کمیته فلزات رنگین و فرآوری خانه معدن ایران با دستور جلسه بحث‌وبررسی در خصوص ذخایر و پتانسیل‌های منگنز عیار پایین کشور و فرآوری آن (با توجه به نیاز به واردات منگنز از خارج از کشور) یکشنبه ۷ مرداد ماه ۱۴۰۳ ساعت ۱۱:۰۰ به‌صورت حضوری و آنلاین در محل خانه معدن ایران برگزار شد.
حاضرین در جلسه مهندس محمدرضا بهرامن، رئیس خانه معدن ایران، محسن رحیمی، رئیس کمیته فلزات رنگین و فرآوری خانه معدن ایران، مهندس کوروش نجاتی، عضو هیات رئیسه کمیته فلزات رنگین و فرآوری خانه معدن ایران، مهندس ساعد رضایی پور عضو هیات رئیسه کمیته فلزات رنگین و فرآوری خانه معدن ایران، مهندس تورج معراجی، عضو کمیته فلزات رنگین و فرآوری خانه معدن ایران، مهندس علی رحیمی، عضو کمیته فلزات رنگین و فرآوری خانه معدن ایران، مهندس اشکان آل آقا، عضو کمیته فلزات رنگین و فرآوری خانه معدن ایران، مهندس رضا حلاجیان، عضو کمیته فلزات رنگین و فرآوری خانه معدن ایران، دکتر مازیار اقبالی، عضو کمیته فلزات رنگین و فرآوری خانه معدن ایران، دکتر کیوان جعفری طهرانی، عضو کمیته فلزات رنگین و فرآوری خانه معدن ایران، دکتر فرهاد مهدی‌زاده، عضو کمیته فلزات رنگین و فرآوری خانه معدن ایران و مهندس فائزه مظفری، عضو کمیته فلزات رنگین و فرآوری خانه معدن ایران بودند.
کیوان جعفری طهرانی به عنوان یکی از حاضرین و سخنرانان به مباحث زیر پرداخت:
دکتر جعفری طهرانی:
در این جلسه هدفم این است که آخرین تکنولوژی روز دنیا برای فرآوری منگنز همراه هماتیت را توضیح دهم؛ چون دغدغه تمام دوستان است.
شرکت معدنی هاینن چین، پیشرو در صنعت معدن، با به‌کارگیری تکنولوژی نوین «استحاله فاز معدنی مبتنی بر هیدروژن» با نام اختصاری HMPT (به معنای تشویه مغناطیسی تعلیقی) که توسط تیم تحقیق و توسعه شرکت مایل استون شانگهای ابداع یافته، تحولی بزرگ در فرآوری سنگ معدن آهن ایجاد کرده است. اتخاذ این تصمیم نشان از نگرش استراتژیک و هوشمندی مدیران این شرکت دارد.
در تاریخ 15 ژوئیه 2024 میلادی، شرکت معدنی هاینن به صورت رسمی اعلام کرد که کار ساخت و نصب تجهیزات پروژه HMPT خود را با موفقیت به پایان رسانده و سیستم کوره کلسیناسیون آن با موفیت تستهای اولیه با خوراک دهی را پشت سر گذاشته است.
پروژه HMPT با هدف بهبود کیفیت محصول و استفاده بهینه و پاک از منابع سنگ‌آهن، از پروژه‌های مهم و بزرگ استان هاینن چین در سال 2023 است که این پروژه با استفاده از تکنولوژی جدید HMPT که برای استفاده کارآمد از سنگ‌های آهنی سخت فرآوری شونده به کار گرفته می‌شود، سنگ‌های معدنی با مغناطیس ضعیف مانند هماتیت، لیمونیت و سیدریت را به سنگ‌هایی با خواص مغناطیسی قوی یا مگنتیتی تبدیل کرده و از این طریق کنسانتره آهن با کیفیت بالا تولید می‌کند. پس از اجرای کامل پروژه، انتظار می‌رود عیار کنسانتره آهن این شرکت از 62.5% به بالای 65% و درصد بازیابی آهن از 65% به بالای 85% افزایش یابد. لازم به ذکر است که سنگ‌آهن خام این شرکت سنگ هماتیت با عیار 40.53% است. این واحد تولیدی ظرفیت بهره‌وری 2 میلیون و 300 هزار تن در سال را دارد.
همچنین، در فرآیند تولید به روش HMPT، محصولات جانبی ارزشمندی مانند «کنسانتره گوگرد» تولید می‌شود که می‌توان آن را مستقیماً در بازار جهانی به فروش رساند. علاوه بر آن از باطله مرحله پیش تغلیظ در این فرآیند می‌توان برای ساخت آجر استفاده کرد و از باطله تولید شده در مرحله تشویه مغناطیسی به دلیل دارا بودن «ضریب فعالیت واکنش‌زایی» بالا می‌توان در صنعت سیمان‌سازی بهره برد. لازم به ذکر است که این ضریب از تعیین مقاومت فشاری سیمان خالص در مقایسه با مخلوط سیمان با اکسید آهن به دست می‌آید. از این رو می‌توان دید که استفاده بهینه از این منبع معدنی ارزشمند در همه مراحل تولید محقق شده است.
با توجه به اتمام آزمایش‌های اولیه، پیش‌بینی می‌شود که پروژه تا پایان سال جاری به بهره‌برداری کامل برسد. شرکت معدنی هاینن با به‌کارگیری تکنولوژی HMPT در فرآیند استخراج، گام بزرگی در بهره‌برداری کارآمد از منابع معدنی کشور چین برداشته و به تحقق رشد و توسعه پایدار در این صنعت کمک شایانی می‌کند.
این پروژه در واقع اولین‌بار توسط دانشگاه شمال شرق چین توسط اساتید و افرادی که دکترا و فوق دکترا داشتند در سال 2010 مطرح و در سال 2016 صنعتی شد که یک نسل جدید تشویه است.
می‌توانیم بگوییم این پروژه نسل پنجم تشویه است فقط فرقی که دارد در روش‌های سنتی تشویه حرارت بالا و بین ۸۰۰ تا ۹۰۰ درجه سانتیگراد است و کوره به‌صورت افقی بوده و اصطلاحاً Rotary Kiln یا کوره دوار نامیده می شود که سر و ته کوره باز است و پرت حرارتی دارد و در این پروسه چه منگنز و چه سنگ‌آهن هماتیتی که وارد می‌شوند برای فرآوری آن از زغال و کربنات کلسیم استفاده می‌شود و به‌خاطر همین مسئله آنها نقش احیا کننده را دارند و آلودگی ایجاد می کنند.
در روش HMPT که اشاره کردم از گاز شهر CH4 و با استفاده از reformer آن را اصطلاحا crack یا می‌شکنند و هیدروژن CH4 را می‌گیرند و وارد کوره عمودی می‌کنند که سر و ته کوره بسته است و دمای کوره حدود ۵۲۰ درجه سانتیگراد است. برای همین پرت حرارتی ندارد؛ چون سر و ته آن بسته است و ذرات به‌صورت معلق در این کوره شناور است و به علت دمای پایین‌تری که دارد فعل‌وانفعالات احیا اتفاق نمی‌افتد که باعث شود محصول نهایی محصول نا مرغوبی باشد.
مشابه این پروژه اولین‌بار در معدنی در زامبیا با سرمایه‌گذاری چینی‌ها که همگی می‌دانیم زامبیا ذخایر خیلی خوبی در حوزه منگنز، مس و روی دارد؛ برای فرآوری منگنز اجرا شد که ویدیوی آن در گروه واتس‌اپ خانه معدن ارسال شده و ظرفیت ورودی آن ۶۰۰ هزار تن است و عیار ورودی سنگ‌آهن هماتیت به این کارخانه در زامبیا 45 % و عیار ورودی منگنز که به‌صورت جداگانه شارژ کردند 15.32 % بوده و بعد از فعل و انفعالات در پروژه HMPT خروجی کنسانتره سنگ آهن مگنتیتی (این فرایند هماتیت را به مگنتیت تبدیل می‌کند) با عیار 65.31 % با ریکاوری 93.13% و عیار منگنز به 50.91 درصد رسیده؛ یعنی بیش از 3 برابر بالا رفته است.
این پیشرفته‌ترین و جدیدترین تکنولوژی حال حاضر برای فرآوری و تبدیل هماتیت به مگنتیت در مورد سنگ‌آهن و همچنین جدیدترین تکنولوژی فرآوری منگنز در دنیاست.
این پروژه در سال 2020 به عنوان ۱۰۰ طرح برتر خلاقیت و نوآوری چین جایزه برده است و هم اکنون با ظرفیت های 1.7 میلیون تن و 2.2 میلیون تن بار ورودی در کنار پروژه زامبیا در ۲ شهر صنعتی چین در شمال و جنوب چین اجرایی شده است.
شرکت وله عمان که بزرگترین گندله ساز حاشیه خلیج فارس با ظرفیت تولید سالانه بیش از 10 میلیون تن گندله است نیز قرار است از سال 2025 چند کارخانه HMPT با ظرفیت خوراک ورودی 2.2 میلیون تن را جهت فرآوری سنگ آهن هماتیت و منگنز موجود در عمان تاسیس کند نا به تدریج از سال 2030 به بعد که عمر کشتی های وله مکس 400,000 تنی به ۲۰ سال می رسد، آنها را از مدار خارج کرده و بجای جابجایی سنگ آهن کنسانتره از برزیل به عمان که زمان زیادی (حدود ۳ ماه) حمل آن طول می کشد و هزینه بالایی دارد، از منابع داخلی عمان با فرآوری از طریق HMPT استفاده نموده و هزینه تولید خود را کاهش دهد.
اهم مباحث مطروحه توسط سایر حاضرین نیز به شرح ذیل می باشد:
محسن رحیمی، رئیس کمیته فلزات رنگین و فرآوری خانه معدن ایران:
ضمن عرض سلام و احترام به حضار محترم و تبریک به مناسبت هم‌زمان بودن برنامه با تحلیف مقام محترم ریاست‌جمهور تازه‌نفس و امیدواری دهنده به اقتصاد بخش خصوصی و امید به ایجاد اشتغال و کارآفرینی کشور و با عنایت به نیاز و بالاجبار واردات منگنز و وجود ذخایر فراوان منگنز کم‌عیار در کشور و ضرورت شناسایی پتانسیل‌ها و فرآوری آن که سود قابل‌توجه و امیدوارکننده‌ای برای سرمایه‌گذاران بخش خصوصی دارد را با پیگیری دومین جلسه فرآوری منگنز با روش‌های به‌روز شده توسط جناب آقای مهندس آل آقا با تجربه طولانی اختصاصی در رشته تولید و فرآوری منگنز که قبول زحمت نمودن آموخته‌های خود را در اختیار همکاران معدنی کشور قرار دهند پی می‌گیریم جناب آل آقا بفرمایید منتظر ارائه برنامه شما هستیم.
مهندس رضایی پور:
آقای مهندس آل آقا من دو سؤال داشتم که شما فرمودید که شرکت آمریکایی در ۱۲۵۰۰ گوس، منگنز tailing)) رخ می دهد و کنسانتره‌اش به‌صورت مگنتیت بیرون می‌آید و عنوان شد که در پیرولوزیت های موجود در ایران می توان با گوس پایین تری این فرآیند را انجام داد، دلایل شما برای مطرح کردن این موضوع چیست؟
سؤال دوم آیا در رابطه با روش کلاسیفایرهای هوایی اقدامی صورت‌گرفته یا خیر؟ دو روش مطرح شده توسط ارائه دهندگان محترم به‌صورت فرآوری شیمی – تر یا در نهایت استفاده از آب بوده است.
مهندس آل آقا:
در این جلسه ابتدا مروری بر مطالب جلسه گذشته خواهیم داشت و سپس ادامه مباحث ارائه داده خواهد شد. پس از آن با گفتگو، تبادل نظر و اشتراک تجارب عزیزان حاضر در جلسه در خدمت شما خواهیم بود و امیدواریم بتوانیم در این جلسات اطلاعات با کیفیتی را در اختیار شما عزیزان قرار دهیم.
در جلسه قبل در خصوص استخراج مواد معدنی که از زمان‌های قدیم موردتوجه بوده و امروزه با توجه به افزایش جمعیت و طبیعتاً افزایش بازار مصرف برای فلزات و مواد معدنی در آینده جهانی که با مشکل آلایندگی محیط‌زیست و رویکرد جهان کم‌کربن جهان، جایگاه روبه‌رشد بیشتری را خبر می‌دهد و تأثیر آن در کاربرد فلزات در تکنولوژی مدرن می‌باشد، صحبت کردیم و این موضوع به‌ویژه در کشورهای توسعه‌نیافته و یا درحال‌توسعه با رویکرد تجارت مواد معدنی و خریدوفروش معادن بسیار رایج‌تر شده و موردتوجه بیشتری قرار گرفته است.
سپس به تعاریف اصلاحاحات پایه پرداختیم، در خصوص عیار حد: (عیار حد منگنز) و مقیاس نقشه و مقیاس اکتشاف و تخمین ذخیره صحبت کردیم. استخراج
امروز در خصوص انواع جداکننده‌های واسطه سنگین که معرفی می‌کنیم بحث‌وبررسی انجام خواهیم داد:
سیکلون واسطه سنگین
جداکننده داینا ویرل پول (Dyna Whirlpool)
جداکننده مخروطی چانس (Chance Cone)
جداکننده مخروطی ومکو (Wemco Separatory Con)
جداکننده استوانه‌ای (Drum Separator)
جداکننده حلقوی (Norwalt)
جداکننده (Vorsyl)
جداکننده (Tri-Flo)
سنگ معدن منگنز را می‌توان با استفاده از روش‌های مختلفی استخراج کرد، از جمله تکنیک‌های جداسازی فیزیکی مانند جداسازی گرانشی، جداسازی مغناطیسی و شناورسازی. روش‌های دیگر شامل لیچینگ شیمیایی، فرآیندهای هیدرو متالورژیکی و فرآوری پیرو متالورژیکی است.
تفاوت زیادی بین چگالی مواد معدنی منگنز و ضایعات وجود دارد و بهره‌برداری ثقلی سنگ منگنز می‌تواند یک روش ارتقای عالی برای به دست آوردن کنسانتره منگنز با بازیابی بالا و راندمان غلظت خوب باشد. جداسازی ثقلی روش اصلی جداسازی سنگ معدن اکسید منگنز است.
می‌توان از یک صفحه ارتعاشی برای جداسازی مخلوط در دو اندازه 0-8 میلی متر و 8-30 میلی متر استفاده کرد. سنگ معدن 0-8 میلی‌متر برای جگر 2LTC6109/8T برای غلظت جیگینگ استفاده می‌شود، در حالی که سنگ معدن 8 تا 30 میلی‌متر برای جداسازی سنگ‌نوردی درشت برای جیگر AM30 استفاده می‌شود. و در نهایت کنسانتره با عیار بالا 0-8 میلی متر و 8-30 میلی متر را می توان به طور جداگانه به دست آورد.
جداکننده مغناطیسی:
جداسازی مغناطیسی یک روش فرآوری مواد معدنی مؤثر برای جداسازی کانی‌ها بر اساس اختلاف مغناطیس است.
جداکننده مغناطیسی میدان مغناطیسی ضعیف شامل تا 3000 گوس
جداکننده مغناطیسی میدان مغناطیسی قوی به‌طورکلی به جداکننده مغناطیسی 3000- 8000گوس
جداکننده‌های مغناطیسی خشک
جداکننده‌های مغناطیسی تر
خدمت شما عرض کنم که شرکت آمریکایی با ۱۸۰۰۰ گوس، کار کرده بود؛ ولی در پروژه دیگری که دیدم با ۱۲۵۰۰ گوس روی پیرولوزیت ها کار شده بود، 18000 گوس روی کربنات کار شده بود، مقالات ارائه شده به‌صورت خلاصه است و برای اطلاعات کامل‌تر باید هزینه‌هایی همچون خرید خط تولید و مراحل صفر تا صد آن را در نظر گرفت؛ ولی به‌صورت کلی بیان شده که می‌توان درشت‌دانه‌های منگنز را به روش خشک جداسازی کرد.
مقالاتی هم روی پیرولوزیت ها و هم روی کربنات‌های منگنز عنوان شده است، برای رسیدن به اینکه آیا روی سیلیکات‌های منگنز هم می‌توان این فرایند را انجام داد یا خیر؟ باید تحقیقات صورت گیرد و از متخصصین این امر استفاده کرد.
در ایران اقدامی برای منگنز به‌صورت کلاسیفایرهای هوایی انجام نگرفته است، بیش از ۵۰ سال پیش در کارخانه‌های سیمان به‌صورت هوایی، جداسازی دانه‌های صورت گرفته و خط دانه‌بندی تماماً با کلاسیفایرهای هوایی انجام می پذیرد.
در بخش صنعت به‌خاطر مشکلات گردوغبار و غیره به سمت کلاسیفایرهای هوایی نمی روند.
هر معدن برای فراوری فرمول خاص خودش را می‌خواهد و بهترین روش و بهترین عیار و بهترین خروجی اقتصادی را باید در نظر بگیرند، یک معدن ممکن است بهترین خروجی اقتصادی آن ۴۰ باشد یکی ۵۰، که در فراوری باید به آنها توجه شود؛ اگر افراد می‌خواهند به سمت فراوری بروند باید مطلع باشند که هر معدنی با فرمول خاص خودش توجیه‌پذیر باشد.