مقال واحد لحل مشكلة الفصل المغناطيسي لخامات المعادن الحديدية وإعادة توليد المخلفات!

نظراً للتعدين واسع النطاق للموارد المعدنية الحديدية في بلادي، فإن مواردها المحدودة تتناقص باستمرار. ولذلك، تتزايد متطلبات معدات معالجة المعادن، ولا سيما الاستخدام الأمثل للمخلفات، الذي يرتبط ارتباطاً وثيقاً باستدامة موارد بلادي. ويُعدّ السؤال المطروح الآن هو كيفية تطبيق سياسات ترشيد الطاقة، وخفض الاستهلاك، وتقليل الانبعاثات التي تقترحها الدولة، مع الحفاظ على الاستخدام طويل الأجل للموارد، وتعظيم قيمتها، وهو ما أصبح قضية بالغة الأهمية تواجه قطاع التعدين.

يبلغ المجال المغناطيسي المستخدم حاليًا في فصل مخلفات خامات المعادن الحديدية في بلدي حوالي 1600 غاوس، مما يجعل استخلاص المعادن ذات المغناطيسية الضعيفة من هذه المخلفات أمرًا صعبًا. لذا، ثمة حاجة ماسة لتطوير معدات معالجة ذات مجال مغناطيسي قوي قادرة على خفض محتوى الحديد في المخلفات، وذلك لتعظيم الاستفادة من الموارد المعدنية في بلدي.

تُكرّس شركة شاندونغ هواتي للتكنولوجيا المغناطيسية الكهربائية المحدودة جهودها منذ عام 2005 للبحث والتطوير في مجال معدات استخلاص مخلفات التعدين المغناطيسية باستخدام فصل الماغنيتيت. وتُنتج الشركة حاليًا عددًا كبيرًا من آلات استخلاص المخلفات المغناطيسية المصنوعة من الفريت، وقد تم تطوير ثلاث سلاسل إنتاجية. وتُعدّ هذه المنتجات، بمواصفاتها المتعددة، المعدات الرئيسية لاستخلاص المخلفات. ولزيادة معدل استخلاص الحديد في هذه المعدات، وبعد إجراء دراسات وتجارب وتحليلات شاملة، تبيّن أن استخدام مواد مغناطيسية من النيوديميوم والحديد والبورون، بالإضافة إلى طريقة التفريغ في المنطقة غير المغناطيسية، قد حسّن بشكل ملحوظ من معدل استخلاص الحديد، كما سهّل عملية التفريغ، مما يلبي متطلبات الاستخدام.

بنية ومبدأ عمل آلة استعادة مخلفات التعدين شبه المغناطيسية ذاتية التفريغ ذات قوة المجال المتوسطة

تستخدم آلة استخلاص مخلفات التعدين شبه المغناطيسية متوسطة المجال شبه المغناطيسية النيوديميوم والحديد والبورون كمادة مغناطيسية. تتكون منطقة الفصل من منطقتين: منطقة مغناطيسية متوسطة ومنطقة مغناطيسية ضعيفة. تشكل الأقطاب المغناطيسية بالتناوب نظامًا مغناطيسيًا حلقيًا نصف دائري. يوجد غلاف دوار خارج النظام المغناطيسي. النظام المغناطيسي ثابت، وجزء من الغلاف مغمور في اللب، حيث تُمتص الجسيمات المغناطيسية الموجودة في اللب باستمرار عن طريق الدوران المستمر. تستمر الجسيمات المغناطيسية في الدوران مع دوران الغلاف، مما يؤدي إلى غسل المواد غير المغناطيسية الموجودة في المواد المغناطيسية باستمرار. الجزء العلوي الأيمن من النظام المغناطيسي نصف الحلقي خالٍ من المجال المغناطيسي. عندما تدخل المواد المغناطيسية إلى المنطقة غير المغناطيسية، يتم تفريغها في خزان التركيز بفعل ماء الغسيل وجاذبية المادة.
آلة استخلاص مخلفات التعدين ذاتية التفريغ شبه المغناطيسية متوسطة القوة هي عبارة عن هيكل مُركّب من الأقراص، ويمكن تحديد عدد الأقراص المغناطيسية وفقًا لمتطلبات طاقة المعالجة. يوضح الشكل 1 و2 و3 هيكلها. 1- الإطار؛ 2- خزان الطين؛ 3- آلية ضبط القرص؛ 4- العمود المركزي؛ 5- العاكس؛ 6- صينية التجميع؛ 7- كتلة التحريك؛ 8- أنبوب التنظيف؛ 9- قناة التجميع؛ 10- المُخفِّض؛ 11- المحرك؛ 12- المنطقة المغناطيسية القوية؛ 13- المنطقة المغناطيسية الضعيفة؛ 14- القرص الثابت؛ 15- المنطقة غير المغناطيسية.

الإطار مصنوع من الفولاذ الملحوم ويستخدم بشكل أساسي لدعم العمود المركزي، وتركيب نظام النقل، وتركيب خزان الطين.

القرص المغناطيسي عبارة عن هيكل شبه مغناطيسي، ويتم تركيب قرص تجميع مغلق في الخارج، ويتم وضع لوحة موصلة مغناطيسية بين طبقتين من الفولاذ المغناطيسي، ويتم غمر الجزء السفلي من قرص التجميع في خزان الطين 2.

يتم تزويد القرص المغناطيسي بمجال مغناطيسي متوسط، ومجال مغناطيسي ضعيف، ومنطقة غير مغناطيسية، وهو مثبت على المحور المركزي.

تم تزويد طرفي وعاء التجميع بعدد من الألواح التوجيهية الموزعة على شكل شعاع، وتم توفير عدد من كتل التحريك الموزعة بالتساوي على المحيط الخارجي.

تستخدم بعض مصانع تركيز المعادن في بلدي حاليًا آلات استخلاص مخلفات التعدين ذات الأقراص متوسطة المجال المغناطيسي، ولكن نظرًا لضعف فعالية إزالة الطمي، فإن المادة المغناطيسية تعود للظهور عند دخولها المنطقة غير المغناطيسية من المجال المغناطيسي المتوسط، مما يؤدي إلى تآكل القرص والمكشطة بسرعة. ويخضع ذلك لقيود معينة في الاستخدام.

بالنظر إلى الوضع المذكور أعلاه، تعتمد شركتنا قرصًا نصف حلقي متوسط ​​القوة المغناطيسية، مُحكم الإغلاق تمامًا، مصنوعًا من النيوديميوم والحديد والبورون، ومثبتًا على محور مركزي ثابت لا يدور. يحتوي الجهاز على صينية تجميع دوارة، حيث يُغمر الجزء السفلي منها في قناة تدفق المادة المغناطيسية لامتصاص المواد المغناطيسية. يُستخدم محرك ومخفض سرعة لتدوير صينية التجميع، فتمر المادة المغناطيسية الممتصة عبر مجال مغناطيسي متوسط ​​ومجال مغناطيسي ضعيف، ثم تُفرغ شحنتها بعد وصولها إلى منطقة خالية من المجال المغناطيسي، مما يحل المشكلات المذكورة.

يتم وضع قناة للمواد بين كل وعاء تجميع، ويتم غسل المادة المغناطيسية الموجودة على وعاء التجميع وتتدفق للخارج على طول قناة المواد.

يتكون نظام النقل من محرك تحويل التردد، ومخفض السرعة، ووصلة، وجلبة نقل، وما إلى ذلك. يتم تركيب الأجزاء المذكورة أعلاه على العمود المركزي والإطار لتحقيق الدوران المستمر لصينية التجميع.

تم تجهيز خزانة التحكم بمحولات ومفاتيح تحكم ومكونات أخرى للتحكم في سرعة دوران القرص المغناطيسي في أي وقت.

يتكون المغناطيس الدائم في المنطقة المغناطيسية من قطعة واحدة أو عدة قطع في اتجاه السماكة، ويتوسطها قرص مغناطيسي ثابت. وتعتمد المنطقة المغناطيسية على عدة أزواج من الأقطاب المغناطيسية ذات قطبية متعاكسة مرتبة بالتناوب. أثناء الدوران المستمر لحوض التجميع، تتقلب المواد المغناطيسية باستمرار داخل الحوض وفي الماء لغسلها وإزالة الرواسب، مما يؤدي إلى دمج المواد المغناطيسية المستعادة مع المخلفات العادية. وبالمقارنة مع آلة إعادة التدوير، تكون درجة النقاء أعلى وكفاءة إعادة التدوير أفضل.

تُنشأ منطقة مغناطيسية ضعيفة بين المجال المغناطيسي والمنطقة غير المغناطيسية في القرص. عند دخول المادة المغناطيسية إلى المنطقة غير المغناطيسية، وبسبب منطقة الانتقال ذات المجال المغناطيسي الضعيف وتناقص مساحة امتصاصه تدريجيًا، تقل ظاهرة ارتداد المادة المغناطيسية بشكل كبير. كما يمنع الحاجز المائل على صينية المواد ارتداد المواد المغناطيسية وتسربها، ويُسهم في تحركها تدريجيًا إلى الأسفل. وبفضل تأثير الجاذبية ومياه الغسيل، يتم تفريغها بسرعة.

صينية التجميع عبارة عن هيكل مجوف ومغلق تمامًا، وسطحها المخصص لامتصاص المواد المغناطيسية مصنوع من مواد غير مغناطيسية. تحتوي صينية التجميع على لوحة توجيه خارجية ذات أضلاع مائلة بزاوية معينة مع سطحها النهائي، وذلك لمنع ارتداد المواد المغناطيسية وتسربها. وللحد من ترسبات ملاط ​​الخام، وُضعت عدة كتل تقليب حول صينية التجميع لتحريك الملاط، مما يقلل أيضًا من تآكل لوحة التجميع الناتج عن ترسبات الملاط.

تطبيق الإنتاج الصناعي

تحليل تأثير استعادة مخلفات التعدين ذاتية التفريغ شبه المغناطيسية ذات قوة المجال المتوسط

تم تركيب آلة استخلاص مخلفات التعدين ذاتية التفريغ شبه مغناطيسية متوسطة القوة، من طراز YCBW-15-8، خلف آلة استخلاص مخلفات التعدين المكونة من الفريت في النظام المغناطيسي، وذلك في إحدى شركات التعدين. بعد أكثر من ستة أشهر من التشغيل، لا تزال الآلة تعمل بشكل طبيعي وبكفاءة استخلاص جيدة. وقد جاءت نتائج العديد من اختبارات العينات مُرضية. وفيما يلي نتائج هذه الاختبارات:

من خلال تحليل البيانات أعلاه:

تأثير استخلاص الخام باستخدام هذه المعدات: انخفضت نسبة تركيز المخلفات بنسبة 2.16% بعد الفرز، وانخفضت نسبة تركيز الحديد المغناطيسي بنسبة 1.27% بعد الفرز، وبلغ متوسط ​​تركيز الخام المتوسط ​​26.53%. تأثير الاستخلاص واضح.

آفاق السوق والفوائد الاقتصادية

يوجد حاليًا العديد من شركات الفصل المغناطيسي في الصين، لكن قليلًا منها فقط يستخدم آلات استخلاص مخلفات الفريت، ولا يستخدم أي منها آلات استخلاص المخلفات شبه المغناطيسية ذاتية التفريغ متوسطة القوة. لذا، فإن آفاق السوق واسعة. إذا استثمر 20% من مصانع المعالجة المغناطيسية في هذه المعدات، محسوبة على أساس 300 وحدة سنويًا وطراز YCBW-15-8، فإن كل وحدة تستطيع استخلاص 7 أطنان/ساعة من الخام الجاف، أي 168 طن/ساعة من الخام الجاف يوميًا، وعلى مدار 330 يوم عمل سنويًا، بإجمالي استخلاص 55.44 مليون طن، وبإجمالي 16.632 مليون طن مُعاد تدويرها بواسطة 300 وحدة. الفوائد الاقتصادية كبيرة، واستخدام هذه المعدات يُقلل من هدر كميات كبيرة من الموارد المعدنية في البلاد سنويًا.

في الوقت الراهن، تتميز مخلفات خامات المعادن الحديدية في بلادي عمومًا بارتفاع درجة نقائها بعد الفرز، مما يُسبب هدرًا كبيرًا للموارد. تُعدّ الموارد المعدنية أساسًا لبقاء الإنسان وتطوره، إذ يُستمد أكثر من 95% من الطاقة و80% من المواد الخام الصناعية في بلادي من التعدين. ومع التطور السريع لاقتصاد بلادي، يستمر الطلب على الموارد المعدنية في الازدياد. من جهة أخرى، تواجه موارد بلادي المعدنية ضغوطًا شديدة نتيجة ندرتها المتزايدة، حيث تتناقص الموارد المعدنية عالية الجودة وسهلة الفرز، بينما تزداد قيمة الموارد المعدنية منخفضة الجودة وصعبة الفرز. وقد كان لتطوير وبحث آلات استخلاص المخلفات التي تزيد قدرتها عن 300 طن متري أثر إيجابي في الحد من هدر الموارد الوطنية وزيادة معدل استغلال الموارد المعدنية. ومن منظور التطوير والتطبيق، فقد حسّنت هذه الآلات بشكل فعّال معدل استخلاص الخام المغناطيسي، وهي تلبي متطلبات التصميم، وتُعدّ منتجًا جديرًا بالترويج والتطبيق.