چکیده

در این تحقیق تاثیر پیش خردایش با سنگ شکنهای معمولی و HPGR بر روی سینتیک خردایش آسیاکنی گلولـه ای نمونـه سـنگ آهن جلال آباد، مـورد بررسـی قـرار گرفتـه اسـت. مطالعـات بـر روی ۵ فراکسـیون تـک سـایز (-۴+۳/۱۵mm)، (-۲/۵+۱/۷mm)، (-۱/۲+۰/۸۵۰mm)، (-۰/۶۰۰+۰/۴۲۰mm) و (-۰/۲۵۰+۰/۱۸۰mm ) انجام شده است. نتایج نشان داد بـرای تمـام فراکسـیون هـا مقادیر توابع شکست تجمعی((Bi,1 نمونه خرد شده با HPGR بزرگتر از نمونه خرد شده با سنگ شکنهای معمولی است و ایـن بـدین معنی است که محصول HPGR در مقایسه با محصول سنگ شکنی معمولی در اثر خردایش در آسیای گلوله ای محصـول دانـه ریـز تری تولید می کند. البته این اختلاف برای فراکسیونهای درشت بیشتر اسـت و بـرای فراکسـیونهای دانـه ریـز اخـتلاف کمتـر اسـت. همچنین نتایج نشان دارد در زمان استفاده از HPGR نـرخ شکسـت بـویژه (S1) در فراکسـیونهای درشـت افـزایش مـی یابـد امـا در فراکسونهای دانه ریز (-۱+۰/۸۵۰mm) و (-۰/۵۰۰+۰/۴۲۰mm) نرخ های شکست مشابه است. بنظر می رسـد ذارت درشـت دارای سطوح جانبی بزرگتری هستند و بشتر تحت تاثیر فشاری جانبی ناشی از فشار ذرات اطراف قرار می گیرند.

واژه های کلیدی: HPGR، آسیای گلوله ای، سنگ آهن

استادیار فرآوری مواد معدنی – دانشگاه لرستان- گروه معدن تلفن تماس ۰۹۱۶۶۶۷۰۲۰۹و نشانی پست الکترونیک barani.k@lu.ac.ir (مسئول مکاتبات) دانشجوی کارشناسی ارشد فرآوری مواد معدنی – دانشگاه لرستان

۱۴۲۴

×

-۱ مقدمه

ساخت HPGR نتیجه تحقیقات بنیادی [۱] بر روی فیزیک شکست تک ذره ها و نیز لایه های چندگانه ذرات در بستر فشـرده شـده ای از مواد است که توسط پروفسور Klaus Schönert در طی سال های ۱۹۷۹-۸۰ به انجام رسیده است. این تحقیقات نشـان مـی دهد که کارآمدترین روش خردایش برای ذرات این است که ذرات به صورت یک لایه (بستر) بین دو صفحه فشرده شوند.[۱] بـر ایـن اساس Schönert و (۱۹۸۴ ) Knobloc آسیای غلتکی فشار بالا (HPGR) را اختراع کردند که دراین دستگاه ذرات به صورت بستری از مواد بین دو استوانه که در خلاف جهت هم می چرخند فشرده می شوند. اولین کاربرد تجاری HPGR به سال ۱۹۸۵ بر می گردد و نتایج موفقیت آمیز آن منجر به افزایش کاربردهای آن در صنعت سیمان، سنگ آهن و الماس شد . [۲] فشرده شـدن مکانیسـم اصـلی شکست در HPGR است. مکانیزم شکست در HPGR با مکانیزم شکست در در سنگ شکن های معمولی و یا آسیاهای چرخان است که ضربه و سایش مکانیزم های غالب هستند متفاوت است . در HPGR، برخلاف سنگ شکن های غلطکی معمـولی ذرات بـه وسـیله فشرده شدن در بستری از ذرات خرد می شوند نه با تماس مستقیم با استوانه ها. با فشرده شدن لایه ذرات بین اسـتوانه هـا دانسـیته بستر تقریباً به ۸۵ درصد دانسیته واقعی ذرات افزایش می یابد [۳]، [۴]، .[۵] این مکانیزم شکست باعـث ایجـاد ریـز تـرک هـایی در

امتداد مرز دانه ها شده و همین امر باعث افزایش درجه آزادی کانی هـای بـا ارزش مـی شـود [۶]، [۷]، [۸]، [۹]، .[۱۰] در نتیجـه، محصول آسیای HPGR با محصول سنگ شکن های معمولی متفاوت است، بنابراین پیش بینی می شود در فرآیندهای پـایین دسـت آسیا کنی نیز رفتار خردایشی متفاوتی داشته باشند .[۴] تحقیقات نشان می دهند که وجود ریز ترک هـا در محصـول HPGR باعـث بهبود فرایندهای جدایش مانند، هیپ لیچینگ، فلوتاسیون و جدایش ثقلی می شود[۱۱]، [۱۲]، [۱۳]، [۱۴]، .[۱۵] همچنین نتـایج تحقیق های انجام شده توسط Gens و همکاران (۲۰۰۸) نشان می دهند که پیش خردایش کلینکر بـا HPGR باعـث بهبـود آسـیای گلوله ای می شود و ظرفیت مدار خردایش کلینکر را تا ۱۰٪ افزایش و انرژی ویژه خردایش را ۹/۱٪ کاهش مـی دهـد Palm .[16] و همکارانش (۲۰۱۰) تاثیر روش های مختلف خردایش را بر فلوتاسیون اسفالریت بررسی کردند. و نشان دادند که HPGR درجه آزادی را به طور قابل توجهی افزایش می دهد و باعث افزایش عیار و بازیابی می شودSolomon .[12] و همکـارانش ( ۲۰۱۱) تـاثیر HPGR برروی رفتار فلوتاسیون کانی های PGM را مورد بررسی قرار دادند. نتایج نشان داد که محصـول HPGR دانـه ریـز تـر و دارای ذرات درشت کمتری نسبت به محصول آسیای گلوله ای است ولی بهترین عملکرد فلوتاسیون با محصول آسیای گلولـه ای بـه دسـت آمـده استChapman .[13] و همکارانش (۲۰۱۳) مقایسه ای از HPGR و روش های مرسوم خردایش تـر و خشـک بـر روی فلوتاسـیون فلزات پایه سولفیدی و PGM ها انجام دادند. استفاده از HPGR عیار و بازیابی اسفالریت را بـه دلیـل آزاد سـازی بیشـتر بهبـود مـی بخشد ولی عیاروبازیابی PGM ها به دلیل آزادسازی یونهای آلکالی خاکی کاهش می یابد.[۱۵]
هدف از تحقیق حاضر بررسی و مقایسه تاثیر پیش خردایش سنگ آهن با HPGR و سنگ شکن های معمولی بر روی سینتیک خردایش در مرحله آسیای گلوله ای پایین دست می باشد.

-۲ آزمایشها

-۱-۲ مواد

نمونه مورد استفاده در این تحقیق از معدن سنگ آهن جلال آباد در استان کرمان تهیه شد ه است. در کارخانه سنگ آهن جلال آباد ، سنگ معدن استخراج شده ابتدا در سنگ شکن ژیراتوری اولیه ودر ادامه توسط دو سنگ شکن مخروطی (استاندارد و سر کوتاه) خرد می شود و پس از آن محصول خرد شده، خوراک HPGR می شود. محصول HPGR برای خردایش بیشتر وارد آسیای گلولـه ای مـی گردد. دو نمونه از جریان خوراک و جریان محصول HPGR گرفته شد. نمونه خوراک HPGR در آزمایشگاه توسط سنگ شکن فکی و سنگ شکن مخروطی خرد شده است. سنگ شکن های فکی و مخروطی به گونه ای تنظیم شده اند که محصـول سـنگ شـکن هـای معمولی و HPGR دارای توزیع ابعادی مشابهی باشند. شکل((۱ توزیع ابعادی محصـولات را نشـان مـی دهـد. بـرای انجـام آزمونهـای خردایش پـنج فراکسـیون تـک سـایز (-۴+۳/۱۵ mm)، (-۲/۵+۱/۷ mm)، (-۱/۲+۰/۸۵۰ mm)، (-۰/۶۰۰+۰/۴۲۰ mm) و mm) (-0/250+0/180 از هر یک از نمونه ها انتخاب شد.

۱۴۲۵

شکل(: (۱ آنالیز دانه بندی محصول سنگ شکنی معمولی و محصول HPGR

-۲-۲ آزمایش های خردایش و تعیین توابع شکست و انتخاب