خلية تعويم دفعات للمختبر

خلية التعويم بالدفعات هي أول معدة تحوّل تقريرًا معدنيًا إلى قرار في المخطط. وقبل أن يلتزم أحد بدائرة تعويم أولية–كنسية–تنظيفية، لا بد من الإجابة عن ثلاثة أسئلة على بضع مئات من الغرامات من الخام: كم الكتلة التي يجب سحبها للوصول إلى التركيز المستهدف، وبأي سرعة تعوم المعادن القيّمة، وأي نظام كواشف يحقق ذلك بأقل جرعة. والثلاثة قياسات مخبرية، والثلاثة تُجرى في خلية كهذه.

الوحدة خلية تعويم واحدة بتقليب ميكانيكي مع إمداد هواء مُقاس ومقلّب متغير السرعة وكاشط رغوة موقَّت. وتُجرى الاختبارات دفعةً بعد دفعة، فيمكن تغيير كل شرط — نعومة الطحن والأس الهيدروجيني وجرعة الجامع وجرعة المثبِّط ومعدل الهواء — دون إزعاج البقية. وهذا هو معنى صيغة الدفعات كلها: عزل متغيرات كانت خلية نصفية مستمرة ستخلطها معًا.

كيف يُجرى الاختبار

تُوزن التغذية، عادةً 50–1000 غ بحسب حجم الخلية، وتُحوَّل إلى عجينة بالكثافة المستهدفة، وهي شائعًا 25–40% مواد صلبة في كبريتيدات الفلزات القاعدية. تُملأ الخلية إلى العلامة، ويُضبط المقلّب على سرعة التهيئة، وتُضاف الكواشف بالتتابع بزمن تهيئة ثابت بين كل إضافة. ثم يُدخل الهواء بالمعدل المُقاس ويُشغَّل كاشط الرغوة. وتُجمع المركّزات في صوانٍ منفصلة على فترات زمنية ثابتة — 0,5 و1 و2 و4 و8 دقائق سلسلة معتادة — وهذا ما يحوّل اختبارًا واحدًا إلى منحنى حركية تعويم بدل رقم مُجمَّع واحد.

يُوزن كل مركّز موقَّت رطبًا وجافًا ويُحلَّل، فنحصل على السحب الكتلي والتركيز لكل فترة. ورسم الاسترداد التراكمي مقابل السحب الكتلي التراكمي يُنتج منحنى التركيز–الاسترداد الذي يُحكم به على قدرة الدائرة على الوصول إلى تركيز مركّز مُجدٍ باسترداد مقبول.

أحجام الخلايا والتقليب

تغطي الخلايا القابلة للتبديل المدى من الدراسة الاستكشافية إلى اختبارات الدورة المغلقة. وتناسب خليتا 0,5 و1 لتر كتل العينات الصغيرة واختبارات مرحلة التنظيف حيث تكون التغذية محدودة أصلًا؛ وتتعامل خليتا 3 و8 لتر مع اختبارات التعويم الأولي على طواحين أخشن، حيث تكون العينة الممثِّلة أهم من اقتصاد الكاشف.

سرعة المقلّب متغيرة على كامل مدى 0–2000 دورة/دقيقة مع قراءة رقمية، فيمكن تكرار السرعة المحيطية نفسها في أحجام خلايا مختلفة — وهذه هي التفصيلة التي تجعل نتائج خلية 1 لتر قابلة للمقارنة بنتائج خلية 8 لتر. ويُقدَّم الهواء عبر مقياس تدفق بصمام ضبط دقيق؛ وفي هذه الفئة من الخلايا يتراوح نطاق العمل عادةً بين 0,05 و1,0 م³/ساعة، وهو كافٍ لمعدلات الهواء المستخدمة في مقياس المختبر.

ما يشمله التصنيع القياسي

• خلايا تعويم قابلة للتبديل بمقلّبات وعوازل مقاومة للتآكل.
• إدارة متغيرة السرعة مع عرض رقمي للدورات وتغذية راجعة من عدّاد السرعة.
• إمداد هواء مُقاس بتحكم دقيق في التدفق ومقياس تدفق دوّار.
• كاشط رغوة متغير السرعة بارتفاع ريشة وتردد كشط قابلين للضبط.
• لوحة تحكم بمفاتيح مستقلة للمقلّب والهواء والكاشط.
• صوانٍ لجمع العينات وإطار دعم للخلية بمقاس يناسب ارتفاع منضدة المختبر.

قراءة النتائج بصدق

نتائج الدفعات لا تُقاس مباشرة إلى المقياس الصناعي. فخلية المختبر لا توزيع لزمن الإقامة فيها، ولا إعادة تدوير لماء العملية، ولا سلوك جرّ ناتج عن طبقة رغوة عميقة، ولا تآكل ميكانيكي. وما تعطيه الدفعة هو ترتيب نسبي — هذا الجامع أفضل من ذاك، وهذا الطحن أخشن من اللازم، وهذه الجرعة من المثبِّط تجاوزت انحناء المنحنى — إضافةً إلى معاملات حركية تدخل في حساب أبعاد المصنع.

معاملات التوسيع في التعويم تجريبية وتخص كل دائرة. وبدل نقل زمن إقامة مخبري كما هو، انقل نظام الكواشف ومنحنى الحركية إلى حملة نصفية مستمرة. أما المواد التقنية للجانب الترشيحي من المخطط نفسه فهي مجموعة في قاعدة المعرفة، والمعدات المتاحة في دليل المنتجات.

متى تتوقف فائدة خلية الدفعات

ثلاث حالات تستدعي أداة أخرى. إذا كان السؤال هل تتحمل طبقة الرغوة إضافة ماء غسيل، فأنت تحتاج عمودًا لا خلية ميكانيكية. وإذا كان السؤال هل تظل الدائرة في حالة مستقرة ثماني ساعات، فأنت تحتاج تشغيلًا مستمرًا. وإذا كانت العينة أقل من نحو 20 غ، فإن خطأ الموازنة الكتلية في مركّز موقَّت يفوق المعلومة المكتسبة: وتلك الاختبارات مكانها خلية دقيقة أو أنبوب ديفيس.

خيارات يجدر تحديدها من البداية

• جسم خلية شفاف لمراقبة عمق الرغوة ومستوى العجينة أثناء الاختبار.
• خلية بغلاف للحفاظ على حرارة أعلى من المحيط، مع وصلة إلى حمّام دوراني.
• توقيت آلي للكاشط، لتُقطع فترات المركّز بشكل قابل للتكرار لا يدويًا.
• منافذ لمجسّات الأس الهيدروجيني والأوكسجين المذاب أو تسجيل الحرارة أثناء التهيئة.

كم من العينة يحتاج الاختبار الواحد؟

بين 50 غ و1000 غ بحسب حجم الخلية وكثافة العجينة. خلية 1 لتر عند 30% مواد صلبة تحمل نحو 300–350 غ من الصلب؛ وخلية 8 لتر تأخذ عدة كيلوغرامات. ولمجموعة كاملة أولية–تنظيفية–كنسية، خصّصوا 5–10 كغ من تغذية ممثِّلة مكسَّرة ومخلوطة على نحو صحيح.

هل يمكن للخلية نفسها إجراء اختبارات التنظيف والكنس؟

نعم، وهو ما يحدث عادةً. تُجرى اختبارات التنظيف على المعدات نفسها بحجم خلية أصغر وبمركّز التعويم الأولي تغذيةً، معاد تحويله إلى عجينة بكثافة التنظيف. أما اختبارات الكنس فتعمل وقتًا أطول وبجرعة جامع أعلى. وكلتاهما عمليات دفعات، فتبقى الظروف معزولة.

هل يستحق تغيير سرعة المقلّب من اختبار لآخر؟

نعم. فاسترداد الجزيئات الخشنة أو المركّبة أو ضعيفة الكراهية للماء غالبًا محدود بالتقليب لا بالكيمياء، ولذلك فإن تثبيت السرعة في مقارنة كواشف قد يخفي الحل. غيّروا السرعة بوعي وسجّلوها مع كل نتيجة.

أخبرونا بكتلة العينة ونعومة الطحن المستهدفة ونظام الكواشف الذي تريدون فرزه، ونحدد أحجام الخلايا وتوقيت الكشط للبرنامج.