علم سرامیک

به طوركلی روش‌های فرآوری كرومیت بستگی به نوع كانه از نظر كاربرد و مصارف نهایی آن دارد، با توجه به ژنزكانسارهای كرومیت و پس از شناخت تركیب كانی شناسی و شیمیایی نمونه‌ها و همچنین كانی‌های گانگ همراه و خواص آنها، می‌توان روش مناسب فنی و اقتصادی پرعیارسازی این ماده معدنی را انتخاب نمود، كه در ادامه به طور خلاصه به روش‌های متداول پرعیارسازی كرمیت اشاره خواهد شد.

1 -  سنگجوری

براساس این روش، كلوخه‌های با عیار بالای استخراج شدة سنگ معدن كرومیت به صورت دستی و توسط كارگران سنگ جوری شده و سنگ‌های پر عیار كه معمولاً براساس رنگ ظاهری آنها مشخص می‌گردند، توسط كارگران به كنار نهاده شده و جدا می‌شوند، در گذشته این روش در معادن كرومیت از رونق زیادی برخوردار بوده كه از دلایل عمده آن می‌توا ن به وجود نیروی كار ارزان قیمت (به خصوص در كشورهای توسعه نیافته)، نبود تكنولوژی مدرن در عملیات معدنكاری و محدودیت میزان استخراج اشاره نمود. در حال حاضر در برخی معادن كرومیت داخل كشور برای جداسازی كلوخه‌های كرومیت پرعیار (سوپر) جهت صادرات در برخی موارد از این روش استفاده می‌شود. این روش به دلیل استفاده از خاصیت ظاهری كلوخه‌های كرومیت (رنگ آنها) و در نتیجه تجربی بودن آنها، دقت بالائی نداشته و لذا راندمان آن كم می‌باشد.

2 -  روش‌های ثقلی ( Cravity Concentration)

روش‌های ثقلی از قدیمیترین و متداول ترین روش‌های پرعیار سازی مواد معدنی می‌باشند. این روش‌ها فرآیندهای فیزیكی می‌باشند كه برای جدایش یك یا چند كانی از باطله‌های همراه به كار می‌روند وبر مبنای حركت نسبی ذرات در یك سیال (بویژه آب یا هوا ) نیروی ثقل، نیروی گریز از مركز و بعضی نیروهای دیگر استوار است و علاوه بر جرم مخصوص،وزن، شكل ابعاد ذرات، نیروی مقاومت لایه‌های سیال نیز از جمله پارامترهای مهم در تعیین حركت نسبی ذرات در این فرآیند می‌باشد.

در بسیاری موارد اگر چه روش‌های ثقلی بسیار ساده اند و هزینه عملیات با این روش‌ها پایین است. ولی به نحو مؤثری با دیگر روش‌های پرعیار سازی كه پیچیده تر و گران قیمت ترند (مثل فلوتاسیون) قابل مقایسه می‌باشند، هزینه‌های كم نصب به ازای هر تن مواد معدنی نسبت به روش فلوتاسیون در شرایط یكسان، عدم مصرف مواد شیمیایی طی فرآیند جدایش، هزینه‌های كم انرژی در مراحل نصب، از ویژگی‌های مهم روش‌های ثقلی می‌باشند.

برای كانی هایی با عیار بالا مانند كانسنگ كرومیت به عنوان روش پرعیارسازی نهایی به كار می‌رود. به طوركلی در صورت وجود اختلاف جرم مخصوص لازم، مناسبترین روش پرعیارسازی، روش ثقلی میباشد. این اساس به دلیل اختلاف وزن مخصوص كرومیت (به طور متوسط 3 Cm/gr 6/4 ) با كانی‌ها یا باطله‌های همراه آن بویژه دونیت با وزن مخصوص 3 Cm/gr 35/3 و سرپانتین با وزن مخصوص3Cm/gr 65/2 روش ثقلی به عنوان یك روش ساده و كارآمد مورد استفاده قرار گرفته و با پیشرفت تكنولوژی نه تنها از دور خارج نشده، بلكه وسایل جدید فرآوری نیز براساس آن ساخته شده و مورد استفاده قرار گرفته است و به فراخور دانه بندی و خوراك اولیه وسایل پرعیارسازی مناسب مورد استفاده قرار می‌گیرد.

به طوركلی ابتدا از طریق درجه بندی (دست چین كردن)، شستشو، سد كردن، خرد كردن و آسیا نمودن سنگ ها، كانه كرومیت را از خاك جدا نموده و سپس از طریق روش‌های پرعیارسازی بویژه روش‌های ثقلی مبادرت به تولید كنسانتره كرومیت با دانه بندی مختلف می‌كنند، كنسانتره رامعمولاً از نوع نامرغوب كرومیت و یا خاكه (نرمه) آن بدست می‌آورند.

معمولاً دستگاه‌های پرعیارسازی ثقلی زیر برای فرآوری كرومیت به كار می‌روند.

- جدا كننده‌های واسطه سنگی ( Heavy - Medium Separatord)

- كلاسیفایرها  ( Classifirers)

- سیكلون‌ها  ( Cuclons)

- جیگ‌ها  ( jigs)

- میز لرزان  ( Shaking tabels )

در واحدهای فرآوری كرومیت داخل كشور برای پرعیارسازی نهایی كرومیت عمدتاً از جیگ‌ها مارپیچ (Spiral) استفاده می‌شود.

معمولاً به منظور پرعیارسازی قطعات نسبتاً درشت در فرآوری مواد معدنی و جدایش كانی‌های سنگین از مواد معدنی همراه آن (گانگ) از جیگ استفاده می‌گردد، در پرعیار سازی كرومیت از جیگ در مرحلة پرعیارسازی نهایی استفاده می‌شود، به طوركلی جینگ از مخزنی تشكیل شده كه توسط یك سرند افقی به دو بخش تقسیم می‌شود، درسطح سرند ماده معدنی (كرومیت ) و در قسمت تحتانی دستگاه، آب در لایه مواد معدنی، حركت نوسانی ایجاد می‌كند،بسته به اینكه چشمه سرند كوچكتر و یا درشتر از بار اولیه باشد و یا اینكه نحوه باردهی و خروج مواد در جیگ به چه شكلی انجام می‌گیرد جیگ‌های مختلفی (جیگ‌های با سرند ثابت، شامل جیگ هارتز، بوم، باتاك، IHC (محوری) و...) در پرعیارسازی ثقلی ساخته شده اند.

اصول و مكانیزم حركت ذرات ماده معدنی (كرومیت ) بدینگونه است كه جدایش كانی‌های با جرم مخصوص مختلف در اثر لایه بندی انجام می‌گیرد. (لایه انتقال در قسمت فوقانی لایه رافر در وسط و لایه جدا كننده در بخش تحتانی). بدین ترتیب كه آب در جهت قائم در جیگ یك لایه بندی ایجاد می‌كند كه طی آن ذرات ماده معدنی (كرومیت) به تناوب منبسط می‌شوند، برای اینكه ذرات زیر سنگین بتوانند در لایه نفوذ كنند و به سمت پایین منتقل شوند، باید میزان انبساط در لایه راكنترل نمود، این ذرات به بخش مخزن زیر جینگ منتقل شده و به محصول زیر سرند می‌روند، باید توجه داشت كه ذرات درشت كانی سنگین (كرومیت) نیز مشابه همین وضعیت و در شرایط سقوط با مانع، به سرعت از لایه وسط (رافر) به لایه فوقانی (جداكننده منتقل شده و به سطح سرند رسیده و ته نشین می‌شوند و از آنجا به محل خروج كنسانتره هدایت می‌شوند. در حال حاضر در واحدهای فرآوری معادن كرومیت فاریاب، معادن كرومیت اسفندقه و معادن كرومیت خواجه جمالی نیریز از جیگ برای پرعیارسازی ثقلی كرومیت استفاده می‌شود. علاوه بر جیگ در واحدهای فرآوری معادن كرومیت كشور برای پرعیارسازی كرومیت كم عیار از مارپیچ (اسپیرال ) نیز استفاده می‌شود.

ناخالصیهای کرومیت و ضرورت فرآوری آن

در كرومیت‌های مورد مصرف در هر یك از صنایع متالورژی، صنایع شیمیایی و دیرگدازها عیار Cr و 2SiO،Fe و همچنین نسبت آن‌ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است و از سوی دیگر میزان ذخایر پرعیار كرومیت در جهان و ایران به طور چشمگیری كاهش یافته است، به همین دلیل پر عیار سازی كرومیت‌های با عیار كم مورد توجه قرار گرفته است و براین اساس ماده معدنی كم عیار برای تغلیظ به كارخانه فرآوری ارسال می‌شود تا به عنوان خوراك (با اولیه) مورد استفاده قرار گیرد تا پس از انجام فرآیند تغلیظ و رسیدن به عیار مورد نظر قابل استفاده در صنایع مصرف كننده شود. در معادن كرومیت ایران نیز، كرومیت‌های با عیار پایین، بویژه 5% 35 - 18 و یا خاكه‌های كرومیتی را به عنوان خوراك كارخانه به واحدهای فرآوری ارسال می‌نمایند.

علاوه بر سنگ‌های اولترابازیك در برگیرندة كرمیت شامل دونیت، هارزبورژیت، سرپانتنیت و... كه به هنگام استخراج ماده معدنی به عنوان باطله در كنارآن قرار می گیرد و یا در خاكه كرومیت وجود دارد، با توجه به ژنزكانسارهای كرومیت، كانی‌های گانگ همراه آن (بویژه گانگ‌های سیلكاتی) شامل آمفیبول ها، پیروكسن‌ها (ارتوپیروكسن و كلینوپیروكسن)، اولیوین، سرپانتین، منیزیت، كلسیت، كلریت، تالك و پلاژیوكلاز می‌باشد. البته گاهی ممكن است كانی سازی سولفیدی در گانگ همراه با كرومیت دیده شود. لذا با شناخت كانی‌های همراه ماده معدنی و همچنین ابعاد آنها د در متن سنگ با استفاده از روش‌های مقاطع میكروسكوپی و XRD می‌توان روش مناسب تغلیظ و پرعیارسازی كرومیت را انتخاب نمود.

البته باید توجه داشت كه در برخی موارد در درز و شكاف‌ها ی موجود در بافت سنگ فرآیند سرپانتینیزاسیون صورت گرفته و ممكن است مقداری مگنتیت كه دارای خواص مغناطیسی نیز می‌باشد در حاشیه آنها تشكیل شود. به عبارت دیگر ممكن است كانی سازی‌های ثانویه اكسیدهای آهن (هماتیت، مگنتیت و گوتیت) در سنگ وجود داشته باشد، كه اگر در پرعیارسازی كرومیت از خاصیت مغناطیسی آن استفاده شود، شناخت این ویژگی حائز اهمیت فراوان می‌باشد.

به طوركلی با توجه به ناخالصی‌های موجود در كرومیت (به صورت باطله همراه با گانگ‌های موجود در متن سنگ) با پرعیارسازی آن بویژه با استفاده از روش‌های ثقلی ( Gravity conventration) عیار كرومیت‌های كم عیار را بالا برده و به عیار مورد نظر صنایع مصرف كننده می‌رسانند.