بررسي تأثير دما بر خردايش سنگ آهن گلگهر

نوراله طاهري مقدم1، مجتبي طاهري مقدم2، يعقوب يعقوبينژاد3، مهدي عارفينسب4 و فرشيد زماني5
كارشناس متالورژي و عضو باشگاه پژوهشگران جوان، دانشگاه آزاد اسلامي واحد سيرجان
كارشناس ي اقتصاد، دانشگاه آزاد اسلامي واحد سيرجان
استاديار، دانشگاه آزاد اسلامي واحد سيرجان
كارشناسي ارشد، دانشگاه آزاد اسلامي واحد سيرجان
كارشناس ارشد، مدير تحقيق و توسعه گلگهر
norallah_taheri@yahoo.com

چكيده
تغيير سختي سنگ معدن در آسياهاي نوع خودشكن باعث نوسان چشمگير در ظرفيت و نهايتاً توليد كارخانه ميشود. در اين ارتباط، يكي از مهمترين پارامترها سختي سنگ معدن است. در اين مقاله منظور از سختي1 سنگ معدن، ميزان مقاومتي است كه سنگ معدن در مقابل خردايش از خود نشان ميدهد. در آسياهاي خودشكن بهروش خشك هواي گرم بهداخل آسيا دميده ميشود، در حاليكه در آزمايش سختي مواد در دماي محيط آزمايش ميشوند. در تحقيقات گذشته بهتأثير حرارت بر سختي سنگ آهن اش ارهاي نشده بود. در اين تحقيق تأثير حرارت بر سختي سنگ معدن مورد بررسي قرار گرفت. از نتايج بهدست آمده اين بود كه با افزايش درجه حرارت تا 500 درجه سانتيگراد، سختي نمونه سنگ آهن 9/4 دقيقه كاهش يافت. همچنين مشاهده شد كه حرارت دادن سنگ آهن تا 500 درجه سانتيگراد
تأثير آنچناني بر تركيب شيميايي و عيار سنگ آهن ندارد.

واژه هاي كليدي:
سختي، خردايش، حرارت، سنگ آهن، معدن گل گهر.

1- مقدمه
اولين بخش هر واحد فرآوري بعد از مرحله سنگشكني، خردايش سنگ معدن است (هدف از خردايش سنگ معدن، رساندن ابعاد بار اوليه بهحد مطلوب جهت عمليات بعدي مي باشد) كه نقش مهمي را در عملكرد و اقتصاد اين واحدها بر عهده دارد [1]، بهطوري كه بيش از 50% هزينه فرآوري و بالغ بر 70% انرژي مصرفي را بهخود اختصاص مي دهد. براي خرد كردن بيشتر محصول بعد از مراحل سنگشكني، از انواع آسياها استفاده مي شود [2]. آسياها بهدو طريق خشك و تر كار مي كنند كه انتخاب آسيا بستگي بهنوع كانه و مراحل بعدي عمليات دارد كه كانه هاي آهن را بهطريقه تر يا خشك آسيا مي كنند [3، 4 و 5]. بهطور كلي آسياهاي گردان از بدنهاي استوانه اي يا استوانه اي- مخروطي شكل تشكيل شده اند كه حول محور افقي خود گردش مي كنند، جداره داخلي آنها (آستر) از جنس
مقاومي پوشيده مي شود. قسمتي از حجم آسيا توسط بار خردكننده اي مانند گلوله هاي فولادي، ميله هاي فولادي، قلوه سنگ هايي از جنس مقاوم (اپال) و يا قطعات درشتي از خود كانه معدني پر مي شود [6 و 7]. سرعت گردش اين آسياها بهنحوي انتخاب مي شود كه سرعت نسبي سقوط بار خردكننده بر روي بار ورودي آسيا حداكثر باشد. بنابراين استفاده از آسياهاي نوع خودشكن بهدليل بكارگيري ماده معدني بهعنوان واسطه خردايش كه منجر بهافزايش ظرفيت توليد و نيز كاهش هزينههاي سرمايه گذاري و عملياتي ميشود، عموميت يافتهاست [1 و 8]. معمولاً تغيير سختي سنگ معدن در آسياهاي نوع خودشكن باعث نوسان چشمگير در ظرفيت و نهايتاً توليد كارخانه ميشود. در اين ارتباط، يكي از مهمترين پارامترها، سختي سنگ معدن است كه معرف ميزان مقاومتي است كه سنگ معدن در مقابل خردايش از خود نشان ميدهد [1 و 9]. بنابراين هر چه سختي سنگ آهن بيشتر باشد عمل خردايش بسيار مشكل و هزينههاي خردايش، تعميرات و نگهداري افزايش يافته و در نتيجه راندمان توليد كاهش مي يابد. اگر بتوان سختي سنگ آهن را با هر روشي كاهش داد عمل خردايش بهتر انجام مي شود، هزينه هاي ذكر شده كاهش مييابد و در نتيجه راندمان توليد افزايش مي يابد [10].
مروري به تحقيقات گذشته نشان مـيدهـد بـهطـور معمـول بـرايمقابله با تغييرات سختي دو راه مورد استفاده قرار ميگيـرد . يـكروش، نصب تجهيزات خردايشي معمـول در كنـار مـدار آسـياينيمهخودشكن به منظور جلوگيري از تجمع ذراتي با ابعاد بحرانـيدر داخل آسيا و ديگري نـصب تجهيـزات و وسـايل همگـنسـازجهت حذف نوسانات كوتاهمدت ميباشد [1 و 11]. در روشهايقبلي براي اندازهگيري سختي توده معدني بايد نمونههايي بالغ بـر20 تن، جهت انجام آزمايشهاي نيمهصنعتي آماده ميشد. هزينه زياد و مشكل تهيه نمونه بهروش متداول، شركت هاي مختلف رابرآن داشت تا روش سادهتري را پيدا كنند. شـركتMinnovex آزمـــــايش تعيـــــين شـــــاخص تـــــوان نيمـــــه خودشـــــكن (SPI:SAG Power Index) را پيـ شنهاد داد. در سـ ال 1993 شركتMinnovex امكان استفاده از آزمايش كوچـك مقيـاسنيم ه خودش كن (نمونـه اي ب هوزن kg 2) مت شكل از مغ زه ه اي حف اري را جه ـت پ يشبين ـي ت وان م ورد ني ـاز آس ياهاي ن وعخودشكن پيشنهاد داد [3، 12 و 13].
پس از آزمايشهاي بسياري كـه توسـط ايـن شـركت در معـادنمختلف بـر روي آسـياهاي نيمـهخودشـكن صـورت گرفـت، درنهايت طبق استاندارد SPI پيشبيني توان مصرفي اين نوع آسـياهابهصورت زير ارائه گرديد:
(1) P80)-0.33 (2.2 + 0.1T)) = تـوان آسـياي نيمـه خودشـكن
(kWh/t) صنعتي
80= P اندازه محصول آسياي نيمه خودشكن صنعتي (ميكرون) T = زمان حاصل از آزمايش سختي (دقيقه) [1 و 14] بررسي تأثيرات حرارت بر نحوه خردايش سنگ آهن ضرورت و اهميت دارد، بهدليل اينكه در آسياهاي خودشكن خشك هواي گرم بهداخل آسيا دميده ميشود، در حاليكه در آزمايش سختي مواد در دماي محيط آزمايش ميشوند. بهعنوان مثال دماي مواد داخل آسياي خودشكن كارخانه فرآوري گلگهر بهحدود 80 تا 90 درجه سانتيگراد مي رسد. از طرفي پيدا كردن روشي براي كاهش سختي سنگ آهن و كاهش هزينههاي خردايش گامي مثبت براي صنعت خواهد بود [3 و 15]. در تحقيقات گذشته بهتأثير دما بر سختي سنگ آهن اشاره اي نشده بود. هدف از اين تحقيق بررسي تأثير دما بر خردايش و سختي سنگ آهن و ارائه يك راهكار جهت كاهش هزينههاي عملياتي و افزايش راندمان توليد براي واحدهاي فرآوري و معدني مي باشد.

2- روش تحقيق
بهمقـد ار 25 كيلـوگرم سـنگ معـدن متـشكل از نمونـههـاي 400 گرمي تهيه شده و جهت انجام مراحل بعدي بهآزمايـشگاه منتقـلمي شود.
جهت آمادهسازي نمونه ها، كل نمونه ( kg25) توسط سنگشكن فكي تا 100٪ عبوري از سرند mm19 خرد مي شود، بهطوريكه نمونه داراي k 80 = 1/7 mm (اندازه 80 درصد عبوري از سرند) باشند توسط دستگاه تقسيم نمونه، نمونه را دقيقاً (از نظر دانهبندي) بهنمونه هاي kg2 تقسيم و خشك كرده تا هيچ رطوبتي نداشته باشند.
يك نمونه بهعنوان نمونه خوراك برداشته و آناليز سرندي كرده و نتايج حاصل را جهت مقايسه با نتايج ساير نمونهها ثبت مي كنيم. از مواد روي سرند mm7/12 بهمقدار g 400 و از مواد زير اين سرند بهمقدار 1600 گرم برداشته و جهت خردايش بهآسياي گلولهاي شارژ ميگردد. مقدار 80k خوراك آسيا، حتماً بايستي برابر با mm7/12 باشد [3 و 14]. قطر آسياي گلولهاي برابر با cm5/30 و طول آن cm2/10 ميباشد كه با 70٪ سرعت بحراني كار مي كند و 15٪ حجمي آسيا را گلولههايي بهقطر cm5/2 تشكيل دادهاند [6].
بعد از شارژ آسياي گلوله اي، آسيا و زمان سنج بهطور هم زمان شروع بهكار ميكنند. اولين زمان نرم كني (بهطور تجربي) در حدود نصف زماني كه براي نرم كني كامل مورد نياز است، تخمين زده ميشود. پس از اولين مرحله نرمكني، نمونه از داخل آسيا برداشته شده و با سرند mm 7/1 سرند مي شود. در صورتيكه وزن مواد مانده روي اين سرند بيش از 400 گرم باشد، نمونه مجد داً بههمراه گلوله ها جهت نرمكني و خردايش بيشتر بهآسيا برگردانده ميشود. زيرا بايستي 80% مواد از سرند mm 7/1 عبور كند.
با تكرار اين روش (در صورت لزوم تا چندين بار)، نمونه تا اندازه تعيين شده (80% عبوري از سرند mm 7/1) نرم ميشود.
بررسي تـأثير دمـا بـر خـردايش سـنگ آهـن گـلگهـر 61

جدول (1): درجه حرارت اعمال شده بر نمونه ها.
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 شماره نمونه
500 400 300 200 150 125 100 75 50 25 (°C) دما

جدول (2): مقدار كاهش سختي نمونه در دماهاي مختلف.
500 400 300 200 150 125 100 25 دماي آزمايش (°C)
4/9 3/92 2/94 1/96 1/47 1/225 0/98 0 مقدار كاهش سختي سنگ آهن
(min)
زمان هاي بهدست آمده از آزمايش يادداشت مي گردد. مجموع اين زمان ها (بر حسب دقيقه) نمايانگر ميزان سختي نسبي نمونه مزبور مي باشد كه بهصورت فرمول ذكر شدهاست. هنگامي كه عمليات نرم كني بهپايان رسيد، آناليز سرندي كاملي روي نمونه انجام مي شود [1].
T = t1 + t2 + t3 + ……… + tn (2)
T = زمان حاصل از آزمايش سختي (دقيقه) t1، t2، t3،…، tn: زمانهاي خردايش در هر دوره بعد از آزمايش نمونه خوراك بهنمونههاي بعدي طبق جدول (1) حرارت مي دهيم.
حرارت دادن در درجههاي مختلف بهاين صورت است كه ابتـدانمونهkg 2 را در داخل كوره قرار داده، كوره را روشن و درجـهحرارت دلخواه را تنظيم كرده و بهمدت 30 دقيقه حرارت داده ونمون ه را از داخ ل ك وره برداش ته و جه ت خ ردايش ب هآس ياي گلولهاي ريخته ميشود. در هنگام انتقال نمونـه از كـوره بـهآسـياافت درجه حرارت را خواهيم داشت، چون ايـن عمـل در دمـايمحيط انجام ميشود. درجه حرارت مربوط بههر نمونه در جـدول (1) ذكر شدهاست.
بعد از اينكه نمونهها در مدت زمان مشخص و درجه حرارتهاي مختلف تحت آزمايش قرار گرفتند، آنـاليز سـرندي مـي شـوند وطبق استانداردSPI و فرمول مربوطه (2) مقدار سـختي هـر نمونـه بهطور دقيق بهدست ميآيد كه مقدار كاهش سختي نمونـههـا دردماهاي مختلف در جدول (2) ذكر شدهاست.

(
°C
دما
)

)
kWh
(

ان
و
ت

(

°C

دما

)

)

kWh

(

ان

و

ت

شكل (1): تغييرات توان آسيا بر حسب دما.

10
15
20
25
75100125150200300400500
25
50
(
°c
)
حرارت

درجه
%
(
)
ميکرون

1700
کنترلی

سرند

روی

مانده



قیمت: تومان


دیدگاهتان را بنویسید