کانه آرایی

مقدمه
کانه آرایی مجموعه عملیاتی است که بر روی ماده معدنی ، پس از استخراج انجام می‌شود تا آن ماده را قابل مصرف کند. هر ماده معدنی که بطور اقتصادی قابل بهره برداری باشد کانه (ore) نامیده می‌شود. هر کانه متشکل از تعدادی کانی است که حداقل یکی از آنها کانی با ارزش موجود در ماده معدنی است و در حقیقت ماده معدنی برای دستیابی به آن کانی استخراج می‌شود، سایر کانیهای متشکله ماده معدنی را گانگ می‌نامند.
    



تاریخچه کانه آرایی
نخستین دوره زندگی بشر ، عصر حجر نام گرفته است. بشر اولیه برای ساخت آلات و ابزار مورد نیاز خود به موازات گیاهان از رنگ استفاده می‌کرد که آثار زیادی از آن در حفاریهای باستان شناسی بدست آمده است. برای ساخت این ادوات سنگی ، شناخت خواص آنها برای بشر اولیه ضروری بوده است. بنابراین یکی از اولین علومی که بشر سعی در فراگیری آن کرد، سنگ شناسی و کانی شناسی بود. در کنار این دانش انسان نیازمند فنونی برای جدا کردن سنگ یا کانی مورد نظر از سایر کانیها بود. بنابراین می‌توان گفت که انسان از عصر حجر در پی دستیابی به روشهای حتی‌المقدور ساده برای کانه آرایی بوده است. شواهد زیادی از کانه آرایی و ذوب مواد معدنی از دوران پیش از تاریخ موجود است.
هدف از کانه آرایی
هدف از عملیات کانه آرایی در بیشتر موارد جدا کردن کانی یا کانیهای با ارزش از گانگ است. کانه استخراج شده ، از شروع عملیات کانه آرایی ، بار اولیه نامیده می‌شود. پس از مجموعه عملیات کانه آرایی ، محصولی به نام محصول آراسته تولید می‌شود که مشخصات فی آن توسط مصرف کننده مشخص شده است. این مشخصات شامل عیار ، دانه بندی ، نوع و مقدار سایر کانیهای همراه ، میزان رطوبت و غیره است.

باقیمانده بار اولیه ، باطله نام دارد که باید برای انبار کردن آن محلی مناسبی را در حوالی کارخانه کانه آرایی پیش بینی کرد. با کاهش تدریجی ذخایر معدنی پرعیار ، اکتشاف و بهره برداری از کانسارهای بزرگ با کانیهای مخلوط ضروت پیدا می‌کند. به موازات آن ، کانه آرایی نیز دارای اهمیت بیشتری می‌شود که برای جوابگویی به نیازهای صنعتی ، باید به گسترش زمینه‌های تحقیقاتی پیشرفته‌تری دست یافت.
مرحله اول کانه آرایی
بسته به نوع کانه و مشخصات مورد نظر در محصول آراسته ، عملیات کانه آرایی ممکن است شامل مراحلی ساده یا بسیار پییچیده باشد. نخستین مرحله این عملیات ، آزاد کردن کانیهای با ارزش موجود در کانه از کانیهای گانگ است. برای نیل به این هدف باید کانه را طی یک یا چند مرحله توسط انواع سنگ شکنها ، آسیاها خرد کرد. بررسی عملیات خرد کردن معمولا همراه با عملیات طبقه بندی از نظر ابعاد است که به منظور بدست آوردن محصولی با دانه بندی مشخص و یارای خارج کردن دانه‌هایی که به میزان لازم خرد شده‌اند، انجام می‌شود. بدین تربیت از خرد شدن بیش از حد دانه‌ها جلوگیری می‌شود.
    



مرحله دوم کانه آرایی
مرحله دوم شامل عملیات پر عیار کردن یا جدا کردن کانیهای با ارزش از کانیهای گانگ است. این عملیات بر مبنای مشخصات کانیها پایه گذاری شده‌اند و با استفاده از اختلاف خواص فیزیکی ، شیمیایی یا شیمی فیزیکی کانیها با یکدیگر می‌توان آنها را جدا کرد. این عملیات که بطور جامع تر ، روشهای آرایش نامیده می‌شوند شامل روشهای سنگجوری ، ثقلی ، الکتریکی ، مغناطیسی ، فلوتاسیون ، هیدرومتالوژی و غیره می‌شوند.
مراحل سوم کانه آرایی
با توجه به اینکه بیشتر روشهای آرایش به طریقه تر انجام می‌شوند، بنابراین مرحله سوم عملیات کانه آرایی را می‌توان شامل عملیات جدا کردن فازهای جامد و مایع از یکدیگر یا به عبارت دیگر آبکش کردن و خشک کردن محصولات آراسته دانست که توسط تیکنر (thickener) فیلتر و خشک کن انجام می‌شود.
مرحله نهایی کانه آرایی
مرحله نهایی نیز شامل عملیات تخلیه کانیهای گانگ (باطله) و در بیشتر حالات ، بازیابی آب موجود در بخش از مواد است. این کار در سه باطله (Tailings dam) انجام می‌شود.
طراحی کارخانه کانه آرایی
برای طراحی یک کارخانه کانه آرایی ، لازم است ابتدا کانه مورد نظر در آزمایشگاه مورد بررسی قرار گیرد. درجه اطمینان به نتایج حاصل از این مطالعات ، بستگی به دقت نمونه برداری دارد. در عملیات مقدماتی اکتشافی ، با توجه به محدودیت در نمونه قابل دسترسی ، تهیه نمونه نماینده امکان پذیر نیست، لیکن این مطالعات به منظور بررسی قابلیتی آرایش سنگ معدنی ضروری است و در حقیقت عملیات اکتشافات تفضیلی در صورت مثبت بودن نتایج حاصل از این مرحله انجام می‌شود.

با ادامه عملیات اکتشافی ، نمونه‌های تهیه شده از ترانشه‌ها ، تونلها یا چاههای اکتشافی و مغزه‌های حفاری قابل اعتمادتر می‌شوند و بر مبنای نتایج حاصل از مطالعات آزمایشگاهی بر روی نمونه‌ها می‌توان شمای عملیات مقدماتی کارخانه را تهیه کرد. پس از خاتمه مطالعات آزمایشگاهی در بیشتر حالات ، لازم است آزمایشهایی بر روی نمونه‌هایی با حجم بیشتر و بطور پیوسته در کارخانه نیمه صنعتی انجام شود و بر مبنای نتایج حاصل از این بخش شمای عملیات نهایی کارخانه تهیه می‌شود. با توجه به اینکه نتایج حاصل از عملیات کانه آرایی در مراحل آزمایشگاهی و نیمه صنعتی بستگی به نمونه برداشت شده دارد. لذا دقت در انتخاب روش مناسب نمونه برداری و اجرای صحیح آن اهمیت زیادی در طرای کارخانه دارد.