مقاله مراحل استخراج و اکتشاف یک معدن

طراحی و استخراج
پارامترهای طراحی معدن گل گهر
– شیب دیواره:
زاویه شیب کلی دیواره معدن روباز اثرات تعیین کننده ای بر اقتصاد معدن می گذارد. تلفیق کلی اطلاعات زمین شناسی، شرایط، شیب و امتداد در زه ها و ناپیوستگی های محلی، آب زیرزمینی و غیره منجر به طوالی شیب دیواره معدن می شوند که این زاویه بطور مسقیم با خطر ریزش در ارتباط است. در صورتی که این مطالعات در مراحل اولیه انجام گیرد امجام محاسبات دقیق و حقیقی از شیب دیواره و تلفیق اطلاعات گفته شده در مراحل مقدماتی امکان پذیر خواهد بود. به این دلیل یکسری مطالعات ژئتکنیکی در اثنای مرحله اکتشافات در منطقه صورت گرفته است. و نتایج این مطالعات منجر به ایجاد یک سیستم طبقه بندی سنگها برای منطقه شده است. بعلاوه مطالعاتی هم در مورد لرزه خیزی، شرایط آبهای زیرزمینی، مقاومت بر جای سنگهای منطقه و درزه های کلی منطقه انجام گرفته است.
مطالعات انجام شده به دلیل بیرون زدگی سنگ آهن و سنگهای همبر در منطقه بسیار اندک بوده است و تنها بر روی مغزهای حفاری شده صورت گرفته پس از باز کردن معدن و امکان دسترسی بیشتر به سنگ معدن و سنگهای باطله مطالعات دقیق تری انجام شده است و نتایج دقیقتری بدست آمده است. نتایج طراحی های معدن و مطالعات انجام گرفته مشخص کرده است که زاویه شیب دیواره مختلفی در طول سال اول عملیات استخراج می تاند بکار گرفته شود. بر طبق تجارت قبلی از پروژه های مشابه قبلی و از روی آزمایشات انجام شده، شیب کلی 30 تا 35 درجه در رسوبات و 44 تا 48 درجه در سنگ معدنی سخت تعیین شده است.
ایجاد یک سطح شیبدار یکنواخت از سطح زمین تا ته معدن به دلایل زهکشی و سقوط اشیاء و سنگها ناممکن است. به همین دلیل پله های ایمنی در جهت احتراز از این خطرات ایجاد شده و بخوبی محافظت می شود. در طراحی اولیه محدوده نهایی معدن روباز یک پله ایمنی با عرض 10 متر در هر 30 متر ارتفاع باقی گذاشته شده است. شیب پله ها در داخل روباره 45 درجه و در داخل سنگ معدنی 60 درجه فرض شده است.
– ارتفاع پله ها:
با افزایش ارتفاع پله ها، بدلیل امکان استفاده از دستگاههای بزرگتر حفاری و خاکبرداری با هزینه عملیاتی کم، هزینه های کلی استخراج هر تن ماده معدنی کاهش خواهد یافت.
از طرف دیگر با بالا رفتن ارتفاع پله ها، بزرگتر شدن دستگاههای حفاری و خاکبرداری و کم شدن تعداد سینه کارهای فعالی در یک زمان، امکان معدنکاری انتخابی و کنترل عیار سختی اجام خواهد گرفت، در داخل توده معدنی تعداد زیادی لایه های افقی تقریباً افی باطله وجود دارد. در منطقه مرکزی توده معدنی مخصوصاً منطق بزرگی از باطله های چین خورده گسل کوچک و بزرگ نیز شناسایی شده اند.
در صورتی که باطله های معدن توسط روش استخراج انتخابی از ماده معدنی جدا نشوند هماره سنگ معدنی استخراج شده وارد کارخانه فرآوری می شوند و راندمان کارخانه کانه آرایی را پایین می آورند.
با استفاده از اطلاعات گمانه های حفاری، نمونه های ترکیبی 6 متری و بلوک بندی ذخیره ارائه شده توسط گرانگز مقدار ترقیق برای پله هیا فرضی 6، 12، 18 متری محاسبه شده اند نتایج در جدول 7 آورده شده است.
جدول 7- محاسبه کاهش عیار آهن ( درصد ترقیق) در پله های فرضی
ارتفاع پله
6 متر
12 متر
18 متر
عیار آهن در سنگ معدنی (%)
1/55
4/49
7/45
ترقیق (5)
–
11
17

با استفاده از خصوصیات کلی توده معدنی پله های به ارتفاع 12 متر برای استخراج، مناسب تر از پله های 15 متری خواهد بود. مهمترین علل این گفته به شرح زیرند:
-در این حالت امکان جدا کردن باطله و کانه آسانتر و عملی تر می باشد.
-امکان انتخابی پله های کوچکتر فرعی و رمپ های کوچکتر برای استخراج انتخابی لایه های افقی باطله و کانه وجود دارد.
– در این حالت، جدایش کانه و باطله در محدوده گسل ها و واحدهای باشیب بیشتر بهتر صورت می گیرد و امکان کنترل دقیق تر حفاری ها به دلیل استفاده از چالهای آتشباری کوتاهتر، آسانتر می باشد.
– با داشتن پله های تمیز تر و شیب پله های بهتر امکان بارگیری انخابی کاموینهای باطله وکانه وجود دارد.
– عیار سنگ معدنی ارسالی به کارخانه بهتر از حالتهای دیرگ است و به این ترتیب امکان استفاده بهتر از امکانات کارخانه فرآوری فراهم می شود.
– در این حالت امکان تعریف بهتر زونهای کانه با عناصر مزاحم ( فسفر یا گوگرد) که بایستی بصورت انتخابی استراج شده مخلوط گردند. انبار شده یا دور ریخته شوند، وجود دارد.
– جاده های باربری:
گرانگز، عرض جاده های باربری برای عبور دو کامیون سنگین ( تا حدود 200 تن) را در حدود 25 متر طراحی کرده است. یک جوی زهکشی در قسمت داخلی و یک خاکریز ایمنی نیز در قسمت خارجی جاده پیش بینی شده است.
شیب جاده های باربری برابر 8% طراحی شده است. در حال حاضر بدلیل تغییر ماشین آلات طرح به ماشین آلاتی با ابعاد کوچکتر، امکان کاهش عرض جاده های ترابری نیز وجود دارد.
– هجوم آب به داخل معدن:
در اثنای عملیات حفر چاه اکتشافی ( در نقطه 600300Rl، 101200 PL) در عمق 75 متری سطح زمین (1688) متر بالاتر از سطح دریا) با آب زیرزمینی برخورد شده است. جریان تقریبی آب در این عمق در حدود 12 متر مکعب درساعت بوده است. و در نقطه ای که حفاری چاه قطع شده یعنی در عمق 5/18 متری سطح زمین جریان تقریبی آب در حدود 20 متر مکعب درساعت تخمین زده شده است. از این شواهد می توان نتیجه گرفت، زمانیکه عمق معدن به تراز 1680 متر برسد، مقدار زیادی آب به داخل معدن نفوذ خواهد کرد. در حال حاضر که معدن به این عمق رسیده است برای مقابله با این آبهای زیرزمینی، از پمپ های لجن کش به ظرفیت حدود 100 متر مکعب استفاده می شود.
از این آب می توان برای کنترل گرد و غبار، آب پاشی جاده های ترابری و همچنین تحکیم سطحی جاده ها استفاده کرد. برای این منظور در حدود 1000 متر مکعب در روز آب مورد لزوم می باشد. آب زیر زمینی منطقه بر طبق بررسی های انجام شده تقریباً شور است و به منظور دیگر قابل استفاده نمی باشد. مصرف این آب برای آبپاشی جاده ها و دیگر مصارفی از این قبیل به تقلیل هزینه های تامین آب کمک قابل توجهی خواهد نمود.
3-2- روش استخراج و مبانی طراحی معدن :
اولین عملایت طراحی معدن در کانسار سنگ آهن گل گهر توسط شرکت گرانگز انجام گرفته است این شرکت به دلیل وضعیت خاص قرار گرفتن توده کانسار شماره 1 گل گهر روش استخراج روباز را برای استخراج این کانسار انتخاب کرده است. این طراحی بر مبنای اطلاعات اولیه اکتشافی انجام گرفته و در نتیجه با پیشرفت عملیات اکتشافی و کسب اطلاعات جدیدتر از زمین شناسی، تکتونیک، توزیع عیارهای آهن و عناصر مزاحم در داخل توده معدنی این طرح با تغییراتی همراه بوده است. در جدول 8 خلاصه برنامه زمانبندی تولید ارائه شده توسط گرانگز در طول 10 سال اول تولید ارائه شده است:
جدول 8- خلاصه برنامه زمانبندی 10 سال اول ( طرح گرانگز)
دوره زمانی تولید
سنگ معدنی
کنسانتره

میلیون تن
عیار گوگرد(%)
میلیون تن
عیار گوگرد(%)
سال اول
5
1/0
2/3
04/0
سال دوم و سوم
10
4/0
6
07/0
سال چهارم و پنجم
10
45/1
8/5
18/0
سال ششم تا دهم
25
13/1
8/16
15/0

در مجموع طبق طرح ارائه شده از طرف گرانگز ذخیره قابل استخراج کاسنار پس از استخراج و انجام عملیات کانه آرایی، در حدود 6/98 میلیون تن کنسانتره با عیار متوسط 35%% برای گوگر تولید خواهد کرد. بعد از سال 1988 (1367) و انتخاب شرکت کانادایی ADM به عنوان مشاور جدید طرح، مطالعات و طراحی انجام شده از طرف گرانگز توسط کارشناسان این شرکت مورد بازنگری قرار گرفته است در قرار داد همکاری فنی امضاء شده بین ADM و طرح گل گهر در بند 3 اشاره شده است که اکثریت کنسانتره تولیدی این مجتمع بایستی قابل مصرف در مجتمع فولاد مبارکه که به روش احیاء مستقیم بوده و خواص زیر را داشته باشد:
– آهن بیشتر از 69%
– گوگرد کمتر از 4/0%
– فسفر کتر از 04/0%
– بیش از 70%
– بیش از 25%
– بیش از 17%
– بیش از 22%
برمبنای این خصوصیات شرکت ADM با همکاری دفتر طراحی معادن مجتمع گل گهر، طرح معدن و برنامه ریزی تولید ارائه شده از طرف گرانگز را باز بینی کرده و هدف این مطالعات روشن کردن این نکته بوده است که چه میزان کنسانتره با خواص و خصوصیات مذکور در طول عمر پروژه قابل تامین خواهد بود. در این کار از فرضیات زیر کمک گرفته شده است:
جدول 11- میزان تولید سنگ آهن و کنسانتره در جریان پنج سال اول تولید (گزارش دفلتر طراحی معدن گل گهر)

سال
سنگ معدنی (هزار تن)
باطله و پوشش آواری (هزارتن)
بازیابی وزنی(%)
کنسانتره
(هزار تن)
عیارآهن
(%)
عیار فسفر کنسانتره(%)
عیار گوگرد کنسانتره(%)
1993
1693
4727
3/66
1122
4/70
028/0
02/0
1994
3580
3900
3/55
1980
3/70
023/0
02/0
1995
4403
3096
5/59
2621
2/70
031/0
04/0
1996
5049
2686
1/59
2984
0/70
035/0
04/0
1997
4842
2975
6/56
2741
1/70
034/0
06/0

درانجام این طراحی یک سری مفروضات اولیه بر مبنای اطلاعات یا مقادیر برآوردی برای تکمیل جدولهای مختلف ملاک عملقرار گرفته اند. هدف طراحی پنج ساله، تولید سنگ معدن مورد لزوم کارخانه، به نحوی که بعد از عملیات کانه آرایی کنسانتره ای یا عیار گوگرد حداکثر 1/0 درصد و عیار فسفر حداکثر 035/0 درصد تولید کننده عیار آهن کنسانتره در هیچ حالتی نباید از 68/0 کمتر باشد.
فرض های زیر ملاک این طراحی قرار گرفته اند:
– زمین شناسی کاسنار بر مبنای مقاطع و نقشه های تولید شده از طرف بخش زمین شناسی مورد تجدید نظر قرار گرفته است و بازتاب نتایج آزمایشات انجام شده و گمانه های حفاری شده توسط گرانگز و گل گهر می باشد.
– مدل بلوک بندی توده معدنی براساس اطلاعات حاضر ( اردیبهشت 1371) به روز درآورده شده است.
– عیارهای برآورده شده کنسانتره تولیدی هم در بلوک بندی توده معدنی مد نظر قرار گرفته اند. برآورد عیارها بر منبای ضرایب تصحیح روش تیوب دیویس به آزمایشات پایلوت صورت گرفته است این ضرایب بر مبنای گزارشی که به همین موضوع تحت عنوان
" گنسانتره گل گهر- مقایسه نتایج تیوب دیویس و پایلوت" در سال 1369 منتشر شده است گزارش تجدید نظر آن تحت عنوان " ذخیره نهایی معدن گل گهر با احتساب حداکثر 4%% گوگرد در داخل کنسانتره تولیدی" که در سال 1370 منتشر شده است محاسبه شده است.
– تعداد روزهای کاری تولید در سال 285 روز فرض شده است.
– طول هر شیفت کاری 8 ساعت فرض شده است.
– تعداد شیفت های کاری در سنگ معدنی دو شیفت در روز می باشد.
– تعداد شیفت های کاری در پوشش آواری تا حد ممکن دو شیفت در روز انتخاب می شود. درصورت لزوم تعداد شیفت های کاری به سه شیفت در روز افزایش داده خواهد شد.
– کارخانه کانه آرایی به صورت سه شیفت در روز کار خواهد کرد البته با وجود ظرفیت های بالای موجود در دپوهای سنگ شکسته می توان مطمئن بود که تولید دو شیفته معدن کفاف احتیاجات کارخانه کانه آرایی را خواهد داد.
– قابلیت تولید دستگاهای حفاری، بارگیری و باربریی مشابه محاسباتی است که قبلاً توسط ADM انجام گرفته و در گزارشی تحت عنوان " ماشین آلات سنگین مورد نیاز معدن سنگ آهن گل گهر" به تاریخ اسفند 1368 منعکس شده است.
– ارتفاع پله ها 15 متر در نظر گرفته شده است.
-عرض جاده های ترابری در معدن 25 متر وشیب آنها 8% انتخاب شده است.
– محاسبات ظرفیتی بر این مبنا انجام گرفته اند که تمامی تجهیزات و ماشین آلات معدنی در محل معدن مشغول بکار باشند.
حفاری:
با اینکه از نظر تئوری امکان این وجود دارد که احتیاجات حفاری معدن گل گهر را تنها با یک دستگاه حفاری اینگرسولراند مدل H برطرف نمود ولی به علت تمایل در جهت کاهش مسیرهای طولانی نقل و انتقال دستگاههای حفاری از سه دستگاه در معدن استفاده می شود. در فاصله سالهای 2 تا 5 عملیات حفاری در سنگ معدنی و سنگ باطله احتیاج به دو شیفت کاری دارد. کلیه حفاری های دیگر به صورت یک شیفت در روز انجام می شود.
آتشباری:
آتشباری در معدن وظیفه یک بخش مخصوص می باشد که به همین منظور تشکیل شده است. با این وجود کلیه محاسبات مربوط به آتشباری توسط مهندس محاسبه آتشباری در دفتر طراحی معدن انجام می شود مواد ناریه که برای ایجاد انفجارات در معدن بکار می رود بر حسب مورد کاربرد متشکل از آنفو (ANFO)، مواد محترقه ژلاتینی، دینامیت و چاشنی های مربوطه می باشد.
کلیه مواد موجود در بالای تراز 1695 متر بالای سطح دریا توسط ANFO آتشباری می شود. سطح آب زیرزمینی معدن در تراز 1692 متری سطح دریا قرار دارد. بنابراین در پله های پائین تر از این تراز در صورت عدم دسترسی به سیستم آبکشی کارآ,د مجبور به استفاده از مواد ناریه مقاوم در مقابل رطولت ( انند slary) خواهند بود.
مواد منفجره، با رعایت اصول ایمنی مربوطه در انبارهای مخصوص که در فاصله 5 کیلومتری از تاسیسات مجتمع قرار دارد نگهداری و حفاظت می شود و بوسیله افراد متخصص آتشکاری بکار برده می شود.
بارگیری:
در بارگیری معدن برای لودرهای میشیگان 480 با وظیفه ای در نظر گرفته نشده است. این لودرها به عنوان پشتیبانی برای کارشاولهای معدنی کار می کنند.
دو عدد شاول برای بارگیری سنگ معدنی و سنگ باطله اختصاص یافته اند و دو شاول دیگر برای بارگیری در پوشش آواری مورد استفاده قرار گرفته اند. در سال سوم تولید برای کاردردپوی ماده معدنی به یک شاول احتیاج بوده است که یکی از شاولهای در حال کار در پوشش آواری برای این منظور در دیوی ماده معدنی مورد استفاده قرار گرفته است.
باربری:
برای عملیات باربری معدن حداکثر از 123 کامیون Euchlid به ظرفیت 77 تن استفاده می شود غیر از این 12 کامیون، 3 کامیون برای جابجایی باطله کارخانه کانه آرایی اختصاص یافته است. جابجایی این باطله در حیطه مسئولیت واحدمعدن می باشد. و بایستی در هر زمان اطمینان حاصل شود که تعداد کامیون کافی برای اینکار اختصاص داده شده است.
نگهداری جاده های ترابری:
در حالت کلی می توان گفت که تمامی جاده های ترابری معدن با شیب 8% و عر ض 25 متر نگهداری می شوند. عرض گفته شده شامل خاکریز ایمنی و جویهای آبکشی خواهد بود. زمانی که مصالح نامناسب برای زیر سازی و روسازی راه از داخل معدن استخراج گردد در محل مناسبی انبار می شود و در مواقع مورد لزوم به مصرف عملیات نگهداری جاده های ترابری می رسد. گردرها و بلدوزرهای معدن نیز برای نگهداری جاده های معدن در بهترین شرایط ممکنه استفاه می شوند.
تمیز کردن سینه کارها و دپوها توسط دو دستگاه بلدوزر چرخ لاستیکی میشیگان 28oc انجام می شود.
دپوی سنگ باطله تا انتهای سال 1376 حاوی 4/17 میلیون تن سنگ باطله و پوشش آواری خواهد بود. دپوی باطله کارخانه حاوی 1/8 میلیون تن باطله خواهد بود.
برنامه ریزی تولید پنج سال اول تولید معدن : این برنامه ریزی از سال 72 تا 76 صورت گرفته است.
سال اول تولید:
در این سال تولید معدن محدد به سه پله بالایی 1725، 1710 و 1695 متر خواهد بود که هرسه در بالای سطح آب زیرزمینی منطقه قرار گرفته اند. دسترسی به این سه پله منحصراً از طریق رمپ مانیتیت پائینی خواهد بود که در اثنای معدنکاری اولیه احداث شده است. سنگ معدنی استخراج شده از طریق جاده ی که آن هم در اثنای معدنکاری احداث شده است به سنگ شکن حمل می شود. باطله استخراجی معدن نیز از طریق رمپ جنوبی که آنهم در ا3ثنای معدنکاری اولیه احداث شده است به دیوی باطله منتقل می شود. در صورت نیاز جاده هایی نیز به منظور ایجاد ارتباط بین پله های مختلف مورد استفاده قرار خواهند گرفت
در این سال 7/1 میلیون تن سنگ معدنی و 7/4 میلیون تن باطله و پوشش آواری از معدن استخراج خواهد شد. سنگ معدن استخراجی کلاً به سنگ شکن و باطله و پوشش آواری استخراج شده کلاً به دیوی باطله منتقل خواهد شد. در شکل (5) برنامه زمانی تولید و پلان محدوده معدن در سال اول تولید نشان داده شده است.
سال دوم تولید:
در این سال عملایت معدنکاری به تراز 1680 متر یعنی یک پله از سطح آب زیرزمینی منطقه دسترسی پیدا خواهد کرد. دسترسی به این تراز هنوز از طریق رمپ مانیتیت پائینی صورت خواهد پذیرفت. عملیات آبکشی معدن از مخزنی که به همین منظور در ارتفاع 1665 متر پیش بینی شده است انجام خواهد پذیرفت، این تراز پائین ترین تراز رمپ مانیتیت پایینی بشمار می رود. در آخرین پله (1680-1695) برای عملیات آتشبازی نیاز ب مواد ناریه مقاوم در برابر رطوبت ( امولیسون) یا دینامیت تنها می باشد. البته در صورتی که عملیات آبکشی این پله نه نحو احسن ممکن نباشد، ظرفیت تولید طراحی شده برای سال دوم 6/3 میلیون تن سنگ معدنی و 9/3 میلیون تن باطله و پوشش آواری خواهد بود. تمامی سنگ معدنی تولید شده مستقیماً به سنگ شکن حمل خواهد شد و باطله و پوشش آواری استخراج شده در دپوی باطله انبار خواهد شد.
در اثنای سال اول تولید هیچ سنگی از دیوی ماده معدنی به سنگ شکن حمل نخواهد شد. در شکل (6) برنامه زمانی تولید و پلان محدوده معدن در سال دوم تولید نشان داده شده است.
سال سوم تولید:
از این سال و به منظور بهتر شدن عیار سنگ معدنی تحویلی به سنگ شکن مقداری از سنگ معدنی ازدیوی ماده معدنی به سنگ شکن حمل خواهد شد. 5/3 میلیون تن سنگ معدنی ازمعدن 87% میلیون تن سنگ معدنی از دیوی ماده معدنی درسال سوم به سنگ شکن تحویل خواهد شد. 1/3 میلیون تن نیز سنگ باطله و پوشش آواری استخراج خواهد شد.
عملیات معدنکاری در این سال به تراز 1665 متر یعنی پائین ترین تراز رمپ مانیتیت پائینی دسترسی پیدا خواهد کرد. دسترسی به کلیه پله ها از طریق رمپ مانیتیت پائینی خواهد بود و همچنین یک راه جدید دیگر از قسمت غرب پله 1725 متر به پله 1710 متر احداث خواهد شد.
عملیات آبکشی معدن از طریق سیستم آبکشی مشابه سالهای قبل و از طریق مخزن موجود انجام خواهد شد. این مخزن توسسط دستگاه Back-Hoe مدل O&k RH30c بزرگتر شده و عمق آن افزوده خواهد شد. با وجود عملیات آبکشی و پمپاژ باز هم در مناطقی از پله های 1695 و 1665 نیاز به استفاده از مواد ناریه مقاوم در مقابل رطولت خواهد بود. در شکل (7) برنامه زمانی تولید و پلان محدوده معدن در سال سوم تولید نشان داده شده است
سال چهار تولید:
در این سال معدن از طرفین گسترش داده خواهد شد و هیچ نوع عملیات معدنکاری در زیر تراز 1665 متر انجام نخواهد شد. بنابراین کلیه عملیات آتشباری و آبکشی مشابه عملیات سال سوم خواهد بود. دسترسی به پله های مختلف معدن از طریق جاده جدیدی خواهد بود که در این سال احداث خواهند شد.
تولید طراحی شده برای این سال 2/3 میلیون تن سنگ معدنی خواهد بود که مقدار 87/1 میلیون تن سنگ معدنی از دپوی ماده معدنی نیز همراه آن به سنگ شکن جل خواهد شد. مقدار 69/2 میلیون تن پوشش آواری و سنگ باطله نیز از داخل معدن استخراج شده به دپوی باطله انتقال خواهد یافت. در شکل (8) برنامه زمانی تولید و پلان محدوده معدن در سال چهارم تولید نشان داده شده است.
سال پنجم تولید:
در سال پنجم تولید لازم خواهد بود که معدن به اندازه یک پله دیگر تا تراز 1650 عمیق تر شود و مخزن جدیدی برای پمپاژ آب زیرزمینی معدن بایستی تعبیه شود.
برنامه تولید برای این سال شامل تولید 97/2 میلیون تن سنگ معدنی می باشد که به همراه آن مقدار 87/1 میلیون تن سنگ معدنی از دپوی ماده معدنی به سنگ شکن حمل خواهد شد مقدار 98/2 میلیون تن سنگ باطله و پوشش آواری نیز استخراج شده و در دپوی باطله انبار خواهد شد.
در شکل (9) برنامه زمانی تولید و پلان محدوده معدن در سال پنجم تولید نشان داده شده است. در شکل (10) تصویر سه بعدی گودال معدن بعد از سال پنجم استخراج ارائه گردیده است.

کانه آرایی
کارخانه سنگ شکن اولیه
سنگ آهن استخراج شدن از معدن توسط کامیونهای مخصوص به کارخانه سنگ شکن اولیه حمل می شوند ابعاد اولیه سنگ معدن بر حسب نوع آن و کیفیت انفجارات متفاوت می تواند حداکثر تا ابعاد 5/1 متر باشد. در کارخانه سنگ شکن اولیه، این سنگها خرد شده و به ابعاد زیر 20 سانتی متر تبدیل می گردند. ساختمان اصلی این کارخانه بصورت یک سازه بتنی متشکل از استوانه ای به خطر دخلی 5/14 متر است که از عمق 35 متر پائین تر از تراز هم سطح زمین شروع شده و تا سطح هم تراز (20/1751) ادامه می یابد. در بالاتر از سطح زمین کلیه سازه فلزی به ابعاد 50×11 متر و ارتفاع مفید 15 متر فضای این کارخانه ار تشکیل می دهد تجهیزات اصلی مستقر در این کارخانه یک دستگاه سنگ شکن نوع ژیراتوری به انازه 2261* 1524 به ظرفیت 1250 متر مکعب در ساعت می باشد که در تراز 60/1739 نصب گردیده است در بالای این دستگاه محفظه تغدیه آن قرار دارد که کامیون های انتقال یسنگ معدن از تراز هم سطح زمین سنگ معدن را در آن تخلیه می کنند.
سنگها پس از گذشتن از دستگاه سن گشکن و خرد شدن وارد سیلوی واسطه زیرین شده و از طریق تغذیه کننده نصب شده در دهانه خروجی این سیلو و تسمه نقاله خروجی به محوطه انباشت سنگ شکسته منقل می شود ظرفیت تغذیه کنند هو تسمه خروجی 2000 تن در ساعت می باشد. ابعاد دستگاه سنگ شکن دو تجهیزات زیرآن عمق محوطه نصب تسمه نقالی خروجی سنگ – شکسته را به 35 متری زیر سطح زمین می رساند از این عمق تسمه نقاله مذکور در داخل تونلی به شیب حدود 23% حرکت کرده و به سطح زمین می رسد. اطاقک کنترل دستگاه و سنگ شکن در تراز 20/1751 بالای محفظه تغذیه قرار می گیرد موتور محرک دستگاه سنگ شکن به قدرت 560 کیلو وات و سیستم های فرعی آن در ترازهای 60/1739و 10/1735 استقرار یافته است.
دو دستگاه جرثقیل سقفی به ظرفیتهای 100 و 20 تن روی سازه فلزی بالای سیلندر اصلی سنگ شکن نصب گردیده که برای عملیات نصب و تعمیرات دستگاه اصلی سنگ شکن و تجهیزات فرعی آن بکار می رود. برای شکستن قطعاتی از سنگ معدن که احختمالاً با ابعاد بزرگتر از 5/1 متر از معدنل حمل می شوند یک دستگاه چکش هیدرولیکی ثابت با قدرت ضربه 3500 ژول در بالای محفظه تغذیه به سنگ شکن نصب شده است.
4-2- کارخانه کانه آرایی :

– مقدمه :
فراورش سنگ معدن عملاً در کارخانه کانه آرایی ( آرایش مواد) انجام می گیرد بطور خلاصه سنگ شکسته شده با ابعاد و اندازه های زیر 20 سانتیمتر که از نظر ترکیبات شیمیایی و خواص فیزیکی لایه های مختلف معدن براساس برنامه ریزی برداشت معدن و روشهای بکار گرفته شده در سیستم انباشت و برداشت همگن شده است به این کارخانه وارد می شود و طی چند مرحله فرآیندهای مختلف فیزیکی به دو محصول جداسازی و خارج می گردد.
– محصول اصلی که کنسانتره مورد نیاز مجتمع فولاد مبارکه است که با درصد مشخصی از سنگ معدن مگنتیتی وهماتیتی و حداکثر کنترل شده ای از ناخالصی های گوگرد و فسفر، با درصد آهن بالای 68% و با دانه بندی زیر 3000 میکرون خواهد بود.
– محصول فرعی، مواد باطله می باشد که درصد بالایی از سنگ معدن هماتیتی و ناخالصی های گوگرد و فسفر را با خود همراه داشته و دارای حدود 40 تا 45 درصد آهن و با دانه بندی زیر 3000 میکرون می باشد. مرحل فرآیندهای مختلف فیزیکی که بعد از شکستن سنگ بوسیله سنگ شکن و در کارخانه کانه آرایی بر ریو سنگهای خرد شده انجام می گیرد عبارتند از:
1- همگن سازی مواد خرد شده 2- آسیاب خشک
3- جداسازی مغناطیسی خشک 4- آسیاب تر
5- جداسازی مغناطیسی تر 6- آبگیری مواد کنسانتره
ته نشینی مواد باطله و بازگردانی آب
انبار همگن ساز : ( Blending Bed)
دو واحد انبار همگن ساز که طول هر انبار 438 متر و عرض آن 38 متر است برای همگن سازی سنگهای خرد شده حاصل از سنگ شکن بکار می رود.
دستگاه انباشت ( استوکر) در وسط دوانهار روی ریلهایی که در طرفین نوار نقاله 101 ev 11 با فاصله 7 متر از یکدیگر قرار دارند حرکت می کند. سنگ آهن شکسته شده از نوار 101cv11 بوسیله یک سیستم انتقال روی نوار نقاله باز وی دستگاه انباشت ریخته شده و بوسیله بازوی 41 متری انباشت کننده بصورت ریسه هایی در طول انبار انباشته می گرد. حرکت دستگاه انباشت در طول انبار و تغییر زاویه افقی و عمودی بازوی انباشت کننده تشکیل ریسه های متعددی را در طول انبار و در اتفعات مختلف از کف انبار تا ارتفاع 15 متر تامین می نماید. بدین ترتیب انبار بصورت منشوری که مقطع آن در برگیرنده مقاطع ریسه های مختلف ریخته شده در طول زمان پرشدن انبار می باشد تشکیل می گردد.
دستگاه برداشت که از نوع برداشت کننده پلی ( Bridge Reclaimer) می باشد در روی دوریل که در طرفین هر یک از دو انبار ( فاصله دو انبار 41 متر می باشد) حرکت می کند. عمل برداشت بوسیله یک بیل چرخشی 12 سطلی انجام می شود. بیل چرخشی که روی پل دستگاه برداتش کند هنصب شده است، با حرکت دورانی و عرضی خود در طول پل، برداشت سنگ آهن انباشت شده را از مقطع انبار عهده دار است. حرکت طولی پل برداشت کند روی ریلهای طرفین هر انبار، برداشت طولی را تامین می کند. بدین ترتیب با برداشت سنگ آهن از مقطع انبار مخلوطی از کلیه ریسه های ریخته شده در سراسر زمان احداث انبار برداشت و بوسیله نوار سیستم برداشت کننده به نوار ئغدیه کننده سیلوهای بخش کانه آرایی ارسال می گردد. حداکثر ظرفیت سیستم انباشت و برداشت 2000 تن در ساعت با توجه به توسعه آتی کارخانه طراحی گردیده است.
نوارد نقاله های 104cv 11 و 105 cv11 عهده دار انتقال سنگ آهن برداشت شده از انبار به سیلوهای تغذیه کارخانه آرایش می باشند. طول کلی نوارهای مزبور 690 متر و با عرض mm1200 و ظرفیت 200 تن در ساعت می باشد. نوار نقاله 105 cv11 در ضلع جنوبی انبار به صورت افقی قرار رگفته که پس از تمام شدهن محوطه انبار با شیب متغیر تا 28 متر بالاتر از تراز انبار ارتفاع قرار گرفته و به بالای سیلوهای تغذیه می رسد. سرعت نوار 36/2 متر در ثانیه است.
قسمت آسیاب خشک:
تجهیزات قسمت آسیاب خشک در دو خط موازی هر یک به ظر فیت 400 تا 800 تن در ساعت ( بر حسب میزان سختی سنگ) استقرار یافته اند. سنگ شکسته از داخل سیلوی تغذیه از طریق 4 دستگاه تغذیه کننده – لرزشی با ظرفیت قابل تنظیم برروی تسمه نقاله ورودی آسیاب خشک و از آن طریق بداخل دستگاه آسیاب هدایت می شود. دستگاه آسیبا خشک از نوع نیمه خود شکن و عبارت از استوانه ای به قطر 9 متر و طول داخلی 2 متر که بر روی یاطاقانهای کفشکی طوقه های ورودی و خروجی آنرا نگه می دارند با سرعت 12 دور در دقیقه گردش می کند سطح دخلی استوانه آسیبا و طوقه های ورودی و خروجی آن از قطعات ریخته گری مقاوم در قابل سایش پوشیده شده است. همراه با سنگ، به میزان تقریبی 14% از حجم کل آسیاب، گلوله های فلزی به داخل آسیاب تغذیه می شود
گردش آسیاب باعث ایجاد ضربات سنگها بر یکدیگر و همچنین ضربات گلوله های فلزی بر روی سنگها شده که در نتیجه قطعات سنگ خرد و نرم می شوند حرکت سنگهای خرد شده از داخل آسبا به بیرون و در قسمتهای بقیه مسیر به کمک جریان شدید هوایی که توسط یک فن ککنده در انتهای مسیر ایجاد می گردد صوتر می گیرد. حجم هوایی که برای انتقال سنگ آسیبا بدشه در سیستم جریان دراد برحسب ظرفیت تغذیه سنگ به آسیاب بین 500000 تا 637000 متر مکعب درساعت است. برای حذف رطوبت موجود در سنگ هوای وروید به آسیاب گرم می شود برای این منظور یک دستگاه کوره ایجاد هوای داغ با مصرف سوخت مازوت با مشعل و سیستم کنترل سوخت و دمنده های مربوطه در نظر گرفته شده است که درجه حرارت هوای ورودی به سیستم آسیاب را بین 30 تا 500 درجه سانتی گراد تامین می کند.
مصرف سوخت هر کوره با توجه به میازن رطوبت سنگ ورودی و ظرفیت تغذیه سنگ به آسبا بین 2500 تا 400 کیلوگرم در ساعت می باشد. سیستم محرک برای گردش آسیاب از یک موتور الکتریکی به قدرت 3000 کیلو وات با مقاومت راه انداری الکترولیت و جعبه دنده تغییر دور و محور انتقال حرکت و دنده رینگی به قطر 4/11 متر که در محیط استوانه آسیاب نصب شده با سیستم های روغنکاری مربوطه تشکیل گردیده است.
سنگهای خرد شده خروجی ازآسیاب توسط جریان هوا به داخل دستگاه جدا کننده و رتسک (کلاسیفایر عمودی) کشیده می شوند. شکل هندسی و قطعات داخلی این دستگاه در مسیر جریان هوایی که از داخل آن عبور می کند دوران عمودی ایجاد می کند در نتیجه ذرات درشت دانه سنگ آسیبا شده ( بزرگتر از 3 میی متر) از جریان هوا جدا شده، از پائین دستگاه کلاسیفایر خارج و پس از عبور از یک سرند توسط سه تسمه نقاله به ورودی آسیاب برگشت داده می شود. سنگ آسیبا بشده بصورت خاک همراه جریان هوای خروجی از بالای دستگاه کلاسیفایر بطرف چهار سیکلون جدا ساری کشیده می شود در این سیکلونها که هر کدام به قطر 6/3 متر و ارتفاع کلی 123 متر می باشد. ذرات سنگ آسیبا شده در اثر جریان دورانی افقی و نیروی گریز از مرکز و ثقل از هوا جدا شده و انز انتهای سیکلون خارج و به تسمه نقاله خروجی از سیستم آسیاب هدایت می شود.
هوای خروجی از سیکلونها که حاوی گرد و غبالر می باشد به داخل دستگاه غبار گیر الکتروستاتیک کشیده می شود جریان هوای غبار آلوده از لابلای صفحات الکترود های گیرنده غبار عبور نموده و به دلیل وجود اختلاف پتانسیل یک طرفه 110 هزار ولتی بین این صفحات و الکترودهای گیرنده که در بین این صفحات قرار دارند، غبار موجود جذب صفحات الکترود گردیده و بوسیله چکش های مرتعش کننده -صفحات به پائین هدایت می گرد غبار جمع شده در پائین دستگاه بوسیله تسمه نقاله تخلیه و پس از مخلوط شدن با آب همراه با دوغاب باطله جدا کننده مغناطیسی به حوضچه ته نشین ارسال می گردد.
هوای غبار زدایی شده بوسیله هواکش مکنده با پروانه ای به قطر 86/2 متر از طریق یک دودکش بتنی به ارتفاع 45 متر و قطر داخلی 4 متر از سیستم خارج می گردد.
همراه با سنگ آهن تغذیه شده به سنگ شکن مقدار 10 متر مکعب در ساعت آب وارد سنگ شکن می شود. این آب که بصورت بخار عمدتاً به بخش غبار گیرها می رسد در اثر سرد شدن هوای غبار آلود موجب ایجاد رطوبت در غبار جدا شده بوسیله فیلترها گردیده و هنگام ریزش غبار از سطح فیلترها مانع پراکنده شدن مجدد غبار در بخش غبارگیرها می شود. مشخصات غبار گیر الکتروستاتیک به قرار زیر می باشد:
– ظرفیت : 637000 متر مکعب در ساعت – درجه حرارت: 90 درجه سانتی گراد
– فشار استاتیکی : 8 کیلو باسکال – تعداد اطاقکها : 3 عدد
جدا کننده مغناطیسی خشک با شدت کم:
محصول خروجی از سیکلونها با دانه بندی کوجکتر از 3 میلی متر توسط نوار نقاله و دو دستگاه بالابر به جداکننده های مغناطیسی خشک تغذیه می گردد مخزنهای واسطه به صورت 4 ردیفل ( قابل توسعه به 8 ردیف) می باشند، و مواد را از طریق میدری نواری که قابل تنظیم است به هر یک از چهار مجموعه جداکننده تغذیه می نمایند. ظرفیت هر مجموعه 250 تن در ساعت می باشد هر مجموعه که شامل 3 دستگاه جدا کننده اولیه، تمیز کننده و جدا کننده ثانویه می شود، به نحوی در طبقات مستقر شده اند تا مواد ورودی به دستگاه فوقانی در نهایت به سه بخش محصول کنسانتره، محصول میانی و باطله به شرح زیر تقسیم گردند:
– حدود تقریباً 43% از وزن تغذیه شده به مجموعه سه دستگها بصور کنسانتره آهن با عیار 68% fe> و 4% % s< و 704% p<
– حدود 24 درصد وزنی بار ورودی بصورت باطله حاوی هماتیت و ناخالصی های گوگرد و فسفر.
– حدود 3% وزنی بار ورودی به عنوان محصول میانی که در بخش های بعدی ( آسیاب تر و جدا کننده های مغناطیسی تر) مورد فرآوری می گیرد.
خوراک ورودی به جدا کننده های مغناطیسی خشک دارای ابعاد 450= 80k میکرون می باشد. کنسانتره خشک تولیدی و مواد باطله های حاصل از جدا کننده های مغناطیسی خشک توسط دو دستگاه نوار نقاله از کارخانه آرایش مواد خارج و به سیلوهای کنسانتره و باطله منتقل می گردند محصول میانی توسط نوار نقاله و یک دستگاه بالابر به دو مخزن واسطه میانی مستقر در ضلع شمالی کارخانه آرایش مواد منقل می شود.
4-2-4- خردایش محصول میانی بدست آمده از جدایش مغناطیسی خشک ( توسط آسیاب تر):
محصول میانی از زیر هر یک از مخزنهای واسطه توسط یک دستگاه تغذیه کننده دیسکی قابل تنظیم و نوار نقاله به دستگاه آسیای گلوله ای تر با ظرفیت حداکثر 115 تن در ساعت منتقل می گردد. مشخصات این آسیاب و ابعاد ورودی و خروجی آن به قرار زیر می باشد:
– ابعاد بار ورودی: 450= 80 k میکرون – ابعاد محصول: 100= 80K میکرون
– اندیس کار (Bond): kwh/t15 – در صدر وزنی جامد: 70%
– خوراک ورودی اصلی : t/m 125 – خوراک برگشتی: t/h 5
– مجموع خوراک: t/h 130 – قطر آسیا: 6/40 متر
– طول آسیا: 2/5 متر – قدرت موتور محرک: 1600 کیلو وات
مواد خروجی از آسیا دارای ابعدی حدود 100 میکرون می باشند که خوراک جدا کننده های مغناطیسی شدت کم را تشکیل می دهند. پمپ خروجی آسیای گلوله ای از نوع گریز از مرکز افقی با موتور الکتریکی می باشد.
جدا کننده های مغناطیسی تر با شدت پائین:
محصول آسیا شده به دو مجموعه جدا کننده مغناطیسی تر باشد کم تغذیه می شود. هر مجموعه از جدا کننده های مغناطیسی تر شامل سه دستگاه متوالی می باشد. در هر یک از مراحل جدا سازی روی سه دستگاه مذکور جریان آب بازگشتی از حوضچه ته نشینی (THICKNER) برای رقیق کردن دوغاب و یا انتقال مواد کنسانتره جذب شده روی استوانه گردان دستگاهها به سیستم اضافه می شود و در نتیجه مجموع مواد جامد تغذیه شده به هر سری از جدا کننده ها در اثر خواص مغناطیسی متفاوت ترکیبات آن بصورت زیر جدا سازی می شود.
1- حدود 72 درصد بصورت مواد کنسانتره با ترکیبات مشابه با مواد کنسانتره خشک بصورت دوغابی با حدود 65 درصد مواد جامد که به مخزن واسطه بهم زن دوغاب کنسانتره (101 MX13) وارد می شود.
2- حدود 24 درصد بصورت مواد باطله شامل درصد بالایی از سنگ هماتینی و ناخالصی های گوگرد و فسفر بصورت دوغاب رقیق با حدود 8 درصد مواد جامد که برای ته نشینی و تغلیظ مواد جامد و بازیافت آن به حوضچه ته نشینی منتقل می گردد.
3- حدود 4 درصد از مواد درشت دانه تر بصورت دوغابی خیلی رقیق با حدود 4 درصد مواد جامد به یک دستگاه مخروط آبگیر ( DEWATERING CONE) وارد می گردد که سرریز آن بصورت آب تقریباً صاف به مخزن خروجی آسیاب گلوله ای بازگشت می کند و مواد درشت دانه از انتهای مخروط بصورت دوغابی با حدود 10 درصد مواد جامد به ورودی آسیا بازگشت خواهد کرد.
آبگیری مواد کنسانتره:
دوغاب کنسانتره با غلظت حدود 65 درصد مواد جامد از مخزن )101× M 13) توسط دو دستگاه پمپ گریز از مرکز به قسمت فیلترهای ابگیری پمپ می شود. توسط این فیلترها بیش از 85 درصد آب دوغاب گرفته شده و مواد کنسانتره با رطوبتی زیر 10 درصد از فیلتر جدا شده و توسط سه دستگاه تسمه نقاله به روی نقاله حاصل مواد کنسانتره خشک افوزده می شود.
قمست فیلترها شامل سه دستگاه فیلتر دیسکی هر یک به ظرفیت 175 تن در ساعت خواهد بود ه در حالت کر عادی یک دستگاه بصورت یدیکی است. هر دستگاه فیلتر از تعدادی ضفحات مدور ( DISC) که از بخش های ( SEXTORS) مجوف متخلخل تشکیل گریده که نوعی پارچه مخصوص روی آنها کشیده شده است و مجموعاً بر روی محور گردنده نصب می شوند. مجموع سطح صفحات مدور هر دستگاه فیلتر معادل 100 متر مربع خواهد بود ارتباط بخش هیا مختلف صفحات مدور از داخل محور وسط و از دو طرف آن با بخشهای مدور هر فیلتر در داخل تشطکی حول محور افقی دوران می کند که دوغاب مواد کنسانتره بداخل آن پمپ می شود. و صفحات مدور تا نزدیک به قطر آن غوطه ور می باشند.
شبکه خلاء که برای هر فیلتر بوسیله یک دستگاه پمپ خلاء به قدرت 400 کیلو وات ایجاد می شود به بخش غوطه ور در دوغاب دیستکها متصل می گردد و در نتیجه آب آنرا به داخل شبکه خلاء کشیده و مواد کنسانتره را بصورت لایه ضخیمی روی پارچه هر دیسک باقی می گذارد. بخش های دیسک هایی که در اثر گردش محور از دوغاب خارج می گردند از شبکه خلاء جدا شده و در موقعیت مناسب به شبکه فشار ضربه ( SNAP:Blow) ارتباط پییدا می کنند. در این موقعیت در اثر فشار ضربه ای هوا لایه مواد کنسانتره از روی پارچه فیلتر جدا شده و بداخل قیفهایی که در طرفین هر دیسیک گردنده قرار دارند می ریزد. آب کشیده شده بداخل شبکه خلاء توسط مخازن جدا کننده ( WATER SEPAATORS) از شبکه خلا جدا شده و به حوضچه ته نشینی مواد منتقل می شود.
ته نشینی مواد باطله و بازگردانی آب :
آب حاوی مواد باطله از قسمت جدا کنده های مغناطیسی تر و آب جدا شده از مواد کنسانتره تر در قست فیلترها به صورت دوغاب رقیق با حدود 8 درصد مواد جامد با یک لوله 16 اینچی صورت جریان ثقلی به حوضچه مواد باطله بازگشت داده می شود این آب که در جمع حدود 710 متر مکعب در ساعت است حاوی 60 تن در ساعت مواد جامد می باشد.
حوضچه ته نشینی مواد باطله استخر مدوری به قطر 38 متر است که عمق آن در محیط 4 متر و در مرکز 6 متر است و در نتیجه کف آن بصورت مخروطی با شیب از محیط به مرکز می باش. دوغاب ورودی به مرکز استخر هدایت شده و از داخل چاهک هادی به قسمتهای تحتانی مرکز منتقل می گردد و با پخش شدن در کل سطح استخر به سمت بالا حرکت کرده از لبه دیواره های محیطی سرریز می شود. به علت سرعت بسیار کم به سمت بالا ذرات جامد در دوغاب ته نشین شده و به صورت لایه لجن تشکیل می گردد. برای تسهیل در ته نشین شدن ذرات جامد مواد جمع کنده ذرات ریز ( FloculANT) ورودی دوغاب به حوضچه به آن ترزیق می گردد.
لایه لجن ته نشین شده بوسیله بازوهای بارو کننده ( RANKES) که با سرعت کم حول محور مرکز دوران می کنند بطرف مرکز مخروط هدایت شده با غلظت حدود 50 درصد مواد جامد از خروجیهای زیر دستگاههای غبارگیر الکترو استاتیک آسیاب خشک فرستاده می شود. در مخزن مخلوط کننده 102× M 13 گرد و غبار جدا شده از هوا تسوط دستگاههای غبارگیر الکترواستاتیک به دوغاب مذکور اضاه شده و دوغاب حاصل با غلظت حدود 65 درصد توسط دو دستگاه پمپ گریز از مرکز به سیستم دفع مواد باطله تر در قست دستگردانی مواد منتقل می شود
آب سرریز شده از دیواره محیطی حوضچه ته نشینی که در حالت عادی سیستم تقریباً صاف ( مقدار مواد موجود جامد در آن حدود 100 میلی گرم در متر مکعب) خواهد بود در مخزن بتنی که بشکل حلقه در محیط خارجی حوضچه ته نشینی ساخته شه ذخیره و از آن توسط دو گروه پمپهای گریز از مرکز برای سیستم فرآیند کارخانه آرایش مواد پمپاژ می شود.
مقدار آب از دست رفته بهمراه مواد باطله تر و یا تبخیر تر از سطح حوضچه ته نشینی توسط انشعاب از خط آب خام ورودی و شیر کنترل سطح آب در مخزن ذخیره حول حوضچه ته نشینی تامین می گردد. مقدار این آب حدود 110 متر مکعب در ساعت می باشد. ظرفیت تیکنر و ظرفیت سرریز آب به شرح زیر می باشد:

ظرفیت تیکز ( اسمی ) :
– ظرفیت جامد : t/m 50 -آب: m3/h 840 – دوغاب m3/h 5/852
ظرفیت سرریز تیکز ( اسمی):
– ظرفیت جامد: t/m 50 -آب: m3/h 50 – دوغاب m3/h 5/62
براساس گزار گرانگز و فلوشیت مربوطه، لجن خروجی از زیر تیکز مستقیماً به عنوان باطله تر دفع می گردد همچنین دوغب حاصله از بخش غبارگیری جهت بازیابی آب به تیکنر وارد می شود. این فرآیند در گزارش مجتمع گل گهر و مدارک فوست آلاپین به گونه ای که شرح آن گذشت ارائه گردیده است
لازم به ذکر است که براساس فلوشیت پیشنهادی شرکت گرانگز مقدار آب تازه ورودی 155 متر مکعب در ساعت ذکر گردیده است. این اختلاف احتمالاً به دلیل استفاده از لجن تیکنر برای دفع غباری می باشد.
دستگردانی کنسانتره استحصالی:
کنسانتره استحصالی از فرآوری سالیانه 5 میلیون تن سنگ آهن معادل 75/2 میلیون تن است که بوسیله نوار نقاله از بخش کانه آرایی برحسب مورد به انبار کنسانتره و یا جهت بارگیری در واگن های راه آهن به بخش بارگیری و توزین ارسال می گردد.
نظر به اینکه احداث انبار بزرگ برای ظرفیت تولید 5 میلیون تن در مرحله توسعه با انبار کوچکتر برای ظرفیت فعلی از نظر سرمایه گذاری تفاوت چندانی ندارد و از طرفی انعطاف و آ,ادگی سیستم در صورت خرابیهای ناگهانی خط آهن و یا بروز اشکلاتی در خطر فرآوری با داشتن ذخیره کافی در انبار بیشتر است لذا انبار کنسانتره با ظرفیت بیش از 700 هزار تن طراحی گردیده است.
بخش انباشت و برداشت کنسانتره:
در قسمت جنوبی محوطه انباشت سنگ شکسته محوطه ای در دو بخش موازی هر یک به طول 365 متر و عرض 35 متر برای انبار کردن کنسانتره آهن طراحی گردیده است. ظرفیت هر انبار حدود 380 هزار تن می باشد. که برای انباشت کنسانتره در مرحله توسعه ( 5 میلیون تن کنسانتره) نیز کفایت می کند. در بین دو قسمت محوطه انباشت کنسانتره نوار نقاله با طول کلی 528 متر و عرض نوار 1200 میلی متر و ظرفیت 200 تن در ساعت در طول محوطه انباشت تا برج انتقال حرکت می کند. دستگاه مرکب انباشت و برداشت (stacker/Reclaimer) در امتداد این نوار، روی دوریل که در طرفین این نوار و به فاصله 9 متر از یکدیگر نصب شده اند، در طول محوط انباشت حرکت می کند کنسانتره تولیدی کارخانه واردیسلوی کنسانتره شده از زیر این سیلو از طریق دو دستگاه تغذیه کننده لرزشی و یک نوار نقاله به طول کلی 35 متر و عرض 1200 میلی متر و ظرفیت 2000 تن در ساعت به طبقه بالایی برج انتقال فرستاده می شود.
نوار نقاله انتقال کنسانتره به محوطه انباشت توطس مکانیزم انتقال (Tripper) به دستگاه مرکب انباشت و برداشت، کنسانتره را به نوار نقاله بازوی دستگاه منتقل کرده بر حسب مورد در یکی از دو انبار انباشت می نماید. طول بازوی دستگاه 36 متر و تا ارتفاع 18 متر از تراز کفل محوطه انباشت و برداشت مواد کنسانتره را انبار می کند.
در زمان برداشت از انبار با حرکت دورانی بیل چرخشی دستگاه که در انتهای بازو نصب شده است و دارای قطر کلی 3/6 متر و 8 عدد سطل برداشت کننده می باشد همراه با حرکت های نوسانی و تغییر زاویه بازوی دستگاه کنسانتره ذخیره شده از انبار برداشت را روی نوار نقاله بازوی دستگاه می ریزد و با حرکت نوار نقاله ها در جهت عکس زمان انباشت به برج انتقال برگشت داده می شود.
سیستم توزین و بارگیری کنسانتره:
به منظور بارگیری کنسانتره در واگن های راه آهن یک سیلوی بارگیری پیش بینی شده است. سیلو از سازه بتنی استوانه ای با قطر 15 متر و ارتفاع 20 متر روی پایه های بتنی به ارتفاع 5/8 متر ساخته شده است ظرفیت این سیلو 4000 تن است. در زیر این سیلو از طریق دو دریچه، کنسانتره به سیتسم توزین و بارگیری قطار تغذیه می گردد. پرکردن سیلوی بارگیری به یکی از دو طریق زیر انجام می گیرد:
– از طریق ارتباط مستقیم با کارخانه بوسیله نوار نقاله های مربوطه و سیلوی واسطه.
– برداشت از انبار بوسیله برداشت کننده و انتقال آن از طریق نوارهای نقاله به سیلوی بارگیری.
سیستم توزین شامل یک سیلوی توزین با ظرفیت 90 تن که بر روی چهار سلولل توزین نصب شده است و نیز سیستم های کنترل باز و بسته کردن دریچه ها ورودی و خروجی کنسانتره می باشد.
گردش کار سیستم توزین و بارگیری بدین گونه ا تست که کنسانتره استحصالی از طریق یک نوار نقاله بطول 292 متر، عرض 1200 میلی متر و ظرفیت 2500تن در ساعت کنسانتره تخلیه شده از زیر برج انتقال را با شیب تقریبی 11% به بالای سیلوی بارگیری رسانده و آنرا پر می کند. قطار آماده بارگیری که معمولاً از سی واگن تشکیل می گردد، در زیر دریچه هی خروجی سیلوی توزین قرار گرفته و کنسانتره توزین شده و موجود در سیلوی توزین در واگن ها تخلیه می گردد. حرکت قطار در هنگام بارگیری به وسیله لوکوموتیو مانوری که از دور هدایت می شود و دارای سرعت کاملاً یکنواخت است انجام می گیرد. این سیستم های کنترل باز و بسته کردن دریچه های خوراک دهنده به سیلوی توزین و دریچه های تخلیه کنسانتره توزین شده در واگن ها و تنظیم کنترل سرعت قطار قادر است یک قطار 30 واگنی را در مدت 50 دقیقه بارگیری نماید.
به منظور کترل کیفی کنسانتره ارسالی یک دستگاه نمونه گیر اتوماتیک در ابتدای نوار نقاله تغذیه کننده سیلوی بارگیری نصب گردیده است که هنگام بارگیری از کنسانتره بارگیری نمونه گیری می نماید نمونه گرفته شده برای تعیین درصد آهن و عناصر دیگر آن به آزمایشگاه کانه آرایی فرستاده می شود.
دستگردانی و دفع مواد باطله:
در فرآیند کانه آرایی انتخاب شده از نظر فیزیکی دو نوع باطله یکی خشک و دانه درشت و دیگری تر و دانه ریز بدست می آید که بایستی دفع گردد باطله خشک در فاز جدایش مغناطیسی خشک با دانه بندی کوچکتر از 3 میلی متر بدست می آید. باطله تر که بصورت دوغاب با تقریباً 65 درصد مواد جامد است از اختلاف غبار اسیای نمیه خودشکن با باطله از جدایش مغناطیسی که از طریق تیکنر بدست می آید حاصل گردیده و دارای دانه بندی کوچکتر از 400 میکرون است.
از آنجایی که این باطله ها در حدود 45-40 درصد آهن دارند و عملیات پر هزینه خردایش روی آنها انجام شده است دارای ارزشی بیش از باطله مطلق هستند. لیکن نظر به اینکهم از نظر کیفی قابلیت استحصال کنسانتره مطلوب احیاء مستقیم را دارا نمی باشند لذا موقتاً بعنوان باطله تلقی گردیده و دفع می گردند در شرایط فعلی دفع این مواد بعنوان باطله ضروری است و گردش کار بشرح زیر است:
باطله خشک در یک سیلوی واسطه جمع آوری می شود که در جوار آن یک مخزن مجهز به همزن جهت دریافت و نگهداری موقت دوغاب باطله قرار دارد.
به منظور حمل باطله از سیلو و مخزن کامیونهای 85 تنی در نظر گرفته شده اند. کامیونهای حمل باطله در زیر دریچه تخلیه سیلوی باطله خشک قرار گرفته و همزمان با تخلیه باطله خشک، دوغاب باطله نیز از طریق شیر تخلیه مخزن به داخل کامیون پاشیده شده و باین ترتیب دو باطله تا حدی با یکدیگر مخلوط می شوند. سپس کامیونها، باطله بارگیری شده را به سنگر باطله که برای این منظور در نظر گرفته شده است حمل می نمایند.
4-3- تاسیسات فرعی در خدت کانه آرایی:
به منظور انجام، کنترل و یا تسهیل عملیات فرآوری نیاز به یکسری تجهیزات و سیستمهای تاسیساتی و واحدهای کمکی وجود دارد.
4-3-1- نمونه گیری و کنترل کیفی تولید:
تولید کنسانتره مطلوب برای احیاء مستقیم مستلزم رعایت نکان زیر می باشد:
– طراحی معدن و برنامه ریزی استخراج با توج به پیش نیازهای کارخانه کانه آرایی از نظر کمی و کیفی.
– انجام آزمایشات کانه آرایی و برنامه ریزی مراحل مختلف کانه آرایی
– کنترل کیفی در مراحل و فرآیندهای مختلف کانه آرایی در زمان تولید
– کنترل کیفی محصول در زمان بارگیری
برای کنترل کیفی مواد خام و کنسانتره استحصال شده در مراحل مختلف فرآوری نصب نمونه گیرها در مسیرهای مختلف خط تولید ضروری می باشد.
مکانها و مقاطعی از خط تولید که برداشت نمونه از آنها ضروری است عبارتند از:
الف- زیر بونکر محتوی سنگ آهن شکسته شده قبل از تغذیه به نوار انتقال دهنده به انبار هنگن ساز جهت کنتر کیفی مواد خام
ب – انبار همگن ساز: مواد برداشت شده از این انبار به منظور کنترل کیفی خوراک ورودی به کارخانه آرایش
پ- محصول خروجی از آسیای خشک به منظور کنترل دانه بندی و مشخصات خوراک جدا کننده های مغناطیسی خشک
ت- نمونه گیرهای نصب شده پس از جدا کننده های مغناطیسی خشک جهت کنترل کیفی کنسانتره خشک تولیدی و محصول میانی
ث- نمونه گیر نصب شده بعد از جدا کننده مغناطیسی تر برای کنترل کیفی کنسانتره تر.
ج- نمونه گیری برای کنترل کیفی مخلوط باطله های تر نصب شده بعد از فرآوری به روش تر.
چ- نمونه گیری برای کنترل کیفی خوراک جدا کننده های مغناطیسی تر نصب شده قبل از این سیستم
ح- نمونه گیری برای کنترل کیفی باطله تر که بعد از مجموع فرآوری به روش تر نصب شده است.
خ- نمونه گیری برای کنترل کیفی باطله خشک
غیر از نمونه گیری های ذکر شده در بالا نمونه گیریهایی نیز از سنگهای شکسته حاصل از آتشبازی، از مغزه های حفاری اکتشافی از مواد حاصل از چالزنی در معدن صورت می گیرد. تمام نمونه های گرفته شده برای تعیین درصد آهن. گوگرد، فسفر و… به آزمایشگاه کانه آرایی فرستاده می شوند.
آزمایشگاه کانه آرایی:
برای تولید مواد کنسانتره مطابق مشخصات مورد نیاز مجتمع فولاد مبارکه و برای بهینه سازی فرآیند تولید و با توجه به تغییرات خواص و ترکیبات لایه های مختلف سنگ معدن در کلیه مراحل استراج و فرآوری، آزمایشات متعددی برای شناسایی ترکیبات شیمیایی و خواص جذب مغناطیسی سنگ معدن در هر یک از بخشهای مختلف جداسازی باید انجام گیرد بر مبنای نتایج حاصله، برنامه مختلف فرآیند انجام شود. برای انجام این آزمایشات در مجاورت کارخانه آرایش مواد، ساختمان آزمایشگاه در دو طبقه به ابعاد کلی 17×32 متر در نظر گرفته شده است. دستگاهها و تجهیزات لازم برای آماده سازی نمونه ها و انجام ازمایشات کمی و کیفی در طبقه اول این ساختمان مستقر شده اند. با توجه به تعداد بسیار زیاد آزمایشگات و کثرت عوامل و نتایجی که می بایستی تجزیه و تحلیل شوند در آزمایشگاه سیستم های کامپیوتری بکار گرفته شده است.
تعییین درصد عناصر مختلف توسط آزمایش:
نمونه های ارسالی به آزمایشگاه کانه آرایی تحت آزمایشات مختلفی قرار می گیرند تا درصد عناصر مختلف در آنها تعیین شود نحوه تعیین درصد عناصر p, feo, fe را در اینجا بیان می کنیم.
1-تعیین درصد fe در نمونه: 25/0 گرم از نمونه را با دقت وزن کرده به آن cc15 اسید کلریدریک اضافه می نماییم سپس آنرا حرارت می دهیم. بعد از ان به محلول SNcl2 اضافه می کنیم تا بی رنگ شود. به محلول مربوطه 10-5 سی سی2 Hgcl و 15 سی سی مخلوط اسیدی اضافه می نماییم بعد محلول را هم می زنیم سپس حدود 10 قطره معرف دیفتیل آمین سولفات به محلول اضافه می کنیم در نهایت محلول را با بیکرومات پتاسیم تیتر می نماییم. حجم بیکرومات مصرف شده باری تیتراسیون را یادداشت می کنیم.
برای محاسبه درصد آهن در آزمایشگاه از یک استاندارد و یک فاکتور استفاده می کنند که استاندارد برای آهن 5/63 می باشد. 5/63= C%
فاکتور برای آهن به صورت زیر بدست می آید: که براساس تجربه فاکتور مناسب برای آهن 56/0 بدست آمده است.
وزن نمونه× استاندارد آهن
= F فاکتور
حجم مصرفی بی کرومات

برای تعیین درصد آهن از فرمول زیر استفاده می شود:
حجم مصرفی بیکرومات × 56/0
=
حجم مصرفی بیکرومات× فاکتور مناسب آهن
=fe%
25/0

وزن نمونه

2- تعیین درصد feo در نمونه: حدود 5/0 گرم نمونه را وزن کرده حدود یک گرم بیکربنات سدیم به آن اضافه می کنیم. بعد از آن، 30 سی سی اسید کلریدریک به نمونه اضافه می نماییم و به سرعت درپوش ظرف محتوی محلول نمونه را می گذاریم تا اکسیژن وارد لوله نشود بمدت 15-10 دقیقه نمونه را 150-100 درجه حرارت می دهیم تا نمونه کاملاً حل شود، سپس به محلول نمونه آب مقطر اضافه می کنیم و مدتی صبر می کنیم تا نمونه کاملاً سرد شود سپس به آن 15 سی سی مخلوط اسیدی و چند قطره معرف دیفینل آمین سولفات اضافه می کنیم در نهایت محلو نمونه را با بیکرومات پتاسیم تیتر می کنیم. حجم بیکرومات مصرفی برای تیتراسیون را یادداشت می نماییم.
برای محاسبه درصد feo از یک استاندارد برابر 4/14 و یک ضریب برابر 2865/1 و یک فاکتور استفاده می شود این فاکتور به صورت زیر بدست می آید:
2865/1*
5/0*4/14
= ضریب ×
وزن نمونه×استاندارد
=F فاکتور

حجم مصرفی بیکرومات

حجم مصرفی بیکرومات

فاکتور مناسب برای feo برابر 73/0 بدست آمده است برای تعیین درصد feo از فرمول زیر استفاده می کنیم.
حجم مصرفی بیکرومات× 73/0
=
حجم مصرفی × فاکتور مناسب
=fe %
5/0

وزن نمونه

3- تعیین درصد فسفر در نمونه : برای تعیین درصد p از دستگاه فتومتری استفاده می کنیم برای اینکار ابتدا 1/0 گرم از نمونه را با دقت وزن کرده به آن 10 سی سی Hcl اضافه می کنیم و در 100 درجه حرارت می دهیم بعد از آن cc5 اسیدپرکلریک به نمونه اضافه می کنیم تا کاملاً حل شود بعد از آن محلول نمونه را به مدت 3 ساعت در 180 درجه حرارت می دهیم. سپس بوسیله قیف و بالن، عمل فیلتر نمونه را انجام می دهیم. بعد از فیلتر نمودن، 20 سی سی سولفید سدیم و 5 سی سی مولیبدات آمونیم به محلول اضافه می نماییم و نمونه ار هم می زنیم بعد از آن 5 سی سی اسید اسکوربیک به نمونه اضافه کرده و تا نقطه جوش آنرا حرارت می دهیم. سپس آنرا سرد می نماییم عمل فتومتری را با طول موج 550 نانومتر و دو سلول به طولهای 1 سانتی متر انجام می دهیم. داخل یکی از سلولها آب مقطر به عنوان شاهد و در دیگری محلول نمونه می ریزیم سپس دستگاه را روشن می کنیم تا نور مادون قرمز از داخل عبور نماید دستگاه درصد جذب این نور را توسط نمونه ثبت می کند عدد ثبت شده را یادداشت می کنیم
درصد استاندارد برای فسفر برابر 173/0 و فاکتور مربوطه به صورت زیر بدست می آید که فاکتور مناسب برای فسفر برابر 05/0 بدست آمده است.
1/0*173/0
=
وزن نمونه× استاندارد
=F فاکتور
درصد جذب

درصد جذب

برای تعیین درصد فسفر از فرمول زیر استفاده می کنیم:
درصد جذب×05/0
=
درصد جذب× فاکتور مناسب
=P %
1/0

وزن نمونه

نمونه گیری در مراحل فراورش در نقاط معینی از مسیر فرآیند با دستگاههای خودکار انجام می شود و براساس برنامه زمانبندی خاص برای آماده سازی نمونه و انجام آزمایشات لازم به آزمایشگاه برده می شود.
سیستم های تاسیساتی:
برای عملکرد تجهیزات مختلف در این کارخانه، سیستم ها و تجهیزات فرعی ذیل پیش بینی شده است:
1- سیستم آب خنک کننده شامل دو دستگاه برج خنک کننده، پمپهای سیرکولاسیون و شبه بسته توزیع آب خنک کننده برای رفع گرمای حاصل در موتورهای 3000کیلو واتی بخش آسیاب خشک، سیستم های روغنکاری و جعبه دنده های بزرگ بخش آسیاب خشک و تر وکنداسرهای دو دستگاه چیلو موتور خانه سیستم سرمایش و تهویه ساختمان برق و کنترل
2- سیستم تامین هوای فشرده ابزار دقیق شامل دو دستگاه کمپرسور خنک کننده های هوا، مخزن ذخیره و شبکه توزیع هوای خشک برای عمل کردن شیرهای کنترل و دریچه های مختلف
3- سیستم جمع آوری گرد و غبار شامل یکدستگاه فیلتر کیسه ای در قسمت سیلوهای تغذیه و دو دستگاه شوینده هوا (scurubber) در بخش آسیاب خشک و جدا کننده های مغناطیسی خشک و شبکه کانالهای مربوطه به منظور جمع آوری گرد و غبار حاصل از حرکت مواد جامد خشک در تجهیزات مختلف انتقال مواد و جلوگیری از انتشار گرد و غبار در محیط کار.
4- سیستم توزیع آب برای آب بندی پمپهای انتقال دوغاب و شستشوی مدارهای فرآیند تر در راه اندازی و بعد از خوابیدن دستگاه شامل 3 دستگاه پمپ که از شبکه ورودی آب خام تمیز را به سیستم توزیع پمپاژ می نماید.
5- شبکه های توزیع آب آشامیدنی، آب آتشفشانی و آب خام و هوا فشرده برای تعمیرات

1