تُعد عملية تكسير خام الحديد وتخصيبه مرحلةً بالغة الأهمية في معالجة المعادن، إذ تؤثر بشكل مباشر على كفاءة عمليات الصهر اللاحقة وجودة المنتج النهائي. تتكون هذه العملية بشكل أساسي من المراحل التالية:
1. مرحلة التكسير
الهدف الرئيسي من هذه المرحلة هو تكسير كتل خام الحديد الكبيرة بفعالية إلى جزيئات أصغر حجمًا، مما يُسهّل عمليات الطحن والتخصيب اللاحقة. تلعب كل خطوة في هذه العملية المُفصّلة بدقة دورًا حاسمًا:
التكسير الأولي: كنقطة انطلاق لعملية التكسير، تُغذّى كتل خام الحديد الكبيرة أولًا بالتساوي في كسارة فكية عبر وحدة تغذية دقيقة وفعالة. بفضل قوة تكسيرها الهائلة وثباتها الممتاز، تُقلّص كسارة الفك الخام بسهولة إلى حجم جزيئات يتراوح بين 20 و30 سم أو 60 و80 مم. لا تُرسي هذه الخطوة أساسًا متينًا للمعالجة اللاحقة فحسب، بل تُحسّن أيضًا كفاءة الإنتاج الإجمالية بشكل كبير.
على سبيل المثال، يستخدم منجم خام حديد كبير كسارة فكية للتكسير الخشن، بطاقة معالجة تصل إلى مئات الأطنان في الساعة، مما يلبي بفعالية متطلبات الإنتاج واسع النطاق.
التكسير المتوسط: بعد التكسير الخشن، يُصنف خام الحديد بدقة عبر غربال هزاز، ويُنقل إلى كسارة مخروطية (أو كسارة مطرقية صدمية) للتكسير المتوسط. بفضل قدرتها العالية على التكسير ونطاق تعديلها المرن، تُقلل الكسارة المخروطية حجم جزيئات الخام إلى 30-40 ملم أو أقل. توفر هذه الخطوة الدقيقة في المعالجة مادة خام مثالية لعمليات التكسير الدقيق اللاحقة.
تشير الإحصائيات إلى أن خام الحديد المُعالَج باستخدام كسارة مخروطية للتكسير المتوسط يحقق عادةً معدل توافق لحجم الجسيمات يتجاوز 90%، مما يُرسي أساسًا متينًا لمراحل التكسير والطحن الدقيقة اللاحقة.
التكسير الدقيق: يخضع خام الحديد بعد التكسير المتوسط لمزيد من التكسير الدقيق، وهي الخطوة الأخيرة في عملية التكسير. تستخدم معدات التكسير الدقيق عادةً كسارات مخروطية (أو كسارات دقيقة عالية الكفاءة)، والتي تستخدم تقنية تكسير متطورة وتحكمًا دقيقًا في حجم الجسيمات لتقليل حجم جسيمات الخام إلى 5-10 ملم أو أقل، مما يُلبي تمامًا المتطلبات الصارمة لحجم الجسيمات لمرحلة الطحن اللاحقة.
في الإنتاج الفعلي، نجح منجم خام حديد مُعين في التحكم في حجم جسيمات الخام التي تقل عن 5 ملم باستخدام معدات وتقنيات تكسير دقيق متطورة، مما أدى إلى تحسين كفاءة الطحن ومعدلات استخلاص المعادن بشكل كبير.
مرحلة الطحن الثانية
المهمة الرئيسية لهذه المرحلة هي طحن خام الحديد المُكسور ناعمًا إلى أحجام جسيمات أدق لتسهيل معالجة المعادن بكفاءة. تتم العملية المحددة كما يلي:
الطحن: يُنقل خام الحديد المطحون ناعمًا إلى مطحنة طحن (مثل مطحنة الكرات) عبر رافعة دلوية أو أي معدات نقل فعّالة أخرى للطحن. بفضل قدرتها العالية على الطحن والتحكم الدقيق في حجم الجسيمات، تطحن مطحنة الكرات الخام إلى درجة النعومة المطلوبة (مثل 0-325 شبكة) باستخدام أقراص طحن دوارة وكرات طحن. توفر خطوة الطحن الدقيق هذه مادة خام عالية الجودة لمرحلة معالجة المعادن اللاحقة.
تشير البيانات إلى أن خام الحديد المُعالَج باستخدام مطاحن الكرات يحقق عادةً حجم جسيمات يبلغ 200 شبكة أو أقل، مما يُهيئ ظروفًا مواتية لعمليات معالجة المعادن اللاحقة.
التصنيف: يخضع الخام المطحون لغربلة دقيقة من خلال معدات تصنيف (مثل المصنفات الحلزونية أو الغرابيل الاهتزازية) لفصله بدقة إلى درجات مختلفة. يُرسل الخام الذي يُلبي متطلبات حجم الجسيمات إلى المرحلة التالية للمعالجة المعدنية، بينما يُعاد الخام الذي لا يُلبي المتطلبات إلى مطحنة الطحن لمزيد من الطحن. يضمن هذا التصنيف الدقيق التقدم السلس والاسترداد الفعال لعمليات معالجة المعادن اللاحقة.
في التطبيقات العملية، نجح منجم خام حديد معين في التحكم بحجم جزيئات الخام ضمن نطاق محدد من خلال اعتماد معدات وتقنيات تصنيف متطورة، مما حسّن بشكل كبير من كفاءة معالجة المعادن وجودة المنتج.
3. مرحلة معالجة المعادن
تُعد هذه المرحلة جزءًا أساسيًا من سير عمل معالجة خام الحديد، وهدفها الرئيسي هو فصل معادن الحديد بفعالية عن الشوائب باستخدام طرق معالجة معادن مختلفة لإنتاج مُركّز حديد عالي الجودة. تُستخدم طرق متنوعة، بما في ذلك الفصل المغناطيسي، والتعويم، والفصل بالجاذبية، وغيرها. يعتمد اختيار هذه الطرق بشكل أساسي على الخصائص المغناطيسية للخام، وكثافته، وخصائص سطحه.
الفصل المغناطيسي: يُعد الفصل المغناطيسي طريقة مهمة في مرحلة معالجة المعادن، حيث يستخدم الاختلافات المغناطيسية بين المعادن المغناطيسية وغير المغناطيسية في الخام لتحقيق الفصل. يُولّد الفاصل المغناطيسي مجالًا مغناطيسيًا قويًا لالتصاق المعادن المغناطيسية بإحكام بالأسطوانة المغناطيسية، بينما تُفرّغ المعادن غير المغناطيسية بسلاسة مع الملاط. توفر عملية الفصل عالية الكفاءة هذه أساسًا متينًا لإنتاج مُركّز حديد عالي الجودة في المراحل اللاحقة.
ووفقًا للإحصاءات، فإن مناجم خام الحديد التي تستخدم الفصل المغناطيسي لفصل خام الحديد تحقق عادةً درجة تركيز حديد تزيد عن 60%، مما يعزز بشكل كبير من تنافسية المنتج في السوق.
التعويم: يُعدّ التعويم طريقةً مهمةً أخرى لمعالجة المعادن، وتتضمن إضافة كواشف مُحددة لإضفاء خصائص مُحبّة للماء أو كارهة للماء على أسطح المعادن، مما يُحقق فصلًا فعالًا عن الشوائب. تستخدم آلة التعويم عمليات تحريك وتهوية دقيقة لجعل جزيئات المعدن في الملاط تلتصق بإحكام بالفقاعات وتطفو على سطح الماء، مُشكّلةً طبقة رغوية. ثم تُكشط الرغوة للحصول على المُركّز. تضمن هذه العملية الدقيقة إنتاجًا ناجحًا لمُركّز عالي الجودة.
في الإنتاج الفعلي، نجح أحد مناجم الحديد في زيادة جودة مُركّز الحديد إلى أكثر من 65% باستخدام معدات وتقنيات تعويم متطورة، مع تقليل محتوى الحديد في المخلفات، مما يُحسّن استغلال الموارد إلى أقصى حد.
الفصل بالجاذبية: الفصل بالجاذبية هو طريقة تستغل فروق الكثافة بين المعادن للفصل. تستخدم معدات الفصل بالجاذبية، مثل طاولات الهز والفواصل الحلزونية، اهتزازات دقيقة، أو تدفقًا للمياه، أو قوة الجاذبية لتوزيع جزيئات المعادن ذات الكثافات المختلفة داخل المعدات، وتحقيق فصل فعال. يُوفر الفصل الفعال في هذه الخطوة دعمًا قويًا للحصول على مُركّز حديد نقي في العمليات اللاحقة.
تُشير البيانات إلى أن مناجم خام الحديد التي تستخدم طرق الفصل بالجاذبية لفصل خام الحديد تحقق عمومًا معدلات استرداد مُركّز الحديد تزيد عن 85%، مع تقليل تكاليف الإنتاج واستهلاك الطاقة، مما يُحقق نتائج مُربحة للجميع من حيث الفوائد الاقتصادية والبيئية.
تجدر الإشارة إلى أنه في الإنتاج الفعلي، يمكن تعديل وتحسين عملية تكسير خام الحديد وإثراءه بناءً على عوامل مثل خصائص الخام وحجم الإنتاج واختيار المعدات. بالإضافة إلى ذلك، ومع التقدم المستمر للتكنولوجيا وتزايد صرامة المتطلبات البيئية، يشهد سير العملية ابتكارًا وتحسينًا مستمرين. على سبيل المثال، بدأت بعض مناجم خام الحديد في اعتماد معدات وتقنيات إنتاج آلية وذكية لتحسين كفاءة الإنتاج وجودة المنتج؛ بينما يكرس البعض الآخر جهوده لتطوير عمليات إثراء أكثر مراعاةً للبيئة وكفاءةً في استخدام الطاقة للحد من التلوث والضرر البيئي. ولا شك أن هذه الابتكارات والتحسينات تضخ حيويةً وزخمًا جديدين في تطوير تدفقات عمليات سحق خام الحديد وإثراءه.
