::شكر :: مقدمة  :: تطور صناعة الحديد :: الخامات:: تعدين و تجهيز الخامات :: تكنولوجيا الصلب ::الأعباء البيئية  ::الـمراجـع ::

3-2- تجهــيزوتـركيـزخامات الحديد والسبائك الحديدية

يتكون الخام من جزئين أساسيين هما الفلز والشوائب وتجرى عمليات التجهيز والتركيز بهدف رفع نسبة الفلز فى المعدن والتخلص من أكبر كميه  من الشوائب.

وتختلف نسبة الفلز فى المعدن على حسب قيمة الفلز فى المعدن فمثلا فى خامات الحديد لا تقل نسبة  الحديد  عن 30%،واحيانا فى الدول الناميه لا تقل عن (40-50)% .

زقد بدأ الانسان قديما فى استغلال الخامات الغنيه بالفلزات حيث بدأت هذه الخامات فى النضوب فاصبح الاتجاه فى كيفية الاستفاده من الخامات الفقيره

من هنا تأتى اهمية عمليات التجهيز والتركيز

والمخطط التالى يوضح الخطوات الرئيسيه فى تجهيز الخامات

R.O.M .                                                         

 CONCENTRATE

شكل (3-10) يوضح الخطوات الرئيسيه فى تجهيز الخامات

وتهدف عمليات التجهيز و التركيز الى عدة اهداف  من أهمها :

        1-تقليل كل من الحجم والوزن وذلك ليكون الخام مناسبا للعمليات الميتالورجيه  .                                                                         

         2-تقليل الطاقه المستخدمه فى العماليات الميتالورجيه  .

         3-تقليل تكلفة النقل والتى تعتبر من اكثر المراحل المكلفه فى عمليات التعدين .

         4-رفع جوده المنتج النهائى ليناسب الأفران فى عمليات انتاج الصلب .

         5-الاستفاده من مخلفات عمليات التركيز .

وسوف يتناول هذا الباب عرضاً لاهم عمليات التجهيز والتركيز للخامات  المستخدمه فى صناعة الصلب والسبائك الحديدية فى مصر.

3-2-1-طرق التجهيز الشائعه :

العمليات الرئيسيه لمستخدمه فى التجهيز هى  الخلط(blending) ،و(comminution) ويشمل التكسير (crushing) والطحن(grinding) والنخل (screen) .

3-2-1-1- عمليات الخلط (Blending) :

 هى عملية يتم بموجبها خلط الخام المتفاوت فى الحجم والذى يحتوى على درجات متفاوته من الفلز ؛ والهدف من هذه  العمليه هو الحصول على درجه معينه من الحجم والمحتوى الفلزى .  

ولا نلجأ الى هذه العمليه الا فى حاله وجود تفاوت فى محتوى  الفلزوفىالاحجام .

 ويتم ذلك بعدة طرق منها :

   - اثناء التشوين بواسطه أكثر من مجموعة من السيور الناقله فى مكان واحد وكل سير يمثل درجه معينه من الفلز

      وايضا حجم معين .

- التشوين فى طبقات من الخام المختلف الدرجه كل طبقه تحتوى على  درجه متفاوته عن الطبقه

    الاخرى ويتم ذلك بوسطه (dragline) .

  3-2-1-2- عمليات التكسيـر (Crushing) :                     

   تجرى عملية التكسير على الخامات بعد استخراجها من المنجم  بغرض تقليل الحجم لسهوله نقل الخام

   والتعامل معه.  والهدف من عمليات التكسير هو الوصول لحجم مناسب يتناسـب مع طبيعة العمليات  

   التاليه .

 وتنقسم عمليات التكسير الى  :

 - عمليات تكسير اوليه (primary crushing )  . 

 - عمليات تكسير تانويه (secondary cushing) .

 3-2-1-3- عمليات الطحن (Gringing) :

 تجرى على الخام الناتج من عملية التكسير ويتم الحصول منها على خام باحجام تتراوح من 1 مم الى 0.1 مم .

 والغرض من عمليات الطحن هو الوصول بالخام الى حجم مناسب لعمليات التركيز التى سوف تجرى   عليه .

    واهم انو اع الطواحين التى تستخدم مع الخامات .

 3-2-1-3-1- طاحونة القضبان  (rodmill) :

                              شكل (3-11) يوضح طاحونه القضبان (Rod mill)

        يتم الطحن فيها بواسطة قضبان وعادة لا تكون المرحله الاخيره وذلك لان التحكم فيها

            على المنتج ضعبف .

3-2-1-3-2- طاحونة الكرات (Ball mill) :

                        شكل (3-12) يوضح طاحونة الكرات (Ball mill)

  ويتم الطحن فيها بواسطة كرات من الصلب وعادة تكون المرحله النهائيه فى الطحن

 وذلك لزيادة التحكم على المنتج .

واحيانا تتم عملية الطحن باسنخدام سائل (ماء) مع الكرات الصلبه وذلك لزيادة كفاءة الطحن للخامات .

3-2-1-4- عمليات النخل Screening :

 الغرض الرئيسى من عمليات النخل هو فصل الأحجام عن بعضها  فالأحجام الأكبر من فتحة المنخل لا   تمر وبذلك  يعاد تكسيرها مرة اخرى والأحجام الأصغر تمر من فتحة المنخل مما يقلل استهلاك الطاقة  فى التكسير وايضا لا يدخل الخام أى مرحلة من مراحل التكسير أو الطحن إلا بالحجم المناسب . وعادة ما تكون فتحة المنخل مساويه لفتحة خروج الخام الذى  تم تكسيره من الكساره .

     وتنقسم المناخل  الى :

  3-2-1-4-1- مناخل ثابته : مثل (Grizzly  ، Hukki)

              وهى عباره عن قضبان متوازيه او متقاطعه ثابته كما هو موضح بالرسم   التالى شكل  قضبان منخل (Grizzly) ويلقى الخام عليها  فيمر الخام  الاصغر من فتحة المنخل والاكبر لا يمر ويتم تكسيره فى الكسارات .

شكل (3-13) يوضح منخل Grizzly screen

3-2-1-4-2- مناخل متحركه : مثل  (Vibrating screen)

           وهى عباره عن مناخل  تتحرك والخام عليها وهذه الحركه ينتج عنها سهولة الفصل بين

           الاحجام المختلفه .

            ويوضح الشكل المنخل الهزاز (Vibrating screen)

شكل (3-14) يوضح المناخل الهزازه (Vibrating screen)

3-2-2- طرق التركيز الشائعه  :

3-2-2-1-  فرز الخام (ore sorting ) :

        تعتمد هذه  الطريقه على فصل المعادن المصاحبه للخام والغير مرغوب فيها وذلك طبقا

       للخواص الطبيعيه للمعادن  مثل اللون والبريق والشفافيه .

         وقد استخدمت هذه الطريقه قديما حيث كانت تتم يدويا وذلك بواسطة  اجهزة تختلف كل

           منها على حسب الخاصية التى يتم الفصل بها .

اهم الاجهزة المستخدمة فى عمليات الفرز الميكانيكى

-     Photometric sorting:    

       ويعنمد على خاصية الشفافيةحيث يتم تسليط الضوء على الخامات وعن طريق مدى  نفاذية الضوء يتم الفصل بين المعادن المختلفة لاختلاف درجة  الشفافية لها ويوضح   الشكل التالى احد اجهزة    Photometric .

                           شكل (3-15) يوضح  احد اجهزة (    Photometric sorting)  

   : Radiometric Sorting –

      ويعتمد الفصل فى هذه الطريقه على تسليط شعاع على الخام اثناء مروره على سيربسرعة 1 م /ث وعن  طريق انعكاس هذا الشعاع يتم الفصل عن طريق الاشارات المرسلة الى

Logic unit   .

         والشكل التالى يوضح احد اجهزة Radiometric   

                                      شكل (3-16) يوضح احد اجهزة (Radiometric Sorting)

 3-2-2-2- الفصل بالجاذبية :

-       Heavy medium separation

-       Jigging 

-       Tabling

   3-2-2-2-1-Heavy medium separation    :

فى هذه الطريقة يستخدم الوسط الفاصل ذو كثافة متوسطة  وذلك للفصل بين المعادن ذات الكثافة العالية  وهناك طرق تستخدم ( HEAVY MEDUM SEPARATION) وتزود بتيار مائى يكون فى اتجاه سقوط الجزيئات وبذلك ترتفع كفاءة الفصل ايضاً وتعتمد كفاءة العملية على تجهيز (Conditioning )  الوسط الفاصل وذلك بفصل المواد التى لها تاثير على كفاءة عملية الفصل .

ومن اهم الاعتبارات فى وحدة الفصل هى استرجاع الوسط الفاصل بعد الانتهاء من عملية الفصل  .

3-2-2-2-2-jigging   :

          فى هذة الطريقة يستخدم منخل ثابت توضع فيه الخامات ويتحرك تيار مائى خلال فتحات هذا

         المنخل من أسفل هذا التيار يؤدى الى رفع الخام من فوق المنخل بعد ذلك يتم عمل شفط لتيار

         الماء مما يؤدى الى هبوط الخامات واثناء الهبوط يتم  ترتيب الخام طبقاً للكثافة فالأعلى كثافة

         يهبط سريعاً والأقل فوقه وهكذا .

                ويوضح الشكل التالى احد الاجهزة المستخدمة فى JIGGING

                                 شكل  (3-17) يوضح جهاز (Denver jig)

  يتحرك المكبس في الشكل  (a)  لاسفل ليعمل على دفع الماء خلال فتحات المنخل مما يؤدى الى ارتفاع الخام معة ثم يتحرك لأعلى في الشكل (b)  فيتولد تيار عكسى (شفط ) فتهبط الجزيئات فى صورة طبقات الأعلى كثافة فالاقل وهكذا .

3-2-2-2-3-Tabling   :

        وفى هذه الطريقة كما هو موضح يتم دفع الحبيبات ذات الاحجام الثابتة مع السائل فالجزيئات ذات

        الكثافة العالية تسقط فى اتجاه اهتزاز وميل (table) ، والجزيئات الاقل كثافة تسقط فىاتجاه

        عمودى على اتجاه سقوط الجزيئات ذات الكثافه العاليه وذلك من خلال مرورها فى قنوات فى

        (table) اما الجزيئات الثقيلة فتعبر الحواجز بين القنوات لتتساقط فى الجزء الاول من (table)  .

   ويوضح الشكل التالى   (table shaking )

شكل (3-18) يوضح جهاز (table shaking)

3-2-2-3- الفصل الكهربى Electric separation  :

            هذه الطريقة تعتمد على خاصية هامة وهى خاصية التوصيل الكهربى ؛ وعلىهذا

             الاساس فهى تفصل المعادن الى نوعين  :

         - معادن موصلة للتيار الكهربى (Conductive)  .

         - معادن غير  موصلة للتيار الكهربى (Nonconductive)  .

وعادة مانستخدم مع الرمال السوداء ويشترط فيها ان تكون الخامات جافة حيث تعتمد هذه الطريقة على عمل مجال كهربى فى  (Rotor)يدور وعند سقوط الجزيئات ( الخام ) فالجزيئات الموصلة للتيار الكهربى تفقد شحنتها الى (Rotor) وتصبح كل منهما ذات شحنة متشابهة عندما تنقل شحنتها الى (Rotor) وتنفصل ، اما الجزيئات الغير موصلة فتكتسب الشحنة من (Rotor) وتظل ملتصقة به وتفصل بعيدا عن الجزيئات الموصلة .

3-2-2-4- الفصل المغناطيسى :

      هى احدى طرق التركيز التى تعتمد فى عملية الفصل على خاصية المغناطيسية وتختلف المواد فى

      قابليتها لللانجذاب فهناك خامات لاتتاثر بالمجال المغناطيسى مثل الكوارتز وهناك خامات متوسطة

      المغناطيسية مثل البيريت وهناك خامات شديدة المغناطيسية مثل المجناتيت .

ميكانيكية عملية الفصل :

يتم سقوط الخام على اسطوانة او (Rotor) او(disk)  ممغنط ويتحرك حركة دورانية حول محورة فالخامات المغناطيسية تنجذب الى الاسطوانة وتدور معها ويتم فصلها ،  اما المواد الغير مغناطيسية فانها تندفع بمجرد سقوطها على الاسطوانة نتيجة حركة الاسطوانة حول محورها  .

وعلى هذا فيوجد طريقتان من طرق الفصل المغناطيسى هما :

3-2-2-4-1-الفصل المغناطيسى المنحفض الشدة :

                                           ويستخدم لفصل المواد عالية المغناطيسية  .

        ويوضح الشكل التالى احد اجهزه الفصل المنخفض الشده  وكما هو موضح بالشكل

           حيث يتم فصل الخام الى ثلاثة منتجات مختلفة المغناطيسيه .

                شكل (3-19) يوضح احد اجهزة الفصل المغناطسى المنخفض الشدة

 3-2-2-4-2-الفصل المغناطيسى عالى الشدة  :

                 ويستخدم لفصل المواد المنخفضة المغناطيسية .

  ويوضح الشكل التالى احد اجهزة الفصل عالى الشده المغناطيسيه  .

شكل (3-20) يوضح احد اجهزة الفصل المغناطسى العالى الشدة

3-2-2-5-الفصل بالاذابة : hydrometallurgy

    ويتم  فيها التركيز عن طريق اذابة المعدن الذى يحتوى على الفلز وذلك بواسطة محلول مناسب ،

    ايضا يمكن اذابة الشوائب بحيث يتم فصلها عن المعدن الذى يحتوى على الفلز وبعد عملية الاذابة يتم

    استخلاص الفلز من المحلول ثم تنقية المحلول واسترجاعة ليستخدم مرة اخرى  .

             ويوضح الشكل التالى عملية الاذابة .

شكل (3-21) يوضح تدفق عمليات التركيز بالاذابه

ومن ضمن طرق الاذابة hydrometallurgy  طريقة heapleaching  وفيها يتم تشوين الخام فى شكل كومة ويتم رش محلول الاذابة على الكومة بحيث يذوب الفلز القيم ويتم تجميع المحلول المحمل بالفلز ويتم استخلاصه بطرق مختلفة .

3-2-2-6-التركيز باستخدام البكتريا   bacterial leaching  :

هى احدى الطرق المتقدمة فى عملية التركيز حيث تقوم البكتريا باكسدة المعدن او اختزالة وتحويلة من كبرتيد الى كبريتات مما يسهل عملية الاذابة بطريقة الهيدروميتالورجى  وتشير بعض الدراسات الى ان دور البكتريا يقتصر على انها عامل حفاز يساعد على سرعة التفاعل بالاكسدة او الاختزال ولاتدخل فى التفاعل ولكى تقوم  البكتريا بوظيفتها لابد من تجهيز الوسط الموجود فية المعدن المراد تركيزة او اختزالة واكسدتة حيث يتم تجهيز العوامل التى تؤثر فى زياذة نشاط البكتريا ومن اهمها   درجة الحرارة  والضغط ومعدل التقليب  وقيمة الاس الهيدروجينى (ph  ).

3-2-2-7-الفصل بالتعويم : flotation

وهى من الطرق المتطورة فى عمليات التركيز للخامات تستخدم هذه الطريقة مع الخامات التى لايوجد بينها اختلاف فى الخواص الطبيعية كالمغناطيسية والكثافة . وذلك لانها تعتمد على تغيير طبيعة احد معادن الفصل كما سياتى توضيحة ؛

وهى ايضا من اكثر العمليات تكلفة حيث انها تحتاج الى عوامل مساعدة reagent  بصورة كبيرة حتى تتم العملية .

ميكانيكية عملية التعويم: :

يتم تغيير طبيعية احد المعدنين من محب للماء(hydrophllic)  بمعنى انه يغطس فى الماء الى كارة للماء

  (hydrophobic) بمعنى انه لا يغطس فى الماء وذلك بامتصاص عامل مساعد على سطحه هذا العامل يسمى (collector)   حيث يغيير من طبيعته ويجعلة كاره للماء وعن طريق ضخ هواء من خلال (pump)  فتتكون فقاعات فى الماء وتصعد هذه الفقاعات فى السطح وتاخذ معها المعدن الكارة  للماء .

       وتتم هذه العملية كالتالى :

       1 – طحن الخام الى حجم مناسب بعملية التعويم  .

   2- اعداد وسط التعويم medium  flotation  وذلك بازالة المواد الناعمة منه  والتى تعوق وصول ال  Collector الى سطح المعدن عن طريق اختلاف  الشحنة .

      3 - وضع المعدن فى السائل ويترك الوسط فتره قليله حتى يتجانس  المعدن مع  السائل .

       4-  وضع الخليط فى خلية التعويم واضافة العوامل  المساعدة  .

       5 - عن طريق التقليب وضح الهواء تتكون فقاعات فتحمل معها المعدن الكاره للماء الى اعلى  ويتم كشطها من على  السطح .             

      6- يوخذ المعدن بعد ذلك ويغسل ثم يخفف وبعد ذلك تجرى علية عمليات  الاستخلاص المناسبة .

ويوضح الشكل التالى خلية التعويم  التى تتكون من وعاء يحتوى على الماء والعوامل المساعده ) (reagent وايضا تتكون الخليه من (agitator)   للتقليب وتكسير الفقاعات الكبيره الى احجام صغيره وتتكون هذه الفقاعات عن طريق (impeller)  الذى يضخ الهواء الذى يكون الفقاعات  وتصعد الفقاعات حاملة للخامات الكارهه للماء وتكشط من على سطح الماء ويتم تجفيفها  واجراء العمليات التاليه  .

شكل (3-22) يوضح خلية التعويم

ويوجد العديد من اجهزة التعويم حيث تنقسم الى نوعين رئيسين :

          1-  (Pneumatic) :  وهى الاجهزة التى تستخدم الهواء  للتقليب ولعمل الفقاعات .

      2- :(Mechanical) وهى الاجهزه التى تستخدم impeller فى عملية التقليب .

اهم العوامل التى تؤثر فى كفاءة عملية التعويم :

1- حجم الجزيئات : يجب الا يزيذ عن  5 .مم ولايقل عن( 5-10 )ميكرون وذلك لان الاحجام الكبيرة لايمكن حملها  الى السطح عن طريق الفقاعة والاحجام الصغيرة تستهلك عوامل مساعدة reagent  كثيرا .

2-كثافة الوسط  :  حيث يجب ان تكون كثافتة مابين 40% الى 35 % من محتوى الوسط من الصلب .

 3-درجة الحرارة : من 15-20 درجة واحيانا نحتاج الى رفع درجة الحرارة  .

4-حجم الفقاعات : ويتم التحكم فيها عن طريق عملية التقليب وضخ الهواء وبعض المواد المساعدة

                    التى تعمل على بقاء الفقاعة بدون انفجار فترة بسيطة تسمح بقشطها من على

                     السطح  .

5-كميات المواد المساعدة المضافة  .

6-قيمة  ph :  التى تتغيير عندها شحنة سطح المعدن وعلى هذا يتحدد نوع الcollector)  ) الذى

                 يضاف الى الوسط  .

7- معدل الهواء  .

3-2-3- تجهيز وتركيز خامات الحديد والسبائك الحديديه المصرية :

 3-2-3-1- خامات الحديد :

         تحتاج صناعة الحديد والصلب سواء بالافران العالية والمحولات او بافران الاختزال المباشر

        الى خام حديد ذى مواصفات معينة من حيث الحجم ونسبة محتوى الفلز  .

        وبالنسبة لخام الواحات البحرية فان متوسط نسبة الفلزية تتجاوز 51% حديد مما يجعلة مناسبا

          لانتاج

        الحديد والصلب سواء بالافران العالية والمحولات او بالاختزال المباشر  .

        ويتم اختزال حجم الخام المستخرج الى احجام مناسبه للعمليات الميتالورجيه لذلك يتم تكسير

        الخام وطحنه للوصول الى الاحجام المناسبة  .

عمليات التكسير (Crushing) :

     والتكسير يتم فى مرحلتين  هما التكسير الاولى والتكسيرالثانوى  .

التكسير الاولى : (primary crushing )  

             بعد استخراج الخام يتم تكسير ة تكسير اوليا بالكسارات التالية  .

الكسارة الفكية  : (jaw crushing)    

           يتم تغذية الكسارة الفكية عن طريق صوامع يخزن فيها الخام المستخرج لدخول  الكسارة ويتم

          التكسير بواسطة فكين احدهما ثابت والاخر متحرك وتصل طاقة  الكسارة الى 1000 طن

          /ساعة ايضا نستقبل الخام باحجام تتراوح من 1 م الى 1.5 م ونتج احجام تصل الى 30سم  .

          ويوضح الشكل التالى الكسارات الفكية  .

شكل (3-23) يوضح الكسارة الفكية (jaw crusher)

الكسارة الدوارة  (gyratory crusher) :

              عبارة عن عمود يحمل راس التكسير التى على شكل مخروط وتتحرك حركة  دورانية

              داخل وعاء التكسيرBawel) )وتتميز بالسعة الكبيرة حيث ان الطاقة الكسارة الدوارة  اكبر

             من

الكسارة الفكية

              وتوضح الصوره  التاليه الشكل العام للكساه الدواره  (gyratory crusher) .

شكل (3-24) يوضح الكساره الدواره (gyratory crusher)

التكسير الثانوى (secondary cushing) :

 تحتاج الخامات الناتجة من التكسير الاولى الى مرحلة اخرى من التكسير وذلك لتقليل الاحجام الناتجة الى احجام مناسبة لعمليات الطحن وتعتبر الكسارة المخروطية ((Cone crushing اهم انواع الكسارات الثانويه والتى تستخدم فى تكسير خام الحديد وتستقبل الكسارة المخروطية ((Cone crushing خام حجمة 30 سم وتتنتج احجام تتراوح بين 2.5 سم الى  3 سم وهى تعتبر نوع مطور للكسارة الدوارة  (gyratory crusher) وتتميز بسرعتها العالية وزاوية راس المخروط (راس التكسير) اكبر من راس المخروط فى الكسارة الدوارة .

           يوضح الشكل التالى الكسارة المخروطية ((Cone crushing :

شكل (3-25) يوضح الكساره المخروطيه (cone cruaher)

عمليات الطحن (grinding):

      تعتبر العملية الاخيرة من عمليات اختزال الخام حيث يتم اختزال الحجم من   2.5 سم الى احجام

      تناسب عمليات التجهيز للفرن العالى ويتم الطحن بواسطة  طاحونة القضبانRodmill  او طاحونة

     الكرات Ballmill   .

      تدور الطاحونة حول محورها وتكون مائلة بزاوية 3 درجة مئوية يندفع الخام نتيجة الحركة

      الدورانية حيث يوجد فى نهايتها منخل يسمح بمرور الخام الذى تم طحنه الى الاحجام المناسبة

     وتحدث عملية الطحن نتيجة صدم الكرات او القضبان بالخام ايضا وصدم الخام ببعضه وعادة تستخدم

     الطاحونة علىالاحجام الاصغر وطاحونه القضبان مع الاحجام الكبيرة .

 عمليات النخل : Screening :

      واثناء عملية التكسير والطحن تستخدم المناخل المناسبة لذلك لفصل الاحجام الناعمة وحجز الاحجام

      الكبيرة ليعاد تكسيرها مرة اخرى وذلك تعمل على توفيز جزء كبير من الطاقة ويستخدم قبل

      الكسارات الاولية مناخل القضبانGrizzly  التى تميل بزاوية 45 درجة مئوية فينزل الخام عليها

      وذلك لفصل  الاحجام الكبيرة ويتم تكسيرها للكسارات الاولية اما الخامات الصغيرة التى تناسب

      الكسارات الثانوية فيتم تكسيرها بالكسارات الثانوية ؛ اما بالنسبة  للمناخل المتحركة مثل

   Vibrating screen       فتستخدم قبل مرحلة التكسير الثانوى ومع عمليات  الطحن وهى عبارة عن

     عدة مناخل مرتبه فوق بعضها فى Frame  حيث يتم تصنيف الخام الى عدة احجام مختلفه وتعمل

     هذة المناخل بالحركه الاهتزازية بواسطة محرك كهربى مما يساعد على هبوط الخام الذى لة حجم

      اصغرمن فتحة المنخل وبذلك يتم توفير جزء كبير من طاقة  التكسير والطحن  .

3-2-3-2- خامات الفحم :

        يعتبر الفحم عنصراُ مهماُ فى صناعة الحديد والصلب حيث يزود الصناعة باكثر من 80%

        من الطاقة الحرارية ولابد من تجهيز الفحم وفصل الشوائب ثم تحويل الفحم الحجرى الى

        فحم الكوك الذى يدخل فى الصناعة وتبدا عملية التجهيز للتكسير والطحن الى احجام

        مناسبة لعمليات الفصل وتوجد طريقتان للتخلص من الشوائب هما:

1-  طريقة التعويم (Flotation)  : 

                   وقد سبق الاشارة اليها فى طرق التركيز .

2-  طريقة الفصل بالجاذبيه  : 

         وفيها يتم استخدام وسط فصل له كثافة بين الطفلة والفحم وبعد فصل  الشوائب تتم عملية

         تكويك ليصبح الفحم مناسبا لانتاج الحديد والصلب وذلك لان معظم انواع الفحم تتحول

         فى الفرن الى كتله لزجة مما يسبب عرقلة التفاعلات فى الفرن بعكس الكوك الذى يحترق

         من الخارج ومن الداخل وذلك لكونه مساميا وايضا يعطى درجة حراره عالية لان قابليته

          للاشتعال اقل من فحم الحجرى .

         ايضا فى عمليات  التكويك يتم التخلص من الزيوت ونسبة الرطوبه بحيث لايحدث ارتفاع

        الضغط داخل الفرن العالى نتيجة وجود الزيت فى الفحم .

3-2-3-2-1- تكويك الفحم :

                هى عملية حرق الفحم بمعزل عن الهواء الجوى وذلك فى أفران التكويك  .

   أفران التكويك :   تتكون افران التكويك من بطاريات وكل بطارية تتكون من 50 الى 70فرن

         هذه الافران موضوعه فى خط مستقيم والفرن تترواح سعته من 16 الى 20 طن وهو عباره

         عن غرفة مستطيلة طويله وضيقه فى الصلب المبطن بالطوب الحرارى وتقوم البطاريه على

       ثلاثة اجزاء رئيسية   .

   1 - غرف التكويك :

         ويتم فيها تكويك الفحم وهى عملية شبه مستمرة لأن البطانة تتلف اذا ما تركت

         لتبرد ﺇلى أقل من 1000 درجة مئوية وغرف التكويك لها بابان جانبيان شديدا

        الاحكام يقفلان على شحنة الفحم ويمنعان دخول الهواء .

 2- غرف التسخين :

      وتوجد بعد كل غرفة تكويك وتتكون من عدد كبير من القنوات تكون على الجانب

     لغرفة التكويك لتامين تسخين الفحم تسخينا منتظما حتى 2000 درجة مئوية والحرارة

     اللازمة لحرارة التكويك تتولد من حرق بعض الغازات التى تتصاعد اثناء العملية

     نفسها بعد ان تخلط بغاز الفرن العالى وينصهر الفحم ابتداء من الطبقه الملاصقه

     للجدران حتى مركز الشحن ويتحول الى كوك وتسمى هذه العملية للتقطير الاتلافى .

    3- غرف استرجاع الحرارة :

         وتوجد تحت غرف التكويك وغرف التسخين وهى على شكل مبادلات حراريه ويتم

          تسخين هواء الاحتراق بواسطة هواء العادم الساخن  وتستمر عملية التقطير

         الاتلافى حوالى 16 ساعة وبعد ذلك ينقل الكوك الى  برج التبريد حيث يبرد الكوك

         سريعا بالماء لمنعه ان يحترق عند ملامسته بالهواء ثم يخفف وينقل الى عملية التلبيد.

وظيفة فحم الكوك :

         1- اعطاء حرارة لازمة لكى يتم التفاعل .

  2- اختزال اكاسيد الحديد  .

  3- حمل الشحنة اثناء هبوطها فى الفرن العالى  .

4 - ذوبان فى الحديد مما يقلل درجة الانصهار .

مواصفات فحم الكوك المناسبة لصناعة الحديد

            1- انتظام الحجم  .

            2- قوة صدم عالية  .

            3- قوة احتكاك عالية  .

            4-  نسبة الماء يجب ان تقل عن 6% والرماد  اقل من 10%

                   والكبريت اقل من 1 % .

3-2-3-3- الحجر الجيرى والدولوميت:

عمليات التجهيز والتركيز لتلك الخامات تشبه نظيرتها فى بقية الخامات حيث تحتوى على خطوات متماثلة مثل التحكم  فى الحجم من تكسير ونخل وطحن وقد تتم هذه العمليات سواء قريبا من المصنع او بعيدا عنه حسب حجم الغاز ونوع المنجم والمسافة اللازمة لشحنه  وعادة مايكون مصنع التركيز بجوار منطقة الشحن واختيار معدات التركيز تعتمد على حجم مصنع التركيز والخواص الطبيعيه للخام   وعادة يتم التكسير الاولى  بالكسارة الفكية (Jaw crusher) ويمكن ان تستخدم( Impact crusher) والتكسير الثانوى يتم بالكسارة  المخروطية Conical crusher  وعمليات النخل من العمليات الحرجة ﺇنتاج الحجر الجيرى والدولوميت المعد للصناعة حيث يتم عن طريقها التحكم فى حجم الجزيئات النهائيه الخارجه كمنتج نهائى حيث انها مرحله من المراحل الاخيرة  فى التركيز والخام المستخرج عادة يحتوى على بعض الرطوبة ونتيجة لذلك فان الجزيئات الناعمة تلتصق بالجزيئات الكبيرة لهذا   الخام .

وتحتوى طرق تركيز هذا الخام على وحدة غسيل ﻹزالة هذا الناعم وبالتالى رفع تركيزوجودة الخام ويترتب على  استخدام وحدات الغسيل واحتواء الخام على رطوبة وجود عمليات تجفيف وتكون قبل مراحل النخل وعندما تكون منتجات الحجر الجيرى والدولوميت جاهزة  للصناعة يتم تخزينها قبل مرحلة الشحن وقد تخزن فى صوامع التخزين او فى مناطق  مفتوحة والذى يتحكم فى ذلك حجم وطبيعة المنتج ومن الجدير بالذكر ان وحدات التحكم الالكترونية وجدت طريق الان فى هذا المجال حيث اصبحت مصانع التجهيز والتركيز اكبر واكثر تعقيدا  ومن الملاحظ ان الطرق  التقليدية تعطى كفاءة عالية اكثر منها  .

3-2-3-4- خام السيليكون :

- يعتبر السيليكون هو المكون الرئيسى –للكوارتز الذى يتواجد بكميه كبيره فى القشره الارضيه حيث يعتبر ثانى عنصر مكون للقشره الارضيه حيث تبلغ نسبته فى القشره الارضيه 27.72% ويتميز خام السيليكون (الكوارتز) بوجوده بوفره فى مصر .

لذلك لاتجرى عمليات تركيز على خام السيليكون  وما يجرى عليه هو فقط اختزال للأحجام بالكسارات الأولية والثانويه والطواحين  .

وتعتبر نسبة السيليكون فى الكوارتز مناسبه لعملية انتاج سبيكه الفيرو سيليكون

3-2-3-5- خام الفاناديوم :

تستخدم خامات الفاناديوم ﻹنتاج سبيكة الفيروفاناديوم وايضا يدخل العنصر فى الكثير من السبائك واهم خاماته الكارنوتيب وتتمتع خاماته بخاصية مهمة وهى انها سهلة التكسير ويصعب تركيزها وتبدا عملية التركيز بين المناجم بعملية الفرز اليدوى حيث يلتقط الخامات الغنية بالفاندوم (15:10 ) %ويتم التعرف عليها بلونها المميز اما المواد الفقيرة بالخام فيتم تكسيرها وكلسنتها لتعطى مركزا يحتوى على نسبة 25 : 15 % من الفاناديوم وبعد ذلك تجرى عمليات التكسير والطحن لناتج الكلسنة والفرز اليدوى وتجرى عملية تحميص الخام مع كلوريد الصوديوم وتقليبة فى وجود مادة قاعدية ينتج من ذلك فاندات الصوديوم ثم يترسب خامس اكسيد الفاندوم عند اضافة حمض الكبريتيك ثم يجفف الراسب ثم يصهر وبذلك نحصل على 90 : 85 % من الراسب والنسبة الباقية عبارة عن اكسيد الصوديوم ومن الصعوبات التى تواجه هذه الطريقة هى تكون فاندات الكالسيوم عند وجود الجير فى الخام ويمكن التغلب على هذه المشكلة بإضافة البيريت إلى الشحنة حيث تكون أملاح الكالسيوم والحديد غير ذائبة ويمكن التخلص من الكالسيوم بعد اﻹنتهاء من تحضير خامس اكسيد الفاناديوم إذ يتم اختزاله لتكوين سبيكة الفيروفاناديوم واﻹختزال يتم بالسليكون والالومنيوم والكربون وذلك لتجنب تكوين كربيد الفاناديوم وفى هذة الحالة تحتوى السبيكة على 6 : 4 % كربون لذلك لايمكن استخدام تلك السبائك فى تصنيع الصلب لذا فإن أكثر العناصر اختزالا هو عنصر السيلكون والالومنيوم حيث يتم التفاعل كالاتى :

                          2/5V₂O ₅+Si                     4/5V+SiO₂

حيث يتكون خامس اكسيد الفاناديوم واول اكسيد الفاناديوم قبل الوصول الى الفاناديوم ويتكون سيليكات الفاناديوم التى تعوق عملية الإختزال ثم يضاف للشحنة الجير الحى حيث يرتبط اكسيد الكالسيوم مع السيليكون ويعوق تكوين سيليكات الفاناديوم كما فى التفاعل  :

                   2/5V₂O ₅+Si +2CaO                      4/5V+2CaO. SiO₂                  

 نظرا لأن إختزال خامس اكسيد الفاناديوم يتطلب درجة حرارة عالية لذلك تجرى عمليات ألإختزال فى الفرن الكهربى ويضاف السيلكون فى صورة سبيكة الفيروسيلكون  .

3-2-3-6-خام الكروم:

   يستخدم الكروم فى سبيكة الفيروكروم كعنصر اضافى فى الكثير من السبائك مثل سبيكة الفيرونيكل

   ومن اهم الطرق المتبعة فى عملية التجهيز والتركيز هى الفرز اليدوى او بالطرق المتطورة وايضا

   يتم التركيز بطرق الفصل بالجاذبية وتصل نسبة التركيز الى 50  : 55 %للكروم ومن اهم عيوب

   عمليات التركيز لخام الكروم انها لا تحافظ على نسبة الكروم : نسبة الحديد هى 1 : 3 ولكن

   التركيز يعمل رفع نسبة الكروم فى الخام  .

  وبهذا يصعب الحصول غلى سبيكة الفيروكروم 60 : 70 % لذلك يجب العمل على عدم رفع نسبة الكروم لدرجة تعوق انتاج السبيكة وعند احتواء الخام على ماجنتيت فانة يسبب الكثير من المشاكل ولذلك يجب التخلص منه بالفصل المغناطسى .

3-2-3-7-خام التيتانيوم:

لايتم تركيز التتانيوم فى مصر ولكن يتم تجهيزه(التكسير والطحن) الى أجسام مناسبة فى الصناعة ويعتبر خام التيتانوم المستخرج من ابو غلقة ملائما لاستخلاص المتالورجى حيث يحتوى على أكسيد تيتانيوم بنسبة 34.6 :38.6 %  وأكسيد حديد  36.1: 36.8 %  وأكسيد فاناديوم 27:28 %  وتشير الدراسات ان كل 2 طن من خام الإلمينيت يمكن ان ينتج 1 طن من خام اليتتاتنيوم الذى يعطى بعد معالجتة تيتانيوم اسفنجى ومنتجات ثانوية قدرها 590 كجم الى 685 كجم ومع ذلك فإن الشركة المالكة التى لها حق الإستغلال تعمل على إهدارة وبيعه .

3-2-3-8- خام المنجنيز  :

       يستخدم خام المنجنيز لعمل سبيكة الفيرومنجنيز ولكن لكى تكون صالحة للاستخدام لابد من معالجة

       الخامات حتى  تصبح مناسبة ﻹنتاج الفيرومنجنيز لذلك يجب ان لا تقل خامات  المنجيز عن تركيز

       47% واهم الشوائب الموجودة هى الالومنيوم والسيلكا واكسيد الحديد والأكثر ضررا هو الفوسفور

       الذى يجب التخلص منه وفى بعض الاحيان اذا كانت نسبة الفوسفور عالية اولا يمكن التخلص منه

       فيوصى بعدم استخدام هذا الخام على الاطلاق وتبدا خطوات التجهيز والتركيز كالتالى :

 -   يتم تكسير وطحن الخام الى أحجام مناسبة لعملية الغسيل .

 -   يتم الغسيل لفترة طويلة وأحيانا يتم بالماء والصابون أو بعض المكونات الزيتية  بنسبة

      22 %فى الماء وذلك للتخلص من محتوى  الطفلة الموجودة فى الخام  .

    -  بعد ذلك يتم النقل لمنتجات الغسيل بواسطة المناخل الهزازة وتطحن  الاحجام الكبيرة ثم

       تجرى عملية التلبيد الناعم وفى هذه الحالة نحصل على خام بنسبة  48% ومن الملاحظ

       ان هذه الطريقه لاتتناسب مع  جميع خامات المنجنيز لان المنجنيز يكون فى صوره

       متقاربه من السيلكات والاكاسيد وخصوصا الخامات الفقيرة حيث تكون خامات المنجنيز فى

       صورة كربونات ويكون المنجنيز بداخل هذه التكوينات لذلك يجب طحن الخام جيدا

        وافضل الطرق لتركيز الخامات الضعيفة هى عملية الاذابة  حيث يعاج بحمض الكبريتيك

       ويزول المنجنيز فى صورة كبريتات منجنيزوالشوائب فى صورة الومنيوم وحديد وسيلكا

       وتتم هذة العمليةعند =5.2  pH وتصل نسبة استرجاع المنجنيز الى 60%واحيانا تتم

       الاذابة بواسطة محلول الامونيا عند =9  pH حيث يترسب اكسيد المنجنيز وتذوب

       الشوائب بشرط استخدام الحرارة  والتهوية وتصل نسبة استرجاع  المنجنيز الى 95% .

3-2-4- تجهيز الخام  للفرن العالى :

الخام الذى يدخل الفرن العالي يكون كتلاَ ذات مسامية عالية لذلك يلزم عملية تجميع الحبيبات الناعمة الى كتل بطريقتين هما

3-2-4-1- عملية التلبيد sinetring :

   تتم فى جهاز التلبيد حيث يوضع الخام  فوق حصيرة مثقبة ويوضع فوقه طبقة من الفحم ويتم عمل

   مصدر للحرارة  من أعلى وشفط الهواء من أسفل ويوضع اسفل الشحنة طبقة صغيرة مSINTER     حتى لايلتصق الخام بالحصيرة ويعمل الفحم كمصدر للحرارة وتنتقل الحرارة من أعلى الى أسفل

   تتحرك الحصيرة أثناء المشوار وتكون قد تمت عملية التلبيد فيتم تفجيرها ذاتيا تحدث عملية التجميع

   للحبيات الناعمة عند درجة 12500 درجة مئوية حيث يتعجن السطح الخارجى ويلتصق ببعضه

   ونحصل على مسامية عالية .

ويوضح الشكل التالى حصيرة التلبيد والتى يتم عمل تلبيد للخام فيها قبل دخوله الفرن العالى . 

شكل (3-26) يوضح ماكينة التلبيد

3-2-4-2-عملية التكوير  pellitizing:

  هى عملية حديثة لتجميع الحديد وتماثل عملية التلبيد والفرق بينهما ان مدخلات عملية

  التكوير تتكون  من خام حديد عالى الدرجة وحجم حبيباتة اصغر بكثير من المستخدم فى

 عملية التلبيد وتبدا العملية بانتاج مكونات طرية تتكون من الخام والحجر الجيرى والفحم

  حيث يتم شحن المخلوط فى اسطوانة  تكرير تحتوى على رطوبة بنسبة 8% لتشكيلة الى

  كور ويتم شحن المخلوط فى كرس تكوير بعد إنتاج المكورات الطرية توضع فوق الحصيرة

  المتحركة ويوضع تحتها طبقة من الكرات المحروقة لحماية  المكوارت الطرية الالتصاق

  بالحصيرة .

الحمد لله الذي بنعمتة تتم الصالحات