به‌دنبال بهینه کردن مصرف آب در معدنکاری و صنایع معدنی

به گزارش می متالز، از این‌ رو چه در استحصال مواد معدنی و چه در کارخانه‌هایی که به گونه‌ای از مواد معدنی برای تولید استفاده می‌کنند باید به سمت روش‌های خشک و استفاده بهینه از آب پیش رفت. بنابراین در همایشی که چند وقت پیش در سازمان زمین‌شناسی برگزار شد، در بخش‌ها و صنایع معدنی مختلف، مقاله‌ها و گزارش‌هایی برای استفاده بهینه از آب ارائه شد تا مدیریت آب در این حوزه‌ها بیش از پیش مورد توجه قرار گیرد.

استحصال منیزیم از دریاچه ارومیه

محمدعلی شیخ محسنی، استادیار دانشگاه ارومیه در پنلی تخصصی در همایش «مدیریت آب در صنایع فرآوری مواد معدنی» با ارائه گزارشی با عنوان «پیشنهاد یک روش خشک بدون مصرف آب برای استحصال منیزیم از نمک دریاچه ارومیه» گفت: دریاچه ارومیه با توجه به ویژگی‌هایش یک دریاچه منحصر به‌ فرد نه‌ تنها در ایران بلکه در جهان است. یکی از ویژگی‌های این دریاچه، وجود املاح معدنی فراوان است اما این دریاچه به دلایلی چون کم شدن نزولات آسمانی و مصرف بی‌رویه آب‌های زیرزمینی در اطراف آن، خشک شده است. محسنی در ادامه عنوان کرد: خشک شدن دریاچه ارومیه تهدیدهای بسیاری برای این منطقه ایجاد کرده است که از جمله این تهدیدها می‌توان به تهدیدهای زیست‌محیطی چون ایجاد ریزگردهای نمکی و شور شدن آب شرب شهرهای اطراف اشاره کرد. وی در ادامه با توجه به احیای دریاچه و مواضع متضادی که در این زمینه وجود دارد، عنوان کرد: برخی معتقدند به احیای دریاچه نیازی نیست، چراکه ممکن است بسیار هزینه‌بر باشد یا در صورت انتقال آب ممکن است تمام سفره‌های زیرزمینی آب اطراف دریاچه شور شود. البته در مقابل، برخی هم معتقدند که باید بتوان این دریاچه را دوباره احیا کرد. جدا از اینکه احیای دریاچه ارومیه ممکن است یا نیست و احیای آن از نظر اقتصادی به‌صرفه است یا خیر، موضوع این است که می‌توان از تهدید به‌وجود آمده استفاده کرد. محسنی در ادامه توضیح داد: دریاچه ارومیه بزرگترین ذخیره معدنی کشور است. از این رو اگر بتوانیم از این منبع به‌ درستی استفاده کنیم، می‌توانیم این تهدید را به فرصت تبدیل کنیم. می‌توان از این مواد معدنی بهره بیشتری برد، مشاغل جایگزین ایجاد کرد و تهدید ریزگردهای نمکی را به کمترین میزان رساند. وی در ادامه با اشاره به مواد معدنی موجود در دریاچه، توضیح داد: ۲۰ نوع املاح معدنی به میزان ۵۰ میلیارد تن در دریاچه ارومیه موجود است که مهم‌ترین آنها سدیم، پتاسیم، منیزیم، بور، کادمیوم و وانادیوم هستند. این استادیار دانشگاه افزود: یکی از مهم‌ترین منابع غنی در دریاچه ارومیه، منیزیم است به گونه‌ای که از شورابه‌های این دریاچه می‌توان ۵/۷ میلیون تن منیزیم تولید کرد اما مشکل اصلی روش‌های استحصال منیزیم از نمک دریاچه و شورابه‌های آن، مصرف زیاد آب است. محسنی در ادامه توضیح داد: با توجه به شرایط کم آبی در کشور باید به‌دنبال روش‌های خشک استحصال منیزیم بود. این روش که به «روش خشک» معروف است می‌تواند به بازدهی اقتصاد بالا، کاهش مشکلات زیست‌محیطی و از همه مهم‌تر کاهش مصرف آب بینجامد. وی با اشاره به روش‌های استحصال منیزیم خاطرنشان کرد: به‌ٌطور کلی، از روش‌های استخراج فلز منیزیم از آب دریا، شورابه‌ها یا کانی‌های معدنی می‌توان به روش‌های الکترولیتی، روش احیای حرارتی و روش‌های جدید علمی اشاره کرد. این استاد دانشگاه عنوان کرد: استحصال منیزیم با روش‌های احیای حرارتی شامل سیلیکوترمیک، پیدجون، مینتک، مگناترم، آلومینوترمیک و کربوترمیک است. البته ایراد مهم این روش‌ها، بهای بالا، مصرف انرژی بالا و هزینه نیروی کار زیاد است. محسنی افزود: دریاچه ارومیه بیشتر در برگیرنده سولفات منیزیم آبدار هالیت است. فرآیند تجزیه شدن سولفات منیزیم در صورتی که آبدار باشد، صرف نظر از تعداد مولکول‌های آب موجود در بلور، در دماهای زیر ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد دهیدراته شده که سبب می‌شود آب خود را از دست بدهد. وی توضیح داد: با روش خشک و بدون مصرف آب می‌توان استحصال منیزیم را انجام داد. در این روش، آزمایش عملی تولید اکسید منیزیم از نمک دریاچه ارومیه در مرحله نخست با اعمال دمای۲۰۰ درجه سانتی‌گراد سبب افزایش درصد منیزیم و خشک شدن نمک و خروج آب کریستاله می‌شود. در مرحله دوم دمای ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد اعمال می‌شود که باعث خروج گازهای O۲ و SO۲ و تبدیل منیزیم به اکسید منیزیم می‌شود. در مرحله سوم اعمال دمای ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد در حضور کک انجام می‌شود. این استاد دانشگاه در نهایت تاکید کرد: مقدار فراوانی منیزیم در نمک دریاچه ارومیه وجود دارد که استحصال آن می‌تواند تهدید خشک شدن دریاچه را به فرصتی برای رونق اقتصادی منطقه از نظر تولید و اشتغال تبدیل کند. در نهایت نتایج پژوهش نشان داد که منیزیم موجود بیشتر به فرم منیزیم سولفات بوده و تنها کانی اصلی مزاحم، هالیت است. از این‌رو با بررسی منابع علمی، روشی خشک و بدون مصرف آب برای استحصال منیزیم از نمک دریاچه ارومیه پیشنهاد شده تا تولید این عنصر با کم‌آبی منطقه سازگار باشد. روش پیشنهاد شده یعنی احیای رکربوترمیک با اعمال دمای پایین‌تر از ۷۵۰ درجه سانتی‌گراد می‌تواند منیزیم اکسید شده با خلوص بالا را از نمک دریاچه ارومیه جدا کند.

صرفه‌جویی آب در مس سرچشمه

همچنین در همایش «مدیریت آب در صنایع فرآوری مواد معدنی» محمدرضا گودرزی، دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه شهید باهنر در یک پنل تخصصی به ارائه گزارشی با عنوان «افزایش کارایی تیکنر باطله مجتمع مس سرچشمه با طراحی و راه‌اندازی حلقه کنترل گشتاور» پرداخت و اظهار کرد: تیکنرها تجهیزاتی هستند که به‌طور گسترده در فرآوری مواد با هدف آبگیری به کار می‌روند. عوامل تعیین‌کننده‌ای کارآیی عملکرد تیکنر را بهتر می‌کنند که شامل گشتاور، سطح کل، فشار کل، دبی خوراک، دبی ته‌ریز، دانسیته ته‌ریز، شفافیت آب سرریز و کیفیت، مقدار و تعداد نقاط اضافه شدن فلوکولانت هستند. گودرزی در ادامه با اشاره به ویژگی‌های تیکنرهای باطله مجتمع مس سرچشمه عنوان کرد: تعداد تیکنرها ۵ عدد است که قطر آنها به ۳۱/۹ متر می‌رسد. ارتفاع دیواره بیرونی آنها به ۳/۵ متر و ارتفاع در مرکز آنها به ۶/۴ متر می‌رسد. نرخ جامد ورودی آنها ۱۱۰۰ تن بر ساعت است و جامد خوراک آنها به ۲۵درصد می‌رسد. درصد جامد ته‌ ریز به ۴۵ درصد و گشتاور مجاز آنها به ۲۰درصد می‌رسد که تمامی این تیکنرها مجهز به شبکه رقیق‌سازی طبیعی هستند. گودرزی در ادامه توضیح داد: طرح اولیه در حقیقت کنترل دانسیته ته‌ ریز بازشدگی شیر ته‌ریز است که در این طرح اولیه، ملزومات راه‌اندازی شامل کالیبره بودن دانسیته‌سنج‌ها، کالیبره بودن و عملکرد مناسب شیرهای کنترلی ته‌ریز و اطمینان از پر بودن مسیرها برای نمایش درست دبی‌سنج‌هاست. وی با اشاره به محدودیت‌هایی که در این طرح وجود دارد، عنوان کرد: محدودیت‌هایی شامل از کالیبره خارج شدن دانسیته‌ سنج‌ها در زمان کوتاه، آبگیری نشدن حداکثری و احتمال متوقف شدن تیکنر به‌دلیل افزایش گشتاور هنگام رسی بودن سنگ معدن وجود دارد. وی در ادامه با اشاره به مزایای طراحی و راه‌اندازی حلقه کنترل گشتاور عنوان کرد: از جمله مهم‌ترین مزایای این طرح می‌توان به آبگیری حداکثری اشاره کرد. گودرزی در ادامه افزود: در کل می‌توان عنوان کرد که حلقه‌های کنترلی نصب شده روی تیکنرهای باطله مجتمع مس سرچشمه به دلایلی مانند نبود اعتماد به اندازه‌گیری‌های انجام شده به وسیله دانسیته‌سنج‌های هسته‌ای از مدار خارج شد و این موضوع سبب استفاده نکردن از این حلقه و کاهش بازیابی حداکثری آب شد. گودرزی تاکید کرد: حلقه کنترل گشتاور تیکنر با تغییر میزان بازشدگی شیرهای ته‌ریز تیکنر باطله ۵ مجتمع مس سرچشمه، طراحی و راه‌اندازی شد. همچنین حلقه کنترل گشتاور با میزان بازشدگی شیرهای ته‌ریز باعث بازیابی حداکثری آب در شرایط مختلف شد. وی افزود: از این‌رو مشخص شد که کنترل گشتاور به‌طور غیرمستقیم کنترل خط کل را نیز انجام می‌دهد. از سوی دیگر راه‌اندازی حلقه کنترل گشتاور باعث افزایش ۴درصدی جامد ته‌ریز تیکنر شد. راه‌اندازی حلقه کنترل گشتاور نیز باعث جلوگیری از هدرروی ماهانه ۱۴۵ هزار مترمکعب آب شد که در صورت اجرای این حلقه روی همه تیکنرها، کمترین میزان صرفه‌جویی ۷۲۴ مترمکعب آب در ماه قابل دستیابی است.