روش پيشنهادي براي طراحي سلول فلوتاسيون ستوني با ارتفاع بهينه، به واسطه اندازه گيري و تعيين پروفيل بارگيري حباب در سلول هاي فلوتاسيون ستوني به كمك دستگاه BLPDS، ارتفاع بهينه براي سلول فلوتاسيون ستوني را در صنعت فرآوري مواد معدني و صنايع مرتبط ديگر با در نظر گرفتن تاثير متغيرهاي عملياتي و نيز نيازهاي عملياتي كاربر پيشنهاد مي كند. مفهوم پروفيل بارگيري حباب در سلول هاي فلوتاسيون و روش و دستگاه تعيين آن براي اولين بار در اين اختراع بيان شده است به طوري كه تاكنون مطالعه يا اختراعي مشابه در اين زمينه ارائه نشده است. اين اختراع براي رفع اين مشكل كه تاكنون روشي كاربردي براي تعيين ارتفاع بهينه سلول هاي فلوتاسيون ستوني بر اساس نيازهاي عملياتي و كاربردي آنها ارائه نشده است، مطرح شده است. با بهره گيري از روش پيشنهادي و دستگاه معرفي شده، مي توان ارتفاع بهينه سلول هاي فلوتاسيون ستوني را در مقياس هاي صنعتي، نيمه صنعتي و آزمايشگاهي بر اساس نيازهاي عملياتي و كاربردي مورد نظر بدست آورد كه اين امر موجب هدفمند شدن مشخصات هندسي سلول هاي فلوتاسيون ستوني در كنار افزايش كارآيي عملياتي آنها و در نهايت صرفه جويي اقتصادي در واحدهاي فرآوري مواد معدني مي شود.

استفاده از مدل¬هاي آزمايشگاهي در بيشتر پژوهش¬هاي ژئوتكنيكي ضروري است. در اين پژوهش¬ها پارامترهاي مختلف¬ تأثيرگذار در مساله در شرايط معين مورد بررسي قرار مي¬گيرد. به اين منظور ساخت مدل آزمايشگاهي با پارامتر هاي اوليه معين ضروري است. ساخت مدل¬هاي خاكي با تراكم نسبي مشخص و تكرارپذيري ساخت آنها، امري تعيين كننده در نتايج آزمايش¬ها است. به اين منظور، روشهاي مختلفي براي ساخت نمونه¬ها و مدل¬هاي فيزيكي در مهندسي ژئوتكنيك پيشنهاد شده است [1, 2] كه به طور كلي مي¬توان به سه روش كوبشي ، لرزشي و بارشي اشاره كرد. در بين اين روشها، روش بارشي [3] مورد توجه بيشتر پژوهشگران قرار گرفته است، كه از دلايل آن مي¬توان به دستيابي به دامنه وسيعي از تراكم¬هاي نسبي و همچنين سرعت بالاي ساخت در مدل¬هاي فيزيكي اشاره كرد. روش بارشي را مي¬توان به سه دسته زير تقسيم¬بندي كرد [4]. - بارش در هوا - بارش به وسيله مكش - بارش در آب در اين بين روش بارش ماسه در هوا كاربرد بيشتري در پژوهش¬هاي آزمايشگاهي پيدا كرده است كه براي آماده كردن مدل-هاي فيزيكي براي تست¬هاي سانتريفيوژ، ميز لرزه و نمونه¬هاي سه محوري به كار برده مي شود. در اين روش ماسه از طريق يك خروجي در پايين مخزن نگهداري آن به درون نمونه يا ظرف مدل سقوط مي¬كند. با توجه به اشكال مختلف خروجي در پايين مخزن ماسه، روشهاي مختلف بارش ماسه به صورت زير معرفي شده¬اند: - خروجي با اشكال مختلف به صورت تكي يا چندتايي - خروجي الك به صورت تكي يا چند تايي - خروجي به صورت يك شكاف طولي پژوهشگران زيادي به مطالعه خروجي¬هاي تكي يا چند¬تايي پرداخته¬اند و عوامل تاثيرگذار بر تراكم نسبي خاك در اين روش را مورد بررسي قرار داده¬اند [1, 2, 5, 6]. اين پژوهشگران با تغيير در شكل خروجي، ابعاد، ارتفاع بارش و تعداد خروجي به مطالعه تأثيرات آن¬ها پرداخته¬اند. روش ديگري كه توسط پژوهش¬گران به صورت گسترده مورد استفاده قرار گرفته است، استفاده از الك¬هاي تكي يا چند تايي است[7, 8]. در اين روش الك¬ها در زير ظرف حاوي ماسه قرار مي¬گيرند و ماسه پس از خروج از مخزن و عبور از الك¬ها به داخل ظرف نمونه سقوط مي¬كند. درروش ديگر، ماسه از طريق يك خروجي به صورت شكاف طولي در زير مخزن خارج مي¬شود. اين روش به بارش پرده‌اي معروف است و توسط پژوهشگران اندكي مورد بررسي قرار گرفته است [9, 10]. اين پژوهش به معرفي دستگاه نيمه اتوماتيك بارش پرده¬اي ماسه مي¬پردازد. اين سيستم كه در آزمايشگاه مكانيك خاك دانشگاه فردوسي مشهد طراحي و ساخته شده است، قادر است لايه¬هاي ماسه را با يكنواختي و تكرارپذيري بسيار بالا، در محدوده وسيعي از تراكم¬هاي نسبي بازسازي نمايد. همچنين نتايج آزمايش دستگاه توسط ماسه 161 فيروزكوه، كه به عنوان ماسه مرجع در پژوهش¬هاي ژئوتكنيكي از آن استفاده مي¬شود، ارائه خواهد ¬شد. از مهمترين مزاياي اين دستگاه مي توان به موارد زير اشاره كرد : 1- با توجه به اين كه عوامل تعيين كننده در تراكم نسبي ماسه در اين دستگاه ( ارتفاع بارش، ضخامت پرده و سرعت حركت پرده)، به دقت قابل تنظيم است، دستگاه بارش پرده¬اي ساخته شده مي¬تواند در محدوده وسيعي از تراكم¬هاي نسبي، مدل¬هاي فيزيكي خاكي را بازسازي نمايد. 2- اين دستگاه قادر است كه بازسازي مدل¬هاي فيزيكي خاك را در تراكم نسبي معين را با دقت بسيار بالا تكرار كند. 3- با توجه به اينكه عرض پرده بارش برابر عرض جعبه مدل است و همچنين سرعت حركت پرده و ارتفاع بارش به دقت قابل تنطيم است، مدل خاكي داراي يكنواختي بسيار بالايي در عرض، طول و ارتفاع جعبه مدل مي¬باشد. در اين پژوهش تأثير پارامترهاي مختلفي نظير ضخامت پرده بارش، ارتفاع بارش و سرعت حركت پرده بر تراكم نسبي ماسه مورد بررسي قرار گرفته ¬است و نتايج آن به صورت نمودارهايي ارائه و مورد بررسي قرار گرفته است. - منابع [1] Rad N, Tumay M. FACTORS AFFECTING SAND SPECIMEN PREPARATION BY RAINING. ASTM Geotechnical Testing Journal. 1987;10(1). [2] Presti DL, Pedroni S, Crippa V. Maximum dry density of cohesionless soils by pluviation and by ASTM D 4253-83: A comparative study. ASTM geotechnical testing journal. 1992;15(2):180-9. [3] Kolbuszewski, J.J. An Experimental Study of the Maximum and Minimum Porosities of Sand. Proceedings of the 4th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Rotterdam, 21-30 June 1948, 158-165. . 1948. [4] Lagioia R, Sanzeni A, Colleselli F. Air, water and vacuum pluviation of sand specimens for the triaxial apparatus. Soils and foundations. 2006;46(1):61-7. [5] Dave TN, Dasaka SM. Assessment of portable traveling pluviator to prepare reconstituted sand specimens. Geomechanics and Engineering. 2012;4(2):79-90. [6] Zhao Y, Gafar K, Elshafie MZEB, Deeks AD, Knappett JA, Madabhushi SPG. Calibration and use of a new automatic sand pourer. International conference; 6th, Physical modelling in geotechnics; 2006; Hong Kong 2006. p. 265-72. [7] Cresswell A, Barton M, Brown R. Determining the Maximum Density of Sands by Pluviation. ASTM geotechnical testing journal. 1999;22(4):324-8. [8] Miura S, Toki S. A Sample Preparation Method and Its Effect on Static and Cyclic Deformation-Strength Properties of Sand. Soils and Foundations. 1982;22(1):61-77. [9] Lo Presti D, Berardi R, Pedroni S, Crippa V. A New Traveling Sand Pluviator to Reconstitute Specimens of Well-Graded Silty Sands. Geotechnical Testing Journal. 1993;16(1). [10] Stuit HG. Sand in the geotechnical centrifuge: TU Delft, Delft University of Technology, 1995.

زمينه فني اختراع: اين اختراع در زمينه معدن، شاخه فرآوري مواد معدني در بخش فلوتاسيون بكار گرفته مي شود. مشكل فني دربخش فلوتاسيون عدم توانايي اندازه گيري ميزان بارگيري حباب و عدم توانايي توليد حبابهاي يكنواخت بوده است. اساس راه حل ارائه شده در اين اختراع ساخت دستگاهي است كه امكان اندازه گيري ميزان بارگيري حباب را ميسر مي سازد و همچنين با طراحي سيستم حباب ساز جديد براي اين دستگاه امكان توليد حبابهاي يكنواخت ابعادي فراهم شده است. كاربرد اين دستگاه در بررسي پارامترهاي مربوط به حباب و ذره، مانند اثراندازه ذره، اندازه حباب، زاويه تماس و شرايط هيدروديناميكي، كه در سينتيك و بازيابي فلوتاسيون موثر هستند مي باشد. اين دستگاه شامل سه بخش 1) ستون فلوتاسيون كه طراحي اين بخش براساس مدل جابجايي شار Drift flux و مدل پراكندگي محوري Axial dispersion model مي باشد (نقشه شماره 1) 2) حباب ساز با توانايي توليد حبابهاي يكنواخت (نقشه شماره 2) و 3) سيستم نمونه گيري حبابهاي بارگيري شده (نقشه شماره 3) است كه نقشه ها به صورت PDf در ضمائم ارائه شده اند.