مقاله های معدن (39)

05 بهمن 1392 By

 

شاول

شاول نوعی از مجموعه بیل مكانیكی است كه برای بارگیری سنگهای سخت (واستثنائاً خاكها) و اغلب در فضای باز (معادن روباز) مورد استفاده قرار می گیرد.

شاولها در استخراج های سطحی به روش نواری و كاواكی مورد استفاده قرار می گیرند. در روش نواری روباره برداشته شده و در یك بخش استخراج شده قبلی مجاور ریخته می شود و ماده معدنی زیر روباره بوسیله ماشین دیگری بارگیری شده و به قسمت دیگری برده می شود.

شاولها توانایی كندن و بارگیری مواد واقع در سطح ایستایی ماشین یا بالاتر از آن را دارند.

انواع شاول :

1- شاول استاندارد :

در معدنكاری سطحی و برای اهداف عام بكار می رود. از آنها برای بارگیری انواع كانسنگها و باطله استفاده می شود. ظرفیت آنها معمولاٌ بین 7 تا 40 متر مكعب می باشد.

 

 

2- شاولهای دكل بلند :

دارای دكل بلندتر و جام كوچكتر هستند و كاربردهای خاص دارند. اندازه صندوقه (جام) این شاولها حدود 25 درصد از انواع استاندارد كوچكتر است و دكل آنها بسته به اندازه جام انتخاب شده 35 درصد و گاهی بیش از آن بلندتر است. شاولهای دكل بلند ، با صندوقه تا 1.5 متر مكعب نیز ساخته شده اند

 

3- باركننده های زغالی :

مشابه شاولهای استاندارد می باشند ولی بیل آنها حدود 75 درصد بزرگتراز انواع استاندارد مشابه است.

ظرفیت این باركننده ها تا 100 متر مكعب نیز می رسد.

شاول نوعی از مجموعه بیل مكانیكی است كه برای بارگیری سنگهای سخت (واستثنائاً خاكها) و اغلب در فضای باز (معادن روباز) مورد استفاده قرار می گیرد.

شاولها در استخراج های سطحی به روش نواری و كاواكی مورد استفاده قرار می گیرند. در روش نواری روباره برداشته شده و در یك بخش استخراج شده قبلی مجاور ریخته می شود و ماده معدنی زیر روباره بوسیله ماشین دیگری بارگیری شده و به قسمت دیگری برده می شود.

شاولها توانایی كندن و بارگیری مواد واقع در سطح ایستایی ماشین یا بالاتر از آن را دارند.

 

 

انواع شاول :

1- شاول استاندارد :در معدنكاری سطحی و برای اهداف عام بكار می رود. از آنها برای بارگیری انواع كانسنگها و باطله استفاده می شود. ظرفیت آنها معمولاٌ بین 7 تا 40 متر مكعب می باشد.

ساختمان شاولها :شاولها از سه قسمت اصلی تشكیل شده اند كه عبارتند از :

 

الف ) شاسی اصلی :این بخش پائین ترین قسمت ساختمان شاول را تشكیل می دهد و از دو بخش ارابه و شاسی ثابت تشكیل شده است.

ارابه (یا وسیله حركت) : معمولاٌ چرخ زنجیری بوده و توسط آن می توان ماشین را جابجا كرد. دلیل استفاده از چرخهای زنجیری برای جلوگیری از فرو رفتن شاول در زمین می باشد. وجود سطح تماس بیشتر چرخهای زنجیری با زمین ، باعث كمتر شدن فشار وارده بروی سطح (مخصوصاً زمینهای خاكی و نرم) می شود.

البته شاولهایی با چرخ لاستیكی نیز وجود دارند كه در مواقعی از آنها استفاده می گردد كه مقدار بارگیری نسبتاً كم است و شاول به حركت و جابجایی زیادی نیاز دارد.

 

شاسی ثابت : سازه ثابت اصلی دستگاهی است كه روی ارابه قرار گرفته و بخشهای دیگری روی آن قرار می گیرند.

ب) شاسی متحرك :این شاسی بر روی محور قائمی كه روی شاسی ثابت قرار گرفته سوار شده و می تواند حول محور تا 360 درجه دوران كند. كلیه وسایل و تجهیزات بارگیری بر روی این شاسی قرار دارند.

ج) تجهیزات بارگیری :این تجهیزات شامل دكل ، بازوی جام ، جام و ماشین آلات می شود كه همه بر روی شاسی متحرك سوار می شوند.

دكل : یكی از بخشهای كلیدی شاول می باشد و میله ای است كه به شاسی متصل بوده و به طرف جلوی ماشین زاویه دارد. در قسمت بالای دكل قرقره شیاردار وجود دارد كه كابل بالابری صندوقه از روی آن عبور می كند.

اتصال دكل به بدنه شاسی بصورت لولایی بوده و دكل می تواند در جهت بالا و پایین حركت نماید و بوسیله كابلهای مخصوص در موقعیت مورد نظر ثابت نگاه داشته شود.

 

بازوی جام : از یك طرف به جام متصل بوده و از طرف دیگر به دكل لولا شده است. در زیر بازو دندانه هایی وجود دارد كه امكان حركت بازو به جلو و عقب را فراهم می آورد ، كه این حركت مبنای نفوذ در سینه كار است.

بازوی صندوقه همچنین می تواند حول محور اتصال خود به دكل به طرف بالا و پایین حركت نماید كه این كار با تغییر طول كابل بالابری انجام می گیرد.

 

جام (یاصندوقه یا بیل) :كه به انتهای بازو متصل بوده و در تماس مستقیم با سینه كار قرار می گیرد. لبه جام به ناخنهای قابل تعویض مجهز است كه موجب سهولت نفوذ می گردد. در زیر جام دریچه ای وجود دارد كه در موقع قرار گرفتن بیل در موقعیت تخلیه به كمك كابل مخصوص باز شده و موا داخل آن تخلیه می شود.

بدیهی است كه بین هر یك از بخشهای ماشین هماهنگی قدرت و ظرفیت وجود دارد ، بعنوان نمونه جنس و وزن جام بستگی به نوع ماده مورد كار دارد.

برای كار در زغال جامها سبكتر بوده و فرم و لبه ناخنهای آنها نیز متناسب این كار ساخته می شود.

بطور كلی عملیات شاول شامل حركات ذیل می باشد :

نفوذ كردن در سینه كار و پركردن صندوقه بوسیله بازوی جام (crowding)

بالا آوردن صندوقه و جدا كردن آن از سینه كار (hoisting)

دور زدن به محل تخلیه ((swining

تخلیه صندوقه بوسیله بازكردن دریچه بیل (dumping)

چرخش مجدد بطرف سینه كار جهت شروع چرخه بعدی (swining)

در صورت نیاز حركت به محل بارگیری جدید بوسیله چرخ زنجیری (propelling)

شاولهای قدیمی مكانیكی و شاولهای جدید با نیروی هیدرولیكی كار می كنند. شاولها معمولاً از پائین به بالا (یعنی از كف به بالا) بار برمی دارند ولی شاولهایی نیز ساخته شده اند كه بار را از بالا به پائین برداشت می كنند. شاولهای معادن بزرگ با ظرفیت جام تا 30 متر مكعب كار میكنند.

شاول می تواند بار را بداخل سنگ شكن اولیه كه معمولاٌ سنگ شكنی منقول است بریزد ، سپس توسط نوار كه معمولاً تغییرات آن بسادگی امكانپذیر است مواد از معدن جابجا می شوند (این بحث مربوط به طراحی معدن می باشد)

 

سیستم محركه شاول :دو روش اصلی برای تامین قدرت مورد نیاز شاولها وجود دارد :

شاولهای كوچكتر ، تا ظرفیت حدود 10 متر مكعب ، دارای موتور دیزلی هستند.

ماشینهای بزرگتر كه از نیروی الكتریسیته برای تامین محركه مورد نیاز خود استفاده می كنند. (این قدرت می تواند از طریق كابل دنبایه و برق سه فاز AC تامین شده یا سیستم محركه شاول دیزل الكتریك باشد.

موتورهای دیزلی قابلیت تحرك بیشتری را برای ماشین بوجود می آورند ولی عمر عملیاتی آنها نسبت به انواع الكتریكی كمتر است. در عوض موتورهای الكتریكی نیاز به نگهداری و تعمیر كمتر داشته ، عمر عملیاتی آنها بیشتر است ، ولی فاقد تحرك كافی هستند. (ضمناً بدلیل وجود كابل در این نوع ، مشكلات نگهداری و تعمیرات (نت) و انتقال كابلها به مكان دیگر در هنگام تغییر محل شاول وجود دارد.

به علت اینكه كابلها معمولاً طولانی و سنگین می باشند ، برای حمل آنها معمولاً از لودر استفاده می گردد كه گاهاً باعث آسیب دیدگی كابلها می گردد ، از طرف دیگر بدلیل عبور و مرور وسایل و پراكنده بودن كابلها بر روی زمین باز هم احتمال آسیب دیدگی كابل وجود دارد

سیستمهای حركتی اصلی كه نیازمند قدرت محركه هستند شامل موارد ذیل می باشند :

سیستم بالابری

سیستم نفوذ در سینه كار

سیستم حركت دورانی

سیستم حركت انتقالی

 

در اكثر ماشنها برای هر سیستم حركتی یك موتور محركه مستقل وجود دارد

استفاده از شاولها (اكسكاواتورهای كابلی) :برای كمینه كردن هزینه بارگیری ظرفیت شاول باید با ظرفیت كامیونی كه با آن كارمی كند هماهنگ باشد. بعنوان یك قاعده تجربی كامیون باید با 4 تا 5 صندوقه شاول پر شود.

 

در آرایشهای معمولی كامیون در كنار شاول و در سمت چپ ان قرار می گیرد ، گاهی برای تسریع در كار ، وسیله باربر در صورت مناسب بودن شرایط در هر دو طرف شاول قرار می گیرد تا زمان مانور كاهش یابد ، زاویه گردش شاول در این حالتها حدود 90 درجه می باشد.

با توجه به طولانی تر بودن زمان چرخه كامیون ، معمولاٌ یك شاول به چند كامیون سرویس می دهد.

 

مزایای شاول :1- هدایت جام ساده است.

2- از پائین به بالا و بالعكس بارگیری می كند.

3- تخلیه بدون جابجایی شاسی می باشد و فقط با حركت دورانی دكل و اتاقك صورت می گیرد.

 

4- سنگ را عملاٌ با ابعاد بزرگ می پذیرد.

5- در برابر دیوارهای سنگی بدلیل بزرگی جثه و استحكام مقاومت دارد.

6- درسطوح (كف های) سست نیز استقرار می یابد.

معایب شاول :1- هزینه خرید آن زیاد است.

2- حداقل بار را لازم دارد تا اقتصادی كار كند.

3- تعمیرات آن پر هزینه است.

4- به علت خصوصیات مانور كم باید به اندازه كافی جا آماده باشد تا بارگیری صورت بگیرد.

مدت كار شاول :1- مدت كار شاول 37 درصد

2- تاخیرهای طولانی (بیش از 15 دقیقه) 42 درصد (كه 33 درصد آن بدی آب و هوا می باشد)

                                                   

02 بهمن 1392 By

تهیه کننده : ارجمندی

مقدمه

زغالسنگ يکي از مهمترين و پرارزش­ترين مواد معدني است که در صنايع مختلف مورد استفاده قرار مي­گيرد.  اين ماده معدني را چندين قرن قبل از ميلاد مسيح مي­شناخته­اند.  تاريخچه اکتشاف و استخراج زغالسنگ به بيش از 2000 سال پيش مي­رسد ولي شواهد زيادي نشان مي­دهد که استخراج اصولي آن از قرن 12 ميلادي آغاز شده است.  در گذشته از اين ماده بيشتر براي مصارف حرارتی استفاده مي­شده است.  اما امروزه به دليل عرضه سوختهاي ديگر نظير نفت و گاز و نيز دستيابي به تکنولوژي کک­سازي و استفاده از آن در کوره­هاي بلند جهت توليد آهن و فولاد، بيشتر در اين صنعت استفاده مي­گردد.

يکی از مصارف مهم وعمده زغالسنگ در ايران توليد کک برای استفاده در صنايع ذوب آهن و توليد فولاد می­باشد.  زغالسنگ خروجي از معدن معمولاً حاوي مواد مختلفي از جمله رس، شيل، سيلتستون و ... است که در فرآيند کک­سازي توليد اشکال مي­کنند و در کوره­هاي بلند نيز نمي­سوزند که اصطلاحاً به اين مواد «خاکستر» گفته مي­شود.  وجود خاکستر زياد باعث کاهش توليد فولاد و ايجاد حجم زياد سرباره در کوره بلند مي­شود و در صورتي که زغالسنگ حاوي گوگرد زياد باشد، آهن توليد شده ترد و شکننده خواهد بود.  لذا تهيه کک متالوژي با شرايط فني قابل قبول بدون عمليات شستشو امکان پذير نمي­باشد.  زغالشويي را مي­توان به اين صورت تعريف نمود: «فرآيندي که طي آن مواد ناخواسته (خاکستر) طي روشهاي خاص فيزيکي و يا فيزيکي ـ شيميايي از زغالسنگ حذف شده و محصولي با خصوصيات مورد نظر مشتري توليد مي­گردد».  آنچنان که تعريف فوق نشان مي­دهد، روشهاي به کار گرفته شده براي حذف مواد ناخواسته از زغالسنگ عمدتاً فيزيکي هستند و معمولاً در اين روشها از اختلاف موجود بين وزن مخصوص زغالسنگ (حدود g/cm2 45/1 - 2/1) و مواد تشکيل دهنده خاکستر (g/cm3 2 - 6/1) استفاده مي­شود.  صنعت زغالشويي در ايران تقريباً جوان بوده و قدمت آن به بيش از 30 تا 40 سال باز نمي­گردد.  مهمترين کارخانجات زغالشويي ايران عبارتند از: 1- زغالشويي زرند کرمان 2- زغالشويي زيراب (البرز مرکزي) 3- زغالشويي شاهرود (البرز شرقي) 4- زغالشويي سنگرود (البرز غربي) طراحي ايراني.

بجز کارخانه زغالشويی سنگرود تمامي کارخانه­هاي فوق توسط مهندسين روسي طراحي و اجرا گرديده است و هدف آنها توليد بخشي از زغالسنگ مورد نياز کارخانه ذوب آهن اصفهان مي­باشد.  از آنجا که تکنولوژي مربوط به اين کارخانجات در مقايسه با کارخانه زغالشويي طبس قديمي بوده و تجهيزات مورد استفاده نيز کاملاً متفاوت مي­باشد، لذا بايد مد نظر داشت که کارخانه زغالشويي طبس تجربه­اي نوين در مکانيزه نمودن صنعت شستشوي زغال می­باشد.

 

کارخانه زغالشويي طبس

کارخانه زغالشويي طبس در مجتمع زغالسنگ طبس در فاصله 75 کيلومتري جنوب غرب شهرستان طبس واقع است.  اين کارخانه به منظور فرآوري و شتستشوي زغالسنگ ناحيه زغالخيز پروده I طراحي و ساخته شده است.  خوراک اين کارخانه از معدن شماره 1 (که به روش long wall (جبهه کار طولاني) استخراج مي­شود) و معدن مرکزي (که به روش اتاق و پايه (Room and pillar) استخراج مي­شود) تأمين مي­گردد.  هدف اصلي از تأسيس اين کارخانه، توليد سالانه 750 هزار تن زغالسنگ با خاکستر حداکثر 5/10 درصد مي­باشد.  اين کارخانه شامل بخشهاي مختلفي است که آنها را در قالب کلي زير مي­توان خلاصه نمود:

1ـ بخش حمل و تحويل زغال از معدن به کارخانه.

2ـ بخش دانه­بندي و آماده­سازي خوراک.

3ـ بخش فرآوري و شستشوي زغالسنگ.

4ـ آبگيري و خشک کردن محصولات.

5ـ بخش تحويل زغال شسته شده.

6- بخش دپو (دفع) باطله.

 

الف) بخش حمل و نقل و تحويل زغال به کارخانه

يکي از مزاياي عمده کارخانه زغالشويي طبس، فاصله اندک بين محل توليد زغال خام و کارخانه زغالشويي مي­باشد که اين فاصله در حدود 5/1 کيلومتر است.  لذا زغالسنگ استخراج شده بدون صرف هزينه هنگفت حمل و نقل، توسط وسايل نقليه­اي چون کاميون و نوار نقاله مستقيماً به کارخانه انتقال مي­يابد.  بخش حمل و تحويل زغال به کارخانه شامل قسمتهاي زير مي­باشد:

1ـ نوار نقاله شماره 203 جهت انتقال زغال از معدن به ورودي کارخانه.

2ـ بونکر ذخيره اوليه (overspill) با ظرفيت 275 تن.

3ـ سکوي ذخيره زغال (stockpile) با ظرفيت 5000 تن.

4ـ سنگ شکن (rotary breaker).

5ـ بونکر ثانويه (surge bin) با ظرفيت 125 تن.

مواد استخراج شده از معدن شماره 1 توسط نوار نقاله از اسلوپ 3 خارج شده و از طريق نوار TR1 در Drive house به روي نوار شماره 203 ريخته مي­شود.  طول اين نوار حدود 911 متر مي­باشد و وظيفه انتقال زغال تا بونکر overspill را دارد.  بونکر overspill، نقطه ورود زغال استخراج شده از معدن به کارخانه زغالشويي مي­باشد.  ظرفيت اين بونکر در حدود 275 تن مي­باشد و طراحي آن بگونه­اي است که زغال مازاد بر ظرفيت آن از قسمت بالا جمع­آوري شده و توسط نوار نقاله 203 به روي سکوي ذخيره زغال يا stockpile انتقال پيدا مي­کند.  ظرفيت تقريبي استوکپايل حدود 5000 تن مي­باشد.  زغال مازاد بر ظرفيت، روي اين سکو جمع­آوري مي­شود و در مواقعي که به هر علت توليد معدن کم شده يا نوار TR1 مشکل داشته باشد، از روي اين سکو توسط نوار نقاله 206 مجدداً به بونکر overspill خوراک­دهي مي­گردد.  مواد داخل بونکر overspill از طريق خوراک­دهنده نواري به روي نوار نقاله 207 ريخته مي­شود و به قسمت Breaker house که سنگ شکن Rotary Breaker در آن قرار گرفته است انتقال داده مي­شود.  در اين قسمت مواد يک مرحله سرند مي­شوند و بخش کوچکتر از 50 ميليمتر مواد از بخش بزرگتر از 50 ميليمتر جدا مي­شود.  بخش کوچکتر از 50 ميليمتر بر روي نوار 208 ريخته و به قسمت بعدي انتقال مي­يابد.  در اين سنگ شکن، قطعات درشت زغال، خرد شده به قطعات کوچکتر از 50 ميليمتر تبديل مي­شوند و بر روي نوار نقاله ريخته شده و به surge bin انتقال داده مي­شوند.  شايان ذکر است كه همراه قطعات درشت زغال، ممکن است قطعات درشت سنگ و ديگر مواد باطله وجود داشته باشد، که اين مواد در داخل سنگ شکن شکسته نشده و از انتهاي ديگر سنگ شکن خارج مي­شوند.  در انتهاي سنگ شکن نوار نقاله­اي قرار داده شده است که اين مواد باطله بر روي آن ريخته و به محل ذخيره باطله انتقال داده مي­شوند.

مواد با اندازه کوچکتر از 50 ميليمتر که از زير Rotary breaker به روي نوار نقاله 208 ريخته شده­اند به بونکر surge bin انتقال مي­يابند.  ظرفيت اين بونکر در حدود 125 تن مي­باشد و وظيفه آن، ذخيره نمودن کوتاه مدت خوراک و ايجاد يک خوراک تقريباً يکنواخت براي ورود به کارخانه است.  اين قسمت آخرين قسمت از بخش حمل و تحويل زغال مي­باشد.  مواد خروجي از زير اين بونکر توسط نوار نقاله شماره 209 به بخش دانه­بندي و آماده­سازي خوراک فرستاده مي­شوند.  مقدار مواد خوجي از اين بخش به سمت کارخانه 300 تن بر ساعت در نظر گرفته شده است.

 

ب) بخش دانه­بندي و آماده­سازي خوراک (screen house)

در اين بخش، خوراک ورودي به کارخانه به 3 دامنه ابعادي تقسيم مي­شود و هر بخش ابعادي براي شستشو به بخش خاص خود ارسال مي­گردد.  چنانکه پيشتر گفته شد، خوراک ورودي به اين بخش داراي ابعاد کوچکتر از 50 ميليمتر مي­باشد.  در اين بخش 2 خط جداگانه وجود دارد که  به صورت 2 سري سرند (screen) در نظر گرفته شده است.  مواد ورودي به screen house در ابتدا به داخل يک تقسيم کننده (splitter) ريخته و بين دو خط تقسيم مي­شود.  مواد خروجي از اين تقسيم کننده، پس از اضافه شدن آب به آن، بر روي سري اول سرندها ريخته مي­شود.  سرندهاي اوليه از دو قسمت تشکيل شده­اند که بخش اول آن شيبدار بوده و اندازه روزنه­هاي آن ها 5/0 ميليمتر مي­باشد.  در اين بخش مقداري از موادي که اندازه آنها کوچکتر از 5/0 ميليمتر است از روزنه­هاي سرند عبور کرده و به زير سرند منتقل مي­شود.  موادي که روي بخش اول سرند باقي مي­ماند، به روي بخش دوم سرند اوليه انتقال پيدا مي­کند.  بخش دوم تقريباً مسطح بوده و روزنه­هاي آن حدود 6 ميليمتر مي­باشد.  به اين ترتيب مواد ريزتر از 6 ميليمتر از روزنه­هاي بخش دوم سرند عبور مي­کند.  براي اينکه مواد ريزتر از 6 ميليمتر بطور کامل از مواد درشت­تر حذف شوند، بر روي سرند يک محفظه (flood box) طراحي شده که آب در داخل آن جمع مي­شود و پس از پر شدن، از آن سرريز کرده و روي سرند مي­ريزد و مواد ريزتر از 6 ميليمتر را شسته و به زير سرند انتقال مي­دهد.  همچنين براي اطمينان بيشتر، پس از اين محفظه 3 سري دوش طراحي شده که آب را با فشار روي سرند پاشيده و مواد ريزدانه را به زير سرند انتقال مي­دهند.  بخش درشت­تر از 6 ميليمتر (50 ميليمتر تا 6 ميليمتر) که بر روي سرند باقي مي­ماند به داخل يک شوت ريخته و از آنجا بر روي نوار نقاله شماره 200 هدايت و به عنوان بخش درشت دانه (coarse coal) به داخل کارخانه انتقال مي­يابد.

مواد کوچکتر از 6 ميليمتر که از زير بخش دوم سرند خارج شده­اند بر روي سرند ثانويه انتقال داده مي­شود.  سرند ثانويه نيز مانند سرند اوليه داراي دو بخش است با اين تفاوت که در اين سري سرند، روزنه­هاي بخش اول و دوم يکسان بوده و هر دو 5/0 ميليمتر مي­باشند.  به اين ترتيب ذرات زير 5/0 ميليمتر که بخشي از آنها در قسمت اول سرند اوليه از بار ورودي جدا شده بود، در اين بخش بصورت تقريباً کامل از ذرات کوچکتر از 6 ميليمتر حذف شده و به زير سرند انتقال مي­يابند.  براي حذف هر چه بيشتر اين ذرات، همانند سرند اوليه از دوشهاي آب کمک گرفته شده است.  به اين ترتيب آنچه بر روي سرند ثانويه باقي مي­ماند ذرات بين 6 تا 5/0ميليمتر خواهد بود که به آنها زغال کوچک (small coal) گفته مي­شود.  اين ذرات از روي سرند عبور کرده و به داخل شوت انتهاي سرند مي­ريزد و از آنجا بوسيله نوار نقاله شماره 300 به داخل کارخانه انتقال مي­يابد.

بخشهاي کوچکتر از 5/0 ميليمتر که در قسمت اول سرند اوليه و نيز در سرند ثانويه از بقيه مواد جدا شده­اند، از زير اين در سرند جمع آوري شده و در داخل دو مخزن (براي هر خط يک مخزن) که اصطلاحاً به اين مخازن sump گفته مي­شود، جمع مي­شوند.  اين مواد حاوي مقادير زيادي آب هستند که از طريق بار اوليه و نيز flood boxها و دوشها به زير سرند انتقال يافته­اند لذا مي­توان بدون نگراني با استفاده از پمپ، مواد را به داخل کارخانه انتقال داد.

به اين ترتيب مواد در قالب 3 بخش ابعادي mm 50-6 ، mm 6-5/0 و mm 5/0-0 به داخل کارخانه انتقال داده مي­شوند تا مورد فرآوري قرار گيرند.

 

ج) بخش فرآوري و شستشوي زغالسنگ

در صنعت فرآوري مواد معدني روشهاي مختلفي مورد استفاده قرار مي­گيرد تا کنسانتره از باطله جدا شده و مورد استفاده قرار گيرد.  اساس اين روشها به اختلاف يکي از خواص فيزيکي يا فيزيکي ـ شيميايي مواد کنسانتره و باطله باز مي­گردد که با استفاده از آن اختلاف، بتوان خوراک ورودي را فرآوري نمود.

از جمله روشهايي که در صنعت فرآوري زغالسنگ نقش عمده­اي را ايفا مي­نمايد، جدا سازي زغالسنگ از باطله آن با تکيه بر اختلاف وزن مخصوص بين زغالسنگ و باطله مي­باشد که به روشهاي ثقلي مشهور است.  در اين روشها که معمولاً در بين روشهاي مختلف مواد معدني جزو کم­هزينه­ترين روشها است و در مواد معدني­اي مورد استفاده قرار مي­گيرد که اختلاف وزن مخصوص آن در حد فاصل وزن مخصوص کنسانتره و باطله قرار مي­گيرد.  به اين ترتيب موادي که وزن مخصوص آنها کمتر از مايع سنگين (Heavy medium) است در سطح آن شناور مي­شوند و موادي که وزن مخصوص آنها بيشتر از مايع سنگين است در آن غرق خواهند شد.

در آزمايشگاه از مواد خاصي که وزن مخصوص بالايي داشته و در آب محلول باشند استفاده مي­شود تا مايع سنگين با وزن مخصوص دلخواه را ايجاد نمايند اما در صنعت استفاده از اين مواد امکان پذير نمي­باشد زيرا از يک سو مواد مذکور بسيار گران هستند و از سوي ديگر، پس از استفاده، قابل بازيابي و استفاده مجدد نمي­باشند.  به اين منظور معمولاً از مخلوط آب و پودر مگنتيت براي توليد مخلوطي که وزن مخصوص مورد نظر را داشته باشد استفاده مي­گردد.  مزاياي استفاده از مگنتيت عبارتند از: 1ـ قيمت ارزان 2ـ قابليت بازيافت و استفاده مجدد.

در اين روش مخلوطي از آب و مگنتيت (با درصد مشخصي مگنتيت) ايجاد مي­نمايند که داراي وزن مخصوص بيش از آب است و معمولاً از 2/1 تا 8/1 را پوشش مي­دهد.

 

فرآوري زغالسنگ درشت (Coarse Coal)

دستگاه مورد استفاده براي فرآوري زغال درشت (coarse coal) دستگاه تري فلو (Tri-Flo) مي­باشد.  اين دستگاه داراي 2 محفظه استوانه­اي مي­باشد که در راستاي محور اصلي، به هم چسبيده­اند و خروجي يک محفظه، ورودي محفظه بعدي خواهد بود.  قطر اين دستگاه mm 700 مي­باشد و با زاويه شيب 20 درجه نصب گرديده است.  محفظه اول داراي يک ورودي خوراک در قسمت بالا، يک ورودي واسطه سنگين در قسمت پايين و يک خروجي مواد و واسطه سنگين در قسمت بالا مي­باشد.  ورودي خوراک دستگاه، خوراک را به صورت محوري وارد دستگاه مي­نمايد اما لوله­هاي ورودي و خروجي واسطه سنگين به صورت مماسي نصب گرديده­اند.  به اين ترتيب، واسطه ورودي به دستگاه به صورت مماس با بدنه دستگاه، وارد محفظه مي­گردد و به صورت مارپيچ دوراني به سمت بالا حرکت مي­کند و در آخر از خروجي مماسي بالا خارج مي­گردد.  به دليل چرخش واسطه سنگين در دستگاه و ايجاد خلاء در قسمت مرکزي آن يا در راستاي محور دستگاه، هسته هوا (air core) تشکيل مي­شود.  وزن مخصوص واسطه سنگين بخش اول نسبت به بخش دوم بيشتر است و به همين دليل به آن High density medium مي­گويند.

هنگامي که بار ورودي از شوت بالاي دستگاه به داخل آن ريخته مي­شود، قطعات باطله که داراي وزن مخصوص بيشتري هستند، در واسطه سنگين غرق مي­شوند به همراه جريان باطله از قسمت خروجي آن بيرون رفته و وارد محفظه­اي به نام kill box مي­شوند.  بقيه مواد نيز که داراي وزن مخصوص کمتر از واسطه سنگين هستند، در راستاي محور حرکت کرده وارد محفظه دوم مي­شوند.  محفظه دوم نيز مانند محفظه اول داراي يک ورودي براي واسطه سنگين در پايين و يک خروجي براي واسطه سنگين و ذرات غرق شده در قسمت بالا مي­باشد.  در اين محفظه، واسطه سنگين مورد استفاده داراي وزن مخصوص پايين­تري نسبت به محفظه اول مي­باشد که به آن Low density medium گويند.  به اين ترتيب ذرات مياني که وزن مخصوص آنها از وزن مخصوص باطله کمتر بوده و در قسمت اول دستگاه، شناور شده­اند در اين قسمت در واسطه سنگين غرق شده و از خروجي بخش دوم خارج مي­گردند و وارد kill box مربوطه مي­گردند.  قطعاتي نيز که نسبت به واسطه سنگين مرحله دوم داراي وزن مخصوص کمتري هستند، به سمت محور دستگاه (داخل هسته هوا) کشيده شده و به سمت پايين حرکت مي­کنند و از دستگاه به صورت محوري خارج مي­گردند.

مواد خارج شده از محفظه­ها داراي مقادير قابل ملاحظه­اي واسطه سنگين به همراه خود مي­باشند، به همين دليل مي­بايست واسطه سنگين آنها بازيابي و مجدداً مورد استفاده قرار گيرد.  بر اين اساس کليه جريان­هاي خروجي (کنسانتره، باطله و مياني) براي جدا شدن واسطه سنگين همراه، به روي سرندهايي هدايت مي­گردند.  در اين قسمت آب به همراه مگنتيت که دانه­ريز مي­باشد از زير سرند عبور کرده و مجدداً به داخل سيکل سيستم واسطه سنگين برگردانده مي­شود.  در زير به توضيح و تشريح اين سيکل خواهيم پرداخت.

براي تأمين و واسطه سنگين مورد نياز براي تري فلو و برقراري توازن در سيستم تنظيم و تأمين واسطه سنگين، 5 مخزن يا sump در نظر گرفته شده است.  اولين خروجي تري فلو، خروجي باطله از قسمت اول به همراه واسطه سنگينِ High density مي­باشد.  اين جريان به داخل kill box وارد مي­شود و سپس براي بازيابي واسطه سنگين، از طريق يک كانال، به روي سرند لرزان آبگيري فرستاده مي­شود.

الف) High medium sump که در آن واسطه سنگين با دانسيته بالا توليد مي­گردد (مثلاً دانسيته 8/1)

ب) Low medium sump که در آن واسطه سنگين با دانسيته پايين توليد مي­گردد (مثلاً دانسيته 5/1)

ج) Diluted medium sump که در آن واسطه سنگيني که داراي جرم مخصوص نامشخص و تنظيم نشده است جمع­آوري مي­گردد.

د) Dirty water sump که در آن آبي که داراي ناخالصي (اعم از مگنتيت و ذرات ريز زغال) است جمع­آوري مي­گردد.

واسطه سنگين با دانسيته بالا از High medium sump پمپ شده و وارد قسمت اول تري فلوي coarse coal مي­گردد.  اين واسطه پس از طي مسير مارپيچ در قسمت اول تري فلو به سمت بالا، برخورد با خوراک ورودي و غرق شدن باطله در آن، از خروجي بالاي تري فلو خارج شده و با داخل محفظه اي به نام Kill box مي­رود.  مواد جمع شده در kill box توسط يک كانال که جدار داخل آن با قطعات سراميک پوشيده شده است، براي آبگيري و جدا شدن واسطه سنگين از مواد باطله، به روي يک سرند لرزان هدايت مي­شود.

اين سرند نيز همانند سرندهاي موجود در screen house از 2 بخش تشکيل شده­اند.  بخش اول که شيب­دار و ثابت بوده و لرزشي ندارد و بخش دوم که مسطح بوده و داراي ارتعاش مي­باشد.  اندازه دهانه روزنه­هاي اين سرند mm 8/0 است.  مواد به همراه واسطه سنگين روي بخش اول سرند ريخته مي­شوند.  در اين قسمت بخش اعظم واسطه سنگين از سرند عبور مي­کنند.  مواد پس از عبور از بخش شيب­دار، روي بخش مسطح سرند قرار مي­گيرند.  اين بخش داراي 3 قسمت است.  در قسمت اول بخش مسطح هيچ­گونه آبي روي مواد ريخته نمي­شود.  چون به واسطه عبوري از بخش اول و قسمت اول بخش دوم هيچ­گونه آبي اضافه نمي­گردد و وزن مخصوص آنها نياز به تنظيم مجدد ندارد، به مخزن High medium sump فرستاده مي­شوند.  مواد پس از عبور از قسمت اول بخش مسطح، به قسمت دوم مي­روند که در اين قسمت مقداري آب به روي آنها ريخته مي­شود و مگنتيت چسبيده به آنها را شسته و به پايين مي­برد.  اين آب از مخزن آب کثيف (Dirty water) تأمين مي­شود و در داخل يک flood box که روي قسمت دوم بخش مسطح سرند نصب گرديده جمع­آوري مي­گردد و به صورت سر ريز (over flow) به روي مواد ريخته و مگنتيت­هاي چسبيده به آنها را مي­شويد.  آب و مگنتيت عبوري از اين قسمت سرند را diluted medium مي­نامند و آنرا به مخزن Diluted مي­فرستد.

در قسمت سوم بخش مسطح سرند، براي اطمينان از حذف کامل مگنتيت از سطح مواد باطله، دو سري دوش نصب گرديده است.  اين دوشها آب را با فشار بالا بر روي مواد مي­پاشد و به صورت قابل قبولي مگنتيت را از مواد حذف مي­نمايد.  شايان ذکر است ميزان مگنتيت چسبيده روي مواد در اين قسمت بسيار کم مي­باشد.  آب عبوري از زير سرند اين قسمت، به Dirty water معروف است و به همين علت به dirty water sump فرستاده مي­شود.

مواد باطله که مگنتيت آن گرفته شده، از انتهاي سرند عبور کرده و از طريق يک شوت به روي نوار نقاله ريخته شده و از اين نوار نقاله 4400 به روي نوار نقاله 404 باطله انتقال پيدا مي­کند و به دپو باطله فرستاده مي­شود.

بخشي از مواد که در قسمت اول تري فلو coarse شناور شده بودند، به قسمت دوم اين دستگاه هدايت مي­شوند.  در اين قسمت واسطه سنگين داراي دانسيته کمتري نسبت به قسمت اول خواهد بود.  واسطه سنگين مورد نياز اين قسمت از زير Low medium sump پمپ شده و همانند بخش اول دستگاه از قسمت پايين اين قسمت (نزديک خروجي کنسانتره) وارد دستگاه شده و پس از طي مسير مارپيچ از طريق لوله­اي که تقريباً در مرز بين قسمت اول و قسمت دوم واقع شده خارج مي­گردد.  همانطور که گفته شده دانسيته اين واسطه نسبت به واسطه ورودي به قسمت اول کمتر است، لذا مقداري از مواد که در بخش اول شناور شده ولي داراي خاکستر بالاتر از کنسانتره مي­باشند و اصطلاحاً مواد مياني (Middling) ناميده مي­شوند، در اين واسطه غرق شده و به همراه آن وارد Kill box دوم مي­شوند.  مواد و واسطه ورودي به اين kill box از طريق يک كانال به روي سرند مياني منتقل مي­گردند.  نحوه کار اين سرند نيز مانند سرند شستشوي باطله مي­باشد. مواد خروجي از زير بخش شيب­دار اين سرند به دو قسمت تقسيم مي­شود.  مقداري از آن با واسطه خروجي از قسمت اول بخش مسطح سرند مخلوط شده و به High medium sump فرستاده مي­شود و بخشي از آن از طريق يک لوله به يک تقسيم کننده (splitter) فرستاده مي­شود.  اين splitter داراي يک موتور است که اين موتور با دانسيته سنج­هاي نصب شده بر روي خروجي High medium sump و Low medium sump در ارتباط است و بنا به دستور اين دانسيته سنج­ها مواد را بين اين دو sump تقسيم مي­نمايد.

مواد پس از عبور از قسمت اول بخش مسطح سرند، به قسمت دوم رفته و توسط يک flood box بر روي آنها آب ريخته شده و شستشو مي­شوند و آب حاصل از شستشو آنها به diluted medium sump فرستاده مي­شود.  پس از طي اين مرحله، مواد در قسمت سوم سرند، توسط دوشهاي آب صنعتي قرار شسته شده و آب خروجي از زير سرند به Dirty water sump فرستاده مي­شود.  پس از اتمام عمليات شستشو، مواد مياني از انتهاي سرند به داخل شوت مي­ريزند.  در انتهاي اين شوت يک سنگ شکن قفسه­اي (cage mill) قرار دارد که مواد مياني را از اندازه کوچکتر از mm 50 به کوچکتر از mm 5/3 تبديل مي­نمايد.  به اين ترتيب مواد مياني که قطعات بهم چسبيده زغال و سنگ مي­باشد، پس از شکستن به صورت زغالسنگ آزاد از سنگها تبديل شده و مي­بايست مجدداً تحت عمليات فرآوري قرار گيرند.  اين مواد پس از جمع شدن در يک sump و اضافه شدن مقداري آب به آن، به ابتداي screen house پمپ مي­شوند تا مجدداً تحت عمليات دانه­بندي قرار گرفته و وارد مدار شستشو شود.

موادي که در قسمت دوم تري فلو شناور شده است به منظور آبگيري و شستشو به روي سرند شستشوي کنسانتره مي­رود.  اين سرند نيز مانند سرندهاي ديگر از يک بخش ثابت (sieve) و يک بخش متحرک (screen) تشکيل شده است که بخش متحرک آن به سه قسمت تقسيم مي­شود.  اندازه روزنه­هاي اين سرند mm 8/0 مي­باشد.  واسطه سنگين خروجي از بخش ثابت و قسمت اول بخش متحرک سرند، به يک sump کوچک که چسبيده به Low medium sump قرار گرفته است مي­ريزد.  وجود جريان گردابي در داخل تري فلو باعث مي­شود که اين جريان گردابي از خروجي باطله (در قسمت اول تري فلو) و مياني (در قسمت دوم تري فلو) خارج شود.  به اين ترتيب، بخش اعظم مگنتيت موجود در قسمت دوم تري فلو همراه جريان مياني از آن خارج شده و فقط بخش کوچکي از مگنتيت به همراه مقدار زيادي آب به خروجي کنسانتره انتقال يابد.  به اين لحاظ، وزن مخصوص واسطه سنگين خروجي از بخش کنسانتره، کمتر از وزن مخصوص ورودي به قسمت دوم تري فلو (Low density medium) بوده و نمي­توان آن را مستقيماً به داخل مخزن Low density medium فرستاد. به همين دليل مي­بايست آن را به داخل اين sump کوچک فرستاد.  Sump مذکور از قسمت بالا به Low density medium سرريز دارد و بخش ديگر از واسطه سنگين ورودي به اين مخزن توسط پمپ به سيكلون فرستاده مي­شود.  کنسانتره حاصل از تري فلو، پس از آبگيري بر روي بخش ثابت (sieve) و قسمت اول بخش متحرک سرند (screen) جهت شستشو به قسمت دوم مي­رود.  در اين قسمت، همانند سرند باطله و مياني، توسط آب (dirty water) که از flood box روي اين قسمت سرريز مي­شود، شستشو شده و مگنتيت آن گرفته مي­شود.  اين آب و مگنتيت که از قسمت دوم سرند عبور کرده­اند، به Diluted medium sump فرستاده مي­شود.  کنسانتره پس از عبور از قسمت دوم، به روي قسمت سوم سرند مي­رود و در اين قسمت توسط دوشهايي که روي اين قسمت قرار دارند، با آب شستشو مي­شوند.  آب و مقدار کمي مگنتيت که از زير اين قسمت سرند بدست مي­آيد به Dirty water sump فرستاده مي­شود.  پس از طي اين مراحل کنسانتره شسته شده که حدود 5/10% خاکستر دارد از انتهاي سرند به داخل شوت انتهايي ريخته و به روي نوار نقاله کنسانتره 301 منتقل مي­شود.

 

تنظيم دانسيته واسطه سنگين High and Low

همانطور که گفته شد، واسطه سنگين مورد مصرف در تري فلو (High and Low medium) مي­بايست داراي دانسيته تنظيم شده­اي باشند.  طبق مفروضات تمامي واسطه سنگين خروجي از قسمت اول سرند باطله تري فلو، چون بدون شستشو توسط آب از باطله جدا شده و دانسيته آن به صورت نسبي با دانسيته واسطه High density medium برابر مي­باشد، مستقيماً به داخل سامپ High medium sump ريخته مي­شود و مابقي آن به يک splitter وارد مي­شود و توسط آن بنا به نياز، به داخل High density medium يا Low density medium فرستاده مي­شود.

به صورت معمول، دانسيته مواد داخل سامپ­هاي High و Low بايد بالاتر از مقدار مورد نياز باشد.  براي تنظيم دانسيته، يک دانسيته­سنج روي خروجي سامپ High و يک دانسيته­سنج بر روي خروجي سامپ Low نصب شده است که دانسيته مواد خروجي از سامپ را اندازه مي­گيرد و در صورتي که اين دانسيته بيش از دانسيته مورد نياز باشد، بوسيله لوله آبي که در خروجي سامپ نصب شده است، آب به واسطه اضافه مي­شود تا دانسيته به حد مورد نظر برسد.

 

سيستم بازيافت مگنتيت از آب

چنانكه گفته شد، واسطه ورودي به سامپ diluted داراي دانسيته مشخصي نمي­باشد و لذا نمي­توان آن را به يكي از سامپ­هاي Low يا High اضافه نمود.  به همين دليل مي­بايست مگنتيت اين جريان گرفته شده و مجدداً به داخل سيستم سارژ شود.  اين مسأله در مورد واسطه خروجي از زير قسمت اول سرند كنسانتره نيز صدق مي­نمايد.

 

بازيابي مگنتيت از واسطه خروجي از قسمت اول سرند كنسانتره

براي بازيابي مگنتيت از واسطه خروجي از قسمت اول سرند كنسانتره، كه در داخل سامپ كوچك كنار سامپ Low جمع­آوري شده است، آن را بوسيله پمپ از سامپ مذكور به خوشه سيكلون كه حاوي 5 عدد سيكلون مي­باشد، پمپ مي­نمايند.  بنابه طرح، تعداد 3 عدد از اين سيكلون­ها براي جداسازي مگنتيت از آب كافي مي­باشد.  واسطه مذكور پس از ورود به سيكون به جريان­هاي ته­ريز (كه حاوي مقدار زيادي مگنتيت و مقدار كمي آب مي­باشد) و سرريز (كه اكثر آن آب است و مقدار كمي مگنتيت در داخل آن قرار دارد) تقسيم مي­شود.  ته­ريز سيكلون مستقيماً به High medium sump فرستاده مي­شود.  سرريز سيكلون حاوي مقداري مگنتيت است كه مي­بايست از آب بطور كامل جدا شود.  به اين منظور در مسير سرريز سيكلون يك splitter دستي قرار داده شده است كه جريان مذكور را به ته­ريز يا يك splitter دوم كه مواد را به سمت جداكننده مغناطيسي (magnetic separator) يا مخزن Low medium sump مي­فرستد.  اين تقسيم كننده با دانسيته­سنج خروجيِ Low medium sump در ارتباط است و بنا به فرمان اين دانسيته­سنج مواد را به داخل سامپ يا magnetic separator مي­فرستد.  جريان پس از ورود به magnetic separator بطور كامل از مگنتيت پاك مي­شود.  مگنتيت خروجي از magnetic separator پس از عبور از دستگاه Demagnetizer (كه خاصيت مغناطيسي القاء شده به ذرات مگنتيت توسط magnetic separator را از بين مي­برد) وارد يك splitter مي­گردد.  اين splitter به صورت دستي تنظيم مي­گردد و مگنتيت را به داخل سامپ­هاي High و Low مي­فرستد.

آب خروجي از زير magnetic separator بطور معمول حاوي مقدار قابل ملاحظه­اي مواد ريزدانه زغالي و رسي مي­باشد (اين مواد به دليل عدم جداشدن كامل مواد ريزدانه از درشت دانه در screen house و نيز به دليل خردشدن ذرات درشت در حين فرآيند شستشو و آبگيري، توليد شده و به داخل مخزن High medium راه مي­يابند) كه اين مواد مي­بايست براي آنكه فرصت مجددي جهت شستشو به آنها داده شود، به screen house فرستاده شوند.  به اين منظور جريان آب خروجي از magnetic separator به سامپ مواد مياني خرد شده فرستاده مي­شود و به همراه اين مواد به ابتداي screen house پمپ مي­گردد.

 

بازيابي مگنتيت از diluted medium

براي بازيابي مگنتيت از جريان diluted medium، آن را به magnetic separator مي­فرستند و مگنتيت حاصل از آن را چنانكه شرح داده شد به داخل سيستم باز مي­گردانند و آب خروجي از آنرا به سامپ مواد مياني خرد شده فرستاده و به همراه اين مواد به ابتداي screen house مي­فرستند.  نكته قابل ذكر در مورد magnetic separator آن است كه در صورت ورود مقدار زيادي واسطه به داخل دستگاه، ممكن است مقداري از آن به بيرون سرريز كند كه البته واسطه سرريز شده در داخل باكس كوچكي جمع آوري شده به سامپ diluted medium باز گردانده مي­شود.

 

فرآوري زغالسنگ ريز (Small Coal)

براي فرآوري و شستشوي زغالسنگ ريز (small) در كارخانه زغالشويي طبس، از دو تري فلو كه به صورت موازي با هم كار مي­كنند استفاده مي­شود.  اين تري فلوها نسبت به تري فلو بخش  coarse coal ابعادي كوچكتر دارند. قطر اين تري فلوها mm 500 مي­باشد و براي فرآوري زغالسنگ كوچكتر از mm 6 طراحي گرديده­اند.

بنا بر نتايج آزمايشگاهي، در بخش ريزدانه زغالسنگ، مواد مياني وجود ندارد و لذا از اين تري فلوها فقط 2 محصول كنسانتره و باطله بدست مي­آيد.  خوراك ريزدانه توسط نوار نقاله از screen house به اين بخش انتقال مي­يابد.  در ورودي بخش شستشوي small coal، شوتي قرار دارد كه خوراك را به دو بخش تقسيم مي­نمايد.  اين شوت به گونه­اي طراحي شده كه مي­تواند همزمان به هر دو تري فلو يا در صورت بروز مشكل در يك تري فلو، فقط به تري فلوي ديگر خوراك­دهي نمايد.  براي تغيير مسير ورود خوراك در داخل شوت، دستگيره­اي طراحي شده است كه مي­بايست توسط اپراتور تنظيم گردد.  در پشت شوت، سنسورهايي قرار دارد كه با دستگيره مذكور در ارتباط است و مي­تواند تشخيص دهد كه از كدام مسير خوراك­دهي صورت مي­گيرد و در صورتي كه يكي از دو مسير بسته باشد، سرندهاي آبگيري و شستشوي باطله و كنساتره آن مسير را خاموش مي­نمايد.

چنانكه گفته شد، در بخش small coal ذرات مياني وجود ندارد لذا در هر دو محفظه تري فلو، واسطه­اي با دانسيته يكسان استفاده مي­شود.  به همين دليل فقط يك sump تأمين كننده واسطه سنگين مورد نياز براي هر دو محفظه خواهد بود.

از سوي ديگر بايد در نظر داشت كه دانه­بندي ورودي به اين بخش ريزتر از تري فلوي coarse coal مي­باشد، لذا شستشوي دقيق و با كيفيت قابل قبول در اين تري فلو، بسيار سخت­تر از تري فلوي بخش coarse coal مي­باشد، به همين دليل شستشو در دو مرحله با دانسيته يكسان صورت مي­پذيرد تا محصول مناسبي بدست آيد.

خوراك پس از ورود به قسمت اول تري فلوي كوچك، تحت شستشو قرار گرفته و بخش اعظم باطله آن جدا مي­شود و به همراه واسطه سنگين، از خروجي بالاي تري فلو خارج مي­شود.  بقيه مواد از بخش مركزي محفظه اول عبور كرده و وارد قسمت دوم تري فلو مي­گردند.  در قسمت دوم نيز واسطه­اي با دانسيته برابر با دانسيته واسطه سنگين قسمت اول پمپ مي­شود.  در اين قسمت موادي كه داراي دانسيته نزديك به دانسيته واسطه سنگين هستند، مجدداً تحت شستشو قرار مي­گيرند و از كنسانتره جدا مي­شوند. در بخش  small coalبه دليل عدم وجود ذرات مياني، سرند مياني نيز وجود ندارد و به اين ترتيب ذرات خروجي از قسمت اول و دوم مستقيماً بر روي سرند باطله مي­روند و كنسانتره آن نيز به روي سرند كنسانتره مي­رود.

سرندهاي باطله و كنسانتره در بخش small coal مشابه با سرندهاي موجود در بخش coarse coal مي­باشند.  مواد باطله پس از خروج از خروجي باطله، به روي سرند باطله مي­روند.  بخش اعظم واسطه سنگين خروجي به همراه باطله، از طريق بخش شيب­دار از قسمت اول بخش مسطح سرند، جدا شده و مستقيماً به correct medium sump وارد مي­شود.  باطله پس از عبور از روي اين قسمت از سرند، به قسمت دوم سرند مسطح مي­رود و در آنجا بوسيله آب سرريز شده از flood box روي اين قسمت، شستشو مي­شود و مگنتيت چسبيده به آن، به زير سرند انتقال يافته و به diluted medium sump فرستاده مي­شود.  مواد عبوري از قسمت دوم بخش مسطح سرند به قسمت سوم انتقال مي­يابد و در آنجا توسط دوشهاي آب، شستشو مي­گردد.  آب و مگنتيت خوجي از اين قسمت به dirty water sump فرستاده مي­شود. باطله شسته شده نيز به روي نوار باطله مي­ريزد و به بيرون از كارخان منتقل مي­گردد.

كنسانتره خروجي از قسمت پايين تري فلوها به روي سرندهاي كنسانتره انتقال مي­يابد.  مقدار زيادي از واسطه سنگين همراه آن توسط بخش شيب­دار و بخش مسطح گرفته مي­شود.  اين واسطه به يك sump كوچك كه به مخزن correct medium sump چسبيده است فرستاده مي­شود.  مقداري از اين واسطه سنيگن از طريق سرريز به correct medium sump وارد مي­گردد و بقيه آن توسط پمپ به هيدروسيكلون فرستاده مي­شود.  در هيدروسيكلون مقدار زيادي از مگنتيت و مقداري آب از ته­ريز سيكلون خارج شده و به correct medium sump ريخته مي­شود.  از سرريز هيدروسيكلون مقدار زيادي آب و مقدار كمي مگنتيت خارج شده و به داخل يك splitter وارد مي­شود.  اين splitter مواد را بر حسب نياز به magnetic separator يا به داخل correct medium sump مي­فرستد.  مگنتيت گرفته شده از magnetic separator پس از عبور از demagnetizer به داخل correct medium sump مي­ريزد و آب عاري از مگنتيت نيز به middling sump فرستاده مي­شود تا دو باره به ابتداي screen house فرستاده شود.

كنسانتره پس از عبور از قسمت اول بخش مسطح، به روي قسمت دوم منتقل مي­شود و توسط آب سرريز شده از  flood boxشستشو مي­گردد كه اين آب به همراه مگنتيت شسته شده، به زير سرند انتقال يافته و به diluted medium sump مي­رود.  كنسانتره پس از شستشو در قسمت دوم، به قسمت سوم مي­رود كه در اين مرحله توسط دوشها مورد شستشو قرار مي­گيرد وآب و مگنتيت خروجي از اين قسمت به dirty water sump فرستاده مي­شود.  در آخر نيز كنسانتره ازشوت انتهاي سرند به داخل يك مخزن ريخته و براي آبگيري به سمت سانتريفوژها پمپ مي­گردد.

 

سيستم بازيابي مگنيت

با توجه به آنچه در بخش فرآوري زغال درشت توضيح داده شد، جريان­هايي كه به correct medium sump ريخته مي­شود نيازي به بازيابي مگنتيت ندارند و تنها آن دسته از جريان­هايي كه به diluted medium sump  و بهcyclone sump  مي ريزند، مي­بايست جهت بازيابي مگنتيت وارد سيستم بازيابي گردند.

همانند بخش دانه درشت، واسطه سنگين موجود درcyclone sump  توسط پمپ، به هيدروسيكلون ارسال مي­گردند.  واسطه سنگين پس از ورود به سيكلون، به دو بخش سرريز و ته­ريز تقسيم مي­شود كه بخش ته­ريز آن حاوي مقدار زيادي مگنتيت مي­باشد.  ته­ريز خروجي از سيكلون مستقيماً به correct medium sump فرستاده مي­شود.  سرريز خروجي سيكلون نيز به يك splitter اتوماتيك فرستاده مي­شود كه اينsplitter  جريان سرريز را بهmagnetic separator  يا به جريان ته­ريز سيكلون مي­فرستد.

مواد ورودي به magnetic separator پس از طي اين مرحله به دو بخش سرريز و ته­ريز تقسيم مي­شوند كه بخش سرريز آن حاوي درصد بالايي مگنتيت است كه اين جريان به correct medium sump فرستاده مي­شود و ته­ريز آن نيز كه حاوي آب و مقدار قابل ملاحظه­اي ذرات زغالي مي­باشند به middling sump  فرستاده مي­شوند.

علاوه بر جريان سرريز سيكلون كه به magnetic separator وارد مي­شود، واسطه سنگين موجود در diluted medium sump نيز به وسيله پمپ به magnetic separator فرستاده مي­شود كه پس از جدا شدن مگنتيت از آب، مگنتيت آن بهcorrect medium sump  و آب آن نيز به diluted medium sump فرستاده مي­شود.

 

بخش فلوتاسيون

فلوتاسيون روشي عمومي و فراگير جهت فرآوري ذرات نرمه مي­باشد.  از اين روش به دليل انتخابي بودن آن (قابليت بازيابي ذرات مورد نظر از ذرات باطله به صورت انتخابي) در فرآوري اكثر كانيها استفاده مي­گردد و حتي در برخي از كانيها فلوتاسيون به عنوان تنها روش مؤثر و كارآمد شناخته مي­شود.

در صنعت فرآوري زغالسنگ، به دليل امكان استفاده از روشهاي ثقلي كه از هزينه­هاي سرمايه­گذاري و عملياتي پايين­تري بر خوردار هستند، سعي مي­گردد زغال در ابعاد درشت­تري استخراج گردد و به همين دليل از مدارهاي سنگ شكني و آسيا كني (آنچنانكه در اكثر كانيهاي فلزي مورد توجه ويژه قرار دارند)، در اين صنعت استفاده نمي­گردد.  به همين دليل ميزان نرمه موجود در بار ورودي به كارخانه­هاي زغالشويي اكثراً كم بوده و از اين رو در اين صنعت، روش فلوتاسيون چندان مورد توجه نمي­باشد بطوريكه در برخي از معادن به دليل وجود ميزان بسيار پايين نرمه، تمهيدي جهت استفاده از روش فلوتاسيون انديشيده نشده و ذرات نرمه بدون هيچ گونه عمليات فرآوري از سيستم حذف مي­گردند.

در معدن زغالسنگ طبس، به دليل ماهيت زغال موجود در منطقه و توليد نرمه زياد در هنگام استخراج، بخش فلوتاسيون در كارخانه زغالشويي مدنظر قرار گرفته و از اهيت ويژه­اي نيز برخوردار است.  در اين بخش 6 سلول فلوتاسيون ستوني قرار داده شده است كه جهت فرآوري ذرات كوچكتر از mm 5/0 مورد استفاده قرار مي­گيرند.  قطر ستون­هاي مزبور 3/4 متر و ارتفاع آنها 8 متر است و اين بخش توانايي فرآوري t/h 130 زغال نرمه را داراست.

 

توضيح فرآيند

ذرات نرمه كه طي 2 مرحله سرند كني در screen house از بقيه ذرات جدا شده­اند، داخل دو مخزن جمع­آوري مي­شوند.  در اين مخازن، براي ارتقاء خاصيت آبراني زغالسنگ، به اين مواد مقداري گازوئيل به عنوان كلكتور اضافه مي­گردد.  ميزان گازوئيل اضافه شده به مواد به صورت اتوماتيك تنظيم مي­شود و به مقدار باري كه از اين مخازن به سمت فلوتاسيون پمپ مي­گردد بستگي دارد.

دوغاب موجود در اين دو مخزن پس از اضافه شدن گازوئيل توسط دو پمپ، به بخش فلوتاسيون فرستاده مي­شوند.  بار فرستاده شده به بخش فلوتاسيون قبل از ورود به سلول­ها، براي تقسيم شدن مناسب بين سلول­ها، وارد يك مخزن توزيع كننده (distributor) مي­شوند.  طراحي اين توزيع كننده به اين گونه است كه بدنه اصلي آن به شكل يك استوانه مي­باشد و در داخل آن يك لوله گردان قرار دارد و از اين لوله گردان 6 لوله خميده منشعب مي­شود.  مواد از داخل لوله گردان وارد لوله­هاي خميده مي­شوند و در هنگام خروج از لوله­هاي خميده، به دليل نيروي زيادي كه به اين لوله­ها در جهت عكس وارد مي­كنند، باعث چرخش لوله گردان مي­شوند و به اين ترتيب بار به صورت مساوي بين 6 ستون مزبور تقسيم مي­گردد.

كف توزيع كننده به 6 قسمت تقسيم گرديده است كه از زير هر قسمت يك لوله خارج شده و به يك ستون وارد مي­شود.  كمي بالاتر از كف توزيع كننده (50 سانتيمتري بالاتر از كف) دريچه­اي قرار دارد كه اين دريچه جهت جلوگيري از تجمع بار در داخل توزيع كننده است.  در صورتي كه به هر دليل بار در داخل توزيع كننده ، بيش از حد جمع شود از اين دريچه خارج شده و توسط لوله­اي به سمت كانال تيكنر منتقل مي­گردد.

لوله­هاي خروجي از كف توزيع كننده كه بار را به ستون­ها حمل مي­كنند، در ارتفاع 5/4 تا 5 متري از كف ستون به آن متصل مي­شوند و مواد را در داخل سلول پخش مي­كنند.  ذرات در هنگام سقوط در داخل آب، با حباب­هاي هوا برخورد مي­كنند و ذرات زغال كه آبران هستند بر روي سطح اين حباب­ها تجمع پيدا مي­كنند و توسط آنها به سمت لبه سرريز كف هدايت مي­شوند.  حباب­ها پس از محيط آبي، وارد محيط كف مي­شوند در اين منطقه، آب اضافي كه پشت سر حباب به سمت اين منطقه حمل شده است، مجدداً به محيط آبي بر مي­گردد و به اين ترتيب ذرات ريزي كه به صورت غير انتخابي توسط آب پشت سر حباب به كسانتره راه يافته بودند، از اين محيط خارج مي­شوند.  از سوي ديگر با خروج اين آب، ميزان رقت كنسانتره پايين مي­آيد و به اين ترتيب مقدار آب كمتري به بخش آبگيري كنسانتره فرستاده مي­شود.  در بالاي بخش كف نيز، دوشهايي نصب شده است كه اين دوشها وظيفه شستشوي كف را انجام مي­دهند و باعث مي­شوند كه در صورت وجود ذرات ناخواسته در محيط كف، اين ذرات شسته شده و به محيط آبي باز گردند.

كف تشكيل شده در سر ستون، از بالاي آن سرريز كرده و به داخل كانال كنسانتره مي­ريزد و به سمت بخش آبگيري كنسانتره فرستاده مي­شود.

كانال انتقال كنسانتره به دو بخش تقسيم مي­شود كه بخش اول آن يك كانال ساده بوده و وظيفه جمع­آوري و انتقال كنسانتره را به عهده دارد و بخش دوم كه به de aeration and proportion box معروف است، وظيفه هوازدايي از كنسانتره و نيز كنترل ميزان مواد ورودي به بخش آبگيري كنسانتره را بر عهده دارد.  اين كانال داراي پستي و بلندي است كه وقتي كف، از اين پستي و بلندي­ها عبور مي­كند، هواي موجود در آن خارج شده و وارد سيستم آبگيري نمي­شود.  هواي خروجي از كنسانتره توسط 2 لوله كه به vent معروف هستند، به هواي آزاد راه مي­يابند.  انتهاي كانال proportion box به سه بخش تقسيم مي­شود كه از دو بخش كناري آن، مواد وارد سيستم آبگيري مي­شوند و بخش مركزي آن داراي دريچه­اي است كه اين دريچه در حالت عادي بسته است و در صورتي كه بار ورودي به بخش آبگيري بيش از ظرفيت دستگاههاي سانتريفوژ باشد، دريچه مزبور باز شده و بار اضافي را از كانال خارج مي­نمايد.  در مورد نحوه كار اين دريچه در بخش آبگيري توضيحات تكميلي ارائه خواهد گرديد.

مواد ناخواسته كه به حباب چسبيده­اند، در سلول به سمت پايين سقوط كرده و در قسمت پايين ستون جمع مي­شوندو از لوله باطله از قسمت پايين به كانال تيكنر انتقال داده مي­شوند.  علاوه بر لوله باطله، يك لوله تخليه (Drain) در قسمت پايين ستون و نيز يك شير تخليه در قسمت كف ستون نصب گرديده است.  در صورتي كه بخواهيم ستون را تخليه نمائيم، شير لوله تخليه (Drain) را باز مي­كنيم كه مواد خروجي از آن به كانال تيكنر وارد مي­شوند.  از آنجايي كه لوله تخليه نسبت به ته ستون داراي فاصله مي­باشد، مقداري (حدود 20 سانتيمتر) مواد در اين فاصله جمع شده و قادر به خارج شدن نخواهند بود.  به همين منظور شير تخليه دوم در كف ستون قرار داده شده است كه با باز كردن آن مي­توان مواد را از ستون خارج كرد.  جهت سهولت در خروج مواد از كف ستون، لوله آبي در نزديكي كف ستون قرار دارد كه داراي اتصال به ستون است.  با باز كردن اين آب مي­توان كف ستون را بطور كامل شستشو نمود.

به غير از فرآيندي كه در بالا توضيح داده شد، در حالت خاص كه بار ورودي از سمتScreen House كم است، به علت كمبود بار ورودي، نيازي به شستشوي آن با بكارگيري هر 6 سلول نمي­باشد لذا فرآيند بگونه­اي طراحي شده كه مي­توان 5 سلول را به شستشوي بار ورودي از Screen House اختصاص داد و يك سلول را نيز براي شستشوي مقداري بار بسيار ريزدانه (حدود ابعاد μ 40) كه توسط آب خروجي از بخش آبگيري خارج شده­اند، اختصاص داد.  در حالت عادي اين بار سرگردان كه از بخش آبگيري خارج شده، به همراه مقداري بار كه به دلايل مختلف به كف كارخانه ريخته بودند، توسط دو لوله مجزا به ابتداي توزيع كننده رفته و به همراه بار ورودي از Screen House مجدداً براي شستشو بين هر 6 سلول تقسيم مي­شوند.  اما در حالت كمبود بار از Screen House، بار برگشتي از بخش آبگيري توسط لوله ديگري به سلول ششم وارد شده و در آنجا تحت شستشو قرار مي­گيرد.  از آنجايي كه اين بار آن قدر دانه­ريز مي­باشد كه در صورت شستشو وسيله ستون ششم و ورود مجدد آن به بخش آبگيري احتمال فرار مجدد آنها از اين بخش مي­باشد، لذا براي آبگيري اين ذرات از يك دستگاه فيلترپرس استفاده شده است كه در بخش آبگيري در مورد آن به تفصيل توضيح داده خواهد شد.

 

فلوتاسيون ستوني

چنانكه ذكر گرديد فلوتاسيون يكي از فراگيرترين و جامع­ترين روشهاي فرآوري مواد معدني مي­باشد كه به دليل انتخابي بودن آن داراي كاربرد فراواني است.  در كاخانه­هاي فرآوري قديمي از فلوتاسيون مرسوم استفاده مي­شد كه به صورت معمول از يك تعداد سلول فلوتاسيون (به شكل جعبه­هاي مكعبي) كه به صورت سري پشت سر هم قرار مي­گرفتند و به بانك سلولي معروف بودند تشكيل شده بود.  با پيشرفت­هاي حاصل شده در زمينه تجهيزات فرآوري مواد معدني، سلول­هاي ستوني در دهه 80 ميلادي به بازار عرضه شد كه اين سلول­ها از لحاظ نحوه عمل، داراي تفاوت­هاي بنيادي با بانك سلولي هستند.  در اين تجهيزات جديد، از اسپارژر براي توليد حباب استفاده شده است مضافاً بر اينكه هيچ گونه همزن و توري براي ايجاد تفرق مواد و وليد حباب در نظر گرفته نشده و اساساً ايده مربوط به نحوه كار سلول­ها متفاوت از بانك سلولي در نظر گرفته شده است.  شكل عمومي اين سلول­ها به شكل استوانه­هايي است كه ارتفاع آنها نسبت به قطر آنها بسيار بزرگتر مي­باشد.  خوراك از نيمه بالايي سلول وارد آن مي­شود و هواي فشرده نيز از پايين توسط اسپارژرها به داخل سلول تزريق مي­گردد.  مواد تحت نيروي وزن خود در محيط آبي به سمت پايين سقوط مي­نمايند و در اين حين با حباب­هاي هوا كه در حال حركت به سمت بالا هستند برخورد مي­نمايند و در صورت دارا بودن آبراني كافي، ذرات به حباب مي­چسبند و توسط حباب بر روي سطح آب شناور شده و از لبه بالايي ستون سرريز مي­شوند.

در كارخانه زغالشويي طبس 6 ستون فلوتاسيون در نظر گرفته شده است.  ارتفاع اين ستونها 8 متر و قطر آنها 3/4 متر مي­باشد و حجم تقريبي هر يك از آنها m3 116 است.  جهت تنظيم كار اين ستون 3 لوپ در نظر گرفته شده است كه عبارتند از:

1-                    لوپ تنظيم هواي فشرده.

2-                    لوپ تنظيم سطح آب در داخل ستون.

3-                    لوپ تنظيم آب شستشوي كف.

اين لوپ ها به صورت اتوماتيك وظيفه تنظيم سه پارامتر اساسي در كار ستون را بر عهده دارند كه در اينجا به اختصار نحوه كار هر يك از آنها توضيح داده مي شود:

 

الف) لوپ تنظيم فشار هواي فشرده

يكي از پارامترهاي مهم در تنظيم كار ستون، ميزان هواي فشرده ورودي به ستون و نيز فشار اين هوا مي­باشد.  به اين منظور بر روي لوله هواي فشرده كه تنظيم كننده دبي ورودي و نيز فشار هواي فشرده مي­باشد، يك رگلاتور فشار هوا، flow meter و يك شير اتوماتيك نصب شده است كه دبي هواي ورودي را نشان مي­دهد.  اين شير اتوماتيك با flow meter در ارتباط است.  با استفاده از رگلاتور فشار هوا، مي­توان فشار هواي ورودي را تنظيم نمود.  اگر به هر دليلي با افت دبي هواي فشرده روبرو باشيم، فلومتر اين افت را تشخيص مي­دهد و با فرمان دادن به شير اتوماتيك جهت باز و يا بسته شدن مي­تواند دبي هوا را تنظيم نمايد.

 

ب) لوپ تنظيم سطح آب در داخل ستون

يكي از مهمترين پارامترهاي مربوط به تنظيم كاركرد ستون­هاي فلوتاسيون، تنظيم سطح آب ستون مي­باشد.  بنا بر قاعده، مي­بايست سطح آب داخل ستون با لبه سرريز كف داراي فاصله مشخصي باشد كه اين فاصله قابل تنظيم است.  حباب­ها پس از پشت سر گذاشتن مرحله جمع­آوري ذرات، از آب خارج شده و در اين فضا تجمع مي­كنند و به همين دليل به اين فضا، ناحيه كف گفته مي­شود.  ارتفاع اين ناحيه در تنظيم كاركرد ستون نقش اساسي ايفا مي­كند.  كم بودن ارتفاع اين ناحيه، باعث افزايش راندمان و نيز افزايش خاكستر كنسانتره خروجي خواهد شد و زياد بودن آن نيز گرچه باعث كاهش خاكستر خواهد شد اما راندمان را نيز به شدت كاهش خواهد داد.  به همين لحاظ تنظيم ميزان ارتفاع ناحيه كف به منظور دستيابي به تنظيم ارتفاع كف در ستون­ها معمولاً از راه تنظيم ميزان آب موجود در ستون انجام مي­شود.  به اين منظور در ستون­هاي فلوتاسيون كارخانه زغالشويي طبس، يك سنسور فشار در ارتفاع تقريبي 7 متري از كف ستون و يك شير اتوماتيك در خروجي باطله ستون نصب گرديده است كه اين دو از طريق نرم­افزار با هم در ارتباط هستند.  براي شروع كار مي­بايست به نرم افزار كنترل، ميزان فشار آب لازم در بالاي سر سنسور را وارد كنيم.  اين سنسور به صورت پيوسته فشار آب بالاي سر خود را اندازه مي­گيرد.  در صورتي كه اين فشار كمتر از فشار تنظيم شده در نرم­افزار باشد (كه اين به معني كم بودن ميزان آب بالاي سر سنسور است)، نرم افزار دستور بسته شدن شير اتوماتيك موجود در خروجي باطله را مي­دهد كه به اين ترتيب خروجي از ستون كم شده و مقداري از خوراك ورودي در ستون تجمع پيدا مي­كند و سطح آب ستون بالا مي­رود تا به حد مطلوب برسد.  بر عكس در صورتي كه فشار اندازه­گيري شده توسط سنسور بيش از فشار ارائه شده به نرم­افزار باشد، نشان­دهنده اين است كه مقدار آب موجود در ستون بيش از حد مورد نظر بوده و بايد مقداري از آب و مواد درون ستون تخليه شود.  به اين ترتيب نرم­افزار دستور باز شدن به شير تخليه مي­دهد و به اين ترتيب مقداري از مواد تخليه شده و سطح آب پايين مي­آيد تا به حد مطلوب برسد.  به اين ترتيب با تنظيم لحظه به لحظه سطح آب موجود در ستون مي­توان ميزان ارتفاع ناحيه كف را تنظيم نمود و نحوه كاركرد ستون را كنترل كرد.

 

ج) لوپ تنظيم آب شستشو

يكي از مزاياي ستون­ها نسبت به بانك­هاي سلولي آن است كه بر روي اين تجهيزات، يكسري دوش جهت شستشوي كف قرار داده شده است.  حباب­ها در حين حركت به سمت بالا در منطقه جمع­آوري، مقداري آب را در ناحيه پشت سر خود به سمت بالا حمل مي­كنند كه اين آب به همراه خود مقداري نرمه بسيار ريز (به اندازه چند ميكرون) را به ناحيه كف انتقال مي­دهد.  مقداري از اين ذرات، در هنگامي كه حباب به ناحيه كف مي­رسد، به علت كم شدن سرعت حركت آن و در نتيجه عدم توانايي حمل آب در پشت سر خود، به هراه آب مذكور به داخل محيط آبي باز گردانده مي­شوند، اما مقداري از اين ذرات نيز در لابلاي حباب­ها گير كرده و به ناحيه كف منتقل مي­شوند.  در صورتي كه اين ذرات به لبه سرريز رسيده و همراه با كف از ستون خارج شوند، قادر خواهند بود كه خاكستر كنسانتره را افزايش دهند.  به منظور حذف اين ذرات از سيستم، معمولاً يكسري دوش بر روي ستون­ها نصب مي­شود كه وظيفه آنها شستشوي كف و حذف ذرات مذكور مي­باشد.  از سوي ديگر، در ناحيه كف، معمولاً مقدار زيادي آب همراه حباب، به سمت پايين حركت كرده و كف، غلظت زيادي پيدا مي­كند.  در صورتي كه اين كف به سرريز منتقل شود، غالباً به علت غلظت بالا قادر به حركت مطلوب در كانال كنسانتره نخواهد بود لذا يكي ديگر از وظايف دوشهاي شستشو آن است كه با تزريق مقداري آب به لابلاي حباب­ها، رقت لازم را فراهم كرده و كف را روان سازد.

در صورتي كه اين آب كم باشد، قادر به شستشوي مناسب كف نخواهد بود و در صورتي كه آب دوشها زياد باشد علاوه بر انتقال مقدار زيادي آب به كنسانتره (كه باعث ايجاد اشكال در سيستم آبگيري مي­شود)، باعث انفجار مقدار زيادي از حباب­ها شده و در عمل مقدار زيادي از ذرات آبران را به سيستم بر­مي­گرداند به همين دليل تنظيم دقيق ميزان آب شستشو از اهميت زيادي برخوردار است.

براي تنظيم آب شستشو يك فلومتر و يك شير اتوماتيك در مسير آن قرار دارد.  اين فلومتر دبي جريان عبوري از لوله را قرائت مي­نمايد و آن را به نرم افزار اطلاع مي­دهد.  نرم افزار اميزان دبي اندازه­گيري شده را با ميزان داده شده به نرم­افزار مقايسه مي­كند و در صورت كمتر يا بيشتر بودن دبي جريان، شير اتوماتيك روي لوله آب، دوش را باز يا بسته مي­نمايد و به اين ترتيب دبي ورودي به دوشها همواره ميزان ثابتي خواهد بود.

يكي از مهمترين پارامترهاي مؤثر در فلوتاسيون، ميزان كلكتور و كفساز مورد استفاده مي­باشد.  براي تنظيم ميزان كلكتور و كفساز، بر روي هر يك از دو لوله ورودي به توزيع كننده از screen house، يك دانسيته­سنج و يك فلومتر نصب گرديده است.  دانسيته­سنج، دانسيته ورودي به فلوتاسيون را اندازه مي­گيرد و از روي آن مي­تواند درصد جامد خوراك ورودي به فلوتاسيون را اندازه­گيري نمايد.  فلومتر نيز دبي جريان ورودي به توزيع كننده را ندازه مي­گيرد. داده­هاي فوق وارد نرم­افزار مي­شود و نرم­افزار طي محاسباتي، ميزان خوراك ورودي به فلوتاسيون را اندازه مي­گيرد و به اين ترتيب ميزان كلكتور و كفساز مورد نياز را محاسبه كرده و از طريق شيرهاي قابل تنظيم كه بر روي مخازن كلكتور و كفساز قرار داده شده­اند، مقدار كلكتور و كفساز ورودي به فلوتاسيون را تنظيم و كنترل مي­نمايد.  كلكتور مورد استفاده در كارخانه، گازوئيل، و كفساز مورد استفاده MIBC و DOW FROTH 1012 مي­باشد.  كلكتور در مخازن مستقر در screen house به خوراك اضافه مي­گردد.  كفساز نيز به 2 بخش 50 % تقسيم شده كه يك بخش از آن به ابتداي Distributor و بخش ديگر آن به همراه هواي فشرده تزريقي به داخل ستون وارد مي­شود.

بخشي از كفساز كه از طريق اسپارژر و به همراه هواي فشرده به ستون وارد مي­شود، قبل از ورود به لوله هواي فشرده، با مقداري آب مخلوط مي­گردد.  براي اينكه مخلوط آب و كفساز بتواند وارد لوله هواي فشرده شود، لازم است كه فشار آن بيش از فشار هواي فشرده باشد كه معمولاً اين فشار بگونه­اي تنظيم مي­شود كه bar 5/0 بالاتر از فشار هواي فشرده باشد.  در صورتي كه فشار آب ناگهان افت پيدا كند (به دليل استفاده از آب در نقاط ديگر كارخانه)، يك شير كنترلي در مخازن تأمين آب تعبيه شده كه با بسته شدن آن، مقدار آب ورودي به لوله­هاي خروجي زياد شده و فشار آب به حد نرمال بر مي­گردد.

 

د) بخش آبگيري از كنسانتره و باطله

1ـ بخش آبگيري از كنسانتره

 چنانكه مي­دانيم، در فرآيند شستشوي زغال مقدار زيادي آب مورد استفاده قرار مي­گيرد كه بخشي از اين آب به همراه كنسانتره و باطله توليد شده از سيستم خارج مي­شود و از دست مي­رود.  براي جلوگيري از هدر رفتن بيش از حد آب از طريق كنسانتره و باطله، مي­بايست اين دو محصول تا حد امكان آبگيري شوند و آب گرفته شده به سيستم برگردانده شود.  از سوي ديگر با توجه به اينكه محصول خريداري شده توسط مشتري داراي حد مجازي از رطوبت مي­باشد، مي­بايست كنسانتره را با دقت آبگيري نمود تا رطوبت آن مورد قبول مشتري باشد.  به دلايلي كه در بالا ذكر گرديد فرآيند آبگيري از اهميت فوق­العاده­اي برخوردار است.

در كارخانه زغالشويي طبس، فرآيند آبگيري از كنسانتره بر روي محصول حاصل از بخش small coal و flotation انجام مي­شود و كنسانتره coarse coal تحت فرآيند آبگيري قرار نمي­گيرد، زيرا ذرات درشت داراي سطح مخصوص كمتري نسبت به ذرات ريز بوده و قادر به حمل مقدار كمتري آب مي­باشند و به همين دليل ميزان رطوبت اين بخش در حد مطلوبي مي­باشد.

كنسانتره بخش small coal پس از اينكه از روي سرندهاي rinse و drain عبور كرده و ذرات مگنتيت آنها گرفته شد، به داخل يك sump مي­ريزد.  اين ذرات به دليل سطح مخصوص نسبتاً زياد، مقدار زيادي آب به همراه خود دارند و رطوبت آنها به بيش از 26% مي­رسد.  لذا با توجه به اينكه رطوبت قابل قبول براي ذوب آهن اصفهان در حدود 9-8 % مي­باشد، لازم است بر روي آنها عمليات آبگيري صورت گيرد.  براي انتقال ذرات كنسانتره small coal به سمت بخش آبگيري، لازم است عمليات پمپاژ ذرات انجام شود و براي اين منظور لازم است به اين ذرات مقداري آب اضافه شود تا رقت لازم بدست آيد.  اين عمل در sump كنسانتره انجام مي­شود و ذرات پس از رسيدن به رقت لازم به سمت بخش آبگيري پمپ مي­شوند.

ذرات قبل از انتقال به بخش آبگيري، بر روي يك سرند ثابت (به نام سرند كنترلي) كه دهانه سوراخ­هاي آن mm 8 است ريخته مي­شوند تا اجسام ناخواسته از قبيل چوب، سيم يا اشياء ديگر كه بطور اتاقي وارد كنسانتره شده­اند، را بتوان جدا نمود.

فرآيند آبگيري از كنسانتره در كارخانه زغالشوي طبس توسط 3 دستگاه سانتريفوژ انجام مي­گيرد.  اين سانتريفوژها از نوع Screen Bowl Centrifuge مي­باشند كه از دو قسمت تشكيل شده­اند.  قسمت اول (قسمت كاسه­اي) با سراميك آستربندي شده و داراي يك مارپيچ است كه مواد را به سمت جلو مي­راند.  قسمت دوم نيز داراي سرند استوانه­اي شكل با ابعاد روزنه mm 150 مي­باشد.  اين دستگاه براي آبگيري كنسانتره­اي تا ابعاد mm 5 طراحي شده است و با سرعت گردش در حدود rpm 1100 كار مي­كند.  آبي كه در قسمت اول سانتريفوژ خارج مي­شود به Bowl effluent مشهور است و حاوي ميزان قابل توجهي ذرات -45 μm مي­باشد.  اين ذرات به علت ريزي بيش از حد و وزن بسيار ناچيز، از نيروي گريز از مركز پيروي نكرده و بالعكس تابع جريان آب مي­باشند.  لذا با خروج مقدار زيادي آب از قسمت اول، اين ذرات نيز همراه آب خارج مي­شوند.

زغال باقيمانده در سانتريفوژ كه توسط مارپيچ به سمت قسمت سرندي رانده شده­اند، در اين قسمت به شدت آبگيري شده و كيكي با حداكثر 15 % رطوبت توليد مي­نمايند.

براي بهتر شدن فرآيند عبور ذرات از سرند، يك دوش و آب بر روي سرند نصب گرديده است كه در صورت نياز مي­توان از آن استفاده نمود.  ذرات small coal پس از عبور از سرند به داخل يك شوت مي­ريزند.  اين شوت در انتها به انتهاي شوت مربوط به كنسانتره فلوتاسيون متصل مي­شود و اين دو پس از اختلاط وارد يك توزيع كننده مي­شوند.  توزيع كننده داراي 3 قسمت اصلي مي­باشد كه از زير هر قسمت يك لوله جدا شده و به يك سانتريفوژ مي­رود.  در كنار هر قسمت اصلي، يك قسمت كوچك فرعي قرار دارد كه در صورت پر شدنِ بيش از حد قسمت­هاي اصلي، سرريز آنها به اين قسمت­هاي فرعي ريخته و از زير تخليه مي­شود و به كف كارخانه مي­ريزند.

پالپ ورودي به سانتريفوژ، پس از ورود، به قسمت كاسه­اي وارد مي­شود.  در اين قسمت، بخش اعظم آب از پالپ جدا شده و به صورت سرريز از اين قسمت خارج مي­شود.  با توجه به اينكه اين آب حاوي ذرات ريز فراواني است و خارج نمودن آن از سيستم، موجب هدرروي زغال و كاهش راندمان خواهد شد، اين آب را در داخل يك sump جمع­آوري مي­نمايند.  در حالت عادي كار، آب از اين sump به ابتداي Distributor انتقال مي­يابد تا ذرات بسيار ريز آن به همراه خوراك ورودي از screen house مجدداً تحت فرآوري قرار گيرد.  در حالتي كه بار ورودي از  screen house به Distributor كم باشد، 5 سلول مسئول شستشوي خوراك ورودي به فلوتاسيون خواهند بود.  در اين حالت مواد موجود در sump زير بخش اول سانتريفوژ، بجاي ارسال به ابتداي Distributor، به سلول ششم فرستاده مي­شوند و در آنجا به صورت جداگانه مورد فرآوري مجدد قرار مي­گيرند.  در حالت­هاي خاص مواد از داخل اين sump به كانال باطله پمپ شده و به تيكنر منتقل مي­شوند.

بار داخل سانتيفوژ پس از عبور از قسمت كاسه­اي، وارد قسمت سرندي مي­شود.  در اين قسمت يك سرند استوانه­اي با اندازه روزنه mm 150 قرار دارد.  بر اثر چرخش با سرعت زياد و نيروي گريز از مركزي كه به مواد وارد مي­شود، آب باقيمانده در مواد از روزنه­هاي سرند عبور كرده و به داخل يك sump كوچك مي­ريزد.  اين آب حاوي ميزان قابل توجهي ذرات  mm150- است كه بر اثر كوچك بودن، از سرند عبور نموده­اند.  اين مواد (screen effluent) داراي خاكستري تقريباً مشابه خاكستر كنسانتره است، لذا نيازي به شستشوي مجدد ندارد.  به همين منظور 2 راه براي بازيابي اين مواد بدون شستشوي مجدد در نظر گرفته شده است:

1ـ در صورتي كه ميزان خوراك ورودي به فلوتاسيون مناسب باشد، screen effluent به بالاي سرند ثابت كنترلي (كه در مسير كنسانتره ذرات small coal قبل از وود به سانتريفوژ قرار دارد) بازگردانده مي­شود.

2ـ در حالتي كه كنسانتره توليدي داراي حجم بالايي بوده و نتوان اين مواد را به سانتريفوژ برگرداند (چون حجم سانتريفوژ محدود است) براي آبگيري آنها از فيلترپرس استفاده مي­شود.

ظرفيت سانتريفوژها در مجموع t/h 135 مي­باشد.  در صورتي كه يكي از سانتريفوژها بيش از حد ظرفيت باردهي شود، ممكن است بر اثر نيروي گريز از مركز زيادي كه در اثر اضافه بار به دستگاه وارد مي­شود، دستگاه دچار صدمات اساسي شود.  لذا روي دستگاه سنسورهايي وجود دارد كه اين گشتاور اضافه را تشخيص داده و بوسيله شير اتوماتيك روي ورودي سانتريفوژ، ميزان بار ورودي را كاهش مي­دهد.  در صورتي كه با كم شدن بار ورودي، مشكل اضافه بار مرتفع نشود، شير اتوماتيك بار وودي را كمتر مي­نمايد تا زماني كه كاملاً بسته شود.  در اين حالت، كل بار اين سانتريفوژ بايد توسط دو سانتريفوژ ديگر آبگيري شود كه اگر اين حالت رخ دهد، بار ورودي دو سانتريفوژ، ديگر بيش از ظرفيت آنها شده و شيرهاي اتوماتيك آنها نيز بسته مي­شود و لذا مسئول پروسس ناگزير از قطع بار ورودي به منظور رفع اين مشكل خواهد شد كه اين عمل مستلزم صرف هزينه، هدر دادن وقت و در نتيجه كاهش ساعت كار مفيد كارخانه خواهد شد.  براي جلوگيري از رخ دادن اين حادثه، بهترين راه حل آن است كه در صورت خروج يكي از سانتيفوژها از مدار، بار ورودي به سيستم آبگيري بطور اتوماتيك كاهش يابد تا كمبود ظرفيت سيستم را جبران كند.  به اين منظور، همانطور كه گفته شد، در كانال هوازدايي از كنسانتره فلوتاسيون (proportion box) يك دريچه وجود دارد كه همواره بسته است.  اما اگر يكي از سانتريفوژها از كار افتاد يا بار كمتري را پذيرفت، اين دريچه بطور اتوماتيك باز مي­شود و مقداري از كنسانتره فلوتاسيون را از ورود به مدار آبگيري خارج مي­نمايد و به اين ترتيب از خارج شدن دو سانتريفوژ ديگر از مدار جلوگيري مي­نمايد.  كنسانتره­اي كه از اين طريق از مدار خارج مي­شود به Bowl effluent sump فرستاده شده و از آنجا به همراه Bowl effluent براي شستشو و بازيافت مجدد به ابتداي مدار فلوتاسيون (ابتداي distributor) ارسال مي­گردد.

 

2ـ مدار فيلترپرس كنسانتره

آنچنان كه گفته شد، در پاره­اي اوقات به علت كمبود خوراك فلوتاسيون، از 5 ستون براي شستشوي خوراك ورودي از screen house استفاده مي­شود و ستون ششم به شستشوي پالپ فرستاده شده از  Bowl effluent sump اختصاص مي­يابد.  آنچنان كه گفته شد، اين پالپ حاوي مقدار زيادي آب و نيز ذرات بسيار ريز ( μm45-) مي­باشد.  اگر اين ذرات پس از شستشوي مجدد، دوباره به سانتريفوژها باز گردانده شوند، بخش اعظم آنها دوباره از قسمت اول سانتريفوژ خارج شده و به Bowl effluent sump باز مي­گردند و در حقيقت يك نوع بار در گردش ايجاد مي­كنند بدون آنكه راندمان افزايش يابد.

لذا براي آبگيري كنسانتره ستون ششم (در حالتي كه مشغول شستشوي Bowl effluent sump مي­باشد) از فيلترپرس استفاده مي­شود.  به اين منظور كنسانتره حاصل از ستون ششم، به يك تانك ذخيره موقت به نام بافرتانك (Buffer tank) وارد شده و از آنجا توسط پمپ به فيلترپرس كنسانتره فرستاده مي­شود.  ظرفيت اين فيلترپرس t/h 50 مي­باشد.  فيلتر پس از آبگيري كنسانتره، آب حاصله را به كانال تيكنر و كيك حاصل شده را بر روي نوار زغال تميز مي­ريزد.

علاوه بر آنچه گفته شد، در شرايطي كه كنسانتره ورودي به سانتريفوژها در حداكثر ميزان خود باشد، ديگر نمي­توان screen effluent را به بالاي سرند ثابت كنترلي و از آنجا به سانتريفوژ فرستاد (چون در اين حالت، ورودي مدار سانتريفوژ بيش از حد مجاز خواهد شد).  در اين حالت screen effluent را به بافرتانك مي­فرستند و از آنجا براي آبگيري به فيلترپرس وارد مي­نمايند.

 

3- مدار آبگيري از باطله

آبگيري از باطله در كارخانه زغالشويي طبس، معطوف به آبگيري از باطله فلوتاسيون مي­شود كه مقدار زيادي آب را با خود به همراه دارد.  باطله حاصل از بخش Coarse Coal آب چنداني به همراه خود ندارد و باطله بخش Small Coal نيز گرچه مقداري آب را با خود به همراه دارد (رطوبت اين بخش در حدود 26-22 % مي­باشد) اما بازيابي اين ميزان آب، جوابگوي هزينه­هاي عملياتي و سرمايه­گذاري و نصب دستگاه­هايي نظير سانتريفوژ نخواهد بود مضافاً بر اينكه در مورد باطله همانند كنسانتره محدوديت رطوبت خروجي نداريم.

آبگيري از باطله فلوتاسيون توسط تيكنرو متعاقب آن توسط 2 دستگاه فيلترپرس صورت مي­گيرد.  باطله حاصل از 6 ستون داخل كانال تيكنر مي­ريزد.  علاوه بر آن از نقاطي مانند پمپ كف­كش فلوتاسيون (floor sump pump)، پمپ كف­كش screen house، Bowl effluent sump و نيز آب خروجي از فليترپرس­هاي كنسانتره و باطله نيز به اين كانال ورودي خواهيم داشت كه بنا به اقتضاي شرايط جريان­هايي از اين نقاط نيز وارد تيكنر مي­شوند.

مواد باطله پس از ورود به تيكنر شروع به ته­نشست مي­نمايند.  براي اينكه سرعت سقوط اين ذراتِ بسيار ريز افزايش يابد به آن، مواد شيميايي تحت عنوان فلوكولانت افزوده مي­شود كه وظيفه آن به هم چسبانيدن چند ذره كوچك و تبديل آنها به يك ذره بزرگ مي­باشد كه اين خود باعث افزايش سرعت سقوط و در نتيجه پاك شدن هر چه سريعتر آب مي­شود.

آبي كه پس از ته­نشين شدنِ ذرات ريز، زلال شده است از طريق سرريز از تيكنر خارج شده و به مخزن آب پاك شده (clarified water) فرستاده مي­شود.  در كف تيكنر يك بازو قرار دارد كه با سرعت بسيار كمي در حال چرخش است.  وظيفه اين بازو اين است كه اولاً از سفت شدن مواد ته­نشين شده جلوگيري نمايد، ثانياً مواد را به سمت مركز تيكنر كه راه خروجي آنها است هدايت نمايد.

در پايين تيكنر دو عدد پمپ قرار داده شده است كه مواد را از كف تيكنر جمع­آوري كرده و به filter house مي­فرستند.  filter house ساختماني جداگانه از ساختمان cpp مي­باشد كه در داخل آن دو دستگاه فيلترپرس قرار دارد.  وظيفه اين فيلترها آبگيري از باطله خروجي از تيكنر مي­باشد.  مواد پس از پمپ شدن به فيلترها و آبگيري توسط فيلترپرس­ها، به صورت كيك با درصد رطوبت 25 % به روي نوار باطله ريخته و توسط سيستم حمل باطله به دامپ باطله منتقل مي­شوند.  آب حاصل از اين فيلترپرس نيز پس از جمع­آوري، توسط يك كانال به تيكنر باز گردانده مي­شوند.

ظرفيت سيستم آبگيري از باطله محدود است.  براي مثال تيكنر براي ورودي حداكثر t/h 65 و فيلترها براي ورودي حداكثر t/h 50 طراحي شده­اند.  با توجه به دو مقدار فوق مشخص مي­گردد كه در زماني كه كارخانه در حال كار بوده و باطله به تيكنر وارد مي­شود، ممكن است مقداري از مواد در تيكنر جمع شود و تيكنر به مانند يك sump عمل نمايد.  شايان ذكر است با توجه به اينكه سيستم آبگيري از باطله مستقل از بقيه اجزاء كارخانه بوده و در صورت توقف كارخانه، اين سيستم قادر به ادامه كار خواهد بود، مي­توان مقدار اضافي مواد باقيمانده در تيكنر را در زمان­هاي توقف آبگيري نمود.

البته بايد  توجه داشت كه گاهاً به دليل بروز پاره­اي مشكلات ممكن است كارآيي سيستم آبگيري از باطله كاهش يابد.  براي مثال در صورتي كه بار ورودي بيش از ظرفيت باشد و تيكنر قادر به پذيرش اين ميزان بار ورودي نباشد، ممكن است مقداري از ذرات باطله فرصت كافي براي ته­نشين شدن را نداشته باشند و همراه آب سرريز شده از تيكنر خارج شوند و به اصطلاح، آب سرريز را گِلي نمايند.

براي جلوگيري از بروز اين مشكلات، يك استخر باطله در نزديكي كارخانه طراحي شده است كه بار اضافي تيكنر، به اين استخر ارسال شده و در آنجا براي مدتي به صورت راكد باقي مي­ماند.  پس از اينكه مواد در اين استخر ته­نشين شد، آب زلال جمع شده روي مواد، توسط پمپ به سيستم آب كارخانه تزريق شده و مجدداً مورد استفاده قرار مي­گيرد.  مواد ته­نشين شده نيز پس از مدتي كه آب خود را از دست دادند، توسط لودر از كف استخر جمع­آوري شده و به دامپ باطله حمل مي­گردند.

 

 

 

ه) سيستم تحويل زغالسنگ شسته شده

چنانكه گفته شد زغالسنگ كنسانتره coarse پس از شستشو، آبگيري نشده و مسقيماً به كنسانتره نهايي راه مي­يابد.  زغالسنگ كنسانتره small و كنسانتره flotation پس از آبگيري توسط سانتريفوژها و همچنين clean coal filter press بر روي نوار نقاله ريخته و به stock yard كنسانتره نهايي ارسال مي­گردند.  نوار نقاله شماره 301 كليه اين كنسانتره­ها را جمع­آوري نموده و به بيرون از كارخانه انتقال مي­دهد.  كنسانتره مذكور با وجود آبگيري، هنوز داراي رطوبتي بيش از حد مورد نظر مشتري مي­باشد.  لذا براي حذف رطوبت از آن، پس از توليد، به روي سكوي خشك نمودن كنسانتره (stock yard) فرستاده شده و بر روي سكو پهن مي­شود.  در كف سكو 4 دريچه وجود دارد كه روي اين دريچه­ها سرند ثابت (grizzly) قرار داد شده است.  زغالسنگ كنسانتره پس از خشك شدن توسط لودر به داخل اين دريچه­ها ريخته و از طريق يك شوت به روي نوار نقاله­اي كه در زير سكو قرار دارد انتقال داده شده بوسيله اين نوار به سمت سيلوي ذخيره حمل مي­گردد و مواد پس از تجمع در سيلوي ذخيره، از طريق واگن­هايي كه به زير سيلو انتقال داده مي­شوند بارگيري شده و به اصفهان ارسال مي­گردد.

 

 

 

07 بهمن 1392 By

تهیه کننده : رجب زاده

سی و یکمین گردهمایی علوم زمین آذر 91

سازما زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور

ارزیابی اثرات زیست­محیطی فلزات سنگین در سنگ های باطله ی معدن سونگون

                 

 

 

◊◊◊◊

 

چكيده :

            به منظور ارزیابی اثرات زیست­محیطی عناصر سنگین در اطراف معدن سونگون، تعداد 56 نمونه در باطله­های­سنگی معدن مس سونگون، مورد ارزیابی قرار گرفت. برای این منظور از نمودارهای توزیع آماری، فاکتور غنی­شدگی و آنالیز خوشه ای استفاده شد. نتایج نشان می­دهد که کومه­های­سنگ­باطله­ی معدن مس سونگون، از عناصر AS، Cd، Cu، Mo، Pb، Se و Zn، غنی­شده­اند. در بین آنها، غنی­شدگی Cu، Se، Mo و As، خیلی چشم­گیر است. این عناصر همگی با هم هم­بستگی دارند که البته در بین آن­ها، هم­بستگی AS با Se، Cd با Zn و Cu با Mo، مشهودتر است و بر همین اساس، چهار گروه در نمودار آنالیز خوشه­ای، قابل تشخیص است: 1- کادمیوم و روی 2- آرسنیک و سلنیوم 3- مس و مولیبدن 4- سرب           

كليد واژه ها: عناصر ­سنگین، باطله­های­سنگی­، معدن مس سونگون، فاکتور غنی­شدگی، آنالیز خوشه­ای، هم­بستگی.

 

Abstract:

In order to investigate the environmental impacts of heavy metals at Soungoun copper mine, 56 waste rocks were evaluated. For this purpose, the statistical distribution graphs, enrichment factor and cluster analysis were used. The results show that the waste rock tailings in Soungoun copper mine are enriched in AS, Cd, Cu, Mo, Pb, Se and Zn. Among them, the enrichment of Cu, Se, Mo and As, is very high. These elements together are correlated among them, but the AS correlation with Se, Cd and Zn, and Cu to Mo, is more and more evident. On this base, four groups in cluster analysis, are recognized: 1- cadmium and zinc 2- arsenic and selenium 3- copper and molybdenum 4- lead.

Keywords : Heavy elements, Rock wastes, Soungoun copper mine, Enrichment factor, Cluster analysis, Correlation.

 

 

◊◊◊◊

 

مقدمه :

باطله­های معدنی بر اساس ويژگی­های مختلف، در گروه­های متفاوتی، طبقه­بندی می­شوند که يکی از آن­ها، باطله­های سنگی­معدنی می­باشند. اين نوع باطله­ها به­لحاظ اهميت زيست­محيطی آن­ها، از جمله داشتن تمرکز بالايی از عناصر سمّی­سنگین، در پاره­ای از کشورهای دنيا، مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته­اند و در کشور ما نيز ضرورت تحقيق و مطالعه بر روی اين گروه از باطله­ها و بررسی اثرات زيست­محيطی آن­ها، احساس می­شود.

کانسار مس پورفيري سونگون در استان آذربايجان شرقي, در 120 کيلومتري شمال شرق تبريز و 25 کيلومتري شمال ورزقان در يک ناحيه­ي کوهستاني بر روي کمربند ماگمايي سهند- بزمان به سن سنوزوئيک واقع شده و معدن آن توسط رودخانه­هاي «سونگون چاي» و «پخيرچای» محاصره شده است (کالاگاری, Calagari, 2004 ).

در محدوده­ي جنوبي و شرقي آن, رودخانه­های «سونگون چای» و «ميان­کافه چای» جاری مي­باشند و از پيوستن اين رودخانه­ها به هم, رودخانه­ي مهم و اصلی منطقه يعنی «ايلگنه چای» به­وجود مي­آيد که در نهايت به رودخانه­ي ارس مي­ريزد که مرز ايران با جمهوری آذربايجان و ارمنستان را تشکيل می­دهد و حدود 25 کيلومتری شمال مجتمع, واقع است (ستّاروند و همکاران, 1380).

 

 
   


مختصات جغرافيايي کانسار, 46 درجه و 43 دقيقه طول شرقی و 38 درجه و 42 دقيقه عرض شمالی مي­باشد. راه­های دسترسی به معدن از طريق جاده­ی تبريز- ورزقان- سونگون مي­باشد (آقازاده و مر, 1389).

                                                               

شکل 1- نقشه ی زمين شناسی ايران و موقعيت معدن مس سونگون در کمربند اروميه- دختر (اشتوکلين و ستادنيا، stocklin & setudenia, 1972).

 

فعالیت­های معدنی در این منطقه را می توان به دو دوره­ی زمانی تقسیم کرد: دوره­ی اول شامل فعالیت­های قدیمی از روزگاران کهن تا سال 1352 می شود و بیشتر شامل بهره برداری از بخش های اسکارنی (شرق و شمال توده) بوده است. مدارک ثبت شده­ی تاریخی و وجود کوره­های قدیمی و سرباره­های آن، فعالیت­های معدنی را تا حدود دو قرن پیش و در دوره­ی قاجاریه نشان می­دهد (امامی و باباخانی، 1370).

دوره­ی دوم، فعالیت­ها از سال 1352 تا حال حاضر را شامل می شود. طراحی معدن در دو مرحله انجام شده که در مرحله اول سالانه 7 میلیون تن سنگ معدن استخراج می شود و از آغاز فاز دوم تا پایان عمر معدن، ظرفیت 2 برابر شده و به 14 میلیون تن در سال خواهد رسید. پیش بینی می شود حدود 2 میلیون تن مس خالص از این مقدار ماده­ی معدنی قابل استخراج، به دست آید. ظرفیت اسمی کارخانه­ی پرعیارسازی در فاز اول، 150000 تن کنسانتره­ی مس می باشد (شرکت اولنگ، 1384).

با توجه به آخرین محاسبات انجام گرفته و نتایج به دست آمده از مطالعات زمین آماری، کل ذخیره­ی قابل استخراج معدن، خدود 388 میلیون تن کان سنگ با عیار متوسط 6/0 درصد مس به همراه 632 میلیون تن باطله برآورد شده که نسبت باطله برداری به ماده­ی معدنی، 63/1 می باشد (رشیدی­نژاد، 1381).                                     

مهم­ترين و باارزش­ترين زيستگاه طبيعی در منطقه, ذخيره­گاه زيست­کره­ی ارسباران (منطقه­ی حفاظت شده­ی ارسباران) است. اين ذخيره­گاه با مساحت 72465 هکتار در فاصله­ی 7 کيلومتری شمال غربی کانسار مس سونگون, واقع شده است.

       اين منطقه به­دليل اهميت اکولوژيکی خاص خود, در سال 1350, تحت حفاظت و حمايت سازمان حفاظت محيط­زيست قرار گرفت و در سال 1972, توسط برنامه­ی انسان و کره­ی مسکون يونسکو, به­عنوان «ذخيره­گاه زيست­کره» به ثبت رسيد.

       نمونه برداری از باطله­های سنگی­معدنی کانسار سونگون، به روش تصادفی و از نه ايستگاه انجام شد. ايستگاه اول، نمونه­ی عادی و زمینه­ی آبرفت و خاک بود. ايستگاه­های دو تا هفت، نمونه­های باطله­ی سنگی­معدنی را شامل می­شدند. نمونه­ی نزديک فرآوری در ايستگاه هشتم و نمونه­ی غيرآلوده­ی دور از معدن، در ايستگاه نهم، برداشت شدند. در مجموع، 56 نمونه برداشت شدند.

نمونه­ها، بعد از مراحل آماده­سازی، برای آناليز به آزمايشگاه لب­وست (Labwest ) استراليا، فرستاده شدند. در آزمايشگاه فوق، نمونه­ها براساس نوع نمونه، نوع عنصر و حساسيت، به روش­ ICP_ MS، مورد آناليز قرار گرفتند.

شکل 2- نقشه­ی زمین شناسی معدن و موقعیت نقاط نمونه برداری در آن.

 

◊◊◊◊

 

                                                                        

بحث :

  • توصیف آماری و غنی­شدگی عناصر:      

داده­های ژئوشیمیایی عناصر (جدول1)، نشان می دهد که در کومه­های سنگ باطله­ی معدن مس سونگون، مقدار میانگین عناصر As، Cd، Cu، Mo، Pb، Se و Zn، از مقدار کلارک و مقدار متوسط سنگ­های گرانودیوریتی، بیشتر است. مقدار متوسط سنگ­های گرانودیوریتی به این دلیل انتخاب شد که بیشترین سنگ آذرین موجود در منطقه­ی مورد مطالعه، گرانودیوریت می­باشد. در بین عناصر، مقدار میانگین Cu، Mo، Se و As خیلی زیادتر از مقدار کلارک و مقدار متوسط سنگ­های گرانودیوریتی است. دامنه­ی تغییرات عناصر نیز بالاست که در این میان بیشترین دامنه­ی تغییرات را Cu و Mo دارند.

 

جدول 1- خلاصه ی مقادیر آماری عناصر سنگین در باطله های سنگی معدن مس سونگون و مقایسه­ی غلظت آنها با مقدار متوسط سنگ­های گرانودیوریتی و مقدار کلارک ( برحسب ppm )

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

            میانگین        میانه        انحراف معیار        چولگی       کشیدگی        کمینه       بیشینه       کلارک       گرانودیوریت

­­­­­­­­­­­­­­ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ  

As        48.31         24.1               50.42             1.27          0.935            1.2            209          1.8               2

Cd        0.697           0.2                 1.21             2.46           5.05       0.0375          5.03          0.2            0.2

Cu 10835.66       4930               1.767              2.43           5.77          25.2       82500            55             30

Mo       103.8        39.1             176.54             2.82            9.03             0.4           950          1.5               1

Pb       42.16         29.7               54.27             3.21         13.94           0.15           342        12.5             15

Se         9.47       7.325               10.02             1.35           2.15           0.07          47.7        0.05          0.05

Zn    112.05          60.4            134.88             2.04           3.08              9.9           573          70              60

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

 

نتایج داده­ها، نشان می­دهد که عناصر As، Cd، Cu، Mo، Pb، Se و Zn، در باطله­های سنگی معدن مس سونگون، غنی­شدگی دارند. برای این­که میزان غنی­شدگی و روند آن در بین عناصر، بهتر مشخص شود، از رابطه­ی زیر، فاکتور غنی­شدگی (Enrichment Factor) را برای هر عنصر در تمام نمونه­ها، یک­بار در مقایسه با مقدار کلارک و یک­بار دیگر در مقایسه با مقدار متوسط سنگ­های گرانودیوریتی، محاسبه کرده و نمودار لگاریتمی­جعبه­ای فاکتور غنی­شدگی را رسم نمودیم:

 

غلظت عنصر در متوسط پوسته / غلظت عنصر در نمونه = EF1

غلظت عنصر در متوسط سنگ­های گرانودیوریتی / غلظت عنصر در نمونه = EF2

 

هر دو نمودار، غنی­شدگی عناصر As، Cd، Cu، Mo، Pb، Se و Zn را در سنگ­های باطله­ی معدن مس سونگون، تأیید می­کنند. هم­چنین مشخص می­شود که در بین این­ها، Cu، Se، Mo و AS، بیشترین غنی­شدگی را دارند.

 

شکل 3- نمودار لگاریتمی­جعبه­ای فاکتور غنی­شدگی در مقایسه با مقدار متوسط سنگ­های پوسته.

شکل 4- نمودار لگاریتمی­جعبه­ای فاکتور غنی­شدگی در مقایسه با مقدار متوسط سنگ­های گرانودیوریتی.

 

  • نمودارهای ستونی، جعبه­ای و Q-Q :

نمودارهای ستونی، جعبه­ای و Q-Q، غنی­شدگی و تمرکز بالای عناصر As، Cd، Cu، Mo، Pb، Se و Zn را در کومه­های سنگ باطله­ی معدن مس سونگون، نشان می­دهند. چولگی مثبت عناصر در نمودارهای ستونی و پراکنش مقادیر عناصر در اطراف خط رگرسیون نمودار Q-Q، حکایت از توزیع آماری غیرعادی محیط دارند.

                           

شکل 5- نمودار ستونی، جعبه ای و Q-Q آرسنیک

 

 

 

شکل 6- نمودار ستونی، جعبه ای و Q-Q کادمیوم

شکل 7- نمودار ستونی، جعبه ای و Q-Q مس

 

                                             شکل 8- نمودار ستونی، جعبه ای و Q-Q مولیبدن

 

شکل 9- نمودار ستونی، جعبه ای و Q-Q سرب

 

 

شکل 10- نمودار ستونی، جعبه ای و Q-Q سلنیوم

 

شکل 11- نمودار ستونی، جعبه ای و Q-Q روی

  • ضریب هم­بستگی و آنالیز خوشه­ای :

ضرایب هم­بستگی (جدول 2) و آنالیز خوشه ای (شکل12)، هم­بستگی عناصر As، Cd، Cu، Mo، Pb، Se و Zn را با همدیگر نشان می­دهند. به ویژه As با Se، Cd با Zn و Cu با Mo از هم­بستگی بیشتری برخوردارند که رفتار ژئوشیمیایی مشابه این عناصر نیز، همین امر را تأیید می کند.

آنالیز خوشه­ای نیز این عناصر را در 4 گروه قرار داده است:

گروه اول: کادمیوم و روی

گروه دوم: آرسنیک و سلنیوم

گروه سوم: مس و مولیبدن

گروه چهارم: سرب

 

                                      جدول 2- ضریب هم­بستگی بین عناصر سنگین در سنگ­های باطله­ی

                                      معدن مس سونگون

                                      ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

 

                                               As          Cd        Cu         Mo          Pb         Se         Zn

 

                                      As       1    

 

                                      Cd   0.602       1

 

                                      Cu    0.758    0.846      1

 

                                      Mo   0.731    0.602    0.811       1

 

                                      Pb    0.467    0.382    0.361    0.410       1

 

                                      Se    0.825    0.558    0.762    0.816     0.450      1

 

                                      Zn    0.526    0.926    0.769    0.518      0.389   0.459      1

                                      ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

 

                                                                                 

 

 

شکل 12- نمودار آنالیز خوشه ای عناصر سنگین در سنگ­های باطله­ی معدن مس سونگون

 

◊◊◊◊

نتيجه گيري :

            در این تحقیق، اثرات زیست­محیطی عناصر سنگین As، Cd، Cu، Mo، Pb، Se و Zn، در سنگ­های باطله­ی معدن مس سونگون مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج به دست آمده­، حاکی از تمرکز بالای این عناصر در باطله­های فوق می باشد. داده­های آماری نمونه­ها، نمودارهای ستونی، جعبه­ای و Q-Q، آنالیز خوشه­ای و نمودار لگاریتمی فاکتور غنی­شدگی نیز، افزودگی عناصر مذکور را در باطله­های سنگی معدن مس سونگون، تأیید می کنند که در این میان، افزودگی زیاد Cu و Mo و هم­چنین Se و As، قابل توجه و تأمل است. هم­بستگی این عناصر با همدیگر به ویژه As با Se، Cd با Zn و Cu با Mo، نیز مؤیّد رفتار ژئوشیمیایی مشابه آنهاست.

 

◊◊◊◊

 

منابع فارسي :

 

-          آقازاده، عزیزه، مر، فرید، 1389، زیست­زمین­شیمی و منشأ عناصر سلنیوم، ارسنیک و جیوه در کانسار و زیست­بوم سامانه­ی مس سونگون، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه شیراز، 248ص.

-          امامی، م.، باباخانی، ع.، 1370، مطالعات زمین شناسی، پترولوژی و لیتوژئوشیمی کانسار مس و مولیبدن سونگون، شرکت خدماتی و اکتشافی کشور.

-          رشیدی­نژاد، فرشاد، 1381، ارزیابی اثرات زیست­محیطی طرح مس سونگون، اندیشه (گزارش فصلی امور تحقیقات مجتمع مس سرچشمه)، شماره­ی 24.

-          ستاروند، جواد، یاوری، مهدی، سکاکی، سیدحمید، 1380، برنامه ریزی تولید معدن سونگون، اولین کنفرانس معادن روباز ایران، دانشگاه شهید باهنر کرمان، شرکت ملی صنایع مس ایران، 17 و 18 مهرماه 1380، کرمان، ایران، ص.49-56.

-          شرکت معدن­کاری اولنگ، 1384، گزارش پیشرفت کار پروژه­ی مطالعات تکمیلی، اکتشافی، طراحی و اقتصادی معدن سونگون

 

◊◊◊◊

 

References:

-       Calagari, A., A., 2004, Fluid inclusion studies in quartz veinlets in the porphyry copper deposit at Sungun, east-azarbaidjan, iran, Journal of Asian Earth Science, V.23, pp.179-189.

 

 

 

25 دی 1392 By

تهیه کننده : جعفری

سی و یکمین گردهمایی علوم زمین آذر 91

سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور

مروری بر رویکردهای فرآوری نرمه فسفات

 

 

◊◊◊◊

چكيده :

 

با توجه به روند رو به افزایش نیازمندی­های اولیه صنایع معدنی، بهره­گیری از منابع متنوع و افزایش بهره­وری از مواد معدنی استخراج شده ضروری می­باشد. استفاده از ذخایر با عیارهای کمتر و نیز بهره­گیری از باطله­ها و مواد معدنی که قابلیت تغلیظ با سیستم­های فعلی را ندارند، از اهم فعالیت­های مد نظر قرار می­گیرد. امروزه در کشور ما، در عمده فرآیندهای فرآوری فسفات، بخشی از باطله که حاوی درصد بالایی از فسفات است به نرمه تبدیل ­شده و هدر می­رود. با توجه به دستیابی به بازیابی بیشتر فسفات، سعی در شناخت و بررسی روش­های نوین فرآوری نرمه­های فسفات، جهت جایگزینی با روش­های امروزی شده است. در بیشتر واحدهای فرآوری مواد معدنی، نرمه­های تولید شده، به دلیل مکانیزم فرآوری خاص و پیچیده و همچنین خصوصیات فیزیکی آن­ها مانند، شکل و دانه­بندی، از چرخه فرآوری خارج شده و به سد باطله منتقل می­شوند. این در صورتی است که هم­اکنون روش­های مختلفی جهت فرآوری نرمه­ها از جمله، فلوتاسیون ستونی، فلوکولاسیون، ترکیبی از دو روش فلوتاسیون - فلوکولاسیون و لیچینگ، ابداع گشته که در این مقاله به معرفی این روش­ها جهت فرآوری و بازیابی نرمه موجود در باطله کارخانه فرآوری فسفات پرداخته می­شود.

 

کلمات کلیدی: نرمه فسفات، باطله، فلوتاسیون ستونی، فلوکولاسیون، لیچینگ، بازیابی

 

 

Abstract:

 

The ultrafine particles produced during phosphate ore grinding are considered to be unrecoverable by conventional flotation methods. In many processing plants these particles, which contains substantial amounts of phosphate, are separated by hydrocyclone and discarded. In this paper the new methods that can be used to process the ultrafine particles are reviewed. The application of column flotation, flocculation and leaching in separation of ultrafine phosphate from plant tailings are explained.

 

Keywords : Ultrafine phosphate, column flotation, flocculation, leaching, tailings

 

◊◊◊◊

مقدمه :

 

در عمده فرآیندهای استخراج و فرآوری، بخشی از مواد معدنی که حاوی درصد بالایی از ماده با ارزش می­باشد، به نرمه تبدیل می­شود. نرمه در فرآیندهای مختلف ابعاد متفاوتی را شامل می­شود. در برخی از فرآیندها، همچون فرآوری فسفات ابعاد کمتر از 400 مش یا 37 میکرون به عنوان نرمه تلقی شده و از چرخه کانه آرایی خارج می­شود. نکته مشترک در همه این فرایندها این است که مقدار زیادی از محصول با ارزش دور ریزی شده و به سد باطله ریخته می­شود. (رضایی، بهرام،1376). جهت دهی تحقیقات برای یافتن روش­های خاص بر فرآوری این گونه مواد توجیه اقتصادی بسیاری دارد. در سال­های اخیر ازدیدگاه­های متفاوتی فرآوری ذرات ریز کانی (نرمه) مورد مطالعه قرار گرفته و بدین منظور روش­های جدیدی برای بازیابی نرمه نیز ارائه شده است. سیستم­هایی همچون آگلومراسیون، فلوتاسیون امولسیونی و فلوتاسیون روغن در آب به عنوان روش­هایی برای افزایش نرخ فلوتاسیون ذرات ریز پیشنهاد شده­اند. همه این روش­ها دارای نقص­هایی هستند که در بسیاری از موارد به خصوص در رابطه با فسفات به علت ویژگی­های خاص فیزیکی ذرات نرمه قابل استفاده نیستند. (رضایی، بهرام، 1375). بررسی انواع روش­های فرآوری نرمه ها نیاز مند تحقیقات بسیار وسیعی می­باشد از طرف دیگر هر روش فرآوری نرمه­ها، بایستی مواردی نظیر امکان پذیری اقتصادی، بازیابی وزنی، تولید و همچنین مسائل زیست محیطی را نیز مد نظر قرار دهد. نرمه ها علاوه بر اینکه با مکانیزم­های مختلف بر کارآیی سیستم تغلیظ اثر منفی دارند، باعث مصرف بیش از حد مواد شیمیایی در فرآیند فلوتاسیون می­شود. به عنوان مثال 30 درصد فسفات استخراج شده در ایالات فلوریدای آمریکا و مقادیر قابل توجهی باریت، فلورین و دیگر کانسنگ های روی، آهن، طلا و اورانیوم به خاطر ریز بودن بیش از حد ذرات، قابلیت استحصال خود را از دست داده و وارد سدهای باطله می­شوند. (رضایی، بهرام،1377)

ذرات بسیار ریز در سیستم­های مختلف فرآوری ویژگی­های مختلفی دارند، به طوری که در برخی فرآیندها مانند انحلال شیمیایی، دانه ریز بودن یک مزیت بوده و موجب افزایش سینتیک واکنش­ها در انحلال می­شود. اما در فلوتاسیون عموماً ابعاد زیر 10 تا 20 میکرون قابلیت شناور شدن ندارند و یا مقادیر بیش از حد اقتصادی از مواد شیمیایی مصرف می­کنند که طبیعتاً از ارزش اقتصادی محصول به دلیل قیمت تمام شده می­کاهد. در حالت کلی می­توان گفت که با کاهش ابعاد ذرات در حد نرمه، خواص مورفولوژی، کانی شناسی و شیمی سطح ذرات تغییر می­کند. (Sivamohan, R., 1990)

بطور معمول می توان گفت که نرمه­ها، هم بر عیار و هم بر بازیابی اثر منفی می گذارند. ضمن اینکه مسائلی همچون پایداری کف را نیز موجب می­شوند. فرآوری نرمه ها مشکلات زیر را در بر می­گیرد:

1.       نرمه­ها باعث افزایش انرژی سطحی ذرات می­شوند این امر موجب جذب کلکتور و غیر انتخابی تر فرآیند می­شود.

2.    بدلیل کاهش شدید جرم ذرات، احتمال برخورد ذرات ریز و چسبیدن آن­ها به حباب­های هوا کاهش پیدا می­کند.

3.    با کاهش ابعاد، میزان سطح مخصوص ذرات افزایش یافته و با پایداری زیاد ذرات ریز، مصرف مواد شیمیایی در فلوتاسیون و نیز پایداری کف افزایش می یابد. هر دو این موارد باعث افزایش هزینه های فلوتاسیون می­شود.

4.    در ذرات ریز نیروهای کششی و نیروهای مویین افزایش یافته و این موضوع باعث کاهش آهنگ آسیا کردن ذرات نرمه می­شود که در نهایت موجب افزایش هزینه خواهد شد.

5.    وجود نرمه­ها باعث عدم کنترل آنیون­ها و کاتیون­های موجود در پالپ می­شود. (P.somasundaran,1980)

6.    یافته­های محققین نشان می­دهد که فرایندهای فیزیکی برخورد، چسبیدن و جدایش بین ذرات نرمه و حباب­ها در سلول­های فلوتاسیون حکم­ فرما می­باشند. بسیاری محققین تلاش کردند که این زیر فرایندها را از نقطه نظر کمی ابعاد ذرات تجزیه و تحلیل کنند، اما با توجه به تاثیر فاکتورهای دیگری غیر از رفتار فیزیکی به موفقیت کامل دست نیافتند.

برخورد: قبل از اینکه ذرات شناور شوند، بایستی با حباب­های هوا برخورد کرده و به آنها بچسبند. مکانیزم برخورد در جریان­های مغشوشی که در سلول­های فلوتاسیون بوجود می­آید، بسیار پیچیده است. کاملا واضح است که ذرات جامد بایستی نیروی جنبشی معینی را در برابر مقاومت حاصل از تنش در جریان آبی که در اطراف حباب­های هوا جریان دارد داشته باشند. بدین خاطر بسیاری از نرمه­ها بدون اینکه به حباب­های هوا برخورد کنند در اطراف حباب ها قرار می­گیرند و فلوته می­شوند.

چسبندگی: اتصال موفق ذرات به حباب­های هوا بستگی به شکل برخورد ذره با حباب هوا دارد. گسیختگی سطح حباب­های هوا فوری و آنی نیست و به مدت زمان معینی نیاز دارد. در حین زمان چسبیدن، ابتدا سطح حباب هوا تغییر شکل داده و لایه فیلم آب بین حباب ها و ذرات، نازک شده و در نهایت گسیختگی رخ می­دهد. در حالت کلی احتمال موفقیت برخورد و چسبندگی، متناسب با ابعاد ذرات می باشد. به همین دلیل است که احتمال شناور شدن ذرات نرمه کاهش می­یابد. ضمن اینکه سطح مخصوص بسیار زیاد نیز در رفتار هیدرودینامیکی آن­ها در محیط پالپ فلوتاسیون اثر می­گذارد.

جداشدن ذرات: نیروهای ثقلی و ترکیبات حاصل از تلاطم سیال، بر چسبیدن ذرات به حباب­ها اثر گذاشته و باعث ایجاد تنش­هایی بین ذرات و حباب­ها می­شوند. بخشی از ذرات در برخورد با حباب­های هوایی که به سمت بالا می­آیند، از حباب­ها جدا می­شوند. این احتمال جداشدن تابعی از بعد ذرات می­باشد. بر اساس این تحلیل­ها، تنش­ها در سطح پوسته حباب هوا توسعه پیدا کرده و حباب در معرض ناگهانی تنش حاصل از سیال مغشوش قرار می­گیرد. بی حرکت ماندن ذرات سنگین در طول حرکت حباب باعث به وجود آمدن خلأیی در پشت حباب شده و باعث می­شود که پوسته حباب هوا تحت فشار قرار بگیرد. (King, R.P., 1982). برهم کنش سطح حباب­ها با ذرات بزرگتر از یک طرف و همچنین بر هم کنش ذرات خیلی ریز از طرف دیگر نیز می­توانند بر پدیده فلوتاسیون مؤثر باشند. در حالتی که غلظت کلکتورها در محلول آبی زیاد باشد، ذرات را احاطه کرده و حباب های هوا نیز کلکتورها را جذب می­کنند و باردار می­شوند. زمانی که ذرات خیلی ریز باشند، اثرات الکتریکی بین آن­ها دارای اهمیت بیشتری است و حباب­ها ممکن است سریعاً توسط نرمه­ها پوشش داده شوند و از برخورد بین ذرات بزرگتر و حباب ها جلوگیری کنند. در این شرایط بازیابی به شدت کاهش می­یابد. ضمن آنکه پایداری کف نیز افزایش یافته و جابجایی آن­ها در محیط با مشکل روبرو خواهد شد. نرمه زدایی معمولاً روشی متداول برای کاهش آثار منفی نرمه­هاست. حذف نرمه بیشتر شبیه پاک کردن صورت مسئله است، زیرا نرمه­ها دارای درجه آزادی بسیار بالا بوده و از طرف دیگر با توجه به طبیعت قابلیت خردایش مواد معدنی و باطله، در موارد زیادی درصد حضور کانه مفید در نرمه افزایش می­یابد. بنابراین حذف نرمه از طرفی مشکل رفتار آن را حذف می­کند، اما از طرف دیگر موجب اتلاف زیاد کانه می­شود. (king, R.P., 1986).) اتلاف مقدار قابل توجهی از فسفات به صورت نرمه باعث روی آوردن به روش­های نوینی شد که امروزه در کشورهای مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. به علت کاهش عیار و بازیابی در صورت وجود ذرات ریز در سیستم­های معمول، ذرات نرمه جدا شده و عملیات فرآوری بر حسب نیاز بر روی آن­ها انجام می­شود.  با توجه به شرایط نرمه­ها در صنعت فسفات و وجود ذخایر متنوع آن در سنگ­های رسوبی، آذرین و دگرگونی، باطله­های متفاوتی همراه با کانی­های فسفاته وجود دارند. روش­های مورد تحقیق برای انواع فسفات مورد بررسی قرار گرفته­اند. فلوتاسیون فسفات در حالت معمول با حذف نرمه قبل از فلوتاسیون همراه است، از آنجا که با حذف نرمه میزان قابل توجهی فسفات با عیار نسبتاً بالا و درجه آزادی بسیار مطلوب از دست می­رود اثرات اقتصادی و زیست محیطی زیادی در صنعت فسفات خواهد داشت. در Jordan از فلوتاسیون ستونی جهت بهبود بازیابی و همچنین عیار فسفات بهره برده­اند. (Salah al-Thyabat, 2010) این روش باعث افزایش بازیابی به بیش از 90 درصد در مطالعات پایلوت فسفات فلوریدا و فسفات سیلیسی برزیل شده است. (Fortes, et al., 2007)). برزیل دارای 4 میلیون تن تولید سالانه فسفات است در سال­های اخیر تولید ذرات 7-10 میکرون در طی عملیات خردایش افزایش یافته و ذرات فوق نرمه توسط فلوتاسیون ستونی با عیار بالا بازیابی می­شوند. (Wyslouzil, 2009) پلیمرهایی با عملکردهای موفق در بهبود برخی کارخانه­های  فرآوری در فلوریدا یافت شده است. افزودن مقدار کمی از پلیمرها (فلوکولانت ها) در فلوتاسیون آمینی آب می­تواند در برخی کارخانه ها مصرف آمین را کاهش دهد در حالیکه کیفیت محصول را بهبود می­بخشد. افزایش فلوتاسیون نرمه­های فسفات توسط پلیمرهای غیر یونی نیز در مقاله­ها گزارش شده است. با نتیجه بخش بودن بکار بردن پلیمرها در فلوتاسیون آمینی، گرایش به رشد استفاده از پلیمرها جهت بالا بردن فلوتاسیون رافر ایجاد شد.(Jan D.miller, 2001). اگر چه فرآیندهای فلوتاسیون مختلف در حذف ناخالصی­های نسبتا درشت موفق بوده­اند، لیکن در مورد مواد دانه ریز چندان موفق نبوده­اند. فرآیندهای فلوکولاسیون انتخابی وجود دارند که از اواخر دهه 60 گسترش یافته­اند. این روش در فلوریدا به طور عمده برای فرآوری فسفات مورد استفاده قرار گرفته است. این روش جدایش، بازیابی کانی­های نرمه را که به صورت ذرات باطله از دست رفته­اند (در حالی که باطله نیستند) افزایش می­دهد. این روش ممکن است برای جدایش دو یا چند کانی نرمه که به صورت ذرات ریز در یک پالپ رقیق پخش شده­اند به کار برده شود. فرآیند فلوکولاسیون انتخابی برای بعمل آوری نرمه­های کانه­های فسفات شامل فرایند انتخابی فلوکولاسیون برای فرآوری کانه­های فسفات جهت شکل­گیری آپاتیت و مخلوطی از کانه­های سیلیکاته بمنظور جدایش، تعیین ارزش، از جمله بازیابی ذرات نرمه بخصوص از فراکسیون­هایی با سایزهای ذرات کمتر از 40 میکرون فراهم شده است.(Albany research center, 2001)

با کنترل دقیق محیط یونی در یک سوسپانسیون از ماده مورد نظر این امکان وجود دارد که بتوان ذرات کانی با ارزش را فلوکه کرده و اجازه دهیم که ناخالصی­های موجود در پالپ پراکنده بمانند. همچنین این روش به صورت معکوس برای فلوکه کردن ذرات ناخالصی و جدا کردن آن­ها از کانی با ارزش به کار می­رود. از جمله عواملی که روی فلوکه شدن ذرات اثر دارند، می­توان به شدت هم زنی، ویسکوزیته پالپ، زاویه تماس و ... اشاره کرد.  (Albany research center, 2001)

 

 

◊◊◊◊

 

روش­های فرآوری نرمه فسفات

 

فلوتاسیون نرمه فسفات

 

ذرات ریز در اثر به دام افتادن در بین ذرات درشت­تر و همچنین گیر افتادن در بین حباب­ها و ذرات درشت به سمت کنسانتره هدایت می­شوند . بنابراین، اگر ذرات درشت به سیستم اضافه نشوند، بازیابی ذرات ریز فقط شامل عملیات فلوتاسیون واقعی و دنباله­روی است. فلوتاسیون واقعی زمانی اتفاق می­افتد که سطح ذرات ریز به حباب هوا بچسبند و حباب  ذرات را به سمت بالا ببرد. ذرات جذب شده پس از رسیدن به سطح سلول از کف جدا می­شوند. دنباله­روی ذرات هنگامی اتفاق می­افتد که ذرات از پالپ به درون کف کشیده شوند.             ( King.  R. P.,1986 )

فلوتاسیون واقعی یک فرآیند انتخابی است در حالی که دنباله­روی  یک فرآیند غیر انتخابی است. به طور کلی برای سیستمی متشکل از ترکیبات مختلف پدیده­ی دنباله­روی، محصولی با عیار پایین­تری را خواهد داد. مکانیزم جذب غالب و برجسته در ذرات بسیار ریز پدیده­ی دنباله روی است در حالی که این می­تواند در بسیاری از سیستم­ها که درجه­ی انتخابی بالایی دارند می­تواند درست باشد. (George, P., et al, 2004) ) . فلوتاسیون فسفات در حالت معمول با حذف نرمه قبل از فلوتاسیون همراه است، از آنجا که با حذف نرمه میزان قابل توجهی فسفات با عیار نسبتاً بالا و درجه آزادی بسیار مطلوب از دست می­رود اثرات اقتصادی و زیست محیطی زیادی در صنعت فسفات خواهد داشت. در Jordan از فلوتاسیون ستونی جهت بهبود بازیابی و همچنین عیار فسفات بهره برده­اند. (Salah al-Thyabat, 2010) این روش باعث افزایش بازیابی به بیش از 90 درصد در مطالعات پایلوت فسفات فلوریدا و فسفات سیلیسی برزیل شده است. (Fortes, et al, 2007). برزیل دارای 4 میلیون تن تولید سالانه فسفات است در سال­های اخیر تولید ذرات 7-10 میکرون در طی عملیات خردایش افزایش یافته و ذرات فوق نرمه توسط فلوتاسیون ستونی با عیار بالا بازیابی می­شوند. (Wyslouzil, 2009). پلیمرهایی با عملکردهای موفق در بهبود برخی کارخانه­های  فرآوری در فلوریدا یافت شده است. افزودن مقدار کمی از پلیمرها (فلوکولانت­ها) در فلوتاسیون آمینی آب می­تواند در برخی کارخانه­ها مصرف آمین را کاهش دهد در حالیکه کیفیت محصول را بهبود می­بخشد. افزایش فلوتاسیون نرمه های فسفات توسط پلیمرهای غیر یونی نیز در مقاله­ها گزارش شده است. با نتیجه بخش بودن بکار بردن پلیمرها در فلوتاسیون آمینی، گرایش به رشد استفاده از پلیمرها جهت بالا بردن فلوتاسیون رافر ایجاد شد.(Jan D.miller, 2001)). ستون­های فلوتاسیون، دارای عمق کف بیشتری نسبت به سلول­های معمولی بوده و این امر باعث کاهش دنباله­روی شده و همچنین برای ذرات نرمه به علت فرصت بیشتر جهت جدایش مورد استفاده قرار می­گیرد. برای برزیل و جردن فلوشیت شماتیکی از مدار پیشنهادی فلوتاسیون ذرات فوق نرمه ارائه شده است که در شکل 1  نشان داده شده است.  (Wyslouzil, H., 2009)

 

                    

شکل1. تصویری از فلوشیت پیشنهادی جهت بازیابی نرمه،های فوق ریز فسفات

 

 

 فلوکولاسیون انتخابی نرمه فسفات

 

فلوکولاسیون انتخابی شامل، تفرق ذرات نرمه، جذب انتخابی پلیمر روی ذراتی که تمایل به فلوکه شدن دارند، تشکیل و جدایش توده­ها می­باشند. در فلوکولاسیون از پلیمرهای آلی دارای زنجیره بلند هیدروکربنی، برای درست کردن پل بین ذرات استفاده می­شود. پلی اکریل آمید (PAA)، متداول­ترین فلوکولانت مورد استفاده در صنعت است. (wills, 2006). این روش به صورت معکوس برای فلوکه کردن ذرات ناخالصی و جدا کردن آن­ها از کانی با ارزش به کار می­رود. از جمله عواملی که روی فلوکه شدن ذرات اثر دارند، می­توان به شدت هم زنی، ویسکوزیته پالپ، زاویه تماس و ... اشاره کرد. طبق مطالعات انجام شده اگر پس از تست فلوکولاسیون، روش فلوتاسیون مکانیکی اعمال شود، میزان دور هم زن تاثیر زیادی در پایداری فلوکه­ها دارد. بنابراین شدت هم زنی نباید از یک مقدار بهینه تجاوز کند. به وضوح مشخص شده است که با اضافه کردن مقادیر زیادی متفرق ساز ویسکوزیته به طور افزاینده­ای به سمت حداقل مقدار کاهش یافته و از آن طرف افزودن بیش از حد معینی ماده متفرق ساز سبب افزایش دوباره گرانروی می­گردد. بنابراین وقتی پالپی حاوی ذرات با ارزش به حالت تفرق بیش از حد می­رسد، ذرات مورد نظر بهتر از وقتی که ویسکوزیته حداقل باشد، آزاد می­شوند و ذرات آزاد شده با ارزش به یکدیگر می­چسبند. دلیل این امر احتمالا به خاطر قدرت یونی بالای متفرق ساز افزوده شده است. هیدروفوبیسیته ذرات نرمه که معمولا در ارتباط با زاویه تماس بررسی و بیان می شود، یک فاکتور کلیدی در فلوکولاسیون ذرات هیدروفوب می باشد. این اثر در حضور یک کمک فلوکولانت مثل کروزین، بهتر نمایان می­شود. اثر حضور کروزین نیز در یک بازه بهینه از زاویه تماس نمایان خواهد شد. (Attia,1982). در جدول 1 خصوصیات انواع فسفات به همراه نوع فلوکولانت مورد استفاده جهت فلوکولاسیون انتخابی نرمه های فسفاته آورده شده است.

 

 
 

جدول 1. انواع فسفات و مشخصات شیمیایی فلوکولاسیون

 

 

 

ردیف

نوع کانه

محقق

کانه همراه (ناخالصی)

عیار(%)

بازیابی

PH

ابعاد (میکرون)

فلوکولانت

1

کلسیم فسفات سه هیدروژنه

Pradip, 1991

کوارتز

از 21 به 32

از 75 به 80

11

15-

پلی اکریل آمید (PAA)

2

آپاتیت

Song.S, 1999

هماتیت

از 18 به 40

از 80 به 95

5-6

30-

سدیم اولئات (NaOl)

3

هیدروکسی آپاتیت

Rubid.J, 1987

کوارتز و کلسیت

از 29 به 85

از 70 به 80

10 - 11

20-

پلی اکریل آمید (PAA)

4

فسفات هند (P2O5)

Singh.R, 1992

رس

-------

--------

قلیایی

10-

سدیم اولئات (NaOl)

5

فسفات فلوریدا (P2O5)

Sivamohan.R, 1990

رس

--------

--------

قلیایی

1 - 10

سدیم اولئات (NaOl)

 

 

فرآیند دیگری که برای جدایش و بازیابی کانی های غیر فلزی به خصوص فسفات، به علت وجود سایزهای غیر یکنواخت دارای ذرات کلوئیدی به کار می رود مورد استفاده ذرات نرمه قرار می­گیرد. این فرآیند جهت بازیابی لجن­های نرمه فسفاته عیار بالا با استفاده از پلی اکریل آمید صورت می­گیرد .(Song, Sh., 1999)از فلوکولانت انتخابی قبل از فرآیند فلوتاسیون است. در این فرآیند کانه با عاملی قلیایی به صورت پالپ درآمده، سپس کلکتور فلوتاسیون افزوده می شود و مخلوط در تماس با یک پلیمر غیر یونی، آبران و با وزن مولکولی بالا جهت فلوکه کردن، فرایند انتخابی فلوکولاسیون برای فرآوری کانه­های فسفات جهت شکل­گیری آپاتیت و مخلوطی از کانه­های سیلیکاته بمنظور جدایش، تعیین ارزش، از جمله، بازیابی ذرات نرمه بخصوص از فراکسیون­هایی با سایزهای ذرات کمتر از 40 میکرون فراهم شده است. فرآیند به ترتیب شامل سه مرحله زیر است:

الف)مرحله اول آمادگی کانه توسط تماس ذرات پالپ کانه با یک عامل آماده­ساز از جمله سدیم سیلیکات می­باشد.

ب) مرحله دوم فلوکولاسیون با شکل دادن انتخابی فلوکه­های آپاتیت بوسیله رقیق کردن پالپ نتیجه شده از مرحله اول با آب، توسط افزودن یک عامل فلوکه کننده ترکیب شده با سر انحلال کننده آب بوده که پلیمر آنیونی قابلیت فیکس کردن ذرات آپاتیت را داشته و عامل فلوکولاسیون مذکور شروع به تشکیل کلوئیدهای انتخابی مشتق شده، نشاسته­ها و پلی ساکاریدهای عمومی، شامل گروه­های کربوکسیل می­کند.

پ)مرحله سوم جدایش توسط عملیات ته نشینی و ترسیب کانی­های پراکنده شده و مواد فلوکه شده است که ذاتاً ترکیبات آپاتیت هستند و در نهایت مستقیمأ بازیابی می­شود. جدایش موثر روی مواد فلوکه شده تنها در محدوده ابعاد حدود 40 میکرون است. .(Gerard,b., 1980)  از طرفی به علت وجود کانی­های آهن دار، مانند هماتیت در برخی از فسفات­ها بخصوص فسفات اسفوردی می­توان خصوصیات فلوکولاسیون این ناخالصی را مد نظر قرار داد. در معدن اسفوردی بالاترین ناخالصی موجود در کانه فسفاته، کانی های آهن­دار می­باشد. خصوصیات فلوتاسیون و فلوکولاسیون نرمه هماتیت با استفاده از اولئات سدیم، از طریق تحرک الکتروفورتیک (حرکت ملکول­های کلوئیدی در یک سیال که عکس العملی در برابر میدان الکتریکی است)، بازه PH برای فلوکولاسیون دارد. شرایط برای فلوکولاسیون ایده ال تابعی پیچیده از غلظت اولئات، PH و شیمی محلول اولئات می­باشد. (Shibata, J., et al,2003). یک زون صاف و شفاف از فلوکولاسیون می­تواند در یک بازه گسترده از PH بسته به غلظت اولئات حاصل شود. افزایش غلظت اولئات نتایجی را در افزایش پایداری فلوکولاسیون و نیز توسعه خصوصیات نشان داده­اند که اضافه کردن مقدار کمی کروزین، فلوکولاسیون ذرات نرمه آبران هماتیت را که به وسیله جذب سطحی یون های اولئات آبران شده­اند، به مقدار زیادی افزایش می­دهد. این اثر تنها به غلظت کروزین وابسته نیست، بلکه به هیدروفوبیسیته ذرات کانی نیز وابسته است.با استفاده از تکنیک صفحه واژگون (شیب دار کردن صفحه)، نیروی چسبندگی تعیین شده برای ذرات کانی آبران، نشان داده که افزودن کروزین، نیرو را تا حدود 280 fold (بار) در مقایسه با عدم استفاده از کروزین افزایش می­دهد و این نیرو تابعی نمایی از زاویه تماس ذرات می­باشد. مطالعات سینتیک فلوکولاسیون (پالپی آماده می­شود که دارای 8 گرم نمونه بوده و 800 میلی لیتر آب بدون نمک می باشد)، همراه با اندازه گیری­های نیروی چسبندگی ذرات آبران، نشان داده است که اثر مثبت کروزین روی فلوکولاسیون ذرات آبران عمدتأ به علت مقاومت و استحکام توده­ها بوده و بنابراین توده­ها می­توانند نیروی گسیختگی ذرات که بزرگتر از جریان های متلاطم است را تحمل کند. فلوکولاسیون هیدروفوبی (فلوکولاسیون ذرات آبران)، به عبارت دیگر تراکم ذرات نرمه آبران در محلول­های آبی به علت فعل و انفعالات هیدروفوبی و میدان­های برشی دارای شدت کافی، اخیرأ جلب توجه کرده است.  (Song, Sh., Lopez-Valdivieso, A., Ding, Y., 1999)

 

لیچینگ نرمه فسفات

 

در عملیات لیچینگ، ماده معدنی در تماس با حلالی مناسب قرار می­گیرد که در نتیجه­ آن با انحلال کانی­ها یا ترکیباتی خاص از ماده مورد نظر، محلولی غنی شده با غلظت کافی به دست می­آید. در طی این عملیات لازم است حلال مورد استفاده بر روی سایر کانی­های تشکیل دهنده سنگ معدنی تاثیر زیادی نداشته باشد و میزان آن­ها در محلول غنی شده از حد مجاز بیشتر نباشد. بنابراین شناخت پارامترهای موثر بر انحلال کانی با ارزش و کانی­های گانگ از قبیل نوع و غلظت مواد شیمیایی مورد استفاده، درجه حرارت، فشار و ... ضروری است. از جمله تکنولوژی­های مورد استفاده در لیچینگ فسفات­ها با توجه به منشأ ماده معدنی و ناخالصی­های همراه، لیچینگ درجا و توده­ای، ستونی، هم زنی، مخزنی و ...، می­باشند، اما یک روش سریع برای لیچینگ انتخابی آپاتیت، از سنگ­های گرانیتی در نتیجه تعیین عناصر نادر خاکی (REE) و فسفر (P) موجود در آپاتیت، با استفاده از طیف سنجی انتشار نور پلاسما القایی (ICP-OES)، پس از انحلال جزئی سنگ گرانیت و آپاتیت خالص انجام شده است. ( Gasquez, J., 2005).انحلال با اسید نیتریک در سیستم باز انجام شده و عناصر موجود در شبکه کریستالی آپاتیت با فرآیند تبادل کاتیون از هم جدا شده­اند. نمونه­ای از آپاتیت خالص موجود در سنگ­های گرانیتی، توسط 14/0 مول بر لیتر اسید نیتریک، حل می­شود. نتایج نشان داده است که آزاد شدن عناصر نادر خاکی در نتیجه لیچینگ آپاتیت می­باشد. نتایج مشابه مربوط به فراوانی مطلق عناصر نادر خاکی، از انحلال جزیی گرانیت برای استحصال آپاتیت خالص دریافت شده است.این روش ساده و سریع می­تواند برای تعیین عناصر نادر خاکی در آپاتیت به عنوان یک شاخص برای اکتشاف مواد معدنی به کار رود، اگر چه استفاده از آن در پترولوژی نیز ممکن است. سودمندی عنصر ردیاب موجود در فازهای کانی شناسی مختلف و استفاده از آن در اکتشافات ژئوشیمیایی است به خوبی شناخته شده است. آپاتیت یک کانی فرعی در بسیاری از انواع مختلف سنگ­ها و به ویژه در ترکیبات گرانیتی می­باشد. حضور عناصر شیمیایی در آپاتیت و پتانسیل بالای آن در اکتشافات ژئوشیمیایی با توجه به جانشینی تعداد زیادی از کاتیون­ها و آنیون­ها ممکن است در درون ساختار آن جایگزین شده است. اخیرأ در یک مطالعه ثابت شده است که آپاتیت­های موجود در انواع مختلف گرانیت را می­توان به طور ژئوشیمیایی با توجه به عناصر Sr، Y، Mn و REE که موجود در شبکه کرسیتالی آن­ها می­باشد، از هم تشخیص داد.غلظت عناصر نادر خاکی در محلول حاصل از لیچینگ با نسبت آپاتیت اضافه شده در نمونه­های فرضی و یا مصنوعی سازگار هستند و با حضور فسفر در نمونه­های طبیعی شناسایی شد­ه­اند. آزاد شدن عناصر نادر خاکی از فاز­­های مختلف کانی­شناسی در مورد آپاتیت حاصل از لیچینگ مداوم سنگ­های گرانیتی، مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاصل از میزان آزاد شدن عناصر نادر خاکی از آپاتیت برای اندازه­گیری الگوی توزیع آن­ها در خاک و در سنگ­های گرانیتی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. 6/0 مول بر لیتر HCl برای لیچینگ در زمان­های مختلف واکنش، از 24 تا 800 ساعت مورد استفاده قرار گرفته است. لیچینگ آپاتیت از پگماتیت­ها و گرانیت با استفاده از اسید نیتریک در غلظت­های 14، 7، 4/1و 14/0 مول بر لیتر انجام شده است. کمتر از 14/0 مول بر لیتر از اسید نیتریک، عملیات لیچینگ به علت مشکل شدن بازیابی کل عناصر نادر خاکی موجود در آپاتیت نمی­تواند انجام شود. این اولین باری است که این نوع فرآیند، یعنی، انحلال جزیی آپاتیت با استفاده از اسید نیتریک انجام می­شود. بنابراین، می­توان نتیجه گرفت که لیچینگ اسیدی، با استفاده از 14/0 مول بر لیتر اسید نیتریک، برای انحلال انتخابی و تولید آپاتیت از نمونه اصلی، مناسب است. همچنین روش پیشنهادی دارای مزایایی از قبیل، هزینه کم، سرعت و سادگی، در مقایسه با آنالیز کامل سنگ می­باشد. آزمایش­های لیچینگ با استیک اسید به منظور حذف گانگ کربناته و افزایش عیار P2O5 انجام شده و تاثیر عوامل مختلف همچون، زمان، غلظت استیک اسید و نسبت مایع/جامد مورد بررسی قرار گرفته است. مطالعات کانی­شناسی کانسنگ فسفات حاوی گانگ کربناته نشان داده است که بخش اعظم  باطله را کانی­­­های کربناته و سیلیکاته تشکیل می­دهند. میزان ترکیبات اصلی آن عبارتند از،  P2O5 حدود 19 تا 20 درصد، CaO تقریبا 48 تا 50 درصد، SiO2، 9 تا 11 درصد به همراه Fe2O3 به مقدار 2 تا 3 درصد. کربنات­های موجود در سنگ­های فسفاته، به سادگی با هر اسید قوی قابل انحلال­اند. متأسفانه اسیدهای قوی در هنگام لیچینگ کربنات­ها، آپاتیت را هم حل می­کنند. این موضوع یکی از موانع اصلی برای بکارگیری فرآیندهای لیچینگ اسیدی در جداسازی کربنات­ها، مخصوصا دولومیت از کانسنگ­های فسفات است. برای جلوگیری از لیچینگ فسفات، اسیدهای ضعیف به عنوان عوامل لیچینگ، تاثیر مناسبی دارند. معمولا این اسیدها بسیار هزینه بر هستند. با این وجود، به دلیل پایین بودن هزینه سرمایه­ای آن و اثر بالای آن در حذف کربنات­ها، لیچینگ اسیدی به کرات مورد مطالعه قرار گرفته است. اسیدهای آلی ضعیف مانند اسید استیک، اسید سیتریک و اسید فرمیک نیز می­توانند برای لیچینگ کربنات­ها استفاده شوند. به نظر می­رسد که اسید استیک مزیت­های بیشتری دارد. اسید استیک مصرف شده در فرآیند با واکنش استات کلسیم و اسید سولفوریک بازیابی می­شود. نتیجه اینکه استفاده از روش لیچینگ با اسید استیک تاثیر زیادی در افزایش P2O5 داشته است، به گونه­ای که با استفاده از استیک اسید با غلظت 10 درصد و با نسبت جامد به مایع 5/1، محصولی با عیار 19/31 درصد P2O5 و بازیابی 9/99 درصد به دست آمده است.(کليني، محمد جواد. 1384)

 

 

 

◊◊◊◊

 

نتيجه گيري :

 

مقداری از فسفات در معادن و ذخایر مختلف زمین­شناسی در طی معدنکاری و خردایش به ذرات ریز و فوق ریز تبدیل می­شوند. این ذرات به علت ریز بودن دارای درجه آزادی مطلوب و همچنین عیار نسبتا بالایی از فسفات می­باشند. فرآوری این مواد نرمه با توجه به حجم تشکیل آن­ها توجیه اقتصادی و زیست محیطی دارد، روش­های متفاوتی در کارخانه­های فرآوری  در عرصه جهانی جهت فرآوری نرمه فسفات به وجود آمده و یا مورد بررسی قرار گرفته است. روش­های مورد استفاده در این زمینه شامل فلوتاسیون نرمه، فلوکولاسیون انتخابی نرمه و لیچینگ اسیدی نرمه فسفات است که جوابگوی تولید فسفات در ابعاد زیر 40 میکرون بوده است. در میان روش­های مورد استفاده، فلوتاسیون توأم با فلوکولاسیون و همچنین لیچینگ نرمه فسفات روش­های مقرون به صرفه­ای محسوب می­شوند که بازیابی مطلوبی به همراه دارند.

 

◊◊◊◊

 

منابع فارسي :

 

رضایی، بهرام. 1377، تکنولوژی فرآوری مواد معدنی( پرعیارسازی ثقلی)، انتشارات دانشگاه هرمزگان.

 

رضایی، بهرام. 1376، تکنولوژی فرآوری مواد معدنی (خردایش و طبقه­بندی)، انتشارات مؤسسه تحقیقاتی و انتشاراتی نور.

 

رضایی، بهرام. 1375، فلوتاسیون، انتشارات دانشگاه هرمزگان.

 

کليني، محمدجواد. آئين پور، ابوالفضل. رئيسي، عليرضا. 1386، پرعیار سازی کانسنگ فسفات موندون به روش­های لیچینگ، کلسیناسیون و مغناطیسی: نشريه علمی-پژوهشی مهندسي معدن، دوره دوم، شماره سوم، صفحه ١١ تا ١٩.

کیان ارثی، محمد. نوع پرست، محمد. شفائی، سید ضیاءالدین. امینی، احمد. 1389، پرعیار سازی کانسنگ فسفات رسوبی پارسا با استفاده از میز لرزان و لیچینگ با اسید استیک.

◊◊◊◊

 

 

 

References:

 

Al-Thyabat,S. 2010, Column Flotation of Non-Slimed Jordanian Siliceous Phosphate, Jordan Journal of Earth and Environmental Sciences, Vol. 3, No 1(17-24).

 

Gasquez,J.  DeLima, E., Olsina, R., Martinez, L., Guardia, M., 2005, A fast method for apapatite selective leaching from granitic rocks followed through rare earth elements and  phosphorus determination by inductively coupled plasma optical emission spectrometr: Talanta.

 

Gasquez,J.  DeLima, E., Olsina, R., Martinez, L., Guardia, M., 2005, A fast method for apatite selective leaching from granitic rocks followed through rare earth elements and phosphorus determination by inductively coupled plasma optical emission spectrometr: Talanta, 67, 824-828.

King. R. P., 1982, Principles of Flotation, Published by the South African Institute of Mining and Metallurgy.

King. R. P.,1986, the Principles of Flotation, Flotation of Fine Particle,P.215-225.

Levlin, E., Hultman, B., 2005, PHOSPHORUS RECOVERY FROM SEWAGE SLUDGE–IDEAS FOR FURTHER STUDIES TO IMPROVE LEACHING: Dep. of Land and Water Resources Engineering, Royal Institute of Technology, S-100 44 Stockholm, Sweden. 

Matis, k., Gallios,G., Kydros,K., 1993, Separation of fines by flotation techniques, Separation Technology, Vol.3, Issues.2(76-90).

Pradip,Moudgil, B.M.,1991, Selective flocculation of tribasic calcium phosphate from mixtures with quartz using polyacrylic acid flocculant, International Journal of Mineral Processing. Vol. 32. Issues.3-4(271-281).

P. somasundaran, 1980, fine particle processing, Henry Krumb School of mines Columbia University New York, pp.669-705

Sekhar, D.M.R., Srinivas, K., Prabhulingaiah G. and Yasser Dassin, 2009, Urea as promoter in the soap flotation of phosphate ores.  Transactions of The Indian Institute of Metals, Vol.62 .No.6 (555-557).

 

Shaikh, A. Dixit,S.G.,1992, Beneficiation of phosphate ores using high gradient magnetic separation, International Journal of Mineral Processing, Vol.37, Issues.1-2.(149-162).

Shaw, Douglas,R., 1987, Selective flocculation process for the recovery of phosphate, Resource Technology Associates.

Shibata, J., Fuerstenau, D.W., 2003, Flocculation and flotation characteristics of fine hematite with sodium oleate: Int. J. Miner. Process. 72 ,25– 32.

Singh, R., Pradip, Sankar,T.A,P., 1992, Selective flotation of Maton (India) phosphate ore slimes with particular reference to the effects of particle size, Vol.36, issues 3-4.(283-293).

Sis, H., Chander,S., 2003, Reagents used in the flotation of phosphate ores: a critical review: Minerals Engineering 16, 577-585.

 

Sivamohan, R., 1990, The problem of recovering very fineparticles in mineral processing — A review,International Journal of Mineral Processing,Vol.28, Issues3-4.(247-288).

Snow, R., Zhang, p., 2001, Surface Modification for Improved Phophate Flotation: Journal of Colloid and interface Science, 256, 132-136.

 

Song, Sh., Lopez-Valdivieso, A., Ding, Y., 1999, Effects of nonpolar oil on hydrophobic flocculation of hematite and rhodochrosite fines: Powder Technology 101, 73-80.

Tahar, W.J. and warren L.J., 1976, The Floatability of very fine particles- A Review, International Journal of mineral processing. Vol .3, P.103.

Wang, Q., Heiskanen,K., 2003, Selective hydrophobic flocculation in apatite-hematite system by sodium oleate, Minerals Engineering, Vol. 5, Issues 3-5.(493-501).

Wills, A., Napier-Munn, T., 2006, Mineral Processing Technology, Elsevier Science & Technology book, seventh Edition.

Wyslouzil, H., 2009, THE USE OF COLUMN FLOTATION FOR THE RECOVERY OF ULTRA-FINE PHOSPHATES ,Canadian Process Technologies Inc.

 

Wyslouzil, H.E., Kohmeunch, J., Christodoulou, L., Fan, M., 2010, COARCE AND FINE PARTICLE FLOTATION, Canadian Process Technologies Inc.

Zhang,p. ,2003, ANIONIC ROUGHER-CLEANER FLOTATION, FLORIDA INSTITUTE OF PHOSPHATE RESEARCH.

Zhang, P., 2001, IMPROVED PHOSPHATE FLOTATION WITH NONIONIC POLYMERS, FLORIDA INSTITUTE OF PHOSPHATE RESEARCH.

Zhang, P., Snow, R., 2001, RECOVERY OF PHOSPHATE FROM FLORIDA PHOSPHATIC CLAYS, Florida Institute of Phosphate Research.