هندسة التعدين: طرق الفصل بالجاذبية (1/2)

طرق الفصل بالجاذبية (1/2)

في هذه المقالة سنبدأ الحديث عن طرق الفصل و البداية من الفصل بالجاذبية.

تمتاز طرق الفصل بالجاذبية بأنها صديقة للبيئة حيث لا تستخدم فيها اية مواد كيميائية و تعتمد على الفرق في الكثافة بين المعادن أو المواد المراد فصلها من بعضها البعض و لذلك لا يقتصر استخدامها على الصناعات التعدينية بل تمتد الى اعادة تدوير المخلفات. و يعتبر الفصل بالجاذبية احد اقدم طرق الفصل ان لم تكن اقدمها على الاطلاق. و الفصل بالجاذبية هي الطريقة الاكثر استخداما في تركيز الذهب و المعدن النفيسة نظرا لما تتمتع به من كثافي عالية عن الشوائب المصاحبة لها.

و لكي يكون الفصل ممكنا لابد من تحقق معيار التركيز (Concentration criterion) بحيث يكون مساوي او اعلى من 2.5 و كلما قلت قيمة هذا المعيار كلما ازدادت صعوبة الفصل كما يظهر في جدول 1. كما يظهر ايضا انه كلما قلت قيمة معيار التركيز كلما كان الفصل عند حجم حبيبي اكبر و هو ما قد يمثل عائق لاحتمال ان يكون هذا الحجم اكبر من حجم التحرر و من ثَمَّ لا يمكن الفصل. ويتم حساب معيار التركيز تبعاً للمعادلة التالية:

>= 2.5

حيث: (ρ_h) هي كثافة المعدن او المادة الثقيلة

(ρ_l) هي كثافة المعدن او المادة الخفيفة

(ρ_f) هي كثافة المائع و غالبا ما يكون الماء (في احيان اخرى يكون المائع الهواء او سائل عضوي او مُعَلَّق).

ملحوظة هامة للغاية لابد من الانتباه لها و هي ان في حالة وجود حبيبات ثقيلة ناعمة و حبيبات خفيفة خشنة (كبيرة) سيكون لها نفس الكتلة و بالتالي لن يمكن فصلهما من بعضهما البعض. حل ذلك ان يتم الطحن بحيث ينتج توزيع حجمي ضيق للحبيبات (Close particle size distribution).

جدول 1: سهولة الفصل حسب قيمة معيار التركيز و الحجم الحبيبي المناسب لكل حالة، (شركة متسو، 2011)

و هناك العديد من طرق الفصل بالجاذبية سنذكر اهمها في السطور التالية.

1- الخضخضة (Jigging): و الخضاضة (Jig)، كما تظهر في شكل (1)، تعتمد فكرتها على وجود حوض به ماء يقع فوقه غربال حجم فتحاته اكبر من حجم حبيبات الخام المراد فصله و اصغر من كرات ذات كثافة متوسطة (باللون الازرق في شكل 1 في الأعلى) بين المعدن الثقيل و المعدن الخفيف بحيث ان هذه الكرات تبقى محتجزة فوق الغربال بينما يمكن للمعدن الثقيل المرور من الغربال. و يوجد غرفة لمكبس (Piston) له حركة رأسية لأعلى و اسفل فعند تحركه لأسفل يقوم بدفع الماء لأعلى و عندها يرتفع مستوى سطح الماء اعلى الغربال و يؤدي الى تحرك حبيبات الخام لأعلى و عند تحرك المكبس لأعلى ينحسر الماء و يبدأ ترسب حبيبات الخام لأسفل حسب كثافتها بحيث ان الحبيبات الاثقل سيترسب اسرع من الحبيبات الخفيفة و بالتالي يمكن للحبيبات الثقيلة المرور من فتحات الغربال مروراً الى الحوض حيث تترسب و يتم جمعها بينما تطفو الحبيبات الخفيفة من اعلى الخضاضة و يتم فصلها بشكل مستقل. و يعتبر الفحم من اكثر الخامات التي يتم تركيزها بالخضاضات و عادة ما تسمى بعملية الغسيل (Washing).

شكل (1) طريقة عمل الخضاضة

2- حلزون همفري (Humphreys Spiral):

و يوضح اسم الجهاز تصميمه حيث ،كما يظهر من شكل (2)، انه حلزوني الشكل. و اكثر استخداماته في فصل المعادن الثقيلة مثل الرمال السوداء و الذهب و حديثا في الفحم. و يتكون جهاز الفصل الحلزوني من قناة مكونة من عدة لفات كل واحدة منها عبارة عن شبه نصف دائرة. و يمكنه معالجة الحبيبات في النطاق الحجمي من 3 مم الى 75 ميكرومتر. و تكون التغذية عبارة عن روبة (pulp) تحتوي على نسبة حبيبات حجمية من 15% الى 50%. و تكون التغذية من أعلى الحلزون و تتخذ طريقها نزولاً لأسفل في مسار حلزوني و تنشأ قوة طاردة مركزية يكون تأثيرها أكبر ما يمكن على الحبيبات الخفيفة و أقل ما يمكن على الحبيبات الثقيلة. هذا التأثير يؤدي الى ان تتجه الحبيبات الخفيفة الى اطراف شبه نصف الدائرة و كلما كانت الحبيبات أثقل كلما اتجهت نحو المركز حيث توجد فتحة توصل لأنبوب يجمع الركاز بينما تمر الحبيبات الخفيفة الى اللفة التالية من الحلزون و تتكرر العملية كما يمكن ملاحظة ذلك من شكلي 3، 4.