بررسي فرآيند تشويه مغناطيسي در رآكتور بستر ثابت و جدايش مغناطيسي شدت پايين در پرعيارسازي كانسنگ‌ منگنز آهن‌ دار و ارزيابي تطبيقي با كانسنگ هماتيتي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي معدن

كارشناسي ارشد

فولاد به‌عنوان يكي از مهم‌ترين مواد مهندسي، پايه‌ي بسياري از صنايع را تشكيل مي‌دهد و توليد آن وابسته به تأمين پايدار عناصر كليدي چون آهن و منگنز است. آهن به‌عنوان عنصر اصلي فولاد و منگنز به‌عنوان يكي از ضروري‌ترين عناصر آلياژي و عامل مؤثر در حذف گوگرد و بهبود خواص مكانيكي فولاد، هر دو نقشي اساسي در اين صنعت دارند. كاهش ذخاير پرعيار و افزايش سهم ذخاير پيچيده، ضرورت بررسي روش‌هاي نوين پرعيارسازي را دوچندان ساخته است. در اين پژوهش، فرآيند تشويه‌ي مغناطيسي در راكتور بستر ثابت و جدايش مغناطيسي شدت‌پايين براي دو تيپ كانسنگ متفاوت شامل نمونه‌ي منگنزآهن‌دار و نمونه‌ي هماتيتي بررسي شد. در نمونه‌ي منگنزآهن‌دار، اثر دما و زمان در حضور گازهاي احياكننده‌ي متان و هيدروژن مورد مطالعه قرار گرفت، در حالي كه در نمونه‌ي هماتيتي تنها متان به‌عنوان عامل احياكننده و پارامتر دما ارزيابي گرديد. شناسايي تغييرات فازي و ساختاري با استفاده از آزمون‌هاي XRF، XRD، VSM، SEM-EDS و مقاطع نازك-صيقلي انجام شد. نتايج نشان داد كه در نمونه‌ي منگنزآهن‌دار، هرچند هماتيت به مگنتيت و پيرولوزيت به منگنوزيت تبديل شد و خاصيت مغناطيسي به‌طور محسوس افزايش يافت، اما به دليل قفل‌شدگي شديد ميان فازهاي آهن و منگنز و تشكيل فازهاي اسپينلي، جدايش كامل و انتخابي اين دو عنصر تحقق نيافت. بهترين عملكرد فرآيند در دماي 550 درجه‌ي سانتي‌گراد، زمان ماند 45 دقيقه، حضور عامل احياكننده‌ي هيدروژن و در اندازه ذرات كوچك‌تر از 75 ميكرون حاصل شد. در اين شرايط، عيار منگنز از 77/23 درصد در خوراك اوليه به 52/20 درصد در كنسانتره و 53/26 درصد در باطله تغيير يافت، و عيار آهن از 86/24 درصد در خوراك به 7/36 درصد در كنسانتره و 47/24 درصد در باطله رسيد. همچنين بازيابي منگنز در باطله 89/51 درصد و بازيابي آهن در كنسانتره 7/71 درصد به‌دست آمد كه با هدف پژوهش، يعني جدايش هم‌زمان آهن و منگنز به‌گونه‌اي كه منگنز در باطله و آهن در كنسانتره پرعيار شود، مطابقت دارد. در نمونه‌ي هماتيتي، به دليل ساده‌تر بودن تركيب كاني‌شناسي و غالب بودن باطله‌ي سيليسي، آزادسازي مگنتيت مؤثرتر بود و فرآيند تشويه و جدايش مغناطيسي به نتايج مطلوبي منجر گرديد. شرايط بهينه در دماي 600 درجه‌ي سانتي‌گراد، اندازه ذرات كوچك‌تر از 38 ميكرون و مدار سه‌مرحله‌اي (رافر–كلينر–اسكونجر) حاصل شد كه طي آن، عيار آهن از 55/30 درصد در خوراك اوليه به 48/65 درصد در كنسانتره افزايش يافت، بازيابي آهن به 88 درصد رسيد و بازيابي وزني نمونه 28/41 درصد به‌دست آمد. به‌طور كلي، اين تحقيق نشان داد كه فرآيند تشويه‌ي مغناطيسي مي‌تواند روشي كارآمد براي پرعيارسازي سنگ‌آهن‌هاي هماتيتي باشد، در حالي‌كه در نمونه‌هاي منگنزآهن‌دار، قفل‌شدگي ريزساختاري و تشكيل فازهاي اسپينلي موجب محدوديت در جدايش انتخابي و دستيابي به كنسانتره‌ي پرعيار مي‌گردد. بر اين اساس، طراحي و بهينه‌سازي پارامترهاي عملياتي بايد به‌صورت كانسنگ‌محور و متناسب با ويژگي‌هاي كاني‌شناسي هر تيپ انجام شود.

236304

فرآوري مواد معدني

مهندسي معدن

دانشگاه صنعتي اصفهان