جذابیت مگنت‌ها در پر عیارسازی سنگ آهن + نحوه عملکرد درام سپراتور سنگ آهن
سنگ آهن چیست؟
سنگ آهن یا Iron ore)) دارای رگه‌هایی از آهن است که تقریبا پنج درصد از پوسته‌ی زمین را به خود اختصاص داده است که بعد از استخراج از زمین و تفکیک ناخالصی‌ها از آن با استفاده از سپراتورهای مغناطیسی صنعت سنگ آهن و فولاد؛ پودری به رنگ نقره ای – قهوه ای به دست میآید.
فرایند تولید سنگ آهن
پس از استخراج سنگ آهن، باید مراحلی مانند خرد کردن با درام سپراتور سنگ آهن، آسیاب کردن، سرند کردن و شست‌وشو طی شود. سپس با استفاده از روش‌های تغلیظ، غلظت آن را تا ۶۵ درصد افزایش می‌دهند در نهایت وارد کوره می‌شوند. سپس در کوره بلند به همراه سنگ آهک و ذغال کک در معرض حرارت بالا قرار میگیرد. در آخر آهن مذاب با تفاله‌ی حاصل از ناخالصی‌های سنگ آن از کوره تخلیه می‌شود.
مواد تشکیل دهنده سنگ آهن
دو کانی رایج در ترکیب سنگ آهن «هماتیت» و «مگنتیت» هستند. هماتیت، حاوی حدود ۷۰ درصد آهن (Fe) و ۳۰ درصد اکسیژن است. از این کانی در رنگ سازی و ضد زنگ‌ها استفاده می‌شود. مگنتیت، حاوی ۷۲ درصد Fe است. اولین قدم در به دست آوردن منابع خام این سنگ، شناسایی معادن آن است که مهندسان معدن این کار را بر عهده می‌گیرند. پس از شناسایی معادن و استخراج آن، برای جدا کردن ناخالصی‌های آن و رسیدن فلز خالص باید آن را آماده کرد. آهنی که خالص شده به صورت پودری تیره رنگ در میآید که در برابر اکسایش و ضربه بسیار آسیب پذیر است.
در حقیقت برای اینکه کنساتتره سنگ آهن یا iron ore جهت استفاده در سازه‌های فلزی مستحکم در صنایع مختلف مانند ساختمان سازی مناسب شود، ابتدا باید با عناصر دیگر ترکیب شود. به ترکیب آهن با عناصر دیگر مانند کربن، نیکل و کروم آلیاژ می‌گویند. البته انواع دیگری از سنگ آهن وجود دارند که با نام کانی‌های سازنده‌ی آنها، زئولیت، لیمونیت، سیدریت، گرینالیت، مارکالیت و… مشخص می‌شوند.
انواع سنگ آهن
- 1. هماتیت: میزان آهن بسیار بالایی دارد اما در مقایسه با مگنتیت این میزان کمتر است. از هماتیت می‌توان در استخراج کانی‌های دیگر، تولید ضد زنگ و رنگ سازی استفاده کرد.
- 2. لیمونیت: لیمونیت با فرمول شیمیاییnH2O و مخلوطی از اکسیدهای آهن و هیدروکسیدها است. لیمونیت بیشتر در زون‌های اکسیدان به همراه ژیزمان‌های گوتیتی یافت می‌شود.
- 3. مگنتیت: برای اولین بار در سوئیس کشف شد. مگنتیت نسبت به هماتیت دارای آهن بیشتری بوده و دارای رنگ سیاه است.
- 4. سیدریت: با فرمول شیمیایی FeCO3 است و نام آن از کلمه یونانی Sidros یعنی آهن گرفته شده و یک سنگ معدن ایده‌آل است.
- 5. گوتیت: این سنگ از هوازدگی سنگ آهن اولیه مانند هماتیت یا مگنتیت ایجاد می‌شود.
- 6. پیریت: نام سنگ پیریت از کلمه یونانی پیر به معنی آتش گرفته شده است و بر اثر برخورد آن با سنگ‌های دیگر، جرقه تولید می‌شود. این سنگ آهن رایج‌ترین سولفید آهن است.
موارد مصرف سنگ آهن
- سنگ آهن در بازار، به شکل‌های متفاوتی پیدا می‌شود. به طور کلی می‌توان گفت علاوه بر تفاوت فرمولاسیون شیمیایی در بین آنها، به شکل‌های فیزیکی متفاوت از جمله دان‌بندی شده، کنسانتره و گندله دیده می‌شوند. از این سنگ‌ها برای ساخت سازه‌های فلزی مختلف از جنس چدن و فولاد استفاده می‌کنند. فراوانی، قیمت مناسب آنها، سهولت در فرآوری، از مهم‌ترین دلایل عمده رواج استفاده از این نوع سنگ در دنیاست. در صنایع فولاد از این سنگ استفاده می‌شود.
- آهن در ساخت پل‌ها، راه آهن، ماشین آلات، تجهیزات ساختمان سازی، لوازم خانگی و….. مورد استفاده میگیرد.
- در صنعت خودرو سازی و ساخت ادوات جنگی نیز از آهن استفاده می‌شود. بر اساس آمارها، حدود ۹۸ درصد از سنگ آهنی که در کل جهان استخراج می‌شود، برای تولید فولاد و ساخت سازه های فولادی به کار گرفته می‌شود.
عوامل موثر بر قیمت سنگ آهن
عوامل مختلفی می‌توانند در قیمت سنگ آهن تاثیر داشته باشند که مهم‌ترین آنها عبارتند از فولاد، شاخص تولید ناخالص داخلی، قیمت نفت خام، قیمت آلومینیوم، قیمت طلا، نرخ بهره، نرخ تورم، ارزش دلار، ارزش سهام و میزان تولید آهن و فولاد. در کشور ما، زنجیره آهن و فولاد از اوایل دهه 1380، با توجه به دولتی بودن آن، قیمت گذاری دستوری متداول شد اما از اواسط این دهه و رونق صادرات به چین و فعالیت معادن خصوصی و کوچک، اختلاف قیمت بازار داخلی و صادراتی مطرح و تلاش برای ترمیم فاصله قیمتی آغاز شد.
جذابیت مگنت‌ها در پر عیارسازی سنگ آهن
یکی از رایج‌ترین روش‌هایی که برای پرعیارسازی سنگ‌آهن به کار می‌رود استفاده از جداکننده‌های مغناطیسی یا مگنت‌هاست، که دارای خاصیت مغناطیسی بسیار قوی بوده و علاوه بر قدرت بالای جذب روشی ارزان و کارآمد تلقی می‌شود و از سویی دیگر توانایی جداسازی ناخالصی‌ها را نیز دارند. در واقع دستگاه‌های جداکننده مغناطیسی که با یک مغناطیس دائمی ایجاد شده است از داخل یک سیم‌پیچ جداکننده مغناطیسی قوی ایجاد می‌شود که سنگ‌های دارای خاصیت جذب را از مواد فاقد این خاصیت جدا می‌کند.
بدین ترتیب می‌توان سنگ‌های مغناطیسی را از سنگ‌های غیرمغناطیسی جدا کرده و سپس کانی اکسید آهن‌دار را پر عیار کرد. بیشتر ناخالصی‌ها مانند انواع فسفات‌ها و ترکیبات گوگرد فاقد خواص مغناطیسی بوده در نتیجه در پایان این کار از سایر مواد مغناطیسی جدا می‌شوند.البته بیشتر اکسیدهای آهن کم و بیش خاصیت مغناطیسی دارند اما سیلیس، سیلیکات و کربنات کلسیم از خاصیت مغناطیسی کمتری برخوردارند.
قدرت جذب بالا با مگنت‌ها
فیروز علی‌نیا، استاد دانشگاه می‌گوید: برای پرعیارسازی سنگ‌آهن در بسیاری از معادن از روش‌های مگنتیت و هماتیت استفاده می‌کنند که این روش‌ها خاصیت مغناطیسی داشته و به عنوان جداکننده‌های خوب محسوب می‌شوند.وی درباره خاصیت و مزایایی این روش می‌افزاید: از جمله مزایایی که در این روش وجود دارد می‌توان به قدرت جذب بسیار بالا و صرفه‌جویی در مصرف انرژی اشاره کرد. همچنین عمر بالا و شدت میدان مغناطیسی از دیگر موارد قابل توجه در این روش است.
این استاد دانشگاه خاطرنشان می‌کند: مقداری ذرات آهن به همراه مواد اولیه وارد کارخانه‌ها می‌شوند که در هنگام تولید از دستگاه جدا شده و به تجهیزات دیگر خسارات جدی وارد می‌کنند. درنتیجه باعث توقف خط تولید می‌شوند ولی نصب صفحه‌های آهنربایی در مسیر کانال‌ها و لوله‌های انتقال مواد موجب می‌شود قطعات آهنی جذب شده و از بروز خسارات جلوگیری کند. این مسئله افزایش کیفیت محصولات و افزایش تولید را به همراه خواهد داشت.
وی تصریح می‌کند: این دستگاه‌ها بیشتر وارداتی هستند و فکر نمی‌کنم در ایران دستگاه‌هایی با قدرت جذب بالا تولید شود. درحال‌حاضر ژاپن، کره و چین از جمله تولیدکنندگانی هستند که تجهیزات آنها وارد کشور شده و مورد استفاده قرار می‌گیرند.
وی درباره نوع این دستگاه‌ها بیان می‌کند: دستگاه‌های جذب مغناطیسی از نظر اندازه با یکدیگر تفاوتی ندارند بلکه تفاوت آنها از نظر میزان جذب متوسط، پایین و بالاست چرا که کانی‌های مختلف نیازمند مگنت‌های با قدرت جذب متفاوتی هستند.
علی‌نیا درباره کاربردهای متفاوت مگنت‌ها می‌گوید: مگنت‌ها تقریبا در تمامی صنایع معدنی به‌ویژه در مس، آلومینیوم، سرب، روی و زغال‌سنگ، صنایع ماسه، ریخته‌گری، سیمان، فولاد، صنایع غذایی، گچ و آجر، شن و ماسه و صنایع شیمیایی و داروسازی مورد استفاده قرار میگیرد.
وی اظهار می‌کند: با توجه به آنکه کارخانه‌ها باید با عیار مشخصی کنسانتره تولید کنند بنابراین باید عیار سنگ‌آهن را افزایش دهند. استفاده از روش‌های مغناطیسی می‌توانند یکی از روش‌های بسیار مناسب و کارآمد در این زمینه باشد.
این استاد دانشگاه تصریح می‌کند: این یکی از قدیمی‌ترین روش‌هایی است که در ایران و سایر کشورها مورد استفاده قرار میگیرد اما آنچه که در این روش اهمیت دارد این است که باید از دستگاه‌های به‌روز و تجهیزات و ماشین‌آلات مدرن استفاده شده، تا پرعیارسازی سنگ‌آهن با بالاترین درجه امکانپذیر شود.
علی‌نیا درباره افزایش میزان تولید سنگ‌آهن می‌افزاید: درحال‌حاضر یکی از مهم‌ترین مسائلی که برای سنگ‌آهنی‌ها وجود دارد افزایش تولید است ولی افزایش تولید باید با عیار بالا انجام می‌شود تا مثل سال‌های گذشته خام‌فروشی شدت نگیرد.
وی تاکید می‌کند: افزایش تولید فقط زمانی جوابگوی نیازها است که سنگ‌آهن تولید شده از عیار بالایی برخوردار باشد و این امر ممکن نیست مگر اینکه با استفاده از روش‌های مناسب عیار سنگ استخراجی افزایش یابد.
سنگ‌آهن‌هایی با عیار ۳۵ تا ۵۵ است
سیداحمد مشکانی، استاد دانشگاه می‌گوید: سنگ‌آهن‌های ایران دارای عیاری بین ۳۵ تا ۵۵ است اما برای اینکه عیارشان به بالای ۶۰ برسد باید از روش‌های پرعیارسازی استفاده‌کرد، تا برای صادرات هم مناسب باشد.
وی می‌افزاید: مگنت‌ها از ۵۰۰ تا ۳ هزار واحد شدت جذب برخوردار هستند که در کانی‌های مختلف که خواص مغناطیسی متفاوتی دارند استفاده می‌شوند بنابراین برای پرعیارسازی سنگ‌آهن و رسیدن به استانداردهای مطلوب از روش‌های جذب مغناطیسی استفاده می‌کنند.
وی خاطرنشان می‌کند: یکی از روش‌های بسیار مهمی که برای پرعیارسازی سنگ‌آهن به‌کار می‌رود، مگنت‌سپراتورها یا جداکننده‌های مغناطیسی هستند که به دو دسته سپراتورهای خشک و سپراتورهای تر تقسیم می‌شوند.
وی اظهار می‌دارد: وقتی قیمت جهانی سنگ‌آهن پایین است باید عیار آن ۶۰ باشد اما زمانی که قیمت‌ها بالا می‌رود، عیار ۵۲ نیز در بازارهای جهانی قابل‌قبول است. در نتیجه، پرعیارسازی مواد در بازارهای جهانی با توجه به افزایش و کاهش قیمت‌ها تغییر کرده و از اهمیت زیادی برخوردار است.
وی درباره روش‌های مختلف بیان می‌کند: روش مگنتی روشی است که در آن امکان جداسازی باطله‌ها باتوجه به میزان مغناطیس وجود دارد که به آن خاصیت فرومغناطیسی می‌گویند اما در هماتیتی به خاطر خاصیت پارامغناطیسی امکان جداسازی با این روش وجود ندارد.