تكنولوجيا استخلاص خام الحديد

من بين المواد العديدة التي يستخدمها الإنسان، تلعب المعادن الحديدية دورًا خاصًا - وهي سبائك من الحديد مع الكربون وعناصر أخرى. تعتمد صناعة المعادن الحديدية على الصهر الأولي للحديد الزهر من الخامات وتحويله لاحقًا إلى فولاذ.

ومن خامات الحديد ما يلي ذو أهمية صناعية:

• خام الحديد الأحمر، يحتوي على أكسيد الحديد Fe2O3 بنسبة تتراوح من 60% إلى 70%
• خام الحديد المغناطيسي. محتوى أكسيد الحديد Fe3O4 يتراوح من 55% إلى 60%.

تحتل روسيا المرتبة الأولى في العالم من حيث احتياطيات خام الحديد. وتقع الخامات في جبال الأورال ومنطقة كورسك وغرب سيبيريا وأماكن أخرى.

يتم استخراج أكثر من 70% من خام الحديد في روسيا عن طريق التعدين المفتوح. في المناجم المفتوحة، يتم استخراج خام الحديد عن طريق التفجير ثم يتم إرساله إلى مصنع الاستفادة. في المرحلة الأولى، يتم سحق الخام، ثم يتم فصل الخام إلى كسور كبيرة وصغيرة على الشاشة وإرسالها للإثراء. يتم فصل معدن الخام والصخور النفاية، للحصول على مركّز - منتج يحتوي على نسبة متزايدة من أكسيد الحديد. ثم يتم خلط المركّز مع المواد المضافة - الحجر الجيري أو الدولوميت والفحم.

يتم استخدام عدة طرق لتخصيب الخام للحصول على التركيز.

1) التنظيف.

تُستخدم عملية الغسيل غالبًا للخامات المتكونة بين رواسب الطين والحجر الرملي. باستخدام طريقة التخصيب هذه، تقوم نفاثات السائل المزودة تحت الضغط بغسل النفايات الصخرية الرملية أو الطينية، مما يؤدي إلى تنقية الخام. يسمح غسل خامات الحديد البني بزيادة محتواها من الحديد من 38% إلى 43%. إنتاجية هذه الطريقة ليست عالية (تصل إلى 100 طن/ساعة)، ولهذا السبب كانت تُستخدم سابقًا في المؤسسات الصغيرة. الآن تُستخدم طريقة التخصيب هذه فقط بالاشتراك مع طرق أخرى.

إن غسل خامات الحديد هو أبسط طريقة للإثراء. ومع ذلك، لا يمكن القيام بذلك إلا عند درجات حرارة أعلى من 0 درجة مئوية. ومن عيوب الغسيل أيضًا الحاجة إلى استهلاك كميات كبيرة من المياه مع تنقيتها لاحقًا.

2) الجاذبية.

تعتمد طريقة التخصيب بالجاذبية على معلقات خاصة ذات كثافة أعلى من كثافة الصخور المهدرة، ولكنها أقل من كثافة الحديد. أثناء عملية الجاذبية، تطفو الصخور المهدرة على سطح المعلق وتتم إزالتها، ويترسب الحديد في قاع الفاصل. تصل إنتاجية طريقة التخصيب هذه إلى 250 طن/ساعة.

3) الإثراء المغناطيسي.

الطريقة الرئيسية لتخصيب خام الحديد هي التخصيب الكهرومغناطيسي، وتعتمد هذه الطريقة على النفاذية المغناطيسية المختلفة للمواد.

هناك 3 أنواع من الإثراء المغناطيسي:

• جاف.
• مبتل.
• مُدمج (فصل جاف يليه فصل رطب).

في التخصيب المغناطيسي الجاف، يتم تحميل الخام على براميل الفواصل المغناطيسية. يتم استخدام نوعين من الفواصل المغناطيسية. يظهر الرسم التخطيطي لفاصل الحزام الجاف في الشكل 8. يتم تغذية حزام التغذية بـ

في الطريقة الرطبة، يتم تغذية اللب تحت براميل خاصة مزودة بمغناطيس كهربائي يستخرج المعادن المغناطيسية من اللب.

4) التعويم.

تعتمد طريقة التعويم على الاختلاف في قابلية الجسيمات للبلل. للإثراء في غرف متخصصة، يتم إدخال كاشف تعويم سائل خاص في اللب (تعليق جزيئات الخام والماء)، ثم الهواء. ترتفع جزيئات الحديد، التي تتحد مع فقاعات الهواء، إلى غطاء الرغوة، حيث يتم إزالتها من الجهاز. تغرق الصخور المهدرة في قاع التركيب تحت وزنها الخاص. يسمح التعويم باستخراج ما يصل إلى 90٪ من الحديد من الخام، بينما يبلغ محتواه في التركيز 60٪.

تطبيق طريقة الاستفادة بالتعويم:

• الاستفادة من خامات المنغنيز؛
• تشطيب مركزات خام الحديد؛
• استخراج إضافي للمعدن من المخلفات بعد التخصيب المغناطيسي والجاذبي.

بالنسبة للمهام التي تتطلب إثراء خامات الحديد البني والأحمر غير المغناطيسية، يجب أولاً إخضاع الخام للتحميص المغناطيسي عند درجة حرارة تتراوح بين 600 و800 درجة مئوية في فرن به جو مختزل. بعد هذا التحميص، يتحول Fe2O3 جزئيًا إلى أكسيد Fe3O4، ثم يتم إثراء الخام في فاصل مغناطيسي.

أثناء عملية التعويم، من الضروري التحكم في محتوى بعض العناصر. يمكن استخدام جهاز تحليل التدفق ARP-1C لتحليل العناصر الموجودة في اللب. يسمح الجهاز بتحديد العناصر من Ca إلى U مباشرة في تدفقات العملية دون أخذ عينات (في خزانات النقل، في خط أنابيب اللب، إلخ) في ظروف الورشة أو في محطات التحكم في الخام.