بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
توليد کنسانتره هماتيتي سنگ آهن ازباطله هاي کم عيارو خشک کارخانه فرآوري گل گهر به روش جدايش مغناطيسي
چکيده
باطله هاي خشکي که در سال هاي اخير در کارخانه فرآوري مگنتيت مجتمع سنگ آهن گل گهر توليد شده اند با داشتن مخاطرات بالاي زيست محيطي و عيار بسيار بالاي سولفور، در رده ذخاير کم عيار آهن قرار دارند(%٢٨=Fe، %٤٦=S و%٠٣٥=P). در اين مطالعه توليد کنسانتره هماتيتي از اين باطله ها مد نظر قرار گرفته است . پس از نمونه برداري از دمپ باطله خشک ، پيش فرآوري مواد توسط پرعيارساز مارپيچ همفري و به منظور حذف باطله هاي سبک انجام شد. از جداکننده هاي مغناطيسي شدت پايين (LIMS) از نوع استوانه اي هم جهت و جداکننده مغناطيسي شدت بالا(HIMS) طرح ناپيوسته جداکننده جونز به ترتيب براي بازيابي مگنتيت و هماتيت استفاده شد. در بهينه سازي پارامترها، براي LIMS : سرعت بهينه گردش استوانه برابر٤٨ دور بر دقيقه و d٨٠ بهينه خوراک برابر ٨٠ ميکرون و براي HIMS : اندازه دهانه ماتريکس ١.٥ ميلي متر و شدت ميدان مغناطيسي بهينه ، ٥٥٠٠ گاوس تعيين شد. عيار آهن در کنسانتره توليدي ٦٢.٢% و بازيابي مرحله جدايش مغناطيس ٨٩% بود. محتواي گوگرد در کنسانتره توليدي بيش از حد مجاز بود و پيشنهاد شد کنسانتره حاصل با هدف سولفورزدايي تحت جدايش فلوتاسيون معکوس پيريت قرار گيرد.
واژه هاي کليدي : باطله سنگ آهن ، جدايش مغناطيسي شدت پايين ، جدايش مغناطيسي شدت بالا، گل گهر
١. مقدمه
مجتمع سنگ آهن گل گهر سيرجان با توليد سالانه بالغ بر ٧ ميليون تن کنسانتره سنگ آهن يکي از قطب - هاي اصلي تأمين کننده مواد اوليه صنايع فولاد کشور محسوب مي شود. در سال هاي اخير، سالانه بيش از ٢ ميليون تن باطله خشک به سد باطله هدايت شده و خواهد شد. وجود اين دمپ ، با توجه به خشک و ريزدانه بودن ذرات ،باعث ايجاد گرد و غبار در منطقه مي شود. همچنين با توجه به وجود کاني هاي سولفيدي ، تشکيل زهاب هاي اسيدي در اثر ريزش نزولات جوي در منطقه از ديگر مخاطرات مي باشد[١]. موارد فوق ،اهميت پژوهش بر روي اين مواد با هدف استحصال دوباره آن (ايجاد ارزش افزوده و توليد ثروت ) و در نتيجه کاهش مخاطرات زيست محيطي اين دمپ عظيم باطله را هرچه بيشتر نشان مي دهد. در اين مطالعه توليد کنسانتره هماتي ي سنگ آهن از اين باطله ها به منظور خوراک دهي به کارخانجات احياي مستقيم توليد فولاد (خوراک واحدهاي گندله سازي ) مد نظر قرار گرفته است .
مطالعات اوليه حاکي از وجود مقادير قابل توجهي کاني هاي آهن دار مفيد از جمله هماتيت ، مگنتيت و گوتيت در اين باطله ها مي باشد [٤]. با پايين رفتن افق استخراج در پيت و بهره برداري از ناحيه مگنتيتي زيرين ، خوراک کارخانه مگنتي ي تر شده و از مقادير اکسيدهاي قرمز آهن (به خصوص هماتيت ) کاسته شده و محتواي سولفور آن افزايش مي يابد[٨]. با توجه به تغييرات کاني شناسي و شيميايي خوراک کارخانه استحصال مگنتيت ، باطله خشک نيز در طول سال هاي بهره برداري تغييرات معناداري از نظر ترکيب شيميايي و مينرالوژيک داشته است . کاهش عيار آهن از ٤٧ به ٢٨%، افزايش محتواي مگنتيت از ٢ به ٦% و عيار گوگرد از ٠.٨٤ به ٤.٦% مهم ترين اين تغييرات است .
٢. شناسايي نمونه
بر اساس آزمايش تجزيه سرندي ، d٨٠ نمونه برابر ٦٦٥ ميکرون تعيين شد. برآيند مطالعات کاني شناسي ميکروسکپي و آناليز پراش پرتو ايکس ١ نشان داد مقدار کاني فرومغناطيس مگنتيت در نمونه ٦%، کاني هاي پارامغناطيس هماتيت ٣٢%، گوتيت ٤% و پيريت ٧% است و مابقي نمونه را کاني هاي ديامغناطيس ، سبک و گانگ تالک، کلسيت ، کلريت ، کوارتز، دولوميت ، کاني هاي رسي ، آکتينوليت و آلبيت تشکيل مي دهد.همچنين مشخص شد که بيش از ٩٥% گوگرد موجود در باطله ، مربوط به کاني آهن دار پيريت است .
مطالعات درجه آزادي با استفاده از ميکروسکوپ نوري با نورهاي عبوري و انعکاسي بر روي مقاطع صيقلي و نازک -صيقلي تهيه شده نشان داد مجموعه کاني هاي آهن دار مفيد شامل مگنتيت ، هماتيت و گوتيت در ٢١٢ ميکرون و کاني آهن دار، پارامغناطيس و گانگ پيريت در ١٠٦ ميکرون ، ٨٠% آزاد است . اين مطالعات نشان داد مقدار قابل توجهي از کاني پيريت موجود در فراکسيون کمتر از ٤٠ ميکرون نيز همچنان درگير است و اين موضوع نشان از عمليات مشکل گوگردزدايي توسط جدايش مغناطيسي دارد. جدول ١ نشان دهنده ميانگين آناليز شيميايي نمونه با روش هاي ش ايم يي تر و آناليز با دستگاه فلئورسانس اشعه ١مي باشد. مطابق اين آناليز باطله هاي خشکي که در سالهاي اخير در کارخانه فرآوري مگنتيت گل گهر سيرجان توليد شده اند، در رده ذخاير ريز دانه ، کم عيار، هماتيتي ، پرفسفر و بسيار پرگوگرد آهن طبقه بندي مي شوند.
مهم ترين نتيجه کاربردي مطالعات شناسايي ، تشخيص پديده مارتيتي شدن در نمونه بود که طي آن مشخص شد که حتي با خردايش نمونه به ابعاد زير ٤٠ ميکرون نيز بخش قابل توجهي از ذرات داراي مگنتيت و هماتيت به طور هم زمان است . اين موضوع از آن جهت اهميت دارد که وجود مگنتيت حتي به مقدار کم در يک دانه منفرد، موجب جذب دانه در ميدان مغناطيسي شده و کمک شاياني به جدايش مغناطيسي و کاهش شدت ميدان مغناطيس مورد نياز خواهد کرد [٢].
٣. فعاليت هاي آزمايشگاهي
مواد نمونه گيري شده ابتدا با هدف حذف گانگ هاي سبک که بخش اعظم نمونه را تشکيل مي دادند، توسط مارپيچ همفري مورد پيش فرآوري و جدايش قرار گرفتند(جدول ٢).
فلوشيت پيشنهادي براي انجام آزمايشات جدايش مغناطيسي در مقياس آزمايشگاهي در شکل ٣ آمده است .
هدف از جدايش مغناطيسي شدت پايين (LIMS)، جدايش کاني آهن دار مفيد و فرومغناطيس مگنتيت و نيز جلوگيري از انسداد ماتريکس در جداکننده مغناطيسي شدت بالا(HIMS) است . جداکننده LIMS مورد استفاده داراي شدت ميدان مغناطيس ٩٠٠ گاوس در سطح استوانه و از نوع استوانه اي هم جهت ١ بود. اين دستگاه مؤثرترين طراحي براي توليد يک کنسانتره مغناطيسي بسيار تميز است [٦]. کارکردي که با هدف ما هم خواني دارد(شکل ٤). باطله LIMS به منظور بازيابي هماتيت و گوتيت توسط جداکننده HIMS شدت متغير طرح جداکننده جونز، مورد جدايش قرار گرفت
٤. بهينه سازي شرايط و پارامترها
اهداف اين تحقيق عبارتند از: الف - شرايط بهينه پارامترهاي موثر در هر يک از جداکننده هاي LIMS وHIMS با هدف دست يابي به بيشترين عيار آهن و کم ترين عيار گوگرد ب - از آنجا که نمونه مورد مطالعه در محدوده ذخاير کم عيار آهن قرار دارد، بازيابي (rec) مناسب آهن و دست يابي به بيشترين مقدار ممکن آن از اهميت خاصي برخوردار است .
با توجه به اهداف تعيين شده ، ضمن در نظر گرفتن جداگانه هر يک از اهداف فوق با توجه به موقعيت جداکننده مغناطيس در فلوشيت ، پارامتر بازدهي جدايش آهن و گوگرد شاخص مناسبي براي بهينه سازي پارامترهاست . در اين مطالعه براي محاسبه بازدهي جدايش (.S.E) از فرمول زير[٧] استفاده شده است .
که در آن c، f و t به ترتيب عيار عنصر مورد نظر در خوراک، کنسانتره و باطله مي باشد. با توجه به مشخصات فني جداکننده LIMS، دو متغير "سرعت گردش استوانه " و"دانه بندي خوراک " در سه سطح ، تنها با هدف توليد کنسانتره اي با بيشترين عيار آهن مورد بهينه سازي قرار گرفت . دلايل اين امر عبارتند از: ١- حصول بيشترين عيار آهن ممکن در کنسانتره مرحله مغناطيسي با توجه به اختلاط کنسانتره LIMS با کنسانتره HIMS و نيز احتمال عدم دست يابي به حداقل عيار آهن در کنسانتره قابل فروش ٢- بازيابي آهن باقي مانده در باطله LIMS توسط جدايش HIMS .
در انجام آزمايشات HIMS ابتدا سرعت گردش استوانه در سه سطح مورد بررسي قرار گرفت در نهايت سرعت ٤٨ دور بر دقيقه به عنوان سرعت بهينه انتخاب شد. شکل ٦ نتايج آزمايشات تعيين سرعت گردش بهينه استوانه را نشان مي دهد. ملاحظه مي شود که در سرعتي معادل ٤٨ دور بر دقيقه علي رقم اينکه بيشترين عيار آهن بدست آمده ، بازيابي آهن نيز از ٧٦ دور بر دقيقه بهتر است . لذا بازدهي جدايش آهن نيز در ٤٨ دور بر دقيقه نسبت به ٧٦ دور بر دقيقه بهتر است .
از شکل ٦ مي توان نتيجه گرفت که در سرعت هاي گردش پايين ، به علت وجود فرصت مناسب براي برچيدن ١ دانه هاي با حساسيت مغناطيسي کمتر، عيار پايين و بازيابي بالاست . با افزايش سرعت از فرصت برچيدن دانه هاي از نظر مغناطيسي ضعيف تر کاسته مي شود. لذا عيار افزايش يافته بازيابي کاهش مي يابد. افزايش بسيار زياد سرعت موجب مي شود فرصت برچيدن دانه هاي از نظر مغناطيسي متوسط نيز کاسته شود، لذا بازيابي باز هم کاهش مي يابد. اگر چه در اين حالت ذرات بسيار قوي مغناطيسي وارد کنسانتره مي گردند، لذا کاهش اندک در عيار را مي توان با حمل بخش غير مغناطيسي به کنسانتره در اثر سرعت گردش بسيار زياد استوانه توجيه کرد.
