
    چندمین عضو سایت
    131امین
    عنوان کاربر
    کاربر ویژه
    میانگین پست در روز
    0.65
    ارسال
    1,059
    تشکر
    1,974
    تشکر شده 2,081 بار در 694 ارسال

    پیش فرض

    ممنون خیلی کامل بود

    Si شاید به نوعی مهمترین عنصر در الکترونیک نیمه هادی باشه

    چون تمان قطعات از دیود ساده یکسو کننده گرفته تا میکروهای پیچیده ARM با ترکیبات و آلیاژ های سیلیسیم ساخته میشه

    مگر نه اینکه وقتی یک نیمه هادی در ترانزیستور قرار میگیره تحت اثر میدان (FET) یا جریان بیس خروجی رو تقویت میکنه ؟!!!


  4. 2 کاربر به خاطر ارسال مفید {443556}sqr از ایشان تشکر کرده اند:


  5. Top | #3

    تاریخ عضویت
    دی ۱۳۹۰
    چندمین عضو سایت
    2654امین
    عنوان کاربر
    کاربر عادی
    میانگین پست در روز
    0.00
    ارسال
    1
    تشکر
    0
    تشکر شده 1 بار در 1 ارسال

    پیش فرض فراوري سيليس

    با سلام
    خوشحالم از اينكه مقاله ايكه من آنرا ترجمه و چاپ كرده ام مورد استفاده دوستان واقع شده است
    hhaghparast@yahoo.com

  6. کاربر زیر به خاطر ارسال مفید حسن از ایشان تشکر کرده است:


برچسب برای این موضوع

بوک مارک ها

بوک مارک ها

مجوزهای ارسال و ویرایش

  • شما نمی توانید موضوع جدید ارسال کنید
  • شما نمی توانید به ارسال ها پاسخ دهید
  • شما نمی توانید فایل پیوست کنید
  • شما نمی توانید ارسال های خود را ویرایش کنید
  •  


تمام مسئولیت های هر پست بر عهده نویسنده آن می باشد