مقدمه:

تاریخچه و اهمیت جدایش مغناطیسی در فرآوری مواد معدنی

پرعیار کردن مواد معدنی با استفاده از خاصیت مغناطیسی، در قرن اخیر در فناوری پرعیارسازی ارزش و جایگاه فراوانی پیدا نموده است؛ به خصوص در مورد جدا کردن کانی‌های باارزش آهن از قبیل مگنتیت، هماتیت و لیمونیت از باطله‌های همراه.

امروزه، جداکننده‌های مغناطیسی به عنوان یکی از مؤثرترین و اقتصادی‌ترین ماشین‌های پرعیارسازی در صنایع معدنی شناخته می‌شوند. هزینه نگهداری و تعمیرات پایین در کنار بازدهی بسیار عالی (عمولاً بیش از 90درصد و گاهی تا 99درصد)، این روش را به گزینه‌ای بی‌رقیب در مدارهای فرآوری تبدیل کرده است. شرکت Kani Sanat Pasargad به عنوان یکی از پیشگامان طراحی، مشاوره و ساخت تجهیزات فرآوری، با تکیه بر استانداردهای جهانی، به‌روزترین راهکارهای جدایش مغناطیسی را برای کارفرمایان داخلی و بین‌المللی ارائه می‌دهد.

مبانی فیزیکی جدایش مغناطیسی

رفتار کلی مواد در مواجهه با میدان مغناطیسی به دو گروه اصلی تقسیم می‌گردد:

1. موادی که جذب آهنربا می‌شوند (در اصطلاح عامیانه و صنعتی به آن‌ها مواد مغناطیسی یا پارامغناطیس می‌گویند).
2. موادی که جذب آهنربا نمی‌شوند (دیامغناطیس).

از منظر فیزیک مهندسی، نیروی مغناطیسی وارد بر یک ذره معدنی در میدان از رابطه زیر محاسبه می‌شود:

که در آن V حجم ذره، χ قابلیت پذیرش مغناطیسی کانی، $H$ شدت میدان مغناطیسی و  dH به dx گرادیان میدان است. این فرمول نشان می‌دهد که برای جداسازی ذرات با خاصیت مغناطیسی ضعیف، علاوه بر شدت میدان، به گرادیان (تغییرات شدت) بالایی نیاز داریم.

طبقه‌بندی کانی‌ها بر اساس خواص جذب مغناطیسی

برای طراحی دقیق مدار فرآوری در شرکت Kani Sanat Pasargad، کانی‌های حساس به میدان (پارامغناطیس و فرومغناطیس) بر حسب شدت جذب به سه دسته تقسیم می‌شوند:

• دسته اول (جذب بسیار قوی / فرومغناطیس): موادی هستند که می‌توان آن‌ها را با استفاده از یک میدان نسبتاً ضعیف جذب آهنربا کرد. این دسته شامل مگنتیت، فرانکلینیت and ماگمیت می‌باشد.
• دسته دوم (جذب متوسط): کانی‌هایی که خاصیت جذب مغناطیسی در آن‌ها متوسط است. این گروه شامل ایلمنیت، پیروتیت، لیمونیت، مارتیت and مانگانیت است.
• دسته سوم (جذب ضعیف): کانی‌هایی که خاصیت جذب مغناطیسی در آن‌ها ضعیف است و فقط در یک میدان خیلی قوی می‌توان آن‌ها را جذب نمود. این گروه شامل تمام موادی است که دارای منگنز، اکسید آهن، تیتانیم و تنگستن باشند؛ و نیز بعضی دیگر از اکسیدها و سیلیکات‌ها مثل گارنت (گرونا)، بیوتیت and الیوین.

در مقابل، کانی‌های غیرمغناطیسی (دیامغناطیس) قرار دارند که تحت تاثیر این میادین جذب نمی‌شوند؛ از جمله: شئلیت، کاستریت، کوارتز، کلسیت، فلدسپات and مولیبدنیت. شناخت دقیق این خواص در آزمایشگاه‌های کانی صنعت پاسارگاد، پایه و اساس طراحی ماشین‌آلات است.

خاصیت مغناطیسی کانی های مختلف بر حسب سنجش با آهن خالص

جداکننده‌هاي مغناطیسی به دو گروه جداکننده‌هاي با شدت کم (intensity low) با شدت در حدود 2/0 تسلا (2000 گوس )، و شدت بالا (intensity high) با شدت حدود 2-8/0 تسلا تقسیم بندي می‌شوند. همچنین تقسیم بندي دیگري نیز براساس نوع خوراك جداکننده‌ها به‌صورت تر (wet)و یا خشک (dry) وجود دارد. جداکننده‌هاي مغناطیسی با شدت کم براي فرآیند مواد فرومغناطیس و برخی کانی‌هاي پارامغناطیس قوي به کار میرود.

جدول مشخصات جدا کننده مغناطیسی مرطوب

جدول مشخصات جدا کننده مغناطیسی خشک

انواع تجهیزات فرآیند جدایش مغناطیسی

جداکننده‌های مغناطیسی بر اساس قدرت میدان و همچنین محیط فیزیکی خوراک (تر یا خشک) دسته‌بندی می‌شوند:

۱. دسته‌بندی بر اساس شدت میدان مغناطیسی

• جداکننده‌های با شدت کم (LIMS – Low Intensity Magnetic Separators):

این تجهیزات دارای شدت میدانی در حدود Tesla0.2   ($2000\text{ Gauss}$) هستند. جداکننده‌های LIMS عمدتاً برای فرآوری مواد دسته اول (فرومغناطیس‌ها مانند مگنتیت) و حذف قطعات آهنی کاربرد دارند.

• جداکننده‌های با شدت بالا (HIMS – High Intensity Magnetic Separators):

این تجهیزات با شدت میدانی بین 0.80 تا Tesla2.0  ($8000$ تا Gauss20000 ) طراحی می‌شوند و برای جداسازی کانی‌های دسته دوم و سوم (پارا مغناطیس‌های ضعیف نظیر هماتیت و ایلمنیت) به کار می‌روند.

۲. دسته‌بندی بر اساس نوع خوراک (خشک و تر)

• جداکننده مغناطیسی خشک (Dry Magnetic Separator): مناسب برای مناطقی با محدودیت منابع آبی و همچنین برای دانه‌بندی‌های درشت‌تر.
• جداکننده مغناطیسی مرطوب (Wet Magnetic Separator): به دلیل معلق بودن ذرات در دوغاب (پالپ)، راندمان بسیار بالاتری در دانه‌بندی‌های ریز و پودری دارد.

(شرکت کانی صنعت پاسارگاد جداول مشخصات فنی دقیق جداکننده‌های مغناطیسی مرطوب و خشک خود را متناسب با تناژ و ظرفیت درخواستی کارفرما ارائه می‌دهد).

کاربردهای کلیدی جدایش مغناطیسی در صنایع معدنی

1. پرعیارسازی معادن آهن: ارتقای عیار سنگ آهن پایین به کنسانتره گندله‌سازی با راندمان‌های تا 99%
2. حفاظت از تجهیزات (حذف قطعات آهنی مزاحم): یکی از مهم‌ترین موارد استفاده از جداکننده‌های مغناطیسی (مانند مگنت‌های رونواری)، جدا کردن قطعات آهنی نظیر ناخن لودر، پیچ و مهره است که ممکن است حین عملیات معدن‌کاری وارد ماده معدنی شده و در دستگاه‌های خردکننده (سنگ‌شکن‌ها) تولید اشکال و خرابی کنند.
3. خالص‌سازی کانی‌های صنعتی: حذف ترکیبات آهن‌دار از کانی‌های دیامغناطیس مانند کوارتز و فلدسپات جهت استفاده در صنایع شیشه، کاشی و سرامیک.