تیکنر (تصفیه آب)

معرفی دستگاه تیکنر (تصفیه آب) Thikeners:

تیکنر دستگاهی برای بازیابی آب مورد استفاده در صنایع خردایش و فراوری معادن  با راندمان بالا در حدود 85 درصد که در معادنی که با کمبود آب مواجه هستند و همچنین جلوگیری از هدر رفت آب مصرفی و مانعی برای تخریب محیط زیست بکار می‌رود و مانند سایر دستگاه‌ها با توجه به نیاز معادن طراحی و ساخته می‌شود.

تیکنر ها در واقع دستگاه‌هاییی برای ته نشینی پیوسته مواد جامد در سوسپانسیون (مخلوط مایع و جامد) است که در حین چرخش و نیروی گرانش ته نشین و از آب جدا می‌شود. در این پروسه مواد بر اثر نیروی گرانش و وزن خود به قسمت پائین مخزن که شکل مخروطی دارد هدایت می‌شود و در این قسمت ته نشین می‌شود و توسط یک پمپ اسلاری بصورت گل نیمه جامد و ژله ای از مخزن خارج می‌شود.

اساس عملکرد تیکنر:

آب استخراج شده از سرند ها و ماسه شور و سرند های خشک کن که حاوی گل و لای و ناخالصی است از طریق پمپ آب اول وارد قسمتی از تیکنر که یک مخزن کوچک با حجم تقریبا 120 litre است می‌شود و سپس از طریق لوله و از مرکز این تجهیز وارد مخزن تیکنر می‌شود و پیوسته توسط پاروهایی در حال چرخش و هم زدن است.

پارو ها با دور خیلی کم و در حدود 1/3 دور در هر دقیقه می‌زند تا باعث تلاطم نشده و فقط در تجمیع مواد ریز کمک کند. داخل مخزن تیکنر از قسمت بالا به پائین به 3 ناحیه عملکرد تقسیم می‌شود. در شکل شماتیک زیر این سه منطقه نمایش داده می‌شود.

شکل شماتیک یک تیکنر

• منطقه شفاف سازی:

این منطقه در واقع یک منطقه فرضی بوده و هیچ حد و مرزی مابین آن و منطقه بحرانی وجود ندارد. آب گل آلود در این منطقه شفاف و زلال می شود و به تدریج که حجم آن زیاد می‌شود در بالاترین قسمت و از دور تا دور این قسمت سرریز شده و از یک مسیر و کانال که در محیط آن است به بیرون از تیکنر هدایت می‌شود. تیکنر ها قابلیت شفاف سازی و تصفیه آب تا  آب در ساعت را دارند.

• مواد فلوکولانت:  

برلای رسیدن به هدف تصفیه و سرعت بخشیدن به این کار از یک ماده پودری شکل برای ژله ای کردن آب استفاده می‌شود. نام این پودر فلوکولانت (Flocculant) است به معنی غلیظ کننده و منعقد کننده (معنی لغوی آن لخته کننده است). فلوکولانت یک پودر شکری کمک منعقد کننده است که برای تصفیه آب و یا فاضلاب کاربرد دارد. این کار را فلوکولاسیون می‌گویند.

اصولا کاربرد این محصول در صنعت تصفیه فاضلاب بسیار گسترده است. در تیکنر ها هم از این ماده مفید به مقدار حدودی تا  در یک متر مکعب استفاده می‌شود و تقریبا در مدت زمان تقریبا یک ساعت کاملا در آب حل می شود. به طور کلی استفاده از فلوکولانت ها در تیکنر باعث افزایش میزان سرعت ته نشینی ذرات جامد در تیکنر ها می‌شود.

این کار در واقع باعث بهبود عمکلرد تیکنر ها و افزایش راندمان و کیفیت بیشتر فرایند تیکنر های می‌شود. ته نشین کردن ذرات جامد در صنایع معدنی ممکن نمی‌باشد یا اگر هم این اتفاق رخ دهد در بازه های زمانی بسیار طولانی انجام می‌شود. اگر برای ته نشین کردن پالپ (گل و لای) از این مواد استفاده نکنیم زمان و هزینه جداسازی بسیار بیشتر از استفاده نکردن از آن است.

این مواد انواع مختلف دارند که نوع پلیمری آن در صنایع معدنی و تیکنر استفاده می شود. برای اینکار باید ماده فولکولانت با آب میکس و به تیکنر منتقل شود.

مخزن آماده سازی فولکولانت:

برای این منظور از مخزن سه قسمتی که هر کدام در حدود 1 متر مکعب گنجایش دارد استفاده می‌شود که بهتر است از ورق گالانیزه گرم درست شود تا زنگ زدگی و پوسیدگی نداشته باشد. در روی هر قسمت از این مخازن سه گانه یک الکترو گیربکس حلزونی با الکترو موتور 3 HP تعبیه شده که دو قسمت از آنها مجهز به همزن فلزی است که با دور حدود در حال چرخش است.

قسمت اول مخزن توسط یک الکترو پمپ 2 بشقابی از آب تمیز پر می‌شود و الکترو پمپ دیگری به مخزن دوم منتقل می‌شود که در آن توسط یک مخزن هرمی یا قیفی شکل که حاوی پودر فولکولانت است به مقدار لازم اضافه می‌شود (سیستم تغذیه مکانیکی توسط یکدستگاه الکتروگیربکس و ماردون) . در شکل زیر مخزن پودر فلوکولانت روی مخزن سیستم آماده سازی به همراه الکتروگیربکس این سیستم را مشاهده می‌کنید.

در حین زمانی که این پودر به مخزن دوم اضافه می‌شود همزن نیز در حال چرخش است تا پودر در داخل آب حل شده و همگن شود این محلول بصورت ژله رقیق در آمده و پس از آماده شدن توسط یک پمپ دیگر از پمپ های بشقابی 2 مکش شده و به مخزن سوم منتقل می‌شود و در این مخزن نیز همزن در حال کار است تا محلول همگن باقی بماند و ته نشین نشود. این مخزن (مخزن سوم) مخزن استند بای یا مخزن آماده برای استفاده است. محلول فولکولانت آماده شده توسط پمپ بشقابی سوم مکش شده و به سمت تیکنر هدایت می‌شود

• منطقه بحرانی تیکنر:

در این منطقه آب گل آلود که با محلول فلوکولانت وارد مخزن تیکنر شده در حال چرخش است و در این قسمت کم کم این محلول باعث جذب گل و لای شده و ته نشین می‌شود. یک منطقه ته نشینی بحرانی تنها زمانی وجود خواهد داشت که شارژ خوراک مواد جامد از مقداری که می‌تواند از طریق برخی غلظت های محدود یا بحرانی منتقل شود، بیشتر شود. یعنی زمانی که تیکنر تغذیه می‌شود و مواد جامد اضافه بار (Over load) می‌شود، غلظت بحرانی یک مرز بالایی برای بارگذاری جامدات تشکیل می‎‌شود و ته نشینی منطقه ای را تحمیل می‌کند.

در طراحی تیکنر باید در نظر داشت  هنگامی که شارژ خوراک مواد جامد کمتر از مقدار بحرانی است، مواد جامد سریعتر از آن که در بالا پر شوند عبور می‌کند و منطقه خالی می‌گردد. طراحی کلی تیکنر ها از نسبت های هندسی دقیق پیروی نمی‌کند و رابطه بین عمق و قطر فقط تا حدی مهم است که حجم مخزن، زمان ماندگاری کافی را با در نظر گرفتن بازده عملیاتی و طراحی مکانیکی فراهم کند.

• منطقه ته نشینی تیکنر:

در این منطقه گل و لای مخلوط شده با محلول فلوکولانت ته نشین شده و از پائین ترین قسمت مخزن توسط یک پمپ اسلاری (لجن کش) تخلیه می‌شود. در این قسمت پاروئی ها که به آرامی و با سرعت حدود 1/3 rpm در حال چرخش است مواد ته نشین شده روی کف قسمت بدنه مخروطی مخزن را پارو کرده و به سمت پائین مخزن هدایت می‌کنند.

ساختمان تیکنر:

1. بدنه تیکنر:  دستگاه تیکنر از ورق 6mm از جنس فولاد st 37 و به قطرهای مختلف طبق جدول ارائه شده است. بدنه دستگاه در داخل از سه مخزن تشکیل شده است و در هر قسمت یک پمپ بکار رفته است
2. الکترو پمپ اسلاری مکش: البته در اکثر موارد طوری این مسیر طوری طراحی می‌شود که برای کشیدن آب گل آلود از سرند خشک کن و سرند ویبره ای و یا انواع ماسه شور ها به مرکز مخزن نیازی به پمپ نباشد ولی اگر نیاز به پمپ باشد از این نوع پمپ ها استفاده می‌شود.
3. الکترو پمپ اسلاری خروجی مواد غلیظ: برای کشیدن گل و لجن ته نشین شده در قسمت مخروطی دستگاه که بسته به حجم دستگاه و طول مسیر انتقال سایز آن متفاوت است از این نوع پمپ ها استفاده می‌شود که گل خروجی را به مخزنی انتقال می‌دهد.
4. الکتروگیربکس پاروئی: این الکتروگیربکس شامل یک الکتروموتور کوبله شده با یک گیربکس خورشیدی با گشتاور بالا و دور خیلی پائین که در هر سه دقیقه حدود یک دور می‌زند مجهز است. دلیل استفاده از گیربکس خورشیدی توانایی ایجاد گشتاور در یک حجم کم است که فقط گیربکس‌های خورشیدی توانایی ایجادچنین گشتاور و دور کمی را دارد.
5. شاسی و پاگرد ها و پله ها: تمامی قسمت‌هایی که نیاز به بازرسی و یا در زمان تعمیرات نیاز است از پله ها و پاگردهایی برای سهولت کار در این دستگاه  تیکنر استفاده شده است.
6. پمپ های مخزن آماده سازی: تعداد 3 دستگاه است که در روی شاسی این قسمت و در کنار مخزن آماده سازی مستقر شده اند.
7. شیر پروانه ای برقی: یک قطعه از این شیر پروانه ای برای ورود آب تمیز به مخزن اول آماده سازی مسیر را باز و بسته می کند و یک قطعه دیگر از مخزن دوم مواد آماده شده را به مخزن سوم انتقال می‌دهد.
8. پمپ شستشوی لوله انتقال گل و لجن: این پمپ ساتریفیوژ بشقاب 2 زمانی استفاده می‌شود که بخواهیم بعد از شیفت کاری پمپ و لوله مسیر انتقال مواد غلیظ را بشوییم.
9. لوله کشی: این دستگاه در مسیر های مختلف سیستم لوله کشی دارد که برای انتقال گل و لای، مواد آماده شده از مخزنی به مخزن دیگر، انتقال آب به مخزن اولی و …
10. تابلو برق و اینورتر ها: این سیستم مجهز به تابلو برق PLC که مانیتور و اینورتر(درایو) و کنتاکتور ها و … را دارد هدایت و کنترل تیکنر را به عهده دارد. تابلو برق این سیستم گران قیمت بوده و دقت بالایی دارد. و سیستم تابلو PLC تمامی فرمان های داده شده در حافظه آن را با دقت تمام عملی انجام می دهد و کنترل تمامی شیر های برقی و الکترو پمپ و الکتروگیربکس و … را بعهده دارد.

پمپ اسلاری یا سانتریفیوژ: Slurry pumps

 کلمه اسلاری در انگلیسی به معنی دوغاب و لجن بوده و به همین علت این پمپ ها به اسلاری پمپ و در فارسی به لجن کش ها معروف هستند. پمپ های اسلاری یا سانتریفیوژ (Sentrifugal Pump) در خشک کن ها یا اوو واش نقش بسزایی دارند، بطوری که انتقال گل و لای را بعهده دارند. این پمپ ها در سایزهای مختلف استفاده می شود.

4 به 3 اینچ، 6 به 4 اینچ و 8 به 6 اینچ.این پمپ ها از نظر ساختمان آن نیز انواع مختلف دارند که با بدنه بدون لاینر و یا با لاینر لاستیکی هستند. پمپ های با لاینر لاستیکی طرح وارمن کارایی بسیاری داشته و عمر آن بعلت قابلیت تعویض لاینر ها بیشتر است.

بدنه پمپ ها ممکن است از چدن یا فولاد و یا استیل هم باشد ولی در بیشتر موارد از چدن و بصورت ریخته گری تولید می شود. پره های سانتریفیوژ نیز ممکن است از استیل، چدن نایهارد، چدن سفید معمولی و در برخی موارد از مواد پلی آمید نیز ممکن است تهیه شود. در پمپ های لاینر دار به خاطر اشکال کردن فضای داخلی توسط لاینر ها، ابعاد آنها بزرگتر و سنگین تر از پمپ های بدون لاینر است و معمولا بدنه آنها از چدن خاکستری ریخته می شود.

در حالی که پمپ های اسلاری بدون لاینر باید از جنس چدن های ضد سایش و نایهارد و در برخی موارد از فولاد های خاص و استیل نیز ریخته گری و تولید می شود. ساختار حلزونی شکل این پمپ ها و نوع پره آن باعث می شود تا این پمپ بصورت سانتریفیوژ یا گریز از مرکز عمل کرده و دوغاب یا لجن و گل و لای را پمپاژ کند.

این پمپ ها معمولا با الکتروموتور های 11، 15، 18.5، و 20، 22 کیلو وات و بالاتر با نوع 1400 دور و روی شاسی معمولا از ناو دانی آهنی کوبله شده و با توجه به نیاز معدن ، از جمله:  ظرفیت تولید ، ارتفاع پمپاژ و مسافت پمپاژ تغییر پیدا می کند و بدیهی است هر چقدر ارتفاع و مسافت و ظرفیت تولید بیشتر باشد این پمپ ها دارای جثه بزرگتر و سنگین تر بوده و در نتیجه قیمت آنها هم بالا می رود.

نحوه کوبله شدن این تجهیزات از نوع کوبله مستقیم و با کوپلینگ های چدنی که از پره های لاستیکی در وسط دو قسمت کوپلینگ استفاده شده است بهره می گیرند.

قطعات مصرفی پمپ تیکنر:

• پره سانتریفیوژ : که بر اساس نوع کاربرد و نوع مصالح متفاوت است و در صورت خرده شده و سایش بیش از اندازه معمول باید تعویض گردد
• صفحه لاستیکی: که یک قطعه از چدن به روکش لاستیکی است که در پشت پره سانتریفیوژ قرار دارد و در موقعی که سایش آن بیش از اندازه باشد باید تعویض گردد. محل استقرار این قطعه در پشت پره سانترفیوژ و مابین این قطعه و بدنه است.
• پوسته پمپ: این قطعه بزرگترین و گرانترین قطعه پمپ را تشکیل می دهد و معمولا تعویض آن دیر تر از سایر قطعات انجام می شود
• بلبرینگ : بلبرینگ های این دستگاه معمولا دو قطعه است که یکی در سمت پوسته پمپ و یکی در سمت پولی ته آن طراحی و نصب شده است و برای عمر طولانی این قطعات باید بطور مداوم و در ساعتهای کاری مقرر توسط کارخانه سازنده و با گریس مناسب این کار گریسکاری شود.
• پولی ته پمپ : این پولی وظیفه انتقال قدرت از الکتروموتور به پمپ را دارد و با اینکه قطعه خیلی گرانی نیست ولی نگهداری صحیح آن نیز ممکن است در طول عمر دستگاه موثر باشد. در خرید و یا تراش آن باید دقت داشته باشیم که خود پولی باید در وضعیت بالانس باشد، در غیر اینصورت باعث خرابی رود بهنگام بلبرینگ ها می گردد. همچنین در موقع نصب پمپ و سوار کردن آن روی شاسی باید توجه داشته باشیم که این پولی با پولی سر الکتروموتور باید در یک راستا باشد در غیر اینصورت باعث خرابی زود هنگام تسمه های انتقال قدرت خواهد شد.
• تسمه های انتقال قدرت: معمولا از تسمه های شکل برای اینکار استفاده می شود. در انتخاب تسمه ها نیز باید دقت داشته باشیم تا کیفیت بالایی داشته باشد. تسمه های کیفیت پائین نیز در راندمان و عملکرد پمپ موثر خواهد بود. معمولا از تسمه های نوع  برای چرخش پولی ها استفاده می گردد و طول آن بستگی به اندازه پمپ و فاصله الکتروموتور با پمپ دارد. معمولا از 3 تا چهار حلقه تسمه برای اینکار استفاده می شود.
• نوار آب بندی: در برخی نوع از این پمپ ها معمولا از سیل های مکانیکی برای آب بندی استفاده می شود ولی در نوع معمولی آنها که در معادن شن و ماسه و فراوری معادن استفاده می شود از نخ نسوز برای اینکار استفاده می شود. این مواد نسوز که معمولا با مقطع مربعی و در برخی موارد نیز مقطع گرد دارد قطعه در محل اتصال هوزینگ به پوسته قرار دارد و وظیفه آن جلوگیری از ورود آب و گل و لای به قسمت هوزینگ است که شافت و بلبرینگ ها در آن قرار دارد.

پمپ اسلاری یا سانتریفیوژ: Slurry pumps

 کلمه اسلاری در انگلیسی به معنی دوغاب و لجن بوده و به همین علت این پمپ ها به اسلاری پمپ و در فارسی به لجن کش ها معروف هستند. پمپ های اسلاری یا سانتریفیوژ (Sentrifugal Pump) در خشک کن ها یا اوو واش نقش بسزایی دارند، بطوری که انتقال گل و لای را بعهده دارند.

این پمپ ها در سایزهای مختلف استفاده می شود. 4 به 3 اینچ، 6 به 4 اینچ و 8 به 6 اینچ.این پمپ ها از نظر ساختمان آن نیز انواع مختلف دارند که با بدنه بدون لاینر و یا با لاینر لاستیکی هستند. پمپ های با لاینر لاستیکی طرح وارمن کارایی بسیاری داشته و عمر آن بعلت قابلیت تعویض لاینر ها بیشتر است. بدنه پمپ ها ممکن است از چدن یا فولاد و یا استیل هم باشد ولی در بیشتر موارد از چدن و بصورت ریخته گری تولید می شود.

پره های سانتریفیوژ نیز ممکن است از استیل، چدن نایهارد، چدن سفید معمولی و در برخی موارد از مواد پلی آمید نیز ممکن است تهیه شود. در پمپ های لاینر دار به خاطر اشکال کردن فضای داخلی توسط لاینر ها، ابعاد آنها بزرگتر و سنگین تر از پمپ های بدون لاینر است و معمولا بدنه آنها از چدن خاکستری ریخته می شود. در حالی که پمپ های اسلاری بدون لاینر باید از جنس چدن های ضد سایش و نایهارد و در برخی موارد از فولاد های خاص و استیل نیز ریخته گری و تولید می شود.

ساختار حلزونی شکل این پمپ ها و نوع پره آن باعث می شود تا این پمپ بصورت سانتریفیوژ یا گریز از مرکز عمل کرده و دوغاب یا لجن و گل و لای را پمپاژ کند.

این پمپ ها معمولا با الکتروموتور های 11، 15، 18.5، و 20، 22 کیلو وات و بالاتر با نوع 1400 دور و روی شاسی معمولا از ناو دانی آهنی کوبله شده و با توجه به نیاز معدن، از جمله:  ظرفیت تولید ، ارتفاع پمپاژ و مسافت پمپاژ تغییر پیدا می کند و بدیهی است هر چقدر ارتفاع و مسافت و ظرفیت تولید بیشتر باشد.

این پمپ ها دارای جثه بزرگتر و سنگین تر بوده و در نتیجه قیمت آنها هم بالا می رود. نحوه کوبله شدن این تجهیزات از نوع کوبله مستقیم و با کوپلینگ های چدنی که از پره های لاستیکی در وسط دو قسمت کوپلینگ استفاده شده است بهره می گیرند.

قطعات مصرفی پمپ اسلاری:

• پره سانتریفیوژ :

که بر اساس نوع کاربرد و نوع مصالح متفاوت است و در صورت خرده شده و سایش بیش از اندازه معمول باید تعویض گردد.

• صفحه لاستیکی:

که یک قطعه از چدن به روکش لاستیکی است که در پشت پره سانتریفیوژ قرار دارد و در موقعی که سایش آن بیش از اندازه باشد باید تعویض گردد. محل استقرار این قطعه در پشت پره سانترفیوژ و مابین این قطعه و بدنه است.

• پوسته پمپ:

این قطعه بزرگترین و گرانترین قطعه پمپ را تشکیل می دهد و معمولا تعویض آن دیر تر از سایر قطعات انجام می شود

• بلبرینگ :

بلبرینگ های این دستگاه معمولا دو قطعه است که یکی در سمت پوسته پمپ و یکی در سمت پولی ته آن طراحی و نصب شده است و برای عمر طولانی این قطعات باید بطور مداوم و در ساعتهای کاری مقرر توسط کارخانه سازنده و با گریس مناسب این کار گریسکاری شود.

• پولی ته پمپ :

این پولی وظیفه انتقال قدرت از الکتروموتور به پمپ را دارد و با اینکه قطعه خیلی گرانی نیست ولی نگهداری صحیح آن نیز ممکن است در طول عمر دستگاه موثر باشد. در خرید و یا تراش آن باید دقت داشته باشیم که خود پولی باید در وضعیت بالانس باشد، در غیر اینصورت باعث خرابی رود بهنگام بلبرینگ ها می گردد. همچنین در موقع نصب پمپ و سوار کردن آن روی شاسی باید توجه داشته باشیم که این پولی با پولی سر الکتروموتور باید در یک راستا باشد در غیر اینصورت باعث خرابی زود هنگام تسمه های انتقال قدرت خواهد شد.

• تسمه های انتقال قدرت:

معمولا از تسمه های شکل برای اینکار استفاده می شود. در انتخاب تسمه ها نیز باید دقت داشته باشیم تا کیفیت بالایی داشته باشد. تسمه های کیفیت پائین نیز در راندمان و عملکرد پمپ موثر خواهد بود. معمولا از تسمه های نوع  برای چرخش پولی ها استفاده می گردد و طول آن بستگی به اندازه پمپ و فاصله الکتروموتور با پمپ دارد. معمولا از 3 تا چهار حلقه تسمه برای اینکار استفاده می شود.

• نوار آب بندی:

در برخی نوع از این پمپ ها معمولا از سیل های مکانیکی برای آب بندی استفاده می شود ولی در نوع معمولی آنها که در معادن شن و ماسه و فراوری معادن استفاده می شود از نخ نسوز برای اینکار استفاده می شود. این مواد نسوز که معمولا با مقطع مربعی و در برخی موارد نیز مقطع گرد دارد قطعه در محل اتصال هوزینگ به پوسته قرار دارد و وظیفه آن جلوگیری از ورود آب و گل و لای به قسمت هوزینگ است که شافت و بلبرینگ ها در آن قرار دارد.