اگر در یک معدن یا محوطه فرآوری سنگ آهن فعالیت کرده باشید، احتمالاً این صحنه برایتان آشناست؛ کامیون یا وسیله حمل زیر محل بارگیری قرار گرفته، بار سنگ آهن شروع به ریختن می‌کند و درست در همان چند ثانیه، یک توده گرد و خاک اطراف محل پخش می‌شود. گاهی شدت این گردوغبار آن‌قدر زیاد است که دید اطراف بارگیری را هم کاهش می‌دهد و روی تجهیزات، ماشین‌آلات و سطح محوطه می‌نشیند.
اما چرا چنین اتفاقی می‌افتد؟ مگر سنگ‌آهن قرار است فقط چند تکه سنگ درشت باشد که هنگام جابه‌جایی گردوغبار ایجاد کند؟
واقعیت این است که بار سنگ آهن معمولاً فقط از قطعات درشت تشکیل نشده است. در میان این مواد، ذرات ریز و پودری هم وجود دارد که هنگام جابه‌جایی به‌راحتی از توده اصلی جدا می‌شوند. وقتی این ذرات در زمان بارگیری در معرض جریان هوا قرار می‌گیرند، گردوغبار ایجاد شده و در محیط اطراف پخش می‌شود. به همین دلیل، برای پیدا کردن راهکار مناسب، فقط نباید به خود سنگ آهن نگاه کرد؛ باید شرایطی را که در لحظه بارگیری اتفاق می‌افتد هم در نظر گرفت.
یکی از اصلی‌ترین عوامل، جابه‌جایی ناگهانی حجم زیادی از مواد است. وقتی سنگ آهن از ارتفاع مشخصی داخل کامیون، واگن یا مخزن حمل ریخته می‌شود، مواد به هم برخورد می‌کنند و بخشی از ذرات ریز موجود در میان بار آزاد می‌شوند. همین ذرات سبک‌تر می‌توانند با جریان هوا حرکت کنند.
هرچه حجم بار بیشتر باشد، انرژی سقوط مواد نیز بالاتر می‌رود. در نتیجه اگر شرایط محیط خشک باشد و ذرات ریز زیادی در ترکیب بار وجود داشته باشد، شدت گردوغبار بیشتر خواهد شد. البته ارتفاع سقوط تنها عامل نیست. شکل و ترکیب بار، اندازه ذرات، سرعت عملیات و حتی محل قرارگیری وسیله حمل می‌توانند روی میزان گردوغبار تأثیر داشته باشند.
سنگ آهن ماده‌ای سنگین است، اما همه ذرات موجود در بار وزن و اندازه یکسانی ندارند. در کنار قطعات بزرگ‌تر، معمولاً ذرات ریزتری هم وجود دارند. این ذرات ممکن است به شکل پودر یا خاکه روی سطح قطعات قرار گرفته باشند یا در فضای بین سنگ‌ها جمع شده باشند.
زمانی که بار از یک نقطه به نقطه دیگر منتقل می‌شود، قطعات به یکدیگر برخورد می‌کنند و این مواد ریز آزاد می‌شوند. بنابراین سنگینی خود سنگ آهن به این معنا نیست که گردوغبار ایجاد نمی‌کند. اتفاقاً چیزی که در بسیاری از محیط‌های معدنی دیده می‌شود، بیشتر مربوط به ذرات ریز همراه بار است تا خود قطعات سنگی بزرگ. به همین دلیل، در طراحی سیستم کاهش گرد و غبار باید به بخش ریزدانه بار توجه ویژه‌ای داشت.
فرض کنید سنگ آهن قرار است از ارتفاع کمی داخل کامیون ریخته شود. در این حالت، مسیر حرکت مواد کوتاه‌تر است و برخورد و آشفتگی کمتری ایجاد می‌شود. حالا همین بار را از ارتفاع بیشتری داخل کامیون بریزید. مواد در مسیر سقوط سرعت بیشتری می‌گیرند و هنگام برخورد با بار قبلی، انرژی بیشتری آزاد می‌شود.
در این شرایط، ذرات ریز موجود در توده سنگ آهن راحت‌تر از سطح بار جدا می‌شوند. به همین دلیل یکی از نکات مهم در بررسی محل بارگیری، توجه به ارتفاع ریزش مواد است. اگر این ارتفاع قابل کاهش باشد، می‌توان بخشی از مشکل را از طریق اصلاح فرآیند برطرف کرد. اما در بسیاری از معادن، به دلیل نوع تجهیزات و شرایط عملیاتی، حذف کامل ارتفاع سقوط امکان‌پذیر نیست. اینجاست که باید به سراغ راهکارهای مکمل رفت.
یکی از اشتباهات رایج این است که تصور کنیم هرچه سنگ آهن درشت‌تر باشد، گردوغبار بیشتری تولید می‌کند. در عمل، موضوع کمی پیچیده‌تر است. وجود ذرات ریز در میان مواد اهمیت زیادی دارد. ممکن است بخش عمده بار شامل قطعات نسبتاً بزرگ باشد، اما مقدار مشخصی خاکه و ذرات ریز بین آن‌ها وجود داشته باشد. این ذرات در زمان بارگیری راحت‌تر از توده جدا می‌شوند.
از طرف دیگر، اگر مواد قبل از بارگیری در شرایطی قرار گرفته باشند که سطح آن‌ها کاملاً خشک شده باشد، احتمال بلند شدن ذرات ریز بیشتر می‌شود. بنابراین هنگام بررسی یک پروژه مه پاش معدن، فقط ظرفیت بارگیری نباید مورد توجه قرار بگیرد؛ نوع ماده و میزان ریزدانه موجود در آن نیز باید بررسی شود.
ممکن است یک مجموعه معدنی در دو روز مختلف، با یک نوع سنگ آهن و حتی با همان تجهیزات کار کند، اما میزان گردوغبار کاملاً متفاوت باشد. یکی از دلایل این اتفاق شرایط محیطی است. در هوای خشک، ذرات ریز راحت‌تر در محیط حرکت می‌کنند. اگر هم‌زمان جریان هوای قابل توجهی وجود داشته باشد، گردوغبار تولیدشده فقط در محدوده نقطه بارگیری باقی نمی‌ماند و به اطراف منتقل می‌شود.
جهت وزش باد نیز اهمیت دارد. ممکن است یک محل بارگیری در یک جهت خاص مشکل بسیار بیشتری ایجاد کند، چون جریان هوا ذرات را مستقیماً به سمت محوطه کار، مسیر تردد یا تجهیزات دیگر می‌برد. به همین دلیل راهکار کاهش گردوغبار نباید فقط بر اساس یک تصویر ثابت از محل طراحی شود. شرایط واقعی کارگاه و وضعیت جریان هوا نیز باید در نظر گرفته شود.
در نگاه اول، ساده‌ترین راه این است که روی بار آب ریخته شود تا ذرات ریز کمتر در هوا حرکت کنند. اما در یک محیط صنعتی، استفاده از آب به شکل سنتی همیشه بهترین گزینه نیست. اگر آب بیش از اندازه استفاده شود، علاوه بر افزایش مصرف آب، ممکن است رطوبت ماده از حد مورد نیاز بیشتر شود. این موضوع در برخی فرآیندهای معدنی می‌تواند روی کیفیت یا شرایط جابه‌جایی ماده اثر بگذارد.
از طرف دیگر، اگر آب فقط روی یک بخش از بار ریخته شود، ممکن است بخش‌های دیگر همچنان خشک باقی بمانند. مشکل دیگر این است که بارگیری یک فرآیند مداوم است. نمی‌توان انتظار داشت یک اپراتور در هر لحظه و دقیقاً در نقطه‌ای که گردوغبار ایجاد می‌شود، مقدار مناسبی آب اسپری کند. در چنین شرایطی، استفاده از یک سیستم مه پاش صنعتی یا مه پاش مخصوص محیط‌های معدنی می‌تواند کنترل‌شده‌تر باشد.
هدف سیستم مه پاش این نیست که کل بار سنگ آهن را خیس کند. هدف اصلی این است که در محدوده‌ای که ذرات ریز در حال جدا شدن و معلق شدن هستند، قطرات بسیار ریز آب ایجاد شود تا احتمال ماندن ذرات در هوا کاهش پیدا کند. این موضوع باعث می‌شود طراحی سیستم اهمیت زیادی داشته باشد. اگر محل ایجاد گردوغبار به‌درستی شناسایی نشود، ممکن است تعداد زیادی نازل نصب شود اما نتیجه مطلوب به دست نیاید. در مقابل، یک سیستم اصولی می‌تواند تمرکز خود را روی محدوده واقعی انتشار گردوغبار قرار دهد.
برای مثال، در یک محل بارگیری ممکن است نقطه اصلی انتشار گردوغبار درست در زمان ریزش ماده داخل کامیون باشد. در چنین شرایطی، جانمایی تجهیزات باید با فرآیند بارگیری هماهنگ باشد، نه اینکه صرفاً اطراف کل محوطه پوشش داده شود.
یکی دیگر از نکات مهم، زمان‌بندی عملکرد سیستم است.
گردوغبار در تمام مدت بارگیری با شدت یکسان ایجاد نمی‌شود. معمولاً هنگام شروع ریزش مواد و برخورد حجم بار با سطح بار قبلی، انتشار ذرات می‌تواند بیشتر شود. بنابراین اگر سیستم مه پاش بدون توجه به زمان واقعی تولید گردوغبار به‌صورت دائمی کار کند، بخشی از آب مصرفی ممکن است بدون نیاز واقعی استفاده شود. یک سیستم مناسب می‌تواند با شرایط کاری مجموعه هماهنگ شود تا در زمان فعالیت بخش بارگیری، عملکرد مؤثرتری داشته باشد. این موضوع مخصوصاً در معادن بزرگ اهمیت بیشتری پیدا می‌کند؛ جایی که تعداد عملیات بارگیری زیاد است و مصرف آب در طول یک شیفت کاری می‌تواند قابل توجه باشد.
کامیون، واگن یا مخزن؛ محل بارگیری روی طراحی اثر دارد همه عملیات بارگیری شبیه یکدیگر نیستند. بارگیری سنگ‌آهن داخل کامیون با انتقال آن به واگن یا یک مخزن صنعتی، از نظر شکل محل ریزش، فضای اطراف و مسیر حرکت مواد متفاوت است. در کامیون، شکل اتاق بار و ارتفاع آن می‌تواند روی نحوه انتشار گردوغبار اثر بگذارد. در واگن یا تجهیزات دیگر نیز هندسه محل بارگیری متفاوت خواهد بود. به همین دلیل نمی‌توان یک نسخه ثابت برای تمام سایت‌ها ارائه کرد. حتی دو معدن که هر دو سنگ‌آهن جابه‌جا می‌کنند ممکن است به دلیل تفاوت تجهیزات و شرایط محیطی، به طراحی متفاوتی برای سیستم مه پاش معدن نیاز داشته باشند.
اگر گردوغبار بارگیری فقط یک اتفاق جزئی و محدود باشد، شاید با اصلاح فرآیند، کاهش ارتفاع ریزش یا تغییر روش کار بتوان مشکل را تا حدی کاهش داد.اما زمانی که گردوغبار به‌صورت مداوم ایجاد می‌شود، به محدوده اطراف منتقل می‌شود، روی تجهیزات می‌نشیند یا شرایط کاری کارکنان را نامطلوب می‌کند، بهتر است مسئله به شکل مهندسی بررسی شود.
در این مرحله باید مشخص شود:
پاسخ این موارد کمک می‌کند سیستم مناسب‌تری انتخاب شود.
گاهی تصور می‌شود هرچه تعداد نازل یا حجم آب بیشتر باشد، نتیجه بهتر خواهد بود. در حالی که هدف یک سیستم حرفه‌ای، استفاده حداکثری از آب نیست؛ بلکه باید با کمترین مصرف منطقی، در محل درست اثرگذاری ایجاد کند. این مسئله در محیط معدن اهمیت ویژه‌ای دارد، چون معمولاً با مساحت زیاد و مصرف بالای آب روبه‌رو هستیم. برای همین، طراحی درست سیستم مه پاش معدن باید بر اساس شرایط واقعی پروژه انجام شود.
ماشین سازی انعکاس نیز در پروژه‌های مرتبط با تجهیزات مه پاش، به جای یک نسخه ثابت برای همه محیط‌ها، شرایط محل اجرا و نوع کاربرد را در طراحی سیستم در نظر می‌گیرد؛ چون نقطه تولید گردوغبار در هر مجموعه می‌تواند ویژگی‌های متفاوتی داشته باشد.
گردوغبار هنگام بارگیری سنگ‌آهن معمولاً نتیجه یک عامل واحد نیست. ذرات ریز موجود در بار، ارتفاع سقوط، نحوه برخورد مواد، خشکی محیط، جریان هوا و نوع وسیله حمل همگی می‌توانند در شدت این مشکل نقش داشته باشند.
به همین دلیل، صرفاً آب‌پاشی سطح بار همیشه راهکار مناسبی نیست. اگر گردوغبار در نقطه مشخصی از فرآیند بارگیری تولید می‌شود، می‌توان با طراحی یک سیستم مه پاش متناسب با همان نقطه، ذرات معلق را هدف قرار داد و مصرف آب را نیز منطقی‌تر کرد.
در پروژه‌هایی که میزان بارگیری بالا است یا گردوغبار به بخش‌های مختلف معدن منتقل می‌شود، استفاده از مه پاش معدن می‌تواند به‌عنوان بخشی از راهکار جامع کاهش گردوغبار مورد بررسی قرار گیرد.
اگر در مجموعه شما مشکل اصلی دقیقاً در زمان بارگیری سنگ‌آهن ایجاد می‌شود، قبل از انتخاب تجهیزات بهتر است محل ریزش، نوع ماده، ظرفیت عملیات و شرایط محیطی بررسی شود. انتخاب سیستم بر اساس این اطلاعات، نتیجه بسیار بهتری نسبت به استفاده از یک روش عمومی و یکسان برای تمام نقاط خواهد داشت.
اشتراک گذاری:
