روش های فرآوری, کانی های فلزی

آهن

فرآوری آهن

فرآوری کانسنگ‌های هماتیتی

کانی­های هماتیتی علاوه بر اختلاف قابل توجه وزن مخصوص آن با باطله‌های همراه، خاصیت جذب مغناطیسی پایین (پارامغناطیس) نیز دارا می‌باشند و بعنوان یک مزیت جهت تسهیل در فرآوری آنها محسوب می‌گردد. امروزه روش‌های متعدد و متنوعی جهت پرعیارسازی هماتیت‌ها معرفی شده است که هدف اصلی آن‌ها کارآیی مناسب جدایش، تولید محصول مطلوب و کاهش هزینه‌های عملیاتی می‌باشد. این روش‌ها در نهایت باید محصولی جهت عرضه در زنجیره تولید فولاد به روش گندله‌سازی، کوره بلند و … را تولید نمایند. روشهای اصلی پرعیارسازی شامل موارد زیر است:

  • روشهای جدایش مغناطیسی
  • روشهای جدایش ثقلی
  • روشهای فلوتاسیون

کنسانتره آهن

سنگ آهن هماتیتی

در حالت کلی انتخاب روش پرعیارسازی به گونه‌ای صورت می‌گیرد تا بتوان کنسانتره سنگ آهن با حداکثر محتوای عیاری آهن و بالاترین میزان بازیابی را حاصل نمود. بایستی مدنظر داشت که اولویت‌های اصلی جهت انتخاب و کاربرد روشهای پرعیارسازی برای تمامی کانسنگ‌های معدنی شامل سهولت کاربرد و سادگی عملیات فرآیندی تولید در کنار دستیابی به مقادیر اهداف کمی و کیفی در نظر گرفته شده برای کنسانتره تولیدی می‌باشد.

اصولاً کیفیت کنسانتره سنگ آهن از دو منظر محتوای عیاری آهن و مقادیر عناصر اصلی مزاحم باقیمانده در کنسانتره تولید شده شامل اکسیدهای سیلیس (SiO2)، فسفر (P2O5)، آلومینا (Al2O3)، کلسیم (CaO)، منیزیم (Mgo)، گوگرد (برای کانسنگ‌های مگنتیتی) و بعضاً تیتانیوم (TiO2) قابل بررسی است و نهایی شدن مدار پرعیارسازی منوط به دستیابی به هر دو معیار ارزیابی و سنجش کیفیت کنسانتره تولیدی خواهد بود.

روش جدایش مغناطیسی توسط جداکننده‌های الکترومغناطیس که برای کانسنگ‌های پارامغناطیسی در حالتهای شدت میدان بالا و گرادیان بالای حوزه جدایش مغناطیسی صورت می‌پذیرد، قادر به تولید کنسانتره با عیار آهن و بازیابی مدنظر می‌باشد و در اکثر موارد بصورت مدارهای چندگانه شامل رافر، کلینر، ریکلینر و اسکونجر انجام می‌شود.

تجهیزات جدایش ثقلی نظیر جیگ‌ها، اسپیرال‌ها و جداکننده‌های واسطه سنگین در مراحل ابتدایی پرعیارسازی مدارها بصورت تک‌مرحله‌ای و نیز چند مرحله‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند و قادر به تولید محصول پرعیار حتی با کیفیت بسیار بالا جهت خارج‌سازی از مدار تولید بعنوان کنسانتره نهایی را دارا می‌باشند. در اینگونه مدارها به منظور حداکثرسازی بازیابی تولید کنسانتره، استفاده از مدارهای تلفیقی جدایش ثقلی و بعضاً روشهای تکمیلی نظیر جدایش مغناطیسی (بعنوان مرحله اسکونجر) و یا به جهت افزایش کیفیت کنسانتره نهایی از فرآیند فلوتاسیون (بعنوان مرحله کلینر) استفاده می‌گردد. در این میان، تجهیزات ثقلی با قابلیت کاربرد به عنوان مرحله پرعیارسازی تکمیلی و بخصوص در مدارهای جدایش مغناطیسی وجود دارند. اکثر این تجهیزات در گروه کلاسیفایرهای هیدرولیکی و نیز جداکننده‌های پرعیارساز گریز از مرکز قرار می‌گیرند که با بهره‌گیری از فرآیندهای جدایش با عملکرد جداسازی بالاتر، قادر به تفکیک موثرتر ذرات کنسانتره از باطله همراه می‌باشند.

فرآیند فلوتاسیون نیز در اغلب موارد بعنوان مرحله تکمیلی نهایی پرعیارسازی در مدارهای تلفیقی با فرآیندهای جدایش مغناطیسی و یا ثقلی مورد استفاده قرار می‌گیرد. استفاده از این روش با دو هدف افزایش عیار آهن کنسانتره نهایی و کاهش عناصر مزاحم همراه نظیر سیلیس، فسفر، آلومینا، کلسیم و منیزیم صورت می‌پذیرد. بطور معمول، کاهش محتوای فسفر از کنسانتره سنگ آهن با سهولت بهتری انجام می‌گیرد ولی مشکل اصلی در ارتباط با حذف ناخالصی‌های سیلیسی و آلومینوسیلیکاته از کنسانتره مغناطیسی تولیدی می‌باشد. چنانچه ناخالصی سیلیس با منشأ کانیهای خانواده کوارتز باشد، فرآیند شناورسازی و حذف محتوای سیلیس کنسانتره به خوبی و با عملکرد بالایی انجام می‌شود. ولی در صورتیکه محتوای سیلیس نمونه ناشی از کانیهای سیلیکاته آهندار و آلومینوسیلیکاتها باشد، فرآیند شناورسازی این کانیها بصورت موثر صورت نمی‌پذیرد و عملکرد سیستم فلوتاسیون در حذف محتوای سیلیس نمونه چندان مطلوب و چشمگیر نخواهد بود و راهکارهای جدید ارائه شده توسط شرکتهای تکنولوژ سازنده مواد شیمیایی، شامل استفاده از کلکتورهای تلفیقی (مخلوط چند مدل کلکتور مختلف بصورت همزمان) و یا کلکتور با ساختارهای مولکولی اصلاح شده می‌باشند.

البته در مواردیکه نمونه سنگ آهن دارای خاصیت جذب مغناطیسی خیلی ضعیف باشد و ناخالصی‌های سیلیسی از گروه خانواده کانیهای کوارتز، استفاده از فرآیند فلوتاسیون چندمرحله‌ای جهت دستیابی به کنسانتره نهایی بدون نیاز به استفاده از روشهای تکمیلی پرعیارسازی قبل از بکارگیری فرآیند فلوتاسیون، امکان‌پذیر و عملی خواهد بود. این امر بخصوص در مورد سنگ آهن‌های کشور برزیل و یا کشور چین در برخی معادن مورد استفاده و بهره‌برداری قرار گرفته است.

 

در حالت کلی بررسی جوانب مدارهای فرآیندی نشان می‌دهد که برای پرعیارسازی سنگ آهن‌های پارامغناطیسی و جدایش موثر کانیهای آهندار از باطله، بررسی عملکرد جدایش و پرعیارسازی مدارهای تلفیقی زیر می‌تواند راهکارهای مناسبی جهت انجام ارزیابی‌های فنی و انتخاب مدار بهینه فرآیندی را میسر نماید:

  • مدار جدایش چند مرحله‌ای مغناطیسی (رافر-کلینر و اسکونجر) و تکمیلی فلوتاسیون (فاینال کلینر)
  • مدار جدایش چند مرحله‌ای مغناطیسی (رافر-کلینر و اسکونجر) و تکمیلی ثقلی با تجهیزات گروه کلاسیفایرهای هیدرولیکی و جداکننده‌های گریز از مرکز (فاینال کلینر)
  • مدار جدایش چند مرحله‌ای پرعیارسازی ثقلی (رافر-کلینر) – مغناطیسی (اسکونجر-کلینر اسکونجر)
  • مدار جدایش چند مرحله‌ای پرعیارسازی ثقلی (رافر-کلینر و اسکونجر) و تکمیلی فلوتاسیون (فاینال کلینر)
  • مدار جدایش چند مرحله‌ای پرعیارسازی ثقلی (رافر-کلینر) – مغناطیسی (اسکونجر-کلینر اسکونجر) و تکمیلی فلوتاسیون (فاینال کلینر)
  • مدار جدایش چند مرحله‌ای فلوتاسیون (رافر-کلینر و اسکونجر)

شکل زیر یک مورد از فلوشیت تلفیقی مدار فرآیندی کارخانه تولید کنسانتره سنگ آهن را نشان می‌دهد.