يشكل الليمونيت، أحد الخامات الأساسية لاستخراج الحديد، جزءًا مهمًا من المجموعة الرباعية المعروفة باسم "عائلة خام الحديد"، جنبًا إلى جنب مع الهيماتيت والماجنتيت والسدريت.
في ظل الظروف الطبيعية، يخلق الليمونيت "غطاء حديدي" أحمر مميز في مناطق الأكسدة لرواسب الكبريتيد. غالبًا ما يكون هذا الغطاء الحديدي بمثابة مؤشر جيولوجي، أقرب إلى لافتة تقول: "قد تكون هناك رواسب خام قريبة!"
ما هو الليمونيت؟
بالمعنى الدقيق للكلمة، الليمونيت ليس معدنًا مستقلاً بل هو مزيج من عدة معادن، بما في ذلك الجيوثيت والأكاجانيت والفريهيدريت الليفي والسيليكا والطين.
الخصائص المعدنية لليمونيت
| الصيغة الكيميائية ليمونيت | FeO(OH)· nH2O |
| محتوى الحديد الليمونيت | 37%-55% |
| شكل الليمونيت | مقرنصات أو نباتية أو ضخمة أو مسامية |
| الجاذبية النوعية لليمونيت | 2.9-4.3 |
| صلابة الليمونيت | 4-5.5 |
| لون الليمونيت | الأصفر البني إلى البني الأسود |
| نظام كريستال الليمونيت | معيني تقويمي |
| خط الليمونيت | بني مصفر |
| بريق الليمونيت | ترابي |
| شفافية الليمونيت | مبهمة |
ينقسم الليمونيت إلى ليمونيت سكارن وليمونيت عالي السيليكون.
يتكون ليمونيت Skarn بشكل أساسي من الليمونيت والهيماتيت والكوارتز، ويتكون الليمونيت عالي السيليكون بشكل أساسي من الليمونيت والهيماتيت والجويتيت والكوارتز. في شكله البني، يطلق عليه أحيانًا اسم الهيماتيت البني أو خام الحديد البني.
أين يوجد الليمونيت؟
الليمونيت هو خام حديد شائع، ولكن توزيعه ليس منتشرا على نطاق واسع مثل بعض المعادن الأخرى التي تحتوي على الحديد. وغالبًا ما يتواجد مع خامات الحديد الأخرى، مثل الهيماتيت والمغنتيت.
ومن الجدير بالذكر أن الليمونيت يتشكل عادة في المستنقعات ومناطق المستنقعات، والتي يشار إليها غالبًا باسم خام الحديد المستنقعي.
الولايات المتحدة: يمكن العثور على رواسب الليمونيت في أجزاء مختلفة من الولايات المتحدة، بما في ذلك جبال الآبالاش والغرب الأوسط.
البرازيل: تمتلك البرازيل رواسب كبيرة من الليمونيت، خاصة في منطقة المربع الحديدي.
الهند: منطقة براكاسام في منطقة أندرا الساحلية بولاية أندرا براديش.
أستراليا: غالبًا ما يرتبط الليمونيت بمعادن خام الحديد الأخرى في مناطق مثل بيلبارا في غرب أستراليا.
الصين: توجد رواسب الليمونيت في مقاطعات مختلفة في الصين، وغالبًا ما ترتبط برواسب خام الحديد الأخرى.
روسيا: يتواجد الليمونيت في أجزاء مختلفة من روسيا، بما في ذلك جبال الأورال.
جنوب أفريقيا: يمكن العثور على الليمونيت في بعض رواسب خام الحديد في جنوب أفريقيا.
كيفية معالجة الليمونيت؟
يتميز خام الليمونيت بدرجة حديد منخفضة ويمتلك طبيعة معقدة. ولا يمكن لطريقة فرز واحدة أن تحقق مؤشرات عملية مرضية. ولذلك، غالبا ما يتم اعتماد نهج إثراء مشترك لتعزيز معدل استرداد خام الليمونيت.
ومن بين هذه الطرق، أثبت الفصل المغناطيسي التحميص فعاليته في التعامل مع خامات الليمونيت منخفضة الدرجة والمعقدة والتي يصعب معالجتها.
يعد إجراء اختبارات المعادن قبل إثراء الخام خطوة ضرورية لتحقيق أفضل نتائج الإثراء.
فيما يلي خطوة معالجة الخام الذي يحتوي على تركيبة معدنية أولية من الليمونيت، والتي تتميز بدرجة حديد تبلغ 48.01%، مع المغنتيت كمعدن ثانوي. تشمل معادن الغانجو الكوارتز والإليت.
الخطوة 1: سحق
يدخل خام الليمونيت الخام إلى الكسارة الفكية من خلال وحدة التغذية الاهتزازية، التي تخضع لتأثير وضغط رأس الكسارة الفكية الدوارة عالية السرعة، مما يحقق التكسير الأولي.
بعد ذلك، تقوم الكسارة الأسطوانية بتنقية الخام من خلال دوران بكراتها، مما يقلل حجم الجسيمات إلى حوالي 2 مم.
بعد التكسير، تقوم الغربال الاهتزازي بفصل الخام المسحوق بكفاءة، وعزل الجزيئات التي وصلت إلى التفاصيل المطلوبة. يتم إرسال الجزيئات كبيرة الحجم مرة أخرى إلى الكسارة لمزيد من التحسين.
الخطوة 2: تحميص المغنطة
بعد دراسات تجريبية متعددة أجراها مهندسو FTM، تم تحديد وقت التحميص ودرجة الحرارة التالية لتحقيق أفضل تأثير تخفيض.
يتم خلط خام الليمونيت مع عامل اختزال (5% مسحوق فحم) وإخضاعه للتحميص المختزل في فرن دوار (تحميص عند 850 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة).
يفقد خام الليمونيت الماء الحر والماء البلوري عند تسخينه، ويتم تحويله إلى أكسيد الحديد الأسود بدرجة حديد تبلغ 54.15% بعد التحميص.
مزايا التحميص الممغنط:
- يزيل الماء البلوري من خام الليمونيت، مما يحسن درجة الحديد.
- يقلل خام الليمونيت إلى أكسيد الحديد الأسود، وهو أمر مفيد للفصل المغناطيسي اللاحق.
الخطوة 3: الطحن
يتم إرسال الليمونيت المحمص إلى مطحنة الكرة لطحنه. تمتلئ المطحنة الكروية بعدد معين وحجم معين من كرات الطحن، والتي تقوم بطحن الخام من خلال الاحتكاك والتأثير الناتج عن الجسم الدوار للمطحنة.
من خلال الاختبار، تم تحديد أنه عندما تصل دقة الليمونيت المطحون إلى نسبة حوالي 85% عند 0.074 مم، فإنه يضمن معدل استرداد مثالي لتركيز الحديد.
الخطوة 4: الفصل المغناطيسي
يتم إرسال مسحوق الليمونيت المطحون إلى فاصل مغناطيسي للفرز.
بسبب عملية التحميص التي تعزز مغناطيسية الخام، تنجذب المعادن المغناطيسية بالقوة المغناطيسية ويتم فصلها بشكل فعال.
بالنسبة لليمونيت بدرجة حديد 48.01%، من خلال عملية التحميص والطحن والفصل المغناطيسي، يمكن الحصول على تركيز الحديد بدرجة حديد 62.94% ومعدل استرداد 87.99%.
حلول خام الليمونيت من ماكينات FTM
اعتمادًا على طبيعة الخام، يمكن لإثراء الليمونيت استخدام الفصل بالجاذبية أو التعويم أو مزيج من عمليات الفصل بالجاذبية والمغناطيسية.
فيما يلي دراسة حالة من مصنع ليمونيت في كازاخستان تحدث إلى أحد خبراء الإثراء
المعدن المعدني الرئيسي هو الليمونيت، ومعادن الشوائب الرئيسية هي معادن الكالسيت والكوارتز والطين. درجة الخام هي 49.27٪.
درجة الحديد في الخام عالية، وهو في الغالب خام ناعم الحبيبات مع انتقائية جيدة، لذلك يتم استخدام فصل الجاذبية في الإثراء.
- بعد سحق الخام الخام، يتم استخدام غربال طبلة لإزالة الطين من الخام الخام.
- مطحنة الكرة تطحن الخام إلى 0.074 ملم.
- وأخيرًا، يتم استخدام طاولة الاهتزاز لإكمال اختيار المركز.
وفي النهاية يتم الحصول على تركيز حديد بدرجة 60.1% ومعدل استخلاص 57.32%.
- المزايا: تكلفة منخفضة، استثمار صغير، عملية بسيطة، لا حاجة للكواشف الكيميائية.
- العيوب: انخفاض معدل الاسترداد، وقدرة معالجة أصغر.
- ينطبق: مصانع خام الحديد الصغيرة ذات قدرة معالجة أقل لخام الليمونيت.
ما هي استخدامات الليمونيت؟
المواد المعدنية المساعدة: بعد خضوعها لعملية التلبيد، يصبح الليمونيت مادة خام مثالية لصناعة الصلب في مصانع الصلب. تعمل عملية التلبيد المتطورة على ربط جزيئات الليمونيت بإحكام، وتشكيل كتل ملبدة توفر مواد خام فعالة لصهر الأفران العالية، وفي نفس الوقت تعزيز كفاءة الإنتاج وتقليل تكاليف الإنتاج.
صناعة الصلب: يعتبر الحديد المستخرج من الليمونيت مادة خام لا غنى عنها في صناعة الصلب. يستخدم الليمونيت على نطاق واسع في البناء والنقل والصناعات الميكانيكية، ويوفر منتجات حديدية عالية الجودة لهذه القطاعات.
المواد الخام الكيميائية: يمكن تكرير عناصر الحديد الموجودة في الليمونيت إلى مسحوق حديد أو مواد مغناطيسية، وتستخدم على نطاق واسع في الأصباغ والمواد المغناطيسية والمحفزات، مما يوفر مواد خام وفيرة للصناعة الكيميائية.
تصنيع المواد الكاشطة: يعمل الليمونيت، الذي يتميز بالصلابة والمتانة المتميزة، كمادة كاشطة. بعد الطحن، تصبح مادة مثالية لتصنيع ورق الصنفرة، وعجلات الطحن، وأدوات الكشط، وتستخدم على نطاق واسع في صناعات مثل معالجة المعادن، وتصنيع البلاط، وإنتاج الزجاج.
تصنيع المواد المقاومة للحرارة: يُظهر الليمونيت خصائص حرارية ممتازة في درجات الحرارة المرتفعة، مما يتيح إنتاج الطوب الحراري والطلاءات والطين الحراري. تجد هذه المواد المقاومة للحرارة تطبيقات واسعة في البناء المعدني والصناعة الكيميائية، مما يوفر دعمًا موثوقًا للأفران والمعدات ذات درجة الحرارة العالية والتجارب الحرارية.
المواد المعدنية المساعدة: بعد خضوعها لعملية التلبيد، يصبح الليمونيت مادة خام مثالية لصناعة الصلب في مصانع الصلب. تعمل عملية التلبيد المتطورة على ربط جزيئات الليمونيت بإحكام، وتشكيل كتل ملبدة توفر مواد خام فعالة لصهر الأفران العالية، وفي نفس الوقت تعزيز كفاءة الإنتاج وتقليل تكاليف الإنتاج.
تعديل التربة: الليمونيت، الغني بالحديد والعناصر النزرة، يعمل كمعدل ممتاز للتربة، مما يحسن بنية التربة وخصوبتها. بالإضافة إلى ذلك، فإنه قد يقلل من حموضة التربة، ويرفع مستويات الرقم الهيدروجيني للتربة، مما يخلق بيئة مواتية لنمو النبات.
الأسئلة الشائعة
1. كيفية التمييز بين الليمونيت والهيماتيت والماجنتيت؟
الليمونيت والهيماتيت والمغنتيت هي ثلاثة خامات حديد متميزة، ويمكن التمييز بينها على أساس خصائص مختلفة:
- محتوى الحديد: يحتوي الليمونيت عادةً على محتوى حديد يتراوح من 37% إلى 55%، بينما يمكن أن يقترب الهيماتيت من 70%، ويمكن أن يتجاوز المغنتيت 70%.
- اللون: يُظهر الليمونيت عادةً ظلالاً من اللون البني إلى البني المصفر، ويظهر الهيماتيت باللون الأحمر، والماجنتيت أسود أو أسود حديدي.
- الخواص المغناطيسية: عادة ما يكون لليمونيت مغناطيسية ضعيفة، والهيماتيت غير مغناطيسي بشكل عام، بينما يظهر المغنتيت مغناطيسية قوية.
- الصلابة: تتراوح صلابة الليمونيت من 4 إلى 5.5، والهيماتيت من 5.5 إلى 6، ويمكن أن تتراوح صلابة المغنتيت من 5.5 إلى 6.5.
- البنية البلورية: غالبًا ما يظهر الليمونيت في تكوينات ممتلئة أو مسامية، في حين يميل الهيماتيت والمغنتيت إلى أن يكون لهما هياكل بلورية أكثر انتظامًا.
- التركيب الكيميائي: يتكون الليمونيت في المقام الأول من هيدروكسيد الحديد المائي، والهيماتيت هو أكسيد الحديديك بشكل رئيسي، والماجنتيت هو أكسيد الحديدوز.
2. هل يحتوي الليمونيت على الذهب؟
الليمونيت نفسه لا يحتوي على كمية كبيرة من الذهب. غالبًا ما يوجد الذهب في عروق الكوارتز أو يرتبط بمعادن الكبريتيد مثل البيريت. لذلك، إذا كان الذهب موجودًا في الرواسب الحاملة للليمونيت، فمن المحتمل أن يكون مرتبطًا بمعادن أخرى داخل السياق الجيولوجي بدلاً من أن يكون جزءًا جوهريًا من الليمونيت نفسه.
