1- مقدمه
HPGR، مخفف عبارت High Pressure Grinding Rolls (آسیای غلتکی فشار بالا) است که برای خرد کردن مواد در صنایع معدنی طی ۳۰ سال گذشته بسیار متداول شدهاست. در سال 1980 پرفسور کلاوس شونرت، با مطالعه روی فیزیک شکست مواد به این نتیجه رسید که بهترین و مؤثرترین روش برای خردایش مواد، حرکت آنها در یک بستر تحت فشار است و لذا نتیجه تحقیقات شونرت منجر به اختراع دستگاه HPGR شد. در آسیای غلتکی فشار بالا، دو غلتک با فاصله قابل تنظیم در کنار هم قرار میگیرند و مواد در فاصله شکاف بین این دو غلتک ریخته میشود. بر اثر حرکت چرخشی غلتکها که برخلاف هم میچرخند، مواد آرام آرام وارد فضای خالیشده و توسط نیروی وارده از طرف دو غلتک خرد میشوند. از آنجاییکه عملیات خردایش در HPGR به واسطه نیروی اعمال شده پشت غلتک متحرک، انجام میگیرد لذا تشکیل بستری از مواد بالای غلتکهای HPGR برای تشکیل کیک محصول بسیار مهم است. بعلاوه هرچه مدت زمان قرارگیری مواد بین دو غلتک بیشتر شود، عملیات خردایش مواد نیز بیشتر انجام خواهد شد.
عکسهای میکروسکوپی و بررسیهای سنگشناسی انجام شده بر روی ذرات محصول خروجی از آسیای HPGR نشان داد که استفاده از HPGR برای خردایش مواد، مزایای زیر را نوید میدهد:
- انتظار میرود ریزشکستگیها (میکروترکهای) وارد شده به محصول HPGR منجر به کاهش مصرف انرژی و میزان مصرف کمتر گلوله در آسیاهای گلولهای جریان پاییندستی در مقایسه با آسیاکنی سنگ معدنهای خرد شده به روش مرسوم و یا سنگ معدنهای خردایش شده از طریق آسیاهای اولیه نیمهخودشکن (SAG) شود.
- میتوان انتظار داشت که شکستگیهای میکرونی وارد شده بر ذرات محصول خروجی HPGR باعث بهبود بازیابی استخراج از تودههای هیپ لیچینگ شود. بعلاوه آزمایشهای فروشویی ستونی انجام شده نشان داده است که در اغلب موارد، سرعت فروشویی و شسته شدن ذرات نیز بهبود مییابد.
- نتایج بررسیهای انجام شده توسط Baum در سال 1997 نشان داده است که بواسطه آزادسازی بهتر کانیها توسط فرآیند آسیاکنی HPGR، در فرآیند فلوتاسیون باعث بهبود 15-2.5 درصدی بازیابی شناورسازی ذرات و نیز بهبود 9-2.5 درصدی در بازیابی فرآیندهای جدایش ثقلی ذرات شده است.
تاثیر استفاده از HPGR در فرآوری کانسنگهای طلادار
شکل زیر مقایسه وضعیت خردایش و ترکهای ایجاد شده در یک ذره پس از خردایش توسط مدار سنگشکنی متدوال و آسیای HPGR توسط Baum در سال 1997 را نشان میدهد.
شکل 2- آزادسازی ذرات سولفیدهای نمونه توسط شکستگیهای ایجاد شده توسط آسیای HPGR
بعلاوه شکل زیر که توسط Baum در سال 1997 ارائه شده است، میزان آزادسازی عالی دانههای سولفیدی کوچک در یک ذره سنگ معدن را پس از عملیات خردایش توسط آسیای HPGR را نشان میدهد.
شکل 2- آزادسازی ذرات سولفیدهای نمونه توسط شکستگیهای ایجاد شده توسط آسیای HPGR
شکل زیر مقایسه نتایج لیچینگ ستونی برای نمونه سنگ معدن طلای نوادا با مقادیر بالای سیلیس و نیز لیچینگ همزنی (بطری غلتان) نمونه طلای نیمه-مقاوم (Semi-refractory) نوادا توسط Patzelt و همکاران در سال 1995 برای نمونههای خردایش شده توسط فرآیندهای سنگشکنی متداول و HPGR را نشان میدهد.
Dunne و همکاران در 1996، به بررسی نتایج آزمایشات لیچینگ سیانوری بر روی نمونه خردایش شده با آسیای HPGR با استفاده از تکنیک بطری غلتان و مقایسه آن با شرایط تولید کارخانه پرداختند. نتایج استخراج طلا برای تمام آزمایشات لیچینگ در جدول زیر خلاصه شده است. نتایج آزمایشات انجام شده نشان دادند که نه تنها بقایای طلای نامحلول در نمونه کاهش یافت و بازیابی لیچینگ به طور قابل توجهی با استفاده از HPGR بهبود یافت، بلکه سینتیک واکنش لیچینگ نیز بهبود پیدا کرد.
جدول 1- مزایای HPGR در لیچینگ سیانوری سنگ طلا و مقایسه آن با نتایج تولید کارخانه
نتایج آزمایشات لیچینگ بر روی سنگ معدن طلای Witwatersrand استرالیا که توسط Esna-Ashari & Kellerwessel در سال 1988 گزارش شده، در جدول زیر نشان داده شده است. در این آزمایشات محصول خروجی آسیای HPGR سرند شده با دانهبندی ریزتر از 1 میلیمتر که با ظرفیت 5.0 تن در ساعت و با مصرف انرژی 4.3 کیلووات ساعت در تن تولید شده بود تحت عملیات لیچینگ قرار گرفت که منجر به بازیابی بیش از 94.7 درصد طلا شد.
جدول 2- مزایای استفاده از آسیای HPGR در فرآیند لیچینگ سیانیدی سنگ معدن طلای Witwatersrand استرالیا