شماره مدرك :
20738
شماره راهنما :
17825
پديد آورنده :
هوشمند، محمدرضا
عنوان :

بررسي فرآيند تشويه مغناطيسي در رآكتور بستر ثابت و جدايش مغناطيسي شدت پايين در پرعيارسازي كانسنگ‌ منگنز آهن‌ دار و ارزيابي تطبيقي با كانسنگ هماتيتي

مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
فرآوري مواد معدني
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1404
صفحه شمار :
چهارده، 113ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
تشويه مغناطيسي , منگنز آهن دار , هماتيت , گاز متان , گاز هيدروژن , جدايش مغناطيسي شدت پايين
تاريخ ورود اطلاعات :
1404/09/09
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
مهندسي معدن
دانشكده :
مهندسي معدن
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1404/09/11
كد ايرانداك :
23189607
چكيده فارسي :
فولاد به‌عنوان يكي از مهم‌ترين مواد مهندسي، پايه‌ي بسياري از صنايع را تشكيل مي‌دهد و توليد آن وابسته به تأمين پايدار عناصر كليدي چون آهن و منگنز است. آهن به‌عنوان عنصر اصلي فولاد و منگنز به‌عنوان يكي از ضروري‌ترين عناصر آلياژي و عامل مؤثر در حذف گوگرد و بهبود خواص مكانيكي فولاد، هر دو نقشي اساسي در اين صنعت دارند. كاهش ذخاير پرعيار و افزايش سهم ذخاير پيچيده، ضرورت بررسي روش‌هاي نوين پرعيارسازي را دوچندان ساخته است. در اين پژوهش، فرآيند تشويه‌ي مغناطيسي در راكتور بستر ثابت و جدايش مغناطيسي شدت‌پايين براي دو تيپ كانسنگ متفاوت شامل نمونه‌ي منگنزآهن‌دار و نمونه‌ي هماتيتي بررسي شد. در نمونه‌ي منگنزآهن‌دار، اثر دما و زمان در حضور گازهاي احياكننده‌ي متان و هيدروژن مورد مطالعه قرار گرفت، در حالي كه در نمونه‌ي هماتيتي تنها متان به‌عنوان عامل احياكننده و پارامتر دما ارزيابي گرديد. شناسايي تغييرات فازي و ساختاري با استفاده از آزمون‌هاي XRF، XRD، VSM، SEM-EDS و مقاطع نازك-صيقلي انجام شد. نتايج نشان داد كه در نمونه‌ي منگنزآهن‌دار، هرچند هماتيت به مگنتيت و پيرولوزيت به منگنوزيت تبديل شد و خاصيت مغناطيسي به‌طور محسوس افزايش يافت، اما به دليل قفل‌شدگي شديد ميان فازهاي آهن و منگنز و تشكيل فازهاي اسپينلي، جدايش كامل و انتخابي اين دو عنصر تحقق نيافت. بهترين عملكرد فرآيند در دماي 550 درجه‌ي سانتي‌گراد، زمان ماند 45 دقيقه، حضور عامل احياكننده‌ي هيدروژن و در اندازه ذرات كوچك‌تر از 75 ميكرون حاصل شد. در اين شرايط، عيار منگنز از 77/23 درصد در خوراك اوليه به 52/20 درصد در كنسانتره و 53/26 درصد در باطله تغيير يافت، و عيار آهن از 86/24 درصد در خوراك به 7/36 درصد در كنسانتره و 47/24 درصد در باطله رسيد. همچنين بازيابي منگنز در باطله 89/51 درصد و بازيابي آهن در كنسانتره 7/71 درصد به‌دست آمد كه با هدف پژوهش، يعني جدايش هم‌زمان آهن و منگنز به‌گونه‌اي كه منگنز در باطله و آهن در كنسانتره پرعيار شود، مطابقت دارد. در نمونه‌ي هماتيتي، به دليل ساده‌تر بودن تركيب كاني‌شناسي و غالب بودن باطله‌ي سيليسي، آزادسازي مگنتيت مؤثرتر بود و فرآيند تشويه و جدايش مغناطيسي به نتايج مطلوبي منجر گرديد. شرايط بهينه در دماي 600 درجه‌ي سانتي‌گراد، اندازه ذرات كوچك‌تر از 38 ميكرون و مدار سه‌مرحله‌اي (رافر–كلينر–اسكونجر) حاصل شد كه طي آن، عيار آهن از 55/30 درصد در خوراك اوليه به 48/65 درصد در كنسانتره افزايش يافت، بازيابي آهن به 88 درصد رسيد و بازيابي وزني نمونه 28/41 درصد به‌دست آمد. به‌طور كلي، اين تحقيق نشان داد كه فرآيند تشويه‌ي مغناطيسي مي‌تواند روشي كارآمد براي پرعيارسازي سنگ‌آهن‌هاي هماتيتي باشد، در حالي‌كه در نمونه‌هاي منگنزآهن‌دار، قفل‌شدگي ريزساختاري و تشكيل فازهاي اسپينلي موجب محدوديت در جدايش انتخابي و دستيابي به كنسانتره‌ي پرعيار مي‌گردد. بر اين اساس، طراحي و بهينه‌سازي پارامترهاي عملياتي بايد به‌صورت كانسنگ‌محور و متناسب با ويژگي‌هاي كاني‌شناسي هر تيپ انجام شود.
چكيده انگليسي :
Steel, as one of the most important engineering materials, forms the foundation of many industries. Its production depends on the reliable supply of key elements such as iron an‎d manganese. Iron, as the main constituent of steel, an‎d manganese, as an essential alloying an‎d desulfurizing agent that improves the mechanical properties of steel, both play crucial roles in this industry. The depletion of high-grade deposits an‎d the increasing proportion of complex ores have made the investigation of advanced beneficiation methods increasingly important. In this study, the process of magnetic roasting in a fixed-bed reactor followed by low-intensity magnetic separation was investigated for two different ore types: a Fe–Mn-bearing ore an‎d a hematitic ore. For the Fe–Mn-bearing sample, the effects of temperature an‎d residence time were studied using methane an‎d hydrogen as reducing gases, whereas for the hematitic sample, only methane was used an‎d temperature was the main variable. Phase an‎d microstructural transformations were characterized an‎d verified by XRF, XRD, VSM, SEM–EDS, an‎d reflected-light microscopy on thin-polish sections.The results indicated that in the Fe–Mn-bearing sample, although hematite was successfully reduced to magnetite an‎d pyrolusite to manganosite, the strong microstructural interlocking between Fe an‎d Mn phases, along with the formation of spinel-type structures, restricted complete selec‎tive separation. The best process performance was achieved at 550 °C, a residence time of 45 minutes, under hydrogen atmosphere, an‎d for particle sizes below 75 µm. Under these conditions, the manganese grade changed from 23.77 % in the feed to 20.52 % in the concentrate an‎d 26.53 % in the tailing, while the iron grade changed from 24.86 % in the feed to 36.7 % in the concentrate an‎d 24.47 % in the tailing. The manganese recovery in the non-magnetic tailing was 51.89 %, an‎d the iron recovery in the magnetic concentrate was 71.7 %, confirming the successful selec‎tive separation of iron into the concentrate an‎d manganese into the tailing, in accordance with the objective of this research.In the hematitic sample, due to its simpler mineralogical composition an‎d silica-dominated gangue, magnetite liberation was more effective, an‎d the magnetic roasting–separation process yielded favorable results. Optimum conditions were obtained at 600 °C, for particle sizes below 38 µm, using a three-stage magnetic separation circuit (rougher–cleaner–scavenger). Under these conditions, the iron grade increased from 30.55 % in the feed to 65.48 % in the concentrate, with an iron recovery of 88 % an‎d a total weight recovery of 41.28 %, indicating the effectiveness of multi-stage magnetic separation in improving fine liberation an‎d recovery.Overall, this study demonstrated that magnetic roasting can serve as an effective method for upgrading hematitic iron ores, whereas in Fe–Mn-bearing ores, microstructural interlocking an‎d spinel formation act as inherent limitations preventing complete selec‎tive separation. Therefore, optimization of roasting an‎d magnetic separation parameters should be ore-specific an‎d designed according to the mineralogical an‎d textural characteristics of each ore type.
استاد راهنما :
مهدي نصيري سروي
استاد مشاور :
مهين منصوري اصفهاني
استاد داور :
علي احمدي عامله , محمد نوع پرست
لينک به اين مدرک :

بازگشت