بررسی میزان نرمه زونهای مختلف معدن فسفات اسفوردی در خوراک ورودی کارخانه تغلیظ

دسته کانه آرایی
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری بیست و ششمین گردهمایی علوم زمین
نویسنده سید ضیاءالدین شفایی
تاريخ برگزاری ۰۱ اسفند ۱۳۸۵

 

 

مقدمه :

 

کانسار اسفوردى از نظر کانى شناسى کانیهاى موجود در ذخیره متنوع بوده و تیپ سنگهاى موجود در  منطقه به ۵ نوع تقسیم می شوند که عبارتند از :

۱.                     سنگهاى حاوى منیتیت و آپاتیت (زون اصلى آپاتیت دار)

۲.                     پیروکسنیت هاى آلتره شده (سنگ سبز)

۳.                     توفها الگومراتها و دولومیتها

۴.                     ریولیتها

۵.                     نفوذى هاى حد وسط

کانى هاى حاوى فسفر در این ذخیره و در مجموعه سنگ هاى فوق که خوراک کارخانه فرآورى را تامین مى کنند در سه زون غالب وجود دارند که این زونها در معدن به نام زون آپاتیت (زون اصلى), زون دایک آپاتیت (زون صورتى) و زون آپاتیت- آهن (زون آهن) شناخته مى شوند. نکته مهم این است که بار ورودى به کارخانه در وضعیت فعلى فقط از نظر عیارى کنترل میشود و نسبت مخلوط سنگهاى استخراجى براى ورود به کارخانه به نحوى تنظیم میگردد که بار ورودى داراى  عیار ۱۶% P۲O۵ باشد.

با توجه به اینکه علت اصلى دورریزى نرمه ها عدم امکان فراورى انها به دلیل ابعاد بسیار ریز آنها  و رفتار آنها در عملیات کانه ارائى میباشد آنالیز ابعادى نمونه ها و ابعادى که درحال حاضر در کارخانه دور ریزى شده و جزء اتلاف ماده معدنى تلقى میگردد باید دقیقا شناخته شود. خلاصه آنالیز ابعادی نرمه حاصل در جدول ۱ ارائه شده است. 

جدول ۱ توزیع دانه بندى نرمه ها

نمونه

ابعاد به

میکرون

غبارگیر سنگ شکنى

غبارگیر سرند

راهروانتقال به آسیا

سرریز هیدروسیکلون

۱۰d( میکرون)

۱۶/۲

۱۰/۱۶

۰۳/۲

۳/۱

۵۰d (میکرون)

۷۳/۱۲

۲۹/۷۳

۵۸/۱۱

۰۵/۶

۹۰d( میکرون)

۸۳/۳۸

۰۹/۱۵۱

۰۹/۳۱

۱۴/۲۳

 

حدود ۶۵% از نرمه تولید شده در ۴ بخش مندرج در جدول ۱ که عملا از چرخه فرآورى کارخانه حذف میشوند داراى ابعاد کمتر از ۱۰ میکرون مى باشد.  وزن این نرمه ها برابر با۶۵  تن در روز مى باشد با لحاظ کردن عیار میانگین P۲O۵  ۳۵%  در کنسانتره اتلاف کنسانتره قابل فروش از بخش مربوط به نرمه ها برابر با ۲۲۷۰۰ تن خواهد بود. با توجه به میانگین ۴/۱۴%P۲O۵  ، اتلاف فسفات از این بخش برابر با  ۴/۱۴ تن P۲O۵  خواهد بود که در یک بازه زمانى یکساله ( با فرض سیصد روز کارى) تقریبا برابر با ۴۲۰۰ تن خواهد شد. با توجه به عیار بالاتر نرمه ها در غبارگیر ها میزان خالص P۲O۵ در مجموع برابر با  ۳۷۵۰ تن در سال خواهد بود.

کانى هاى عمده تشکیل دهنده نرمه ها ، فلوئوروآپاتیت، آپاتیت، کوارتز، هماتیت، شاموزیت ،تالک، سلنید زیرکونیوم و هندر سونیت میباشد.

 

 

◊◊◊◊

 

بحث :

 

براى بررسى نرمه در مدار فرآورى، که شامل مراحل سنگ شکنى اولیه ، ثانویه ، آسیاى مرحله اول و دوم و سیستم هاى انتقال مواد در فاصله بین این دستگاه ها میباشد، لازم است که در مرحله نخست میزان نرمه موجود در خوراک کارخانه مورد بررسى قرار  گیرد.

از آنجایى که سنگ هاى حاوى  کانیهاى  فسفات نسبت به سنگهاى دیگر موجود در ذخیره از مقاومت مکانیکى کمترى برخوردار میباشند انتظار مى رود که طى مراحل آتشبارى و حمل ونقل تا کارخانه میزان نرمه مقدار قابل توجهى تولید نمایند. براى بررسى میزان نرمه تولیدى به تفکیک سنگهاى حاوى فسفات از هر کدام از  زونها (به اندازه یک بیل لودر معادل ۸۸۰۰ کیلوگرم که تامین کننده خوراک سنگ شکن اولیه مى باشد) نمونه معرف  به طور جداگانه انتخاب و دانه بندى آن مورد بررسى قرار گرفت. در ضمن یک نمونه نیز از ترکیب زونهاى مختلف با مشخصات عیارى  که معرف خوراک سنگ شکن اولیه مى باشد نیز مورد بررسى قرار گرفت.

ذکر این نکته ضرورى است که بدلیل اینکه دانه بندى  ابعاد خیلى بزرگ حاصل از آتشبارى به طریق تجزیه سرندى بخاطر عدم دسترسى به سرندهاى با ابعاد بزرگ  عملا غیر ممکن بود،دانه بندى ابعاد درشت با کمک سیستم آنالیز تصویرى و با کمک عکس بردارى از نمونه ها و تحلیل نرم افزارى حاصل شد و ابعاد کوچکتر نیز با تهیه یک نمونه کوچکتر در آزمایشگاه با تجزیه سرندى مورد بررسى قرار گرفت.

بدلیل اینکه هدف این تحقیق بررسى میزان نرمه در خوراک مى باشد, بنابراین مى توان از خطاهاى احتمالى در محاسبه ابعاد درشت سنگ توسط آنالیز تصویرى صرفنظر نمود.

با تلفیق توزیعهاى دانه بندى ذرات ریز (ابعاد کمتر از ۳۰ میلیمتر) که به  کمک آنالیز سرندى مشخص گردید و  و ذرات درشت (ابعاد درشت تر از ۳۰ میلیمتر)  که با عکسبردارى وآنالیز تصویرى توسط نرم افزار Split Desktop انجام گرفت,مشخص گردید توزیع دانه بندى اصلى زونهاى مختلف و نیز توزیع دانه بندى خوراک سنگ شکن اولیه حاصل گردید که  که به ترتیب در شکلهاى ۱ تا ۴ نشان داده شده است. در تمامى این شکل ها درصد تجمعى عبور کرده نسبت به ابعاد ( بر حسب میکرون) رسم شده است.

 

 

 

 

◊◊◊◊

 

نتیجه گیرى :

 

تعیین مقدار وزنى موادى که داراى ابعاد کمتر از  ۱۵۰ میکرون میتواند مفید می باشد خصوصا از این نظر که مواد این بخش باید مراحل سنگ شکنى و آسیا را طى کرده و به مرحله فلوتاسیون وارد شوند. در این صورت قطعا ابعاد نهائى کاهش بیشترى داشته و نرمه تولیدى از سرریز هیدرو سیکلون خارج شده و دور ریزى میگردد. همانطور که در شکلهاى ۱ تا ۴ ملاحظه مى شود, زون آپاتیت داراى کمترین مقدار نرمه و زون آپاتیت – آهن داراى بیشترین ذرات نرمه مى باشد و نمونه ترکیبى سه زون بیانگر وجود تقریبا ۷۵/۷ درصد ابعاد کوچکتر از ۱۵۰ میکرون مى باشد. در نتیجه با توجه به مقدار خوراک کارخانه (طبق طرح ۳۵ تن بر ساعت), تقریبا ۷/۲ تن در ساعت ابعاد کوچکتر از ۱۵۰میکرون از معدن وارد کارخانه مى شود.  و با توجه به اتلاف ۱۵% از فسفات کارخانه که دور ریزى میشود ، ابعاد کمتر از ۱۵۰ میکرون موجود در بار ورودى به بخش سنگ شکنى قابل توجه بوده و باید براى آن چاره اندیشى شود.

 

 

◊◊◊◊

 

منابع فارسى :

 

]۱[شرکت معدن زمین، طرح استخراج معدن فسفات اسفردى، ۱۳۷۶

]۲[  کرم اله افشون و همکاران، طرح جامع تدوین استراتژى فسفات ، ۱۳۷۳ ( ۳جلد).

]۳[ نعمت الهى، حسین کانه آرایى جلد ۱ و ۲ ، انتشارات دانشگاه تهران ۱۳۸۱.

]۴ [رضایى بهرام، فلوتاسیون، انتشارات دانشگاه هرمزگان ۱۳۷۵.

 

◊◊◊◊

 

References:

 

۱-      Wills. B.A, Mineral processing technology, Butterworth Heinemann, ۱۹۹۷.

۲-       Adrew L.Mular, Doung N. Hhalbe, and Derek J. Barratt eds. Mineral Processing Plant Design, Society for mining and Exploration, inc.۲۰۰۲.

۳-      D. Barratt, M. Sherman, Factors which influence the Selection of Comminution Circuit, Reference  No.۴. pp۵۳۹-۵۶۵.

۴-        K.Magor, Types and characteristics of Crushing Equipment and Circuit Flowsheets, , Reference  No.۴. pp۵۶۶-۵۸۳.

۵-        R.W.Utley, Selection and Sizing of Primary Crushers, Reference No. ۴. pp۵۸۴-۶۰۵.

۶-       G. Beerkircher, K.O’Bryan۱:place>۱:city>, K.Lim,  Selection and Sizing of Secondary and Tertiary Cone Crushers, Reference  No. ۴. pp۶۲۱-۶۲۷.

۷-      K. O’Bryan, K. Lim, Selection , Sizing and Special Consideration for pebble Crushers, Reference  No. ۴. pp۶۲۸-۶۳۵.

۸-      K. Boyd, Crushing Plant Design and Layout Considerations, Reference  No. ۴. pp۶۶۹-۶۹۷.

۹-      M.I callow , A.G. Moon, Types and Characteristics of Grinding Equipment and Circuit Flowsheets,  Reference  No. ۴. pp۶۹۸-۷۰۹.

۱۰-   C.A.Rowland Jr. Selection of rod mills, ball Mills, and Regrind mills, Reference  No. ۴. pp۷۱۰-۷۵۴.

۱۱-   J.K.H.Lichter, G. Davey, Selection and Sizing Of Ultrafine and Stirred Grinding Mills, Reference  No. ۴. pp۷۸۳-۸۰۰.

۱۲-   M.I. Callow, D.G. Meadows, Grinding Plant Design and Layout Considerations, Reference  No. ۴. pp۸۰۱-۸۱۸.

۱۳-   G.A.Grandy, C.D. Danecki, P.F.Thomas, Selection and Evaluation of Grinding Mill Drives, Reference  No. ۴. pp۸۱۹-۸۳۹.

۱۴-   V.Svalbonas, The Design of Grinding Mils, Reference  No. ۴. pp۸۴۰-۸۶۴.

۱۵-   M.A.Bothwell, A.L.Mular, Coarse Screening, Reference  No. ۴. pp۸۹۴-۹۱۶.

۱۶-   S.B. Valine, J.E. Wennen, Fine Screening in Mineral Processing Operations, Reference  No. ۴. pp۹۱۷-۹۲۸.

 

 

سید ضیاءالدین شفایی، دکتری فرآوری مواد معدنی از دانشگاه لیدز انگلستان، دانشیار  دانشگاه صنعتی شاهرود

محمد کارآموزیان، دانشجوی دکتری معدن دانشگاه صنعتی شاهرود

بهرنگ بیرانوند دانشجوی کارشناسی ارشد استخراج معدن دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران

 محمد فروزانی، کارشناس مهندسی معدن،  سرپرست کارخانه تغلیظ فسفات اسفوردی

 

◊◊◊◊

چکیده:

 

با توجه به روند رو به افزایش نیازمندیهای اولیه صنایع معدنی، بهره گیری از منابع متنوع و افزایش بهره وری از مواد معدنی استخراج شده ضروری می باشد. افزایش تولید مواد معدنی به عنوان ماده اولیه مورد مصرف در صنعت برای پاسخ گویی به این نیاز ضروری بوده و استفاده از معادن با عیارهای کمتر و نیز بهره گیری از باطله ها و مواد معدنی که قابلیت تغلیظ با سیستمهای فعلی را ندارد، از اهم فعالیتهای مدنظر محققین و مهندسان می باشد.

در عمده فرایندهای استخراج و فرآوری، بخشی از مواد معدنی که حاوی درصد بالایی از ماده با ارزش میباشد، به نرمه تبدیل شده و مقدار معتنابهی از محصول با ارزش دور ریزی شده و به سد باطله ریخته میشود. در صنعت فسفات این رقم حدودا 30% از ماده معدنی باارزش و مورد فراوری می باشد، که شامل درصد بالایی از ماده معدنی با ارزش میشود.

مقادیر زیادی از نرمه ها هنگام استخراج کانسنگها تولید می شوند زیرا برخی از روشهای پیشرفته استخراج ماده معدنی ، موجب افزایش تولید نرمه شده است. در عملیات خردایش نیز، برای دستیابی به درجه آزادی قابل قبولی از کانسنگها،  و به دلیل عدم امکان خردایش انتخابی مواد،  مقادیر زیادی از ذرات ریز کانسنگ (نرمه) تولید میشود.

در مجتمع فسفات اسفوردی به دلیل تاثیر منفی مقدار بسیار زیاد نرمه برکارآیی سیستم تغلیظ، بخش زیادی از ماده معدنی به شکل نرمه از سیستم فرآوری خارج می شود. بنابراین در این مقاله وضعیت نرمه ها در معدن در زونهای مختلف آتشباری معدن فسفات اسفوردی مورد بررسی قرار گرفت و مشخص شد که زون آهن- آپاتیت، زون دایک آپاتیت و زون آپاتیت اصلی به ترتیب بیشترین مقدار نرمه را تولید می کنند و خوراک ورودی به کارخانه تغلیظ که ترکیبی از زونهای مختلف می باشد، شامل تقریبا 7/7 درصد نرمه می باشد.

 

Abstract:

 

To meet the market demand necesitates increasing the mines and mineral processing plants efficiency. The benificiation of  tailing and low grade minerals concentrating can cover some part of this demand.

Investigation carried out throughout the world, show that 30 to 50% of phosphate mineral is wasted due to the fact that a considerable fraction of particles are fine and no proper method is currently available to process these particles. Most of phosphate slimes are Apatite in composition, so in economic point of view, there is a need to develop an appropriate method for concentrating phosphate slimes.

In Esfordi phosphate processing plant, the fine particles (particles less than 150 μ in size) are separated by two dusters before grinding circuit. These part of materials together with  hydrocyclone overflows are sent to tailing dam.

In this paper the value of fine particles in different zones of Esfordi phosphate deposit is determined. The results show that the percentage of fine particles in Apatite-Fe zone, Apatite dyke zone and Main Apatite zone are the most producers of fine particles and the processing plant feed consists of %7.7 of fine particles.

 

کلید واژه ها: معدنفسفات اسفوردی استخراج فرآوری کانه آرایی یزد