انواع و فرآیند معکوس فلوتاسیون برای بهره‌برداری از سنگ آهن چیست؟

برونو

مهندس ارشد فراوری مواد معدنی

+۸۶۱۳۴۰۲۰۰۰۳۱۴

۲۷ اردیبهشت ۱۴۰۵

انواع و فرآیند معکوس فلوتاسیون برای بهره‌برداری از سنگ آهن چیست؟

تصفیه سنگ آهن یک مرحله حیاتی در فرآیند معدن‌کاری است که هدف آن بهبود کیفیت سنگ آهن با حذف ناخالصی‌ها و افزایش محتوای آهن (Fe) آن است. فرآیند تصفیه بسته به خصوصیات سنگ معدن و محصول نهایی مورد نظر متفاوت است. در میان روش‌های مختلف، فرآیند کف‌سازی معکوس به یکی از پرکاربردترین روش‌ها برای ارتقای سنگ آهن تبدیل شده است، به‌خصوص برای سنگ‌های ریزدانه.

انواع فرآوری سنگ‌آهن

روش‌های فرآوری سنگ آهن را می‌توان بر اساس ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی سنگ معدن به طور کلی دسته‌بندی کرد. انواع اصلی عبارتند از:

1. جداسازی گرانشی

جداسازی با نیروی گرانش یکی از قدیمی‌ترین و ساده‌ترین روش‌های فرآوری است. این روش بر تفاوت در چگالی مخصوص بین مواد معدنی آهنی (مانند هماتیت و مگنتیت) و مواد معدنی غیرفلزی (مانند سیلیس و آلومینا) تکیه دارد.

تجهیزات رایج جداسازی گرانشی عبارتند از:

• جیگ
• مجمع‌کننده‌های مارپیچی
• لرزاننده‌های جداکننده

این روش زمانی مؤثرتر است که سنگ‌های کانه درشت باشد و هنگامی‌که اختلاف چگالی قابل‌توجهی بین مواد معدنی آهن و ناخالصی‌ها وجود داشته باشد.

2. جداسازی مغناطیسی

جداسازی مغناطیسی از خواص مغناطیسی مواد معدنی آهن بهره می‌گیرد. این روش به‌ویژه برای کانسارهای مگنتیت، که به شدت مغناطیسی هستند، و همچنین برای کانسارهای هماتیت کم‌مغناطیسی با جداکننده‌های مغناطیسی با شدت بالا، مؤثر است.

دو نوع اصلی وجود دارد:

• جدا‌سازی مغناطیسی کم‌شدت (LIMS) – استفاده شده برای سنگ‌های آهن مغناطیسی
• جذب مغناطیسی با شدت بالا (HIMS) – مورد استفاده برای سنگ‌های معدنی کم‌مغناطیس مانند هماتیت

جداسازی مغناطیسی به دلیل کارآمدی و هزینه‌ عملیاتی نسبتا پایین، به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد.

3. جداسازی فلوتاسیون

روش شناورسازی زمانی استفاده می‌شود که سنگ آهن به صورت خرد شده و ریز پخش شده باشد و نتوان آن را به‌طور موثری با روش‌های گرانشی یا مغناطیسی جداسازی کرد. این روش به‌ویژه برای سنگ‌هایی با میزان بالای سیلیس یا آلومینا مناسب است.

تعیین میزان شناوری به صورت زیر دسته‌بندی می‌شود:

• شناورسازی مستقیم (سنگ‌های معدنی آهن شناور می‌شوند)
• شناورسازی معکوس (مواد باطله شناور می‌شوند)

استخراج معکوس روشی است که در حال حاضر غالب‌ترین روش در فرآیند تصفیه سنگ آهن است.

۴. فرآیندهای ترکیبی

در بسیاری از موارد، یک روش تنها برای دستیابی به درجه مطلوب کانسنگ کافی نیست. بنابراین، فرآیندهای ترکیبی مانند جدایش مغناطیسی به دنبال روش کف‌سازی، یا جدایش گرانشی همراه با جدایش مغناطیسی، برای بهینه‌سازی بازیابی و کیفیت کانسنگ استفاده می‌شوند.

ملاک معکوس در فرآیند بهره‌برداری از سنگ آهن چیست؟

شناور معکوس فرآیندی است که در آن مواد زائد معدنی (عمدتاً سیلیس) به صورت انتخابی از سنگ‌های آهن جدا می‌شوند. بر خلاف فرآیند شناور مستقیم که در آن مواد معدنی آهن شناور می‌گردند، در شناور معکوس مواد معدنی آهن در لخته باقی می‌مانند در حالی که ناخالصی‌ها به حباب‌های هوا می‌چسبند و به سطح می‌آیند.

این روش به ویژه برای سنگ آهن‌های با دانه‌بندی ریز و سنگ‌های حاوی میزان بالای سیلیس مؤثر است.

فرآیند فلوتاسیون معکوس برای سنگ آهن

فرآیند شناورسازی معکوس معمولاً شامل چند مرحله کلیدی است:

1. خردایش و آسیاب کردن

سنگ معدن آهن خام در ابتدا خرد و آسیاب می‌شود تا مواد معدنی آهن از مواد معدنی ناخواسته آزاد شوند. آسیاب کردن دقیق‌تر اغلب لازم است تا برداشت کافی مواد معدنی برای جداسازی مؤثر به دست آید.

2. دانه ریز کردن

ذرات ریز یا لای‌ها (معمولاً زیر ۱۰ تا ۲۰ میکرون) حذف می‌شوند تا کارایی شناورسازی بهبود یابد. لای‌های اضافی می‌توانند مواد شیمیایی مصرف کنند و انتخاب‌پذیری را کاهش دهند.

هیدروکلیزون‌ها یا طبقه‌بندها به طور رایج برای جداسازی غبار استفاده می‌شوند.

۳. آماده‌سازی و افزودن عوامل واکنش

در طی فرآیند اصلاح، مواد شیمیایی به منظور تغییر خصوصیات سطحی مواد معدنی افزوده می‌شوند. در فرآیند فلوتاسیون معکوس سنگ آهن، مواد شیمیایی معمول شامل موارد زیر است:

• جمع‌آورنده‌ها (مثلاً آمین‌ها) – برای شناورسازی انتخابی سیلیکا
• مُسالِب‌ها (مثلاً نشاسته) – برای جلوگیری از شناور ماندن مواد معدنی آهن
• فوم‌سازان – برای تثبیت کف
• تنظیم‌کننده‌های pH – برای حفظ شرایط مطلوب کف‌سازی

نشاسته عموماً برای کاهش تیره‌روی هماتیت یا مگنتیت استفاده می‌شود، و اجازه می‌دهد سیلیس شناور شود.

۴. شناوری

هوای وارد سلول‌های روهو می‌شود و حباب‌هایی تشکیل می‌دهد. ذرات سیلیس به حباب‌ها چسبیده و بالا می‌آیند تا کف تشکیل دهند، که به عنوان باطله جدا می‌شود. ماده غنی از آهن در لجن باقی می‌ماند و به عنوان کنسانتره جمع‌آوری می‌شود.

ممکن است از مراحل جداسازی حباب دار چندگانه (مرحله اولیه، پاک‌کننده و بازیاب) برای بهبود درجه و بازیابی استفاده شود.

5. غلیظ‌سازی و خشک‌کردن

کنسانتره نهایی آهن غلیظ شده و تصفیه می‌شود تا آب اضافی آن حذف گردد، سپس برای پلت‌سازی یا سینترینگ ارسال می‌شود.

مزایای شناور معکوس

فلوتاسیون معکوس چندین مزیت دارد:

• حذف مؤثر ناخالصی‌های سیلیکا
• بهبود درجه کنسانتره آهن
• مناسب برای سنگ‌های ریزدانه و پیچیده
• انتخاب‌پذیری بالا با کنترل مناسب واکنش‌دهنده

However, it requires careful reagent management and process control to ensure optimal performance and cost efficiency.

نتیجه‌گیری

Iron ore beneficiation involves various physical and chemical separation methods, including gravity separation, magnetic separation, flotation, and combined processes. Among these, reverse flotation has become a key technique for upgrading fine and silica-rich iron ores. By selectively floating gangue minerals and retaining iron minerals in the slurry, reverse flotation significantly enhances concentrate quality and supports efficient steel production.

سؤالات متداول