اطلاعاتی درباره آنالیز سنگ آهن

درباره آنالیز سنگ آهن چه می دانیم؟

در این متن قصد داریم درباره آنالیز سنگ آهن، فاکتورهایی که بر قیمت گذاری سنگ آهن نقش دارند و دیگر مباحث مربوطه اطلاعاتی ارائه دهیم. اگر از جمله کسانی هستید که در زمینه استخراج سنگ آهن فعالیت می کنید؛ این متن می تواند برای شما مفید باشد. این متن می کوشد تا با کلماتی روشن و ساده به این سؤالات پاسخ بدهد؛ آنالیز سنگ آهن چگونه انجام می‌شود؟  نقش عیار سنگ آهن FEO در مقدار خروجی سنگ آهن چیست؟ و معیارهای موجود در برگه آنالیز چیست؟ اگر به خواندن این‌گونه مقالات علاقه‌مند هستید، لطفاً ما را تا انتهای این متن همراهی کنید.

اهمیت آنالیز سنگ آهن

قبل از این که به اهمیت آنالیز سنگ آهن پرداخته و درباره فرمول به دست آوری خلوص سنگ آهن با شما گفتگو کنیم، اجازه بدهید تعریف مختصری درباره عیار و خلوص سنگ آهن داشته باشیم. کسانی که در زمینه معدن سنگ آهن فعالیت می کنند، برای این که عیار سنگ های استخراج شده را ارزیابی کنند، نیاز دارند سنگ را مورد تجزیه و بررسی قرار داده و درصد آهن سنگ را به دست آورند. این کار نیاز به برنامه‌ریزی دقیق دارد . مطالعه بر روی سنگ‌های اکتشافی مشخص می‌کند آیا سنگ‌ها امکان ارتقاء دارند یا خیر؟ در حقیقت آنالیز کردن سنگ آهن به نحوی پیش‌بینی می‌کند، ادامه فعالیت‌ها مقرون‌به‌صرفه و اقتصادی است یا نه. با این تمهیدات، می‌توان میلیون‌ها دلار صرفه‌جویی و از انجام پروسه‌ای که در آن سود مطلوبی انتظار نمی‌رود، جلوگیری کرد.

در آنالیز سنگ آهن، ازنقطه‌نظر عنصر و کانی‌شناسی، سنگ را ارزیابی کرده و آن‌ها را پس از مرتب‌سازی، میزان تغییری که در ترکیبات سنگ آهن مشاهده می شود، ثبت می کنند. همان‌طور که می دانید، استخراج و بهره‌برداری از سنگ آهن کاری سخت و زمان‌بر است و می‌تواند هزینه‌های بسیاری را بر مدیران و متصدیان معدن تحمیل کند.  تشخیص خلوص سنگ آهن، می تواند در عملیات استخراج سنگ آهن بسیار صرفه جویی کند. همچنین بررسی تجهیزات مورد استفاده در استخراج سنگ آهن( کنترل میزان رطوبت بر روی برخی دستگاه‌ها مانند تسمه‌نقاله ) و کنترل بر روی پروسه حمل‌ونقل و …  می‌تواند بر کیفیت سنگ‌های استخراجی اثربخشی زیادی داشته باشد.

آنالیز سنگ آهن در مراحل مختلف

بسیار واضح است که آنالیز سنگ آهن جهت تولید فولاد استاندارد و با کیفیت عالی، نیاز به آزمایش‌های دقیق دارد. به‌عنوان‌مثال جهت، تشخیص عیار سنگ معدن، باید نظارت کاملی بر مراحل مختلف فراوری سنگ انجام شود. همچنین، هنگام مراحل تف جوشی، تولید گندله و احیای سنگ‌آهن باید از انرژی و سوخت به‌صورت بهینه‌ای استفاده کرد. علاوه براین باید دقت داشت، نوع سوختی که مورد استفاده قرار می گیرد، ضمن ارزان بودن، بتواند بیشترین سازگاری را با محیط زیست نیز داشته باشد.

در ادامه باید گفت؛ آنچه که مبنای کیفیت بالای سنگ آهن قرار می‌گیرد، کنترل و نظارت بر اندازه‌های ذرات گلوله یا زینتر است. این امر با کمک محلول پراش لیزر انجام می‌شود و کمک می‌کند تا گندله‌سازی به شکل مطلوبی مراحل تولید خود را پشت سر بگذارند.  گفتنی است، بررسی ترکیب عنصری مخلوط‌های خام جهت ساخت زینتر به چند شکل مختلف انجام می‌شود؛ یا می‌توان آن را بر روی تسمه‌نقاله با آنالیز کننده‌های نوترونی انجام داد یا در محیط آزمایشگاه با کمک طیف‌سنج‌های فلورسانس پرتو ایکس. درهرصورت، اگر بخواهیم بدانیم، معیارهای موجود در برگه آنالیز سنگ آهن چیست؟ باید به‌خوبی با مبانی تجزیه‌وتحلیل سنگ‌های معدنی به‌خصوص سنگ آهن آشنا باشیم. در ادامه به ارزیابی عناصر مهم موجود در سنگ آهن می پردازیم.

 

ارزیابی عناصر مهم موجود در سنگ آهن

آنالیز سنگ آهن برای به دست آوردن درصد آهن موجود در آن صورت می‌گیرد. برای این منظور می‌توان در محیط آزمایشگاه، سنگ آهن را درون محلولی از هیدروکلریک جوشاند. در حقیقت به محلولی که به جوش آمده است، کلرید قلع می افزایند. این روش باعث می شود تا آهن احیاء شود . سپس آهن احیاء شده را با محلول دی کرومات و با باریم دی فنیل آمین سولفونات ترکیب می کنند.  گاهی نیز تجزیه‌وتحلیل سنگ آهن تحت عنوان اف ای او ( FEO ) صورت می گیرد. در این روش، سنگ آهن را با اسید هیدروکلریک که از غلظت آن کم شده، ترکیب می کنند. برای این کار، نیاز است محیط‌های استانداردی به کار گرفته شود و از محلول‌های خاصی کمک گرفت که نتیجه کار دقیق و درست مشخص شود. گاهی اوقات نیز با بررسی میزان سیلیسیوم در سنگ آهن، مسئله آنالیز را پیگیری می کنند.

 

فرمول بدست آوری خلوص سنگ آهن

به روش تعیین سطح سیلیس و با کمک ابزارآلات آزمایشگاهی صورت می‌گیرد. در این شیوه، سنگ آهن را در اسید کلریدریک حل کرده و سپس جهت آبگیری سیلیس، به کوره منتقل می کنند. سنگ آهن در دمای صد و ده درجه سانتی‌گراد باید به‌خوبی پخته شود. سپس سنگ آهن را در اسید کلریدریک حل کرده و با آب آن را می شویند. سنگ دوباره فرایند جوشیده شدن را تکرار می کند و با حذف مواد زائد و مشتعل شدن آن‌ها، سیلیس یا هیدروفلوریزاسیون آن مشخص می‌گردد.

 

بررسی میزان آلومینا در سنگ آهن

در روش دیگر آنالیز سنگ آهن، نیاز است که میزان آلومینیوم سنگ آهن مشخص شود. در این شیوه، نمونه را به آزمایشگاه برده و آن را با فسفات سدیم ترکیب می‌کنند. این امر باعث می‌شود تا اسیدیته سنگ آهن مشخص شود. هنگامی‌که تیوسولفات سدیم بیش‌ازحد به سنگ آهن اضافه شود، باعث می شود تا عنصر آلومینیوم به‌صورت فسفات خود را نشان دهد. گفتنی است؛ آلومینیوم از وزن فسفات آلومینا قابل ارزیابی است.

 

آنالیز فسفر در سنگ آهن

آنالیز سنگ آهن را می‌توان با به دست آوردن نرخ حضور فسفر در سنگ مشخص کرد. برای انجام این کار، می‌توان سنگ آهن را در اسید هیدروکلریک حل کرد. سپس اجازه می دهیم، تا این محلول کاملاً تبخیر و خشک شود. سپس اسید نیتریک را به مقدار ده سی‌سی به سنگ اضافه می کنیم تا اسید کلریدریک باقی نماند و از بین برود. با این فرایند، سیلیس نیز کم آب می‌شود. حالا نوبت اضافه کردن آب است. وقتی محلول به صورت یکدستی درآمد، باید آن را در ظرفی که به صورت مخروطی شکل است، جمع‌آوری کرد. بعدازاین که غلظت اسیدی مناسبی تهیه شد، باید آن را در یک دمای مناسب قرار داد تا فسفر در این محلول ته‌نشین شود. در پایان آنچه که رسوب می‌شود را باید حذف کرد.

بررسی گوگرد در سنگ معدنی آهن

یکی از مراحل آنالیز سنگ آهن، اکسید کردن گوگرد در این نوع کانی است. فرایند اکسیداسیون به‌وسیله برم و نیتریک اسید که غلظت بالایی دارند، انجام می‌شود. سپس جهت تجزیه در دمای کم، مخلوط هیدروکلریک اسید و نیتریک اسید افزوده می‌شود. این محلول باید طی تبخیر، خشک و سپس خنک شود. در این فرایند آهن به‌وسیله متیل ایزو بوتیل کتون فیلتر می‌شود. رسوب گوگرد نیز توسط محلولی که کلرید باریم نام دارد، اتفاق می‌افتد. گوگرد به صورت سولفات باریم ته‌نشین می‌شود. در ادامه باید خاطرنشان کرد، آنالیز منگنز، آرسنیک، نیکل، سرب، مس، وانادیوم و روی در سنگ آهن نیز انجام می‌گردد که باید بر اساس نیاز صورت گیرد.

 

 

 

نقش عیار سنگ آهن FEO در مقدار خروجی سنگ آهن چیست؟

در ادامه موضوع آنالیز سنگ آهن به‌اصطلاح FEO می‌رسیم. قبل از توضیح این مسئله باید این نکته را یادآوری کنیم که سنگ آهن دارای کانی‌هایی به نام‌های هماتیت و مگنتیت هستند که هفتادودو درصد آهن را تشکیل می‌دهد. تمامی آزمایشگاه‌ها در برگه آنالیز سنگ آهن تنها مقدار درصد آهن کل Fe Total و اکسید آهن دو ظرفیتی یا همان اف ای او را ثبت می‌کنند.

خوب است بدانید، فرم اف ای او در طبیعت موجود نیست . تنها طی پروسه ساخت آهن و تنها با روش احیای مستقیم به دست می‌آید به‌بیان‌دیگر،  آهن دو ظرفیتی تنها در مگنتیت قابل‌مشاهده است و از همین رو است که میزان درصد اف ای او تنها برای یافتن درصد مگنتیت سنگ آهن به کار می‌رود. یکی از اشتباهاتی که در آنالیز این سنگ مشاهده می‌شود این است که اف ای او را به آهن سه‌ظرفیتی F3O4 تبدیل می‌کنند . هدف از این کار به دست آوردن درصد مگنتیت می‌باشد. اگر به فرمول مگنتیت دقت کنید خواهید دید، F3O4 نیز در مگنتیت وجود دارد. در سنگ آهن هماتیت، نتیجه بررسی سنگ آهن حاکی از آن است که میزان درصد آهن کل مساوی است با ۶۵.۲۵درصد و مقدار آهن دودرصدی نیز صفر می باشد.

Fetotal = ۶۵.۲۵

FeO => Fe2+ = ۰
Ferric iron = Fe3+ = ۶۵.۲۵ %
None magnetic iron = 65.25 %
Hematite assay = 65.25 * 1.43 = 93.29 %

نتیجه آنالیز سنگ آهن مگنتیت نیز نشان می‌دهد که میزان درصد آهن کل مساوی است با  ۶۹.۳۶درصد و مقدار آهن دو ظرفیتی نیز ۲۳.۱۲ می‌باشد.

Magnetite: Fe۳O۴ = Fe۲O۳ . FeO
۳/۳ ۱/۳۲/۳
Fetotal = ۶۹.۳۶
FeO => Fe۲+ = ۲۳.۱۲
Ferrous iron = Fe۲+ = ۱/۳ * ۶۹.۳۶ = ۲۳.۱۲ %
Ferric iron = Fe۳+ = ۲/۳ * ۶۹.۳۶ = ۴۶.۲۴ %
Magnetic iron = 69.36 %
Magnetite assay = 69.36 * 1.38 = 95.86 %