مولتی گراویتی (Multi Gravity Separator – MGS)

معرفی و جایگاه فناوری مولتی گراویتی  (Multi Gravity Separator – MGS)

دستگاه مولتی گراویتی یکی از پیشرفته‌ترین تجهیزات جدایش ثقلی نسل جدید است که با هدف افزایش بازدهی در جدایش ذرات ریز و فوق‌ریز طراحی شده است. این تجهیز با ترکیب اصول گریز از مرکز و گرانش مؤثر، شرایطی فراهم می‌کند که در آن حتی ذراتی با اندازه کمتر از 150  میکرون که در روش‌های ثقلی کلاسیک به‌سختی قابل جدایش‌اند با دقت بالا از یکدیگر تفکیک شوند.

در فناوری‌های کلاسیک مانند میز لرزان (Shaking Table) یا جیک (Jig)، نیروی محرک جدایش صرفاً ناشی از اختلاف چگالی مواد است. اما در دستگاه مولتی گراویتی، این میدان گرانشی چندین برابر افزایش می‌یابد، زیرا درام دستگاه با سرعت بالا می‌چرخد و نیرویی معادل چندین برابر شتاب گرانش ایجاد می‌کند. همین ویژگی باعث می‌شود که مرز جدایش بین ذرات سنگین و سبک حتی در محدوده اندازه بسیار ریز نیز به‌خوبی حفظ گردد.

از منظر طراحی، MGS  را می‌توان ترکیبی از چند تجهیز کلاسیک دانست:

• از میز لرزان، مفهوم جریان لایه‌ای پالپ بر روی سطح شیبدار گرفته شده است.
• از سانتریفیوژ فلزی، ایده اعمال نیروی گریز از مرکز استفاده شده است.
• از کلاسیفایرها و شستشوی معکوس، سیستم آب شستشو برای بهبود جدایش بهره گرفته شده است.

در نتیجه، این دستگاه به عنوان نسل تکاملی تجهیزات ثقلی شناخته می‌شود و قادر است در محدوده‌ای از ذرات (20 تا 300 میکرون) عملکردی بسیار بهتر از سایر تجهیزات مشابه ارائه دهد.

به دلیل این مزیت‌ها، دستگاه مولتی گراویتی جایگاه ویژه‌ای در فرآوری مواد معدنی کم‌عیار یا ریزدانه پیدا کرده است. در بسیاری از کارخانه‌ها، از این دستگاه در بخش بازیابی ثانویه (Scavenger) برای بازگرداندن مواد ارزشمند از باطله‌ها استفاده می‌شود. همچنین در صنایع زغال‌سنگ، کرومیت، باریت، قلع، طلا، آهن، و حتی فسفات کاربرد یافته است.

از دیدگاه اقتصادی نیز استفاده از MGS به‌دلیل مصرف انرژی پایین، نیاز اندک به مواد شیمیایی، و سادگی بهره‌برداری، جایگزین مقرون‌به‌صرفه‌ای برای روش‌های فلوتاسیون یا سانتریفیوژ محسوب می‌شود. علاوه بر این، قابلیت تنظیم پارامترهای کلیدی مانند سرعت درام، دامنه لرزش درام، زاویه شیب، دبی خوراک و آب شستشو، امکان کنترل دقیق کیفیت کنسانتره و بازیابی را فراهم می‌سازد.

به‌طور خلاصه، مولتی گراویتی را می‌توان یک سیستم هوشمند تقویت‌شده جدایش ثقلی دانست که مرز بین فناوری‌های سنتی و مدرن را پر کرده و کاربرد آن در فرآوری مواد معدنی با دانه‌بندی ریز، نقش مهمی در بهبود بهره‌وری و کاهش باطله‌های معدنی دارد.

اصول و مکانیزم عملکرد دستگاه مولتی گراویتی (MGS)

اساس عملکرد دستگاه مولتی گراویتی بر پایه ایجاد یک میدان گرانشی تقویت‌شده (Enhanced Gravity Field) است که از طریق دوران یک درام استوانه‌ای–مخروطی شکل حول محور مرکزی خود ایجاد می‌شود. درام با سرعت نسبتاً بالا (معمولاً در محدوده 100 تا 200 دور در دقیقه) می‌چرخد و در نتیجه، نیروی گریز از مرکز چندین برابر نیروی گرانش زمین (g) بر ذرات داخل پالپ اعمال می‌گردد.

در این شرایط، پالپ شامل مخلوطی از ذرات جامد با اندازه و چگالی متفاوت در محیط آبی است که از قسمت بالایی دستگاه وارد درام می‌شود. این ذرات در حین حرکت در طول درام، تحت تأثیر مجموعه‌ای از نیروهای فیزیکی و هیدرودینامیکی قرار می‌گیرند که تعادل بین آن‌ها تعیین‌کننده مسیر نهایی هر ذره است. مهم‌ترین این نیروها عبارت‌اند از:

1. نیروی گریز از مرکز (Centrifugal Force): این نیرو حاصل دوران درام است و به صورت مستقیم متناسب با جرم ذره و مجذور سرعت زاویه‌ای است. هرچه چگالی یا اندازه ذره بیشتر باشد، تمایل بیشتری به سمت دیواره خارجی درام پیدا می‌کند.
2. نیروی گرانش مؤثر یا تقویت‌شده (Enhanced Gravity): ترکیب اثر نیروی گریز از مرکز با شتاب گرانشی واقعی موجب می‌شود میدان مؤثر تا چندین برابر g افزایش یابد. این میدان قوی، مرز جدایش بین ذرات سنگین و سبک را در محدوده اندازه‌های بسیار ریز پایدار نگه می‌دارد.
3. نیروی اصطکاکی بین ذره و سطح درام: تماس جزئی ذرات با سطح درام موجب اصطکاکی می‌شود که حرکت نسبی آن‌ها را کاهش داده و شرایط لغزش کنترل‌شده‌ای ایجاد می‌کند. این اصطکاک در جدایش لایه‌ای پالپ نقش کلیدی دارد.
4. نیروی هیدرودینامیکی ناشی از جریان شستشو (Wash Water Flow): از بخش بالایی درام، آب شستشو به صورت جریان معکوس (upward flow) تزریق می‌شود تا ذرات سبک‌تر را به سمت مرکز و نهایتاً خروجی باطله هدایت کند. شدت و جهت این جریان یکی از پارامترهای تنظیمی اصلی دستگاه است.

در نتیجه‌ی برهم‌کنش این نیروها، درون درام سه ناحیه اصلی شکل می‌گیرد:

• ناحیه بیرونی نزدیک به دیواره که محل تجمع ذرات سنگین و پرعیار است،
• ناحیه میانی که شامل ذرات با چگالی متوسط است،
• و ناحیه مرکزی که ذرات سبک‌تر در آن متمرکز شده و همراه با جریان آب از دستگاه خارج می‌شوند.

حرکت پالپ در داخل درام صرفاً چرخشی نیست، بلکه درام معمولاً دارای حرکت نوسانی طولی (Oscillation) نیز هست. این نوسان رفت‌وبرگشتی باعث جابه‌جایی متناوب لایه‌های پالپ، جلوگیری از تجمع موضعی مواد و افزایش دقت جدایش می‌شود.

در نهایت، مواد غلیظ و سنگین‌تر از بخش بالایی درام به‌عنوان کنسانتره (Heavy Fraction) تخلیه شده و ذرات سبک‌تر به صورت باطله (Light Fraction) از سمت مخالف خارج می‌شوند. این فرآیند به‌صورت پیوسته انجام شده و در مقایسه با سایر روش‌های ثقلی، توانایی بالایی در جدایش ذرات ریز، کم‌عیار و نزدیک به هم در چگالی دارد.

اجزای اصلی دستگاه

1. درام مخروطی دوار: بخش اصلی جدایش که با سرعت بالا می‌چرخد.
2. موتور الکتریکی و سیستم انتقال نیرو: تأمین‌کننده گشتاور دوران درام.
3. سیستم تغذیه پالپ: ورودی خوراک با کنترل دقیق دبی و غلظت.
4. سیستم تزریق آب شستشو: ایجاد جریان معکوس برای جدایش بهتر ذرات سبک.
5. سیستم جمع‌آوری محصول سنگین و سبک: برای تخلیه کنسانتره و باطله.

پارامترهای عملیاتی مؤثر

عملکرد دستگاه به پارامترهای متعددی وابسته است از جمله:

• سرعت دوران درام (معمولاً 100 تا 200 دور بر دقیقه)
• زاویه شیب درام (0 تا 9 درجه)
• نرخ تزریق آب شستشو
• دبی خوراک و غلظت پالپ
• اندازه ذرات و اختلاف چگالی مواد

تنظیم دقیق این عوامل تأثیر قابل‌توجهی بر بازیابی و کیفیت کنسانتره دارد.

کاربردها

دستگاه مولتی گراویتی در بسیاری از صنایع معدنی به کار می‌رود، از جمله:

• بازیابی ریزدانه‌های کانی‌های سنگین :طلا، قلع، تنگستن، کرومیت، مونازیت، باریت، عناصر نادر خاکی (REEs) و سایر مواد معدنی دارای وزن مخصوص بالا
• استفاده در مدار پیش‌تغلیظ :افزایش عیار اولیه خوراک قبل از ورود به مراحل پرهزینه‌تر مانند فلوتاسیون یا لیچینگ
• فرآوری مجدد باطله‌ها :استحصال ذرات با ارزش باقی‌مانده در باطله‌های کارخانه‌های قدیمی

• مناسب برای فرآوری کانسنگ‌های کم‌عیار :که نیاز به بهره‌برداری دقیق از اختلاف چگالی جزئی دارند

مزایا

• امکان عملکرد پیوسته و یا ناپیوسته
• قابلیت تنظیم دقیق پارامترهای عملکردی
• جداسازی ذرات ریز و فوق ریز از 1 تا 500 میکرومتر
• مصرف انرژی پایین
• کاربری آسان، نگهداری ساده و دوام بالا
• بدون نیاز به معرف‌های شیمیایی یا فیزیکی
• کاهش میزان باطله و افزایش راندمان بازیابی کل

محدودیت‌ها

• حساسیت نسبت به تغییر دانه‌بندی و غلظت پالپ
• نیاز به تنظیم دقیق پارامترها
• ظرفیت نسبتاً محدود در مقایسه با تجهیزات درشت‌کار

مشخصات دستگاه­‌های تولیدی مجموعه: