فلوتاسیون یا شناور سازی: افزایش عیار آهن
فلوتاسیون یا شناورسازی داراری مزیت‌ها و فواید بسیاری است و یکی از مهم‌ترین مزیت‌های آن جداسازی کانی‌ها از مواد معدنی خاک است. به عبارت دیگر کانی‌های موجود در خاک‌های معدنی توسط فلوتاسیون یا شناورسازی جدا می‌شوند در صنعت‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. از مهم‌ترین مزیت‌های این عملیات می‌توان به خرد کردن ذرات و افزایش عیار مواد معدنی کم عیار، افزایش مواد معدنی و کانی‌هایی که دارای ذرات ریز اشاره کرد.
این عملیات یکی از برترین روش‌های تلغیظ در صنعت‌های مختلف به شمار می‌رود. به عبارت دیگر فلوتاسیون همان شناورسازی است که سبب افزایش عیار سنگ آهن در تولید کنسانتره سنگ آهن میشود. از طرف دیگر می‌توان گفت امروزه در معدن‌های سنگ آهن کشور از این روش کاربرد فراوانی دارد. چراکه میتوانند با استفاده از این روش عیار سنگ‌های آهن را افزایش دهند.
این عملیات امروزه به دلیل کاربردهای گسترده‌ای که داراست؛ به‌عنوان برترین روش جداسازی کانی‌ها از مواد معدنی و خاک به شمار می‌رود. همچنین از آن برای فرآوری مواد معدنی در زمینه‌های مختلف استفاده می‌کنند. همان‌طور که می‌دانیم در گذشته مواد معدنی و کانی‌های کم عیار بسیار فراوان بوده‌اند و روشی برای افزایش عیار آن‌ها وجود نداشته است. اما امروزه تولیدکنندگان و کارشناسان تلاش بسیاری کرده‌اند با استفاده از روش پر کاربردی به نام فلوتاسیون یا شناورسازی مواد معدنی کم عیار را پر عیار می‌کنند.
اهمیت و کاربردها
فلوتاسیون یا شناورسازی دارای کارکرد و فواید بسیاری است. یکی از برترین و مهم‌ترین کارکردهای آن همان‌طور که بیان شد؛ جداسازی کانی‌ها از مواد معدنی خاک است. به عبارت دیگر کانی‌های موجود در خاک‌های معدنی توسط فلوتاسیون یا شناورسازی جدا می‌شوند و در صنعت‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. اگرچه این روش برای جداسازی کانی‌ها به کار گرفته میشود. اما برای انجام فعالیت‌های دیگر از جمله تصفیه پساب‌های صنعتی، بازیافت کاغذ، حذف گوگرد معدنی و… نیز در صنعت‌های مختلف از آن بهره‌مند می‌شوند. برای آشنایی بیشتر با این روش افزایش عیار آهن در تولید کنسانتره سنگ آهن، در ادامه مزایا و کاربردهای آن را بیان می‌کنیم. همچنین با این روش جداسازی کانی را به‌صورت کامل و جامع شرح می‌دهیم. (افزایش استحکام فولاد با روش تف جوشی یا زینترینگ)
پر عیار کردن آهن از طریق روش مذکور
در معدن‌های مختلف دنیا از این روش و سلول‌های آن به کار گرفته میشود. همچنین می‌توان گفت به دلیل گسترش و فراوانی این فرآیند، از قرن بیستم به بعد روند مذکور به‌عنوان یکی از برترین و مناسب‌ترین روش‌های پر عیار کردن کانی و سنگ‌های آهن در تولید کنسانتره آهن شناخته شد. روش پر عیار کردن آهن در تولید کنسانتره کمی سخت و پیچیده به شمار می‌آید و از پارامترهای مختلفی تشکیل شده است. بنابراین هر یک از پارامترهای موجود در این عملیات بر عملکرد یکدیگر تأثیر می‌گذارند و به یکدیگر وابسته هستند. بنابراین بررسی و ارزیابی آن‌ها به تنهایی انجام نمی‌شود.
پارامترهای موجود در عملیات
پارامترهای موجود در این فرآیند به سه دسته تقسیم ذیل می‌شوند:
- پارامتر های اولیه: این پارامتر ها مربوط به خوراک و نیروی انسانی هستند.
- پارامتر های شیمیایی: پارامتر شیمیایی دارای ویژگی های شیمیایی، شرایط محیطی انجام فرایند و..... صورت می‌گیرند.
- پارامتر های مکانیکی: پارامتر های مکانیکی مربوط به طراحی و نوع ماشین در عملیات فوق، چیدمان مدارها، انواع آن ها و..... هستند.
در روش افزایش عیار آهن برای تولید کنسانتره آهن ابتدا کانی‌ها از خاک‌های معدنی جدا می‌شوند. سپس در ابعاد و اندازه‌های مختلف آن‌ها را خرد می‌کنند تا بتوانند به راحتی با آب مخلوط کنند. به همین منظور کانی‌هایی که در معرض آب قرار می‌گیرند با آب مخلوط می‌شوند. سپس روی آب معلق شده و خیس می‌شوند. اما این را هم بگوییم که همه کانی‌ها از این قابلیت برخوردار نیستند.
در ادامه این روند از مواد شیمیایی به کار گرفته گرفته میشود؛ چراکه این مواد فعالیت و عملکرد عملیات فوق را اختیاری میکند، همچنین استخراج کننده‌ها میتوانند کانی‌های با ارزش و بی‌ارزش را از یکدیگر جدا و تنظیم کنند. در این روش از ابتدای شروع روند تا آخرین لحظه برای جلوگیری از ته‌نشین شدن مواد و فاز جامد از دستگاه‌های همزن استفاده می‌کنند. زیرا هم زدن و مخلوط کردن پالپ‌ها از ته‌نشین شدن این مواد جلوگیری میکند، همچنین سبب افزایش عیار مواد معدنی و کانی‌ها میشود.
اصول مهم و حساس در عملیات
این عملیات بر اساس خواص و ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی و همچنین شرایط محیطی مدنظر صورت می‌گیرد. به عبارت دیگر این روش بر اساس ایجاد جریان هوای مناسب در محیط مدنظر بنا شده است. یکی از مهم‌ترین اصول در این عملیات، پس از پیدایش و جداسازی کانی‌ها، خرد کردن آن‌ها است. به‌عنوان مثال استخراج کنندگان پس از پیدایش کانی‌ها و خرد کردن آن‌ها به اندازه و ابعاد مشخص، مواد ایجاد شده را در مخزن‌های آماده‌سازی می‌ریزند. همچنین در این مرحله مواد شیمیایی به مخزن‌های آماده سازی افزوده میشود.
پس از گریز کانی و مواد معدنی با آب، آن‌ها را وارد دستگاه و تجهیزات مختلف فلوتاسیون می‌کنند. این عملیات به دو روش صورت می‌گیرد؛ فلوتاسیون مستقیم و غیرمستقیم. پس از وارد کردن کانی‌ها در دستگاه‌های فلوتاسیون، فرآیند فلوتاسیون مستقیم و غیر مستقیم انجام میشود. یعنی در این روند مستقیم کانی و مواد معدنی با ارزش جدا می‌شوند. از طرف دیگر، کانی و مواد معدنی بی‌ارزش و باطله در عملیات غیرمستقیم از مواد معدنی با ارزش جداسازی شده و به‌صورت کف شناور می‌شوند. پس از اتمام تمامی مراحل و روندهایی که بیان کردیم، تلغیظ کانی و مواد معدنی از جمله سنگ آهن برای تولید کنسانتره سنگ آهن انجام میشود و عیار آن‌ها افزایش پیدا میکند.
مدارهای به کاربرده در این عملیات
در راستای این روش پر اهمیت باید گفت که در کارخانه‌های فرآوری و افزایش عیار آهن جهت تولید کنسانتره آهن از مدارهای مختلف این عملیات استفاده میشود. استفاده از این نوع مدارها نیاز به انجام محاسبات دقیق صنعتی، نیمه صنعتی و آزمایشگاهی دارد. یکی از مهم‌ترین اهداف استفاده از مدارهای فلوتاسیون در افزایش عیار مواد معدنی و سنگ آهن، تولید مواد با کیفیت و قابل قبول است. از آنجایی که در این روش افزایش عیار آهن، مدارهای مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرد، هر یک از آن‌ها دارای مزایا و کاربردهای مخصوص هستند. به‌عنوان مثال مدارهای ساده تنها یک نوع محصول را تولید می‌کنند. اما دیگر مدارها قابلیت تولید چندین محصول با کیفیت بسیار بالا را دارند.
علاوه‌بر این اگر بخواهیم به بررسی کاربردها و مزایای این روش بپردازیم، می‌توانیم بگوییم این روش یکی از پر کاربردترین روش‌های افزایش عیار و تلغیظ است. همچنین از این روش به‌منظور فرآوری مواد و فلزات پایه استفاده می‌کنند. معادن مختلف سنگ آهن ایران نیز از این روش بسیار بهره مند می‌شوند.
از دیگر مزایای این روش پر کاربرد می توانیم به موارد زیر اشاره کرد:
- قابلیت خرد کردن ذرات و افزایش عیار مواد معدنی کم عیار.
- افزایش مواد معدنی و کانی هایی که دارای ذرات ریز هستند.
- قابلیت جداکردن کانی های مختلف از یکدیگر با ویژگی های فیزیکی یکسان.
- پر عیار کردن سنگ های آهن برای تولید کنسانتره با بازیابی بسیار بالا.
- این روش برای انواع کانی و سنگ های آهن کاربرد دارد و مورد استفاده قرار می گیرد.
جمع‌بندی
این روش به‌عنوان یکی از موثرترین، کاربردی‌ترین و گسترده‌ترین روش‌های جداسازی کانی‌ها از مواد معدنی خاک، جایگاه ویژه‌ای در صنایع معدنی و فرآوری فلزات پایه دارد. این فرآیند با بهره‌گیری از خواص فیزیکی و شیمیایی ذرات، به پرعیارسازی سنگ‌های معدنی از جمله سنگ آهن کمک میکند و از آن در تولید کنسانتره‌های با کیفیت بالا بهره‌برداری میشود. از جمله مهم‌ترین مزایای فلوتاسیون می‌توان به توانایی آن در جداسازی ذرات ریز، افزایش بازیابی مواد با ارزش، کارایی بالا در پرعیارسازی کانی‌های کم‌عیار و قابلیت استفاده برای انواع مختلف کانی‌ها اشاره کرد. همچنین این روش نقش مهمی در صنایع دیگری نظیر تصفیه پساب، بازیافت کاغذ و حذف ناخالصی‌هایی چون گوگرد دارد.
موفقیت فرآیند فلوتاسیون وابسته به کنترل دقیق پارامترهای اولیه، شیمیایی و مکانیکی است و طراحی مناسب مدارهای فرآوری، استفاده بهینه از تجهیزات و افزودن مواد شیمیایی مخصوص در شرایط مختلف، از اهمیت بالایی برخوردارند. در نتیجه این عملیات، امکان بازیابی مؤثرتر مواد معدنی با ارزش، افزایش بهره‌وری معادن و کاهش باطله‌ها فراهم میشود. با توجه به پیشرفت‌های علمی و فناوری، فلوتاسیون همچنان به‌عنوان یکی از ارکان اساسی در فرآوری مواد معدنی شناخته میشود و به‌طور گسترده‌ای در معادن سنگ آهن ایران و سایر نقاط جهان به کار گرفته میشود. این روش نه تنها پاسخگوی نیازهای امروز صنایع معدنی است، بلکه زمینه‌ساز توسعه پایدار و بهره‌وری بیشتر از منابع معدنی نیز خواهد بود.
