آشنایی با معدن فسفات اسفوردی

تاریخچه اکتشاف فسفات در ایران

نشانه‌های اولیه وجود فسفات در ایران در سال ۱۳۳۳ هنگام حفاری چاه‌های نفت در جنوب غربی کشور گزارش شده است. سازمان زمین‌شناسی کشور از اواخر سال ۱۳۴۲ برنامه‌های اکتشاف فسفات درایران را آغاز نمود. از سال ۱۳۵۴ تا سال ۱۳۶۰ با همکاری اداره تحقیقات زمین‌شناسی و معدن فرانسه (BRGM) کار اکتشاف فسفات در ایران انجام گردید.

 

از سال ۱۳۶۱ با تشکیل طرح اکتشاف سراسری فسفات در سراسر ایران، اکتشاف سیستماتیک فسفات انجام گرفت که حاصل آن تا سال ۱۳۷۲ معرفی ۲۷ پتانسیل ذخایر فسفات در سراسر ایران با ذخیره احتمالی حدود ۶۳۰ میلیون تن با عیار متوسط 8/5 درصد p2o5 که عمدتاً منشأ آذرین (حدود ۳۰ میلیون تن) در سازندهای زمین‌شناسی ایران شناسایی شده است که بیشتر این کانسارها مراحل اکتشاف مقدماتی و نیمه تفصیلی را طی کرده است.

مطالعات کانه‌آرایی که در گذشته برای فراوری سنگ فسفات کلیه کانسارهای فوق الذکر (در مقیاس آزمایشگاهی یا نیمه صنعتی) انجام گردید نشان داد که بیشترین موقعیت مربوط به فسفات اسفوردی می‌باشد. در حال حاضر تنها از دو معدن بزرگ در کشور فسفات استخراج می‌شود که یکی معدن فسفات اسفوردی و دیگری شمشک در ۴۵ کیلومتری شمال شرقی پایتخت است.

 

 

موقعیت جغرافیایی و زمین شناسی

مجتمع فسفات اسفوردی در ۳۵ کیلومتری شمال شرقی شهرستان بافق و در فاصله 2/5 کیلومتری از جاده اصلی بافق – بهاباد در مختصات جغرافیایی شمالی و شرقی قرار دارد. نام منطقه اسفوردی از کوه اسفوردی و چشمه واقع در آن اقتباس شده است. از نظر زمین‌شناسی این منطقه مربوط به دوره ی پرکامبرین و کامبرین و مربوط به سری ریزو و دِزو است.

عملیات پی‌جویی و اکتشافی معدن طی سال های ۶۱ تا ۷۱ توسط سازمان زمین‌شناسی و تحت پوشش طرح اکتشافی سراسری فسفات، شرکت سهامی کل معادن ایران و شرکت معدنکاو و آزمایشات کانه آرایی توسط شرکت سالزگیتر (salsgitter) در سال‌های ۶۸ و ۶۹ انجام گرفته است.

توده معدنی شامل کانسار آهن و فسفات از نوع آذرین بوده و در یک سطح دایره‌ای شکل به قطر تقریبی ۵۰۰ متر و عمق ۱۰۰ متر قرار داشته و گسترشی در حدود ۲۰ هکتار دارد.

منطقه از سه ناحیه (zone) تشکیل شده است که عبارتند از : ۱- آپاتیت (به عنوان زون اصلی) ۲- آهن – آپاتیت منطقه ۳- سنگ های سبز که با عنوان باطله (Waste) شناخته می‌شوند.

میزان ذخیره برآورد شده حدود ۱۷ میلیون تن با عیار ۹/۱۳ درصد p2o5 است که با توجه به عملیات انجام گرفته پیش بینی می شود ذخیره تا حدود ۲۲ میلیون تن برسد.

از ویژگی‌های مهم این کانسار وجود عناصر کمیاب درحدود 1/2 درصد است.

عملیات اکتشاف همواره در حال انجام است. در این منطقه تا فاصله ۷۰ کیلومتری اسفوردی (در منطقه گزستان) کار اکتشافی انجام و ذخیره یابی شده است. این معدن بدلیل بالا بودن ذخیره ی p2o5 و روباز بودن معدن و هزینه کم استخراج، اقتصادی برآورد گردیده است.

 

روش استخراج و طراحی معدن

معدن اسفوردی به صورت پلکانی روباز و به روش استخراج انتخابی (Selective Mining) استخراج می‌شود. پارامترهای استخراجی در این معدن که البته فعلاً به صورت پیش فرض هستند به شرح زیر می‌باشند:

ارتفاع پله‌های (Bench) پیت ۵ متر و اضافه حفاری معادل 0/6 متر است که در واقع ارتفاع چال در نهایت 5/6 متر است. شبکه‌ای که برای زون اصلی در نظر گرفته شده دارای روباره (Burden) 8/2 متر و اسپیسینگ (spacing) 2/2 متر است که البته سختی و نرمی سنگ‌ها این پارامترها را تغییر می‌دهد به عنوان مثال در سنگ‌های باطله به دلیل سختی کم و انفجار آسان، این ابعاد بزرگتر هستند.
شیب چال‌ها (Hole Slope) و قطر آنها ۷۴ میلی‌متر و شیب پایدار پله‌ها است. شیب نهایی (Final Pit Slope) معدن نیز در نظر گرفته شده و میزان پایداری شیب هم اکنون درحال مطالعه است.

 

کارخانه فرآوری

قرارداد مهندسی طراحی و احداث کارخانه در سال ۱۳۶۹ با شرکت انگلیسی دِنوِر منعقد گردید وعملیات اجرایی طرح از سال ۱۳۷۳ شروع شد. خوراک این کارخانه سالانه حدود ۳۶۰ هزار تن سنگ معدن است که پس از تغلیظ با بازیابی ۷۰ درصد دو محصول کنسانتره فسفات به میزان سالانه ۱۰۳۰۰۰ تن و با عیار ۳۷ درصد p2o5 تولید می‌شود. کنسانتره اکسید آهن نیز در زمان فعالیت واحد بازیابی آهن به میزان ۱۳۰۰۰۰ تن و با عیار ۶۲ درصد آهن تولید می‌شد.

خوراک (Feed) با ابعاد حداکثر ۶۰۰ میلی متر وارد بخش خردایش شامل سنگ‌شکن فکی و مخروطی شده و محصول نهایی با ابعاد دانه‌بندی ریزتر از ۲۲ میلی‌متر به بخش آسیا و واحد تغلیظ منتقل می‌شود. مواد پس از نرم شدن در آسیای میله‌ای و گلوله‌ای به واحد فلوتاسیون (Floatation) منتقل می‌شود. در این بخش ابتدا کنسانتره آپاتیت تولید می‌شود و سپس در مرحله بعدی باطله خط فسفات جهت تهیه کنسانتره آهن به جداکننده‌های مغناطیسی شدت پایین و جداکننده‌های مغناطیسی شدت بالا ارسال می‌شود. باطله نهایی نیز پس از آبگیری توسط تیکنر و فیلتر با رطوبت ۱۵ درصد به سد باطله (Waste Dump) منتقل می‌شود.

نرم افزارهای مورد استفاده در قسمت فرآوری عبارتند از: BMTS و RTDVN

 

شرح فرایند فرآوری (Processing)

موادمعدنی پس از استخراج از معدن توسط لودرهای ۱۲۰ کوماتسو و ۱۲۰ نود و کامیون‌های ۱۲ تنی بارگیری و به واحد سنگ‌شکنی کارخانه حمل می‌شوند. مواد حمل شده با ابعاد حداکثر ۶۰۰ میلی‌متر از طریق گریزلی با ابعاد ۶۰ در۶۰ سانتی‌متر مربع و گریزلی خوراک دهنده به سنگ‌شکن فکی با ظرفیت ۱۰۰ تن بر ساعت منتقل می‌شود. در این راستا مواد با ابعاد زیر ۷۵ میلی متر قبل از ورود به سنگ‌شکن فکی توسط خوراک دهنده‌ای که به شکل گریزلی است جدا می‌شوند.

تناژ این مواد جدا شده ۴۰ تن بر ساعت است. محصول سنگ‌شکن فکی با ابعاد ۱۷۵-۰ میلی‌متر به همراه نرمه ۷۵-۰ میلی متر وارد سنگ‌شکن مخروطی می‌شود که محصول آن دارای ابعاد ۵۰-۰ میلی‌متر خواهد بود.

این مواد سپس وارد یک سرند دو طبقه شده که حد جدایش آن ۲۲ میلی‌متر است و ذرات درشت تر دوباره از یک مدار بسته به سنگ شکن مخروطی منتقل می‌شوند. ذرات زیر ۲۲ میلی متر در سالن خوراک خط تغلیظ به ظرفیت ۴۰۰۰ متر مکعب انباشت می‌شوند.

سپس توسط سه خوراک دهنده و نوارنقاله با ظرفیت ۵۷ تن بر ساعت و عیار p2o5 حدود ۱۶ درصد و ۸۰d معادل ۱۴ میلی‌متر وارد آسیای میله‌ای می‌شود و پس از اضافه شدن آب با ۶۰ درصد جامد پودر می‌شود. خروجی آسیای میله‌ای به شکل پالپ (Pulp) با دانه بندی معادل ۶۰۰ میکرون و با فشار 0/6 بار به یک هیدروسیکلون (Hydro Cyclone) پمپ می‌شود.

ته ریز سیکلون با دانه‌بندی معادل ۷۵۰ میکرون توسط یک آسیای گلوله‌ای با هیدروسیکلون در مدار بسته قرار دارد تا ذرات تا رسیدن به ابعاد زیر ۱۰۰ میکرون تحت خردایش مجدد قرار گیرند. سرریز سیکلون با دانه‌بندی ریز تر از ۱۵۰ میکرون جهت نرمه‌گیری با فشار 2/4 بار به یک سیکلون خوشه‌ای پمپ می شود. سرریز سیکلون خوشه‌ای که نقش نرمه‌گیر را دارد با ابعاد ریزتر از ۱۰ میکرون به عنوان باطله در نظر گرفته می‌شود و به سد باطله منتقل می‌شود. ته ریز سیکلون نرمه‌گیر به عنوان خوراک واحد فلوتاسیون به آماده سازهای فلوتاسیون آپاتیت وارد می‌شود.

در آماده‌ساز (Conditioner) اول، نشاسته جهت بازداشت آهن و سود برای تنظیم PH در حدود ۱۰-۹ اضافه می‌شود. در آماده ساز دوم کلکتورهای آپاتیت شامل FlO YS20 و LinaZ80 اضافه شده و سر ریز آماده ساز دوم برای بازیافت آپاتیت وارد سلول‌های رافر می‌شود.

باطله‌های رافر تحت عنوان باطله فلوتاسیون از مدار خارج شده و به مدار بازیابی اکسید آهن وارد می‌شوند. محصول رافر به شکل کف جهت پرعیارسازی وارد کلینر (cleaner) اولیه و ثانویه می شود. محصول کلینر ثانویه به عنوان کنسانتره نهایی آپاتیت و با عیار p2o5 حدود ۳۷ درصد برای آبگیری وارد تیکنر می‌شود. ته ریز تیکنر با درصد جامد حدود ۶۸ درصد توسط فیلتر خلاء استوانه ای آبگیری می‌شود. محصول فیلتر که کنسانتره نهایی فسفات با عیار حدود ۳۷ درصد و رطوبت حدود ۹ درصد و تناژ تقریبی ۱۶ تن بر ساعت، توسط یک نوارنقاله به سیلو کنسانتره منتقل شده و به فروش می‌رسد.

باطله رافر فلوتاسیون آپاتیت به عنوان خوراک در بخش تولید کنسانتره اکسید آهن مورد استفاده قرار می‌گیرد. پالپ باطله رافر فلوتاسیون آپاتیت با درصد جامد ۳۰ درصد وارد جدا کننده مغناطیسی شدت پایین می‌شود. کنسانتره جدا کننده مغناطیسی شدت پایین به عنوان کنسانتره منیتیت وارد تیکنر می‌شود تا پس از آبگیری به سیلو مربوطه منتقل شود.

باطله جداکننده مغناطیسی شدت پایین که شامل هماتیت و فسفر است وارد تیکنر جدا کننده مغناطیسی شدت بالا می‌شود و درصد جامد آن تا ۶۰ درصد افزایش می‌یابد.

این مواد سپس جهت ورود به جدا کننده مغناطیسی شدت بالا تا درصد جامد ۳۰ درصد رقیق شده و به عنوان خوراک وارد این دستگاه می‌شوند. کنسانتره این بخش به عنوان کنسانتره هماتیت به تیکنری ارسال می‌شود که منیتیت نیز به آن وارد شده و پس از آبگیری به صورت مخلوطی از هماتیت و منیتیت، کنسانتره اکسید آهن با عیار ۶۲ درصد را تامین می‌نماید. باطله جدا کننده مغناطیسی شدت بالا به عنوان باطله نهایی است که پس از آبگیری در تیکنر باطله و فیلتراسیون توسط فیلتر پرس به سد باطله ارسال می‌شود.

باطله‌ی رافر که برای خوراک خط آهن استفاده می‌شود شامل ۴۵ درصد آهن و ۱۰ درصد p2o5 است، عیار p2o5 14 درصد و عیار آهن ۲۸ درصد است و محصول نهایی کنسانتره آپاتیت ۳۷ درصد به بالا است.

کنسانتره آهن طبق طرح ۶۲ درصد است با عیار 0/5 درصد p2o5 که با توجه به مشکلاتی که خط آهن هم اکنون با آن رو به رو است تولید ماکزیمم ۵۵ درصد است.

از آن جا که خریدار میزان بالای ۶۲ درصد را برای آهن قابل قبول می‌داند و کارخانه قادر به رسیدن به این مقدار نیست، لذا خط آهن هم اکنون بلا استفاده مانده است. از همین رو باطله‌ها در سد باطله انباشته می‌شوند تا درآینده برای بازیافت آهن مورد استفاده قرار گیرند. اما به نظر می‌رسد با توجه به هدف اولیه طراحی کارخانه به منظور تهیه کنسانتره اکسید آهن ۶۲ درصد و کاهش عیار عناصر مزاحم مانند گوگرد و فسفر، این خط فلوتاسیون طراحی شده است.

معدن اسفوردی هم اکنون با نصف ظرفیت اسمی خود فعالیت می‌کند که سالانه معادل ۵۰ هزار تن کنسانتره فسفات تولید می‌کند.

 

واحد آبگیری و سد باطله

با توجه به فرآیند استحصال کنسانتره فسفات و اکسید آهن در کارخانه اسفوردی چند نوع باطله از بخش های مختلف کارخانه به سد باطله ارسال می شود. تقسیم بندی باطله ها به شرح زیر می باشد:

1. باطله نرمه ها و گرد و غبارهای جمع آوری شده در واحد سنگ شکنی
2. باطله‌های نرمه زیر ۱۰ میکرون هیدروسیکلون نرمه گیر
3. باطله نهایی مدار بازیابی آهن

طراحی کارخانه اسفوردی به شکلی است که بخش قابل توجهی از آب مصرفی قابل بازیافت و برگشت به کارخانه است. البته در حال حاضر به دلیل عدم فعالیت بخش تولید کنسانتره آهن، حجم آب قابل بازیابی کاهش یافته است.

همچنین برای افزایش سرعت و کیفیت آبگیری در تیکنر باطله از یک فلوکولانت به نام مگنافلوت ۱۵۵ استفاده می‌شود. منابع آب کارخانه در ۳۵ کیلومتری آن و در منطقه ای به نام دشت سبز قرار دارد.

 

واحد کنترل کیفی و آزمایشگاه‌ها

به منظور کنترل روند عملکرد روزانه کارخانه، ابزار و تجهیزات آنالیز شیمیایی، دانه‌بندی و دستگاه‌های کانه آرایی آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این راستا واحد کنترل کیفی قادر است تا اطلاعات عملکرد روزانه کارخانه را بر اساس عیار، دانه‌بندی و چگالی مورد تجزیه و تحلیل قرار دهد. با توجه به سیستم کنترلی موجود در کارخانه، پارامترهایی مانند وزن و چگالی و درصد جامد پالپ با استفاده از دستگاه‌های اندازه گیری نصب شده در خط اندازه‌گیری می‌شود. همچنین در هر روز نمونه‌هایی برای اندازه گیری عیار و دانه‌بندی به آزمایشگاه ارسال می‌شود. نمونه‌هایی که برای آنالیز شیمیایی روزانه گرفته می‌شود عبارتند از:

• خوراک
• خوراک آسیای میله‌ای
• سر ریز سیکلون اولیه
• ته ریز سیکلون نرمه گیر
• سر ریز سیکلون نرمه گیر
• باطله رافر فلوتاسیون آپاتیت
• کنسانتره فلوتاسیون آپاتیت
• باطله نهایی

همچنین نمونه هایی که به منظور تعیین دانه‌بندی برداشت می شوند عبارتند از:

• خوراک ورودی آسیای میله‌ای
• خوراک ورودی آسیای گلوله‌ای
• محصول آسیای میله‌ای
• محصول آسیای گلوله‌ای
• خوراک هیدروسیکلون
• سرریز هیدروسیکلون
• ته ریز هیدروسیکلون نرمه گیر

 

موارد مصرف محصول تولیدی

متداول‌ترین روش استفاده از سنگ فسفات، تبدیل آن به اسید فسفریک و سپس مصرف در صنایع مرتبط است.

نیاز ایران به فسفات حدود 1/5 میلیون تن در سال است که از این میزان ۸۰ درصد در تهیه کودهای فسفات مورد استفاده قرار می‌گیرد و آنچه می‌ماند در صنایع غذایی، کارخانه‌های تولید اسید فسفریک، خوراک دام و طیور، مهمات، داروسازی و رنگ‌سازی مصرف می‌شود.
در حال حاضر تقریباً کل نیاز کشور به p2o5 از طریق واردات تامین می‌شود که با توجه به وجود ذخایر فسفات در کشور می‌توان در آینده به خودکفایی در این بخش امیدوار بود.

 

اثرات معدنکاری بر جوامع انسانی و منابع طبیعی

– نکته قابل توجه در مورد تعامل معادن روبازی مانند اسفوردی با محیط اطراف مسئله ی دپوی باطله‌ی تولیدی در کارخانه و باطله‌ی حاصل از معدنکاری است که اگر به طور اصولی انجام نشود اثرات جبران ناپذیری را به محیط اطراف وارد می‌کند. چرا که این باطله حاوی مواد سمی حاصل از فرآیند های مختلف فلوتاسیون و آبگیری است.

متاسفانه در این بازدید مجالی برای مشاهده‌ی منطقه‌ی دپوی باطله ی کارخانه نبود لذا اندک اطلاعات موجود نیز طبق گفته مهندسان کارخانه قید شده است.

– بدیهی است که روش استخراج روباز تا حد وسیعی موجب تخریب طبیعت منطقه می‌شود و این امر با افزایش دهانه‌ی پیت و همچنین عمق آن بیشتر مشاهده می‌شود.