بازیافت آهن از باطله‌های کارخانه سنگ آهن بالستان

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه مهندسی معدن، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیه، ارومیه

2 کارشناسی ارشد، گروه مهندسی معدن، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیه، ارومیه

3 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی معدن، دانشکده مهندسی، دانشگاه کاشان، کاشان

4 استادیار، دانشکده مهندسی معدن، پردیس دانشکده های فنی، دانشگاه تهران، تهران

5 کارشناسی، گروه مهندسی معدن، معاون معدنی گروه صنعتی پارس ساختار (آهن بالستان)

چکیده

با افزایش تقاضای جهانی و همچنین توسعه سریع صنایع آهن و فولاد، مقدار باطله‌های تولید شده ناشی از معدنکاری و فرآوری این فلز، افزایش یافته است. بازفرآوری باطله‌های کارخانه‌های فرآوری سنگ آهن، از دیدگاه اقتصادی (به عنوان منبع ثانویه آهن) و محیط زیستی حایز اهمیت است. هدف از تحقیق حاضر تعیین روشی بهینه برای بازیابی آهن از باطله‌های کارخانه فرآوری سنگ آهن دانه‌بندی بالستان است. بدین منظور پس از نمونه‌برداری از دپوهای مختلف باطله کارخانه فرآوری سنگ آهن بالستان (واقع در شمالغرب ایران) یک نمونه معرف انتخاب و بر روی آن آنالیزهای شیمیایی، کانی‌شناسی، توزیع دانه‌بندی و تعیین اندیس کار باند انجام گرفت. عیار آهن کل در باطله حدود 10 درصد اندازه‌گیری شد که 5/8 درصد از آن در قالب کانی مگنتیت (با درجه آزادی کمتر از 40 درصد) شناسایی شد. مقدار d80 نمونه 7 میلی‌متر و اندیس باند (Kwh/ton) 84/11 اندازه‌گیری شد. برای تعیین روش مناسب بازیابی آهن، آزمایش‌های پیش‌فرآوری مغناطیسی، خردایش و دیویس تیوب انجام گرفت. با پیش‌فرآوری مغناطیسی باطله با اندازه ذرات 10-0 میلی‌متر، تحت میدان 2000 گاوس و به روش خشک، حدود 80 درصد از بار ورودی به درام با عیار آهن کل 5 درصد به باطله منتقل می‌شود. 20 درصد از بار ورودی با عیار آهن تقریبا 24 درصد به کنسانتره بازیابی می‌شود. برای حذف کانی‌های باطله و پرعیارسازی کنسانتره پیش‌فرآوری شده، خردایش و جدایش مرحله‌ای بهترین نتیجه را داشته است. خردایش در دو مرحله برای تولید محصولاتی به ترتیب با ابعاد کمتر 250 و 45 میکرون انجام گرفت. جدایش مغناطیسی نیز در سه مرحله با شدت میدان‌های 3000 و دو مرحله جدایش با میدان 1000 گاوس انجام شد که در نهایت کنسانتره با عیار آهن کل بیش از 66 درصد و بازیابی آهن 88/44 درصد حاصل گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Iron Recovery from the Tailings of the Balestan Iron Ore Plant

نویسندگان [English]

  • A. Bahrami 1
  • F. Imani 2
  • F. Kazemi 3
  • M. Mirmohammadi 4
  • M. Rafiei 5
1 Associate Professor, Dept. of Mining Engineering, Faculty of Engineering, Urmia University, Urmia, Iran
2 M.Sc, Dept.of Mining Engineering, Faculty of Engineering, Urmia University, Urmia, Iran
3 Ph.D Student, Dept.of Mining Engineering, Faculty of Engineering, University of Kashan, Kashan, Iran
4 Assistant Professor, School of Mining Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
5 B.Sc, Pars Satkhtar Group, Tabriz, Iran
چکیده [English]

The reprocessing tailings of iron ore processing plants is important from economic (as a secondary source of iron) and environmental points of view. The aim of the present study is to determine the appropriate method for recovery iron from the tailings of Balestan iron ore processing plant (located in the northwest of Iran). For this purpose, after taking samples from the tail piles of this plant, a representative sample was selected, and chemical, mineralogical, size distribution, and bond’s work index analyses were performed on it. The total iron grade in the tailings was measured to be about 10%, of which 8.5% was identified as magnetite mineral (with a degree of liberation less than 40%). The d80 value of the sample was 7 mm, and the bond index was measured as 11.84 (kWh/ton). To determine the appropriate method for iron recovery, pre-processing with magnetic drum, grinding, and Davis tube tests were performed. With the magnetic pre-processing of tailings with a particle size of 0-10 mm, under a field of 2000 G and in a dry method, about 80% of the load entering the drum with a total iron grade of 5% was transferred to the tailings. 20% of the input load with an iron grade of approximately 24% was recovered to the concentrate. In order to remove the gangue minerals and enrich the pre-processed concentrate, stepwise grinding and separation had the best results. Comminution was done in two stages to produce products with smaller dimensions of 250 and 45 microns, respectively. Magnetic separation was also done in three stages with 3000 G, and two stages of separation with 1000 G, which finally resulted in a concentrate with a total iron grade of more than 66% and iron recovery of 44.88%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Iron tailings
  • Pre-treatment
  • Stepwise concentration
  • Grinding
  • Energy consumption

مراجع

  1. Yildiz, T. D. (2020). “Waste management costs (WMC) of mining companies in Turkey: can waste recovery help meeting these costs?”. Resources Policy, 68: 101706.
  2. Nwaila, G. T., Ghorbani, Y., Zhang, S. E., Frimmel, H. E., Tolmay, L. C., Rose, D. H., Nwaila, P. C., and Bourdeau, J. E. (2021). “Valorization of mine waste-Part I: Characteristics of, and sampling methodology for, consolidated mineralized tailings by using Witwatersrand gold mines (South Africa) as an example”. Journal of Environmental Management, 295: 113013.
  3. Franks, D. M., Boger, D. V., Côte, C. M., and Mulligan, D. R. (2011). “Sustainable development principles for the disposal of mining and mineral processing wastes”. Resources Policy, 36(2): 114-122.
  4. Tutu, H., McCarthy, T. S., and Cukrowska, E. (2008). “The chemical characteristics of acid mine drainage with particular reference to sources, distribution and remediation: the Witwatersrand Basin, South Africa as a case study”. Applied Geochemistry, 23(12): 3666-3684.
  5. Adiansyah, J. S., Rosano, M., Vink, S., and Keir, G. (2015). “A framework for a sustainable approach to mine tailings management: disposal strategies”. Journal of Cleaner Production, 108: 1050-1062.
  6. Carmo, F. F., Kamino, L. H. Y., Junior, R. T., de Campos, I. C., do Carmo, F. F., Silvino, G., de Castro, K. J. S. X., Mauro, M. L., Rodrigues, N. U. A., Miranda, M. P. S., and Pinto, C. E. F. (2017). “Fundão tailings dam failures: the environment tragedy of the largest technological disaster of Brazilian mining in global context”. Perspectives in Ecology and Conservation, 15(3): 145-151.
  7. Abaka-Wood, G. B., Zanin, M., Addai-Mensah, J., and Skinner, W. (2019). “Recovery of rare earth elements minerals from iron oxide–silicate rich tailings–Part 1: Magnetic separation”. Minerals Engineering, 136: 50-61.
  8. Kinnunen, P., Ismailov, A., Solismaa, S., Sreenivasan, H., Räisänen, M. L., Levänen, E., and Illikainen, M. (2018). “Recycling mine tailings in chemically bonded ceramics–a review”. Journal of Cleaner Production, 174: 634-649.
  9. Li, N., Lv, S., Wang, W., Guo, J., Jiang, P., and Liu, Y. (2020). “Experimental investigations on the mechanical behavior of iron tailings powder with compound admixture of cement and Nano-clay”. Construction and Building Materials, 254: 119259.
  10. Rocha, L., Cançado, R. Z. L., and Peres, A. E. C. (2010). “Iron ore slimes flotation”. Minerals Engineering, 23(11-13): 842-845.
  11. Santos, E. P. D., (2010). “Alternatives for the treatment of ultrafine iron ore from Mina do Pico/MG by column flotation”. Thesis for Master Degree.
  12. Praes, P. E., de Albuquerque, R. O., and Luz, A. F. O. (2013). “Recovery of iron ore tailings by column flotation”. Journal of Minerals and Materials Characterization and Engineering, 1: 212-216.
  13. Matiolo, E., Couto, H., Lima, N., Silva, K., Freitas, A. S., Almeida, R. N. (2019). “Concentration studies of iron ore sludge by column flotation”. In: XXVIII National Meeting of Mineral Treatment and Extractive Metallurgy, Belo Horizonte.
  14. Galvao, J. L. B., Andrade, H. D., Brigolini, G. J., Peixoto, R. A. F., and Mendes, J. C. (2018). “Reuse of iron ore tailings from tailings dams as pigment for sustainable paints”. Journal of Cleaner Production, 200: 412-422.
  15. Parian, M., Lamberg, P., and Rosenkranz, J. (2018). “Process simulations in mineralogy-based geometallurgy of iron ores”. Mineral Processing and Extractive Metallurgy, 25-30. DOI: https://doi.org/10.1080/25726641.2018.1507072.
  16. Hilden, M. M., and Powell, M. S. (2017). “A geometrical texture model for multi-mineral liberation prediction”. Minerals Engineering, 111: 25-35.
  17. ایمانی، ف.؛ 1401؛ "طراحی مدار بازفرآوری باطله کارخانه فرآوری سنگ آهن دانه بندی بالستان بر اساس مطالعات کانی شناسی فرآیندی". پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیه.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 04 اسفند 1401
  • تاریخ بازنگری: 14 آبان 1402
  • تاریخ پذیرش: 21 خرداد 1402

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار