تحقیق مقاله فراوری کرومیت

باسمه‌تعالی

پیشگفتار

با توجه به سابقه طولانی معدن‌ کاری در ایران، عده کثیری از مردم، از این طریق امرار معاش می‌کردند و در یک قرن اخیر رشته معدن به صورت کلاسیک در مراکز علمی و آموزشی تدریس شده است و یکی از نخستین رشته‌های دانشکده فنی در دانشگاه تهران بوده که هدف اصلی از ایجاد این رشته، حل مشکلات مختلف زمینه‌های مختلف معدنی به روش‌های علمی و فنی و نتیجتاً سودده کردن آن بوده است، ولی بعد از انقلاب، به دلایل مختلف از جمله محاصره اقتصادی ماشین‌آلات معدنی به قیمت گزافی بدست معدنکاران رسیده و نتیجتاً قیمت تمام شده محصولات معدنی بالا رفته، از طرفی فروپاشی اتحاد جماهیر شوروی موجب سرازیر شدن صدها هزار تن مواد معدنی به بازار جهانی شد و در نهایت قدرت رقابت را در زمینه‌های معدنی در کشور ما به حداقل رساند.

مهمترین نگرش در این مورد فراوری هرچه بهتر مواد معدنی و نتیجتاً افزایش ارزش آن به چند برابر قیمت خام بوده است. تولید کرم نیز در این بازار آشفته، خالی از مشکل نبوده، بطوریکه قیمت آن به دلایل بالا، شدیداً سقوط کرد. راه چاره این بود که کارخانه‌های فراوری توسعه داده می‌شد، به جز یک مورد عمده احداث کارخانه فروکرم در استان هرمزگان در بقیه موارد توفیق آنچنانی حاصل نشد، زیرا به دلیل آلوده کردن محیط زیست توسط کارخانه‌های تبدیل کانی کرم به مواد قابل استحصال، کمتر کشور پیشرفته‌ای حاضر به خرید کرم به صورت خام بوده. با توجه به ذکر مشکلات بالا، به عنوان Case دو مورد از تغلیظ کرم به روش‌های مختلف در این نوشتار آمده است.

کانسار های کرم

ژئوشیمی کرم: کرم در طبیعت همیشه به صورت سه ظرفیتی (Cr3+) پیدا می‌شود. این فلز در پوسته زمین تقریباً در سنگ‌ های آذرین قلیایی مربوط به مرحله اول تبلور ماگما و سرپانتین حاصل از آنها دیده می‌شود. در این سنگ‌ها کرم معمولاً با آهن (دو و سه ظرفیتی) نیکل و منیزیم و کبالت همراه است، احتمالاً سیلکات‌ های قلیایی همچون هورن بلند اوژیت و اولیوین نیز ممکن است در ترکیب خود داشته باشد.

کانی‌ شناسی کرم

کرم به صورت اکسید مضاعف کرم و آهن و به صورت FeOCr2O3  و یا FeCr2O4  می‌باشد.

فرمول عمومی کرمیت به صورت (Mg, Fe, …) (Cr, Al, Fe, …) نوشته می‌شود.

سنگ‌ های کرمیت‌دار

کانسارهای کرمیت‌دار با وجود تنوع اشکال آن در داخل سنگ‌های آذرین قلیایی تا بسیار قلیایی تشکیل می‌شود. سنگ‌های فوق فاقد کوارتز و فلدسپانهای و آلکالن‌ها می‌باشد و از نظر ترکیبات گوگردی نیز در درجه پائین قرار دارند. مقدار سیلیس کمتر از 45 درصد می‌باشد. نوع کانه کرم شکل و وسعت کانسار آن تابع ترکیب شیمیایی ماگما و به طور کلی تغییرات عوامل ptc (فشار)، درجه حرارت و ترکیب) می‌باشد.

کانسارهای کرمیت

کانسارهای کرمیت که دارای ارزش اقتصادی است، به دو صورت لایه‌ ای و آلپی می‌باشد.

نوع لایه‌ای: مثال بارز در این مورد کرمیت بوشولد (آفریقای جنوبی) و کمپلکس استیل واتر (آمریکا)، کمپلکس دایک بزرگ در جنوب رود زیارا را می‌توان نام برد.

نوع آلپی: از مشخصات این نوع کانسار، همراهی آنها با سنگ‌های پریدوتیت‌های سرپانین می‌باشد.

مهمترین مثال در اینگونه کرم، توده‌های کوه دون (نیوزلاند) دموا و ناحیه کاماگئی (کوبا) را می‌توان نام برد.

کانسارهای کرمیت ایران همراه سرپانتین‌ها و پریدوتیت‌های سرپانتین می‌باشد و اغلب از نوع آلپی است، اما در جنوب ایران از مشخصات کانسارهای لایه‌ای نیز گزارش شده است. تا کنون کانسارهای کرمیت زیاد در ایران مورد بهره‌برداری قرار گرفته و تعدادی از این معادن، به علت پائین بودن عیار و مشکلات مالی و بالا رفتن قیمت تمام شده تعطیل شده است.

تا کنون از وجود معادن کرم در هفت استان کشور گزارش شده است، ولی عمده‌ترین آنها عبارتند از: فاریاب و اسفندقه، خواجه جمالی در نیریز شیراز می‌باشد. در نزدیکی‌های این معادن، کارگاه‌های فراوری در مقیاس کوچک احداث شده است. از جمله فراروی کرم در خواجه جمالی، گفت در جغتای با استفاده از اسپیرال و جیک به روش ثقلی انجام می‌گیرد، ولی عمده‌ترین کارخانه فروکرم در استان هرمزگان می‌باشد.

کاربرد کرم در صنایع مختلف

با توجه به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی فلز کرم و کانی‌هایی که این فلز در آنها یافت می‌شود، موجب شده که این فلز در صنعت کاربرد گسترده‌ای داشته باشد. همانند: صنعت آبکاری، تهیه فولادی‌های مرغوب، صنعت دیرگدازها، رنگ، چرم، شیشه و داروسازی از صنایع برجسته‌ای هستند که مواد یاد شده را به گونه‌های مختلفی به کار می‌گیرند. در صنایع متالوژی معمولاً موادی با 48 درصد اکسید کرم که نسبت   آن بیش از 3 و میزان گوگرد و فسفر آن کمتر از یک درصد باشد.

سبزهای کروم یا کروم کبالت (به همراه عناصری چون سیلیسیم، آلومینیوم و یا کلسیم) یا زرد و نارنجی (به همراه آنتی‌موان و نیتانیوم) یا قرمز و بنفش (به همراه کلسیم، سیلیسم و قلع) یا قهوه‌ای (به همراه آهن، زیرکونیم، سیلیسیم، وانادیم، آهن و منگنز) در صنایع رنگسازی، جایگاه ویژه‌ای دارند. علاوه بر آن کرمیت به عنوان رنگ طبیعی در صنایع شیشه، سرامیک و آجرهای صنعتی بکار گرفته می‌شود. کرومیت به عنوان کاسه‌ ریخته‌گری جایگاه ویژه‌ای دارد. مواد اولیه‌ای با حداقل 44 درصد اکسید کروم، حداکثر 26 درصد اکسید آهن، 4 درصد سیلیس، 5درصد اکسید کلسیم و با دانه‌بندی معین بکار می‌رود.

در حاشیه روش‌ها

جنبه‌های نو در فراوری مجدد باطله کرمیت به روش ثقلی

چکیده:

پرعیارسازی کرمیت (Karagedik) که در منطقه Fathiye (جنوب ترکیه)  واقع شده است، توسط شرکت ETI انجام یافته است. این کرمیت دارای Cr2O3 با عیار 35-30 درصد می‌باشد. از آن کرمیت‌های دارای Cr2O3 با عیار 48-47 درصد در سال 1920 تولید می‌شده است. باطله به مقدار 2/1 میلیون تن دارای Cr2O3 با عیار 14-13 درصد بوده است. عموماً تغلیظ‌ کننده‌های کرم مانند تغلیظ کننده‌های کرم Karagedik ذرات با سایزهای ریز را (حدوداً 0.038میلیمتر) را به عنوان باطله دفن می‌کرده‌اند.

ذرات کوچکتر از 0.038 میلیمتر، 42درصد کل باطله را تشکیل می‌دهد که از این مقدار 23درصد Cr2O3  می‌باشد که 76درصد آن به صورت پراکنده است. در جهت بازیابی ذرات خیلی ریز از کرمیت Karagedik فرایند جدیدی شامل جدایش به روش مغناطیسی تروفلوتاسیون گسترش یافت و تحقیقات در سطح بایلوت پلنت در سال 1999 شروع شد. در این طرح در محصول نهایی غلظت Cr2O3 بین 48-47 درصد می‌باشد و بازیابی طرح بین 60 تا 65 درصد نیز می‌باشد.

مقدمه

استفاده از متدهای جدایش به روش ثقلی برای پرعیارکردن کرم، اگر سایر ذرات کرم حدوداً کمتر از 1 میلیمتر باشد، بنا به ساختمان مینرالوژیکی و ژنر ماده معدنی تمایل دارند به صورت خرد درآیند، عموماً بعد از خردایش میزهای لرزان و اسپیرالها به عنوان تغلیظ‌کننده بکار می‌روند. بنابراین ذرات ریز کرمیت (038/0میلیمتر) به قسمت باطله انتقال می‌یابد.

توزیع ابعادی نمونه موجود بدست آمده از بخش باطله معدنی Karagedik  در شکل a-1 آورده شده است. مقدار Cr2O3  فراکسیون ابعادی 1/0 میلیمتر 3/52درصد از کل و 58/19درصد Cr2O3  با توزیع 6/82درصد می‌باشد. در جهت افزایش عیار ذرات فراکسیون ابعادی کمتر از 1/0 میلیمتر باطله با عیار 20درصد Cr2O3 پایلوت پلنت Karagedik که شامل دستگاه‌های جداکننده مغناطیسی شدت بالای مرطوب و واحد فلوتاسیون ستونی می‌باشد که بوسیله بخش کانه‌آرائی دانشگاه صنعتی استانبول نصب و راه‌اندازی شد پایلوت پلنت Karagedik در شکل 1 نشان داده شده است.

خوراک ورودی پایلوت پلنت معدن  Karagedik داری پنج تن بر ساعت ظرفیت دارد که از دپوی که دارای 2/1 میلیون تن باطله دارد تامین می‌شود. پس از خردایش مواد خرد شده به واحد سرندی با ابعاد روزنه 1 میلیمتر فرستاده می‌شود. سرریز سرند که دارای 5 تا 6درصد Cr2O3  است، به عنوان باطله دور ریخته می‌شود. ته ریز سرند با استفاده از سیکلون و سرندهای خاص به فراکسیون‌های ابعادی بین 1/0-0 و 1/0-1- میلیمتر طبقه‌بندی می‌شود. فراکسیون ابعادی 1/0-1- میلیمتر که دارای عیار 6 تا 7 درصد Cr2O3  می‌باشد، به واحد جداکننده ثقلی موجود در طرح فرستاده می‌شود.

مواد غیرمغناطیسی تولید شده که دارای 10 تا 11 درصد Cr2O3  می‌باشد، شامل سرپانیتی تالک و کانی‌های اولیوین به عنوان باطله جدا می‌شود. همچنین محصولات مغناطیسی تولید شده در بخش مغناطیسی شدت بالای طرح که دارای عیار 25 تا 30 درصد Cr2O3  می‌باشد، در دو مرحله آبگیری و به 30% جامد تبدیل می‌شود. در مرحله اول 2/1 گرم در تن NaOH برای رساندن Ph به 10 تا 5/10 اضافه می‌شود و 800 گرم بر تن Na2Sio3 در جهت ته‌نشینی کانیهای باطله و پراکندگی پالب استفاده می‌شود.

در مرحله دوم 450 گرم بر تن فلوتانیور 15-SM (که مخلوطی از منواسید فسفریک و آلکیل پلی‌گلیکول اتر می‌باشد) و  300 گرم برتن فلوتانیور 35-SM (نمک سدیم‌دار و اسید کربوکیلیک آلیفاتیک اتر) به عنوان کلکتور اضافه می‌شود و پالب به سلول‌های فلوتاسیون فرستاده می‌شود. دو عدد سلول فلوتاسیون از توربو با ابعاد 6*5/1 متر وجود دارد. 100 تن مترمکعب بر ساعت هوا به هرکدام از این سلولهای فرستاده می‌شود. ارتفاع کف هرکدام از سلول‌ها در حدود 20 سانتیمتر می‌باشد و به صورت اتوماتیک تنظیم می‌شود. نتایح بدست آمده از پایلوت پلنت Karagedik  در شکل 1-b آورده شده است.

نتایج و بحث

در جهت ارزیابی باطله کرمیت (Karagedik) مطالعات زیادی در زمینه‌های استفاده از معرف‌های مختلف در روش فلوتاسیون جدایش به روش ثقلی استفاده از میزهای لرزان، استفاده از جداکننده‌های چندگانه ثقلی و جداکننده‌های مغناطیسی انجام گرفت. استفاده تنها از یک روش نتیجه رضایت‌بخش دربرنداشته، به عبارت دیگر استفاده از چند روش با هم نتایج موفقیت‌آمیز را دربرداشته است.