آشنایی با فرآیند تولید کنسانتره از سنگ آهن

فرآوری سنگ آهن یکی از مهمترین فرایندهای زنجیره تولید فولاد است. در فرایند تولید آهن به سبب محدودیت هایی که در خصوص کیفیت و میزان دانه بندی خوراک وجود دارد و تأثیر پارامترهایی اعم از عیار سنگ آهن، میزان عناصر مضر مانند گوگرد و فسفر، می‌بایست به منظور تغلیظ (فراوری) مواردی رعایت گردد تا کنسانتره به مشخصات مورد نظر دست یابد.

فراوری سنگ آهن براساس محصول تولیدی به دو دسته تولید سنگ آهن دانه بندی شده و تولید کنسانتره سنگ آهن تقسیم می شود.

تولید سنگ آهن دانه بندی عموماً بصورت خشک و بدون آب انجام می شود. خوراک آن سنگ آهن با عیار حدود ۵۰% و محصول نیز سنگ آهن با عیار 60 تا 68%  در دو یا سه کلاس ابعادی است.

در کارخانه، خوراک در دو یا سه مرحله خرد و توسط سرند و در کلاس دانه بندی مختلف تقسیم می شود. سپس با استفاده از روشهای جدایش فیزیکی (عمدتاً به روش مغناطیسی) سنگ آهن پرعیار از باطله کم عیار جدا می شود. این محصول که سنگ آهن دانه بندی نامیده می شود، به علت پایین بودن عیار، قابل استفاده در سیستم احیاء مستقیم نمی باشد لیکن قابل استفاده در کوره بلند می باشد.

در کارخانجات مختلف، با توجه به خصوصیات سنگ آهن خوراک کارخانه، مراحلی از این فرایند حذف و یا به آن اضافه می گردد و یا تقدم و تأخر مراحل تغییر می یابد.

در کانسارها عیار متوسط سنگ آهن پایین است و مقدار عناصر بیش از حد مورد قبول است. به همین دلیل برای پرعیارسازی از روشهای پیشرفته تر و مدار پیچیده تری اقدام به تولید کنسانتره می شود. مدار فرآوری بطور کلی از واحدهای خردایش – آسیا کنی – پرعیارسازی و آبگیری تشکیل شده است.

در کنار این واحدها، واحدهای حمل و نقل، تأمین آب، تأسیسات و … بعنوان واحدهای جانبی ذکر می‌شود.

اولین مرحله در کارخانه با ورود ماده معدنی به سنگ شکن آغاز می شود. در این بخش قطعات بین 20 الی ۱۰۰ سانتی متر به ابعاد کوچکتر از ۲۵-۲۰ سانتیمتر خرد می شوند.

البته در ورودی سنگ شکن سرند گریزلی نصب می شود که روزنه های آن برابر با ابعاد محصول خروجی از سنگ شکن هستند. به این ترتیب ابعاد ریزتر وارد سنگ شکن نمی شوند تا مبادا خردتر شوند.

سپس مواد معدنی خرد شده با نوار نقاله وارد مرحله بعدی سنگ شکن و سرند می شوند. در این بخش که بسته به ابعاد و خصوصیات مواد معدنی ممکن است از ۲ مرحله سنگ شکنی خشک تشکیل شده باشد، از سنگ شکن مخروطی یا هیدروکن استفاده می شود و ابعاد مواد معدنی تا اندازه ۳۰ میلی متر کاهش می یابد.

لازم به توضیح است که خردایش چند مرحله‌ای به منظور کنترل دانه بندی و جلوگیری از خردایش بیش از حد ماده معدنی انجام می‌شود.

مواد معدنی با ابعاد کمتر از ۳۰ میلی متر، به منظور خردایش بیشتر وارد مرحله آسیاکنی می شود که بصورت تر انجام می پذیرد. در این مرحله، مواد توسط آسیای خودشکن یا نیمه خودشکن و یا آسیای غلتکی فشاری تا اندازه ۱-۵/۰ میلی متر آسیا می شوند.

ماده با ابعاد ۱-۵/۰ سپس به مرحله بعدی هدایت می شود و در آنجا توسط آسیاهای گلوله ای مورد خردایش بیشتر قرار می گیرد.

در این قسمت ها که خردایش در محیط تر انجام می پذیرد، ابعاد خردایش توسط هیدروسیکلون ها کنترل می گردد و هدایت مواد که در آب شناور هستند و ترکیب دوغاب (اسلاری) را ایجاد کرده اند، توسط پمپ‌ها انجام می شود.

ذرات پس از عبور از مرحله آسیا کنی به ابعاد بسیار ریز مورد نظر رسیده اند و لازم است به منظور جدا کردن مواد باارزش از ترکیبات باطله داخل اسلاری، وارد مرحله بعدی شوند. اسلاری توسط پمپ به مرحله جدایش مغناطیسی هدایت می شود. جداکننده های مغناطیسی تر، عموماً جداکننده های نوع درام هستند. اسلاری از روی این درام ها که دارای خاصیت مغناطیسی هستند عبور داده می شود. کانی های آهن دار به درام می چسبند و در انتهای درام توسط یک تیغه از روی درام جمع آوری می شوند. سایر کانی های موجود در دوغاب نیز از ته ریز تجهیز خارج می شوند.

این جداکننده های مغناطیسی دارای انواع شدت پایین، شدت متوسط، شدت بالا و گرادیان بالا هستند که انتخاب آنها براساس خواص مواد معدنی و تست فراوری که قبلاً روی ماده معدنی به انجام رسیده است، صورت می پذیرد و در صورتیکه عناصری مانند فسفر و گوگرد در کنسانتره وجود داشته باشد، از روش فلوتاسیون برای جدایش مواد مزاحم از کنسانتره استفاده می شود.

سنگ آهن پرعیار شده حاوی مقادیری آب است که باید آبگیری و خشک گردد و رطوبت آن به ۱۰-۹ درصد برسد. بدین منظور از فیلترها برای جدایش آب کنسانتره بدست آمده، استفاده می شود. سپس کنسانتره آبگیری شده به انبار محصول منتقل و در آنجا دپو و ذخیره می‌گردد.

باطله نیز برای آبگیری به سمت تجهیزی بنام تیکنر هدایت می شود. در آنجا مواد جامد ته نشین شده و آب بصورت سرریز از بالای تیکنرخارج می شود. ذرات جامد ته نشین شده نیز توسط بازوی جمع کننده کف تیکنر به سمت مرکز هدایت و توسط پمپ به سمت سد باطله هدایت می شوند. برای افزایش سرعت ته نشینی این مواد از مواد شیمیایی پلیمری بنام فلوکولانت استفاده می شود که باعث چسبیدن ذرات باطله به یکدیگر و افزایش سرعت سقوط آنها می شود.

تهیه و تنظیم: واحد فنی و مهندسی شرکت گسترش انرژی و معدن محراب