چکیده

باطلههای سنگ آهن پرسولفور نوعی باطله پرمخاطره زیست محیطیاند که میتوانند به منظور تولید کنسانتره سنگ آهن خوراک واحدهای گندلهسازی و ایجاد ارزش افزوده مورد استفاده قرار گیردن . اخیراً کارخانه فرآوری مگنتیت گلگهر سالانه بیش از ۲ میلیون تن باطله سنگ آهن خشک، تولید میکند که در ردیف ذخایر کم عیار، پرفسفر و بسیار پرگوگرد قرار میگیرد. هدف این تحقیق تولید کنسانتره سنگ آهن از این باطلهها در مقیاس آزمایشگاهی و ارائه فلوشیتی مناسب میباشد. مجموعه مطالعات ویژگی شناختی، پیشفرآوری توسط مارپیچ همفری(مقیاس پایلوت)، جدایش مغناطیسی شدت پایین و شدت بالا و بیشفرآوری فلوتاسیون به منظور سولفورزدایی از کنسانتره انجام شد. فلوشیتی ارائه گردید که طبق آن از خوراکی با عیار Fe=28.22% ، S=3.83% و P=0.34%، کنسانترهای با عیار Fe=67.33% ، S=0.18% و P=0.08% و با بازیابی%۶۰ آهن غیر پیریتی، تولید میشود. این کنسانتره تمامی شرایط برای خوراک دهی به واحدهای گندلهسازی و سپس فولادسازی به روش احیای مستقیم را داراست.

واژه های کلیدی: باطله سنگ آهن، مارپیچ همفری، جدایش مغناطیسی، سولفورزدایی، گل گهر، ارائه فلوشیت

Pellet feed production from low grad and very high sulphur tailings of
Gol E Gohar magnetite processing plant and offering a flowsheet
×

ABSTRACT:

High sulphur iron ore tailings have become one kind of the most hazardous solid waste that can be treated in order to production of pelletizing plant feed and value added creation. Recently, Gol E Gohar magnetite processing plant is producing over than 2 million tons of tailings that be classified in low grad, high phosphor and very high sulphur iron ore deposits. The object of this study is iron ore concentrate production from these tailings in experimental scale and flowsheet presentation. Characterisation studies, preconcentration by Humphreys spiral, magnetic separation and desulphurization by reverse flotation were investigated. Finally, we offered a flowsheet. The final concentrate characteristics were determined as: iron grad and recovery about 67 % and 60%, respectively, sulfur content equal to 0.177% and

phosphor grade equal to 0.085%. These obtained results are quite acceptable for pelletizing plants.

Keywords: Iron Ore Tailings, Spiral Concentrator, Magnetic Separation, Desulphurization, Gol E Gohar , Flowsheet

×

۱ کارشناسی ارشد مهندسی فرآوری مواد معدنی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهر جدید پرند، Panahi@piau.ac.ir

۲ استادیار گروه مهندسی معدن دانشگاه کاشان، abdzad@kashanu.ac.ir

۳ استادیار بخش مهندسی معدن، دانشگاه شهید باهنر کرمان ۴ کارشناسی ارشد مهندسی فرآوری مواد معدنی، مجتمع سنگ آهن گل گهر سیرجان

۴۵۰۱

-۱ مقدمه

در مهندسی فرآوری مواد معدنی، مواد زائد حاصل از فرآیند پرعیارسازی را باطله گویند.[۱] باطلههای سنگ آهن همواره بـا تنـاژ بسیار بالا تولید شده، منطقه وسیعی را پوشانده و مخاطرات زیست محیطی بالایی را موجب میشوند.[۲] این مواد بـه علـت ریـز دانه بودن موجب ایجاد گرد و غبار در منطقه شده و چنانچه مانند دپوی باطله خشک کارخانه فـرآوری مگنتیـت مجتمـع سـنگ آهن گل گهر سیرجان حاوی کانیهای سولفیدی باشند در اثر هوازدگی طبیعی زهاب اسیدی معدنی (AMD) تولید میکنند. در پی افزایش تولید و مصرف فولاد، حجم ذخایر باطله سنگ آهن نیز به صورت روز افزون در حال افزایش است.[۳] مطابق آمار، بـه ازای تولید هر تن کنسانتره سنگ آهن ۳- ۲/۵ تن باطله سنگ آهن تولید میشود .[۲]این باطلـههـا مـیتواننـد بـه منظـور تولیـد کنسانتره سنگ آهن و ایجاد ارزش افزوده مورد استفاده قرار گیرند. چرا که پیش از این فعالیتهای معدنکاری و کانه آرایی سنگ آهن، بر روی مواد پرعیار متمرکز بوده و از تکنولوژی های پرعیارسازی پیچیده استفاده نمیشده است. لـذا ایـن باطلـههـا حـاوی مقدار قابل توجهی آهن هستند. موضوعی که در مورد کارخانه فرآوری مگنتیت گلگهر نیز کـاملاً صـدق مـیکنـد.[۴] از طرفـی افزایش تقاضا برای کنسانتره سنگ آهن از طرف فولادسازان داخلی و خارجی، توسعه تکنولوژی و بـه تبـع آن کـاهش عیـار حـد سنگ آهن و کاهش هزینههای تولید کنسانتره از مواد باطله، در اثر حذف مراحل اکتشاف، معـدنکاری و خـردایش و تـا حـدودی آسیا کنی، لزوم انجام تحقیقات و مطالعات امکانسنجی فنی با هدف تولید اقتصادی کنسانتره سنگ آهن از این ذخـایر را هـر چـه بیشتر روشن میکند.[۴]

در حال حاضر باطلههای سنگ آهن با اهداف مختلفی تحت بازیافت یا فرآوری مجدد قرار میگیرد. استحصال فلزاتی نظیـر آهـن، کوبالت، نیکل و مس، تولید مستقیم مصالح ساخت و ساز ( مثل کلینکر سیمان، سرامیکها و …)، استفاده در معـدنکاری بـه روش انباشت و برداشت و تولید رنگدانههای اکسید آهن از جمله این مصارف اند[۲]،.[۳]

بازیابی آهن از باطلههای کم عیار توسط عدهای از محققان و با اسـتفاده از روش هـای فلوتاسـیون مسـتقیم، فلوتاسـیون آنیونیـک معکوس کوارتز، استفاده از مارپیچ همفری و در نهایت روش جدایش مغناطیسی مورد بررسی قـرار گرفتـه اسـت. (۲۰۰۹) Vieira فرآیندی را برای پرعیارسازی باطلههای خط فلوتاسیون یکی از بزرگترین تولید کنندگان سنگ آهن برزیل توسعه داده اسـت. وی روشی ترکیبی شامل جداکننده مغناطیسی شدت بالای تر (WHIMS) و سپس فلوتاسیون معکوس کاتیونیک را پیشـنهاد کـرده است. در این فلوشیت جداکننده مغناطیسی مرحله پیش فرآوری و فلوتاسیون مرحله فـرآوری را تشـکیل مـیدهـدSantos .[5] (2003) مطالعاتی را بر روی مزایای اقتصادی و زیست محیطی بازیابی کانیهای آهن از باطله های تولید شده در واحدهای بـزرگ فرآوری و تولید کنسانتره سنگ آهن انجام داده است.[۶]

گندله سنگ آهن عمده ترین خوراک کورههای ذوب آهن به روش احیای مستقیم می باشند.[ ۴] عیـار آهـن بـیش از %۶۷، عیـار فسفر کمتر از %۰/۱ و عیار گوگرد کمتر از %۰/۲، عمدهترین ویژگی کنسانتره سنگ آهن قابل فروش به واحـدهای گندلـه سـازی است. هدف مطالعه حاضر امکانسنجی و ارائه فلوشیت مناسب برای تولید کنسـانتره سـنگ آهـن از باطلـههـای خشـک و جدیـد کارخانه فرآوری مگنتیت مجتمع گل گهر به منظور خوراکدهی به واحدهای گندله سازی سنگ آهن است. در سـالهـای اخیـر، کارخانه فرآوری مگنتیت گلگهر سالانه بیش از ۲ میلیون تن باطله سنگ آهن خشک، تولید کرده و نیـز تولیـد خواهـد کـرد. در صورت تولید کنسانتره سنگ آهن از این مواد علاوه بر صرفه اقتصادی و تأمین خوراک واحدهای گندله سازی داخلی از مخاطرات زیست محیطی این حجم عظیم باطله نیز کاسته میشود.[۴]

در این راستا ابتدا مجموعه مطالعات شناسایی کانی شناسی، شیمیایی و درجه آزادی، نمونه باطله خشک تولید شـده در سـالهای اخیر انجام شد. با توجه به این دادهها و مطالعه روشها و فرآیندها، طراحی آزمایشات در مقیاس آزمایشگاهی (و بـرای پرعیارسـاز مارپیچ در مقیاس پایلوت) انجام گرفت. بر این اساس استفاده از پرعیارسازی توسـط مـارپیچ همفـری در مرحلـه پـیش فـرآوری، جدایش مغناطیسی تر شدت پایین و متوسط در مرحله فرآوری و سـولفورزدایی بـه روش فلوتاسـیون معکـوس در مرحلـه بـیش فرآوری تعیین و اجرا شد که در ادامه به آن اشاره می گردد.