دانشگاه یزد
دانشکده معدن و متالورژی
گروه استخراج معدن
پایان نامه
جهت دریافت درجه کارشناسی ارشد
فرآوری مواد معدنی
ارزیابی کارآیی مدار استحصال آهن از باطلههای کارخانه فرآوری معدن چادرملو
استاد راهنما: دکتر علی دهقانی
استاد مشاور: دکتر حجت نادری
اسفند 1392
برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
چکیده
شرکت سنگ آهن چادرملو، به منظور استفاده بهینه از باطلههای کارخانه فرآوری این معدن، که از زمان آغاز بهرهبرداری تولید شده است، یک مدار بازیابی آهن از باطله را احداث نموده است. این مدار شامل جداکنندههای مغناطیسی رافر و کلینر میباشد. هدف این پروژه، ارزیابی عملکرد این مدار است. به این منظور از جریانهای خوراک، باطله و کنسانتره نمونهگیری در دو نوبت صورت گرفت و آنالیزهای شیمیایی روی آنها انجام شد. آزمایشهای مغناطیسی در شدتهای مختلف نیز روی نمونهها انجام شد. با استفاده از نمونه خوراک و جداکننده استوانهای طراحی آزمایشها با 3 پارامتر تاثیرگذار انجام گردید و همچنین آزمایشهای مغناطیسی برای نشان دادن تاثیر درصد جامد بر فرآیند انجام شد. نتایج آنالیز سرندی نشان داد که بخش زیادی از خوراک، باطله وکنسانتره دارای ابعاد کوچکتر از 38 میکرون می باشند و دارای آهن نسبتاً زیادی هستند. نتایج آزمایشهای اولیه نشان داد که میتوان به کنسانترهای با عیار آهن بیش از 68 درصد رسید. همچنین امکان حذف جداکننده کلینر از مدار وجود دارد. کنسانتره به دست آمده از آزمایشهای مغناطیسی شدت بالا روی باطله این مدار دارای عیار آهن حدود 56 درصد میباشد. نتایج طراحی آزمایشها نشان داد که با افزایش سرعت درام، بازیابی افزایش، عیار آهن کاهش و عیار فسفر افزایش مییابد. با کاهش فاصله درام از مخزن، بازیابی تغییر چندانی ندارد و عیار آهن کاهش و عیار فسفر افزایش مییابد و با تغییر زاویه مگنت از حالت اول به دوم، بازیابی کاهش، عیار آهن افزایش و عیار فسفر افزایش مییابد. افزایش درصد جامد باعث افزایش عیار آهن و کاهش عیار فسفر گردید.
کلمات کلیدی: باطله چادرملو، بازیابی آهن، جدایش مغناطیسی.
فهرست مطالب
فصل 1: اصول کار جداکنندههای مغناطیسی 3
1-4-2 بر اساس اهدافی که از سیستم فرآیند انتظار می‌رود 7
1-4-3 بر اساس نحوه جدایش ذرات مغناطیسی 7
1-4-4 بر اساس نحوه جدایش ذرات مغناطیسی 7
1-4-5 بر اساس میزان شدت جریان مغناطیسی و گرادیان مورد نیاز جهت جدایش 7
1-4-6 بر اساس ثابت یا متحرک بودن آهنربا 8
1-4-7 بر اساس نحوه خروج محصولات از دستگاه 8
1-6 نحوه جدایش ذرات مغناطیسی از ذرات مغناطیسی در جداکنندههای استوانهای 9
1-7 انواع جداکنندههای استوانهای 10
1-7-1 جداکنندههای استوانهای شدت پایین تر 10
1-7-2 جداکنندههای مغناطیسی گرادیان بالای تر 11
1-7-3 جداکنندههای استوانهای شدت پایین خشک 11
1-7-4 جداکنندههای مغناطیسی گرادیان بالای خشک 11
1-8 انواع جداکنندههای مغناطیسی استوانهای تر 12
1-8-2 نوع غیر هم جهت با چرخش استوانه 13
1-8-3 نوع غیر هم جهت با جریان پالپ 13
فصل 2: مدار بازیافت آهن از باطله کارخانه فرآوری چادرملو 15
2-1 معرفی معدن سنگ آهن چادرملو 16
2-2 ویژگیهای خوراک کارخانه 16
2-3-2 سرند مدار آسیای خودشکن 21
2-3-3 جدایش مغناطیسی شدت متوسط مرحله اولیه (کوبر) 22
2-3-4 جدایش مغناطیسی شدت متوسط مرحله کلینر و کلینر نهایی 24
2-3-5 جدایش مغناطیسی با گرادیان بالا 25
2-3-6 فسفرزدایی از کنسانتره جدایش مغناطیسی با گرادیان بالا با روش فلوتاسیون 28
2-3-7 مدار بازیابی آپاتیت با روش فلوتاسیون 29
2-3-8 بازیابی و گردش آب در فرایند تولید 30
2-5 کارخانه بازیابی آهن از باطله کارخانه فرآوری چادرملو 33
فصل 3: بررسی وضعیت جداکنندههای مغناطیسی کارخانه و آزمایشهای مغناطیسی بر روی نمونهها 36
3-2 بررسی وضعیت فعلی جداکنندههای مغناطیسی کارخانه بازیافت 37
3-2-1 دادههای موجود در کارخانه 37
3-2-2 نمونهبرداری از جریانهای کارخانه 38
3-3-1 آزمایشهای لوله دیویس 51
3-3-2 آزمایشهای جداکننده استوانهای 52
3-4 بررسی تاثیر پارامترها بر جداکننده مغناطیسی استوانهای آزمایشگاهی 57
3-4-1 بررسی تاثیر پارامترها بر بازیابی آهن در کنسانتره 60
3-4-3 عیار فسفر در کنسانتره 67
3-6 تاثیر فلوکولاسیون بر بازیابی آهن 74
فهرست جدول‌ها
جدول 2‑1 مواد شیمیایی مورد استفاده در فسفرزدایی 29
جدول 2‑2 مقدار مصرف مواد شیمیایی مورد استفاده در فسفرزدایی 29
جدول 2‑3 مقدار مصرف مواد شیمیایی مورد استفاده در فسفرزدایی 30
جدول 2‑4 میانگین عیار آهن، فسفر، FeO، Mag در سدهای باطله 32
جدول 3‑1 عیار آهن خوراک و محصولات، در مدت 4 ماه از فعالیت کارخانه بازیافت 38
جدول 3‑2 درصد جامد جریانهای مدار کارخانه بازیافت 38
جدول 3‑3 نتایج آنالیز شیمیایی خوراک و محصولات جداکنندههای مغناطیسی کارخانه بازیافت 39
جدول 3‑4 بازیابی و بازیابی وزنی درام اول 39
جدول 3‑5 بازیابی و بازیابی وزنی درام دوم 40
جدول 3‑6 بازیابی و بازیابی وزنی درام کلینر 41
جدول 3‑7 بازیابی آهن و فسفر در کل مدار بازیافت 42
جدول 3‑8 نتایج آنالیز سرندی برای جریانهای مختلف کارخانه بازیافت 44
جدول 3‑9 توزیع آهن در فراکسیونهای مختلف جریانهای مربوط به درام اول 47
جدول 3‑10 توزیع فسفر در فراکسیونهای مختلف جریانهای مربوط به درام اول 48
جدول 3‑11 توزیع آهن در فراکسیونهای مختلف جریانهای مربوط به درام کلینر 50
جدول 3‑12 توزیع فسفر در فراکسیونهای مختلف جریانهای مربوط به درام کلینر 50
جدول 3‑13 نتایج آزمایش لوله دیویس در نوبت اول 53
جدول 3‑14 نتایج آزمایش لوله دیویس در نوبت دوم 53
جدول 3‑15 نتایج آزمایش شدت پایین 55
جدول 3‑16نتایج حاصل از آزمایش مغناطیسی شدت بالا 57
جدول 3‑17 طراحی آزمایشهای انجام شده به همراه پاسخها 59
جدول 3‑18 نتایج آنالیز واریانس برای پاسخ بازیابی آهن 60
جدول 3‑19 نتایج آنالیز واریانس برای پاسخ عیار آهن 64
جدول 3‑20 نتایج آنالیز واریانس برای پاسخ عیار فسفر در کنسانتره 67
جدول 3‑21 نتایج تاثیر پارامتر درصد جامد بر آزمایش مغناطیسی 72
جدول 3‑22 نتایج تست فلوکولانت 76
فهرست شکل‌ها
شکل 1‑1 جذب ذرات مغناطیسی در یک میدان مغناطیسی حاصل از جداکنندههای استوانهای 10
شکل 1‑2 نیروهای اعمالی بر ذره، در جداکنندههای استوانهای 10
شکل 1‑3 اعمال نیرو بر ذره مغناطیسی، تحت تاثیر جداکننده مغناطیسی شدت پایین خشک 11
شکل 1‑4 نحوه جدایش ذرات مغناطیسی از غیر مغناطیسی در جداکنندههای مغناطیسی گرادیان بالای تر 12
شکل 1‑5 جداکننده مغناطیسی استوانهای تر هم جهت با چرخش استوانه 12
شکل 1‑6 جداکننده مغناطیسی استوانهای تر غیر همجهت با چرخش استوانه 13
شکل 1‑7 جداکننده مغناطیسی استوانهای تر غیر هم جهت یا جریان پالپ 14
شکل 2‑1 فلوشیت کارخانه چادرملو 19
شکل 2‑2 آسیای خودشکن کارخانه چادرملو 20
شکل 2‑3 نمایی از مدار بسته آسیا و سرند 22
شکل 2‑4 شمایی از آسیای گلولهای و میمز کوبر 23
شکل 2‑5 نمایی از آسیای گلوله ای منیتیت 24
شکل 2‑6 شمایی از مدار کلینر و کلینر نهایی 25
شکل 2‑7 نمایی از جداکننده مغناطیسی شدت بالا 26
شکل 2‑8 شمایی از جداکننده شدت بالا در مدار 27
شکل 2‑10 تصویر از سد باطله 32
شکل 2‑11 فلوشیت کارخانه بازیافت 34
شکل 3‑1 عیارهای مربوط به جریانهای درام اول در نمونهگیری اول 40
شکل 3‑2 عیارهای مربوط به جریانهای درام اول در نمونهگیری دوم 40
شکل 3‑3 عیارهای مربوط به جریانهای درام دوم در نمونهگیری اول 41
شکل 3‑4 عیارهای مربوط به جریانهای درام دوم در نمونهگیری دوم 41
شکل 3‑5 عیارهای مربوط به جریانهای درام کلینر در نمونهگیری اول 42
شکل 3‑6 عیارهای مربوط به جریانهای درام کلینر در نمونهگیری دوم 42
شکل 3‑7 درصد عبور کرده از سرند برای درام اول 45
شکل 3‑8 درصد عبور کرده از سرند برای درام دوم 45
شکل 3‑9 درصد عبور کرده از سرند برای درام کلینر 46
شکل 3‑10 تجزیه شیمیایی فراکسیونهای خوراک 47
شکل 3‑11 توزیع آهن در فراکسیونهای مختلف جریانهای مربوط به درام اول 48
شکل 3‑12 توزیع فسفر در فراکسیونهای مختلف جریانهای مربوط به درام اول 49
شکل 3‑13 توزیع آهن در فراکسیونهای مختلف جریانهای مربوط به درام کلینر 50
شکل 3‑14 توزیع فسفر در فراکسیونهای مختلف جریانهای مربوط به درام کلینر 51
شکل 3‑15 نتایج بدست آمده از آزمایش لوله دیویس سری اول 54
شکل 3‑16 نتایج بدست آمده از آزمایش لوله دیویس سری دوم 54
شکل 3‑17 جداکننده استوانهای شدت پایین آزمایشگاهی 55
شکل 3‑18 جداکننده شدت بالا آزمایشگاهی 56
شکل 3‑19 عیار آهن و P2O5 و بازیابی 56
شکل 3‑20 مقایسهای بین نتایج حاصل از مدل و نتایج آزمایش 61
شکل 3‑21 تاثیر پارامترهای اصلی بر بازیابی آهن 61
شکل 3‑22 تاثیر متقابل پارامترهای اصلی 62
شکل 3‑23 تاثیر متقابل پارامترهای اصلی 63
شکل 3‑24 تاثیر متقابل پارامترهای اصلی 63
شکل 3‑25 مقایسهای بین نتایج حاصل از مدل و نتایج آزمایش 65
شکل 3‑26 تاثیر پارامترهای اصلی بر عیار آهن 65
شکل 3‑27 تاثیر متقابل پارامترهای اصلی 66
شکل 3‑28 تاثیر متقابل پارامترهای اصلی 67
شکل 3‑29 تاثیر متقابل پارامترهای اصلی 67
شکل 3‑30 مقایسهای بین نتایج حاصل از مدل و نتایج آزمایش 68
شکل 3‑31 تاثیر پارامترهای اصلی بر عیار فسفر در کنسانتره 69
شکل 3‑32 تاثیر متقابل پارامترهای اصلی 70
شکل 3‑33 تاثیر متقابل پارامترهای اصلی 70
شکل 3‑34 تاثیر متقابل پارامترهای اصلی 71
شکل 3‑35 شرایط بهینه برای آزمایش 72
شکل 3‑36 تاثیر درصد جامد بر بازیابی 73
شکل 3‑37 تاثیر پارامتر درصد جامد بر عیار آهن و فسفر 73
شکل 3‑38 تاثیر فلوکولانت بر بازیابی و بازیابی وزنی آهن 74
شکل 3‑39 تاثیر فلوکولانت بر عیار آهن و فسفر 75
مقدمه
امروزه به دلیل افزایش قیمت آهن و پیشرفت علم و صنعت و وجود سدهای باطله با ذخیره آهن مطلوب و کم هزینه بودن بازیابی آهن از باطلهها، شرکتهای معدنی اقدام به طراحی مدارهای استحصال آهن از باطلهها نمودهاند.
شرکت سنگ آهن چادرملو به منظور استفاده بهینه از باطلههای کارخانه فرآوری که از زمان آغاز بهرهبرداری تولید شده است، یک خط بازیابی آهن از باطله در سال 90 را احداث نموده است. باطلههای حاصل از فرآوری سنگ آهن به صورت تر در محلهای سد باطله ذخیره شدهاند، که با توجه به دانهبندی این باطلهها، هزینههای خردایش برای رسیدن به درجه آزادی مطلوب، به طور کامل حذف خواهد شد. لذا فرآوری این مواد، حتی با عیار پایین آهن از نظر اقتصادی مقرون به صرفه خواهد بود.
تاکنون مطالعاتی بر روی باطلههای خشک کارخانه فرآوری سنگ آهن چادرملو انجام شده است. شرکت فکور صنعت اقدام به طراحی مدار استحصال آهن از باطله چادرملو کرده است. در حال حاضر بار ورودی حدود 200 تا 250 تن بر ساعت با عیار حدود 45 -47 درصد آهن و عیار فسفر 3/1 درصد وکنسانتره تولیدی با عیار 66 تا 67 درصد آهن و عیار 17/0 درصد فسفر و باطله با عیار 45 درصد آهن و عیار 6/1 درصد فسفر بازیابی وزنی حدود 14 درصد میباشد. [1]
طبق طراحی اولیه مقرر بوده است از خوراکی با آهن 40 درصد و فسفر 6/1 درصد، کنسانترهای با عیار حداقل 64% آهن و عیار فسفر زیر 3/0 % تولید شود. با بررسیهای انجام شده بر روی جریانهای مدار کارخانه در سال 91 میانگین عیار آهن خوراک وکنسانتره به ترتیب برابر 44% و 66% میباشد. [2] با توجه به متغیر بودن کیفیت بار ورودی به کارخانه، از نظر توزیع ابعاد و عیار، بخشی از آهن موجود در خوراک قابل بازیابی نبوده است. هدف این تحقیق ارزیابی کارایی مدار استحصال آهن از باطلهها است.
به این منظور ضمن جمعآوری اطلاعات اولیه، نمونهبرداریهایی در چند مرحله از جریانهای مختلف مدار کارخانه انجام شده است. آزمایشهای تجزیه سرندی، تجزیه شیمیایی و آزمایشهای جدایش مغناطیسی آزمایشگاهی شدت کم و زیاد بر روی نمونههای فوق انجام شده است و نتایج آنها تجزیه و تحلیل شده است.
حاصل این مطالعه در 4 فصل ارائه شده است. در فصل اول اصول کار جداکنندههای مغناطیسی با تاکید بر جداکنندههای استوانهای شدت کم بررسی شده است. کلیاتی راجع به کارخانه فرآوری چادرملو و مشخصات کارخانه بازیافت آهن در فصل دوم آمده است.
در فصل سوم اطلاعات و آمار مربوط به دانهبندی و عیار و درصد توزیع در بخشهای مختلف کارخانه مورد تحلیل قرار گرفته است. همچنین وضعیت فعلی کارخانه، با نمونهبرداری از خوراک، کنسانتره و باطله جداکنندههای مختلف، در دوره زمانی معین، بررسی شده است. نتایج حاصل از آزمایشات مختلف مغناطیسی، آنالیزها، طراحی آزمایشها و تحلیلهای مربوط به آن آورده شده است. و نهایتاً در فصل آخر نتیجهگیری و پیشنهادات حاصل از بررسیهای صورت گرفته در طول انجام پروژه ارائه شده است.
فصل 1: اصول کار جداکنندههای مغناطیسی
1-1 مقدمه
به موازات پیشرفت و توسعه در انواع جداکننده‌ها، فرآوری کانسنگ‌های آهن نیز به شکل اصولی در اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم، با تأکید بر کانسنگ‌های رسوبی آغاز شد. امروزه بیش از نیمی از کنسانتره تولید شده فقط با خردایش و طبقه‌بندی و در صورت نیاز با جداکنندههای مغناطیسی پرعیار می‌شود. در این راستا انتخاب نوع فرآیند پرعیارسازی، قابلیت اجزای تشکیل‌دهنده کانه از نظر خواص مغناطیسی بالا را میتوان با جداکنندههای مغناطیسی با شدت پایین در محدوده 05/0 تا 1/0 تسلا (500 تا 1000 گوس) را با توجه به میزان پیچیدگی در ترکیبات کانیشناختی و حد بهینه درجه آزادی با روش‌های خشک و یا تر پرعیار کرد. [3]
تعداد صفحه : 140
قیمت : 14700تومان
