سنگ آهن یکی از مواد معدنی حیاتی و پایهای در صنایع فلزی جهان است که عمدتاً شامل اکسیدهای آهن مانند هماتیت (Fe₂O₃) و مگنتیت (Fe₃O₄) میباشد. این ماده نقش اساسی در تولید آهن و فولاد دارد که در بسیاری از صنایع کلیدی از جمله ساخت و ساز، حمل و نقل، خودروسازی و زیرساختها به کار میرود. با افزایش تقاضا برای فولاد و محصولات آهنی، استخراج و فرآوری سنگ آهن به یکی از بزرگترین صنایع معدنی جهان تبدیل شده است.
استخراج سنگ آهن معمولاً به دو روش اصلی انجام میشود:
استخراج سطحی (روباز): این روش زمانی به کار میرود که ذخایر سنگ آهن نزدیک به سطح زمین باشند و استخراج آن از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه باشد.
استخراج زیرزمینی: در صورت عمق زیاد ذخیره و عدم امکان استخراج سطحی، روش زیرزمینی به کار گرفته میشود.
پس از استخراج، سنگ آهن خرد شده و به اندازه ذرات بسیار کوچک (زیر 100 میکرون) تبدیل میشود تا برای فرآیندهای بعدی مانند گندلهسازی آماده شود. این خردایش باعث ایجاد دوغاب سنگ آهن با درصد آب بالا میشود که نیازمند فرایندهای جداسازی جامد و مایع برای کاهش رطوبت است.
یکی از بزرگترین مشکلات معادن سنگ آهن، مدیریت حجم بالای باطلهها و آب فرآیند استخراج است. باطلهها ترکیبی از ذرات ریز معدنی و آب هستند که پس از فرآوری سنگ آهن باقی میمانند. ذخیرهسازی باطلهها به شکل مایع خطرات زیست محیطی زیادی از جمله آلودگی منابع آب و خطر شکست سدهای نگهدارنده را به همراه دارد. همچنین هزینههای بالای نگهداری و خطرات ایمنی از دیگر مشکلات ذخیرهسازی باطلههای مرطوب است.
برای رفع این مشکلات، تکنولوژیهای آبگیری مکانیکی و خشکسازی باطلهها اهمیت ویژهای یافتهاند. از این میان، فیلتر پرس (Filter Press) به عنوان یکی از کارآمدترین دستگاهها برای جداسازی جامد و مایع و کاهش رطوبت باطله شناخته میشود.
فیلتر پرس دستگاهی است که با استفاده از صفحات فشاری و محیطهای فیلتراسیون، تحت فشار بالا دوغاب باطله را فیلتر کرده و آب آن را جدا میکند. این دستگاه به صورت دستهای کار میکند؛ یعنی پس از پر شدن محفظهها از دوغاب و تشکیل کیک فیلتر، دستگاه متوقف شده و کیک فیلتر تخلیه میشود.
اصول عملکرد فیلتر پرس به شرح زیر است:
دوغاب وارد محفظههای بین صفحات فیلتر میشود.
تحت فشار هیدرولیکی بالا، آب از محیط فیلتر عبور کرده و جدا میشود.
ذرات جامد به تدریج روی سطح پارچه فیلتر تجمع یافته و کیک فیلتر شکل میگیرد.
پس از پایان فرآیند فیلتراسیون و رسیدن به رطوبت مطلوب، صفحات باز شده و کیک جدا میشود.
کاهش رطوبت کیک باطله: با فشردهسازی مکانیکی، رطوبت باطله تا کمتر از ۲۰ درصد وزن کاهش مییابد که امکان ذخیرهسازی خشک و ایمن را فراهم میکند.
بازیابی آب فرآیند: آب جدا شده میتواند به سیستم فرآیند بازگردد و مصرف آب معادن را کاهش دهد.
کاهش اثرات زیست محیطی: کاهش رطوبت باطله، خطرات ناشی از نشت آب آلوده و شکست سدها را به حداقل میرساند.
افزایش بهرهوری اقتصادی: کاهش حجم و وزن باطلهها هزینههای حمل، ذخیره و دفع آنها را کاهش میدهد.
بهبود شرایط ایمنی و نگهداری: با کاهش رطوبت، خطرات ایمنی در محلهای ذخیرهسازی باطله کاهش یافته و نگهداری آسانتر میشود.
انتخاب محیط فیلتر مناسب: پارچه فیلتر باید مقاوم در برابر سایش، گرفتگی و مواد شیمیایی باشد تا عملکرد بهینه دستگاه حفظ شود.
مدیریت چسبندگی کیک فیلتر: چسبندگی بیش از حد کیک به محیط فیلتر میتواند باعث کاهش راندمان و نیاز به تعمیرات شود که با تنظیم فشار و عملیات پس از کیک میتوان این مشکل را کاهش داد.
طراحی و نگهداری صحیح دستگاه: استفاده از تکنولوژیهای نوین در طراحی صفحات فیلتر و نگهداری منظم باعث افزایش عمر دستگاه و کاهش هزینههای عملیاتی میشود.
علاوه بر معادن سنگ آهن، فیلتر پرس در صنایع دیگری مانند خمیر و کاغذ، صنایع شیمیایی، فولادسازی، تولید انرژی و مدیریت پسماند نیز کاربرد دارد. این دستگاه در جداسازی جامد و مایع فرآوردههای مختلف نقش کلیدی ایفا میکند.
با توجه به اهمیت بازیابی آب فرآیند، کاهش رطوبت باطله و افزایش پایداری زیست محیطی، به کارگیری فیلتر پرس در استخراج و فرآوری سنگ آهن امری ضروری است. این فناوری ضمن بهبود بهرهوری فرآیند استخراج، کاهش هزینهها و ارتقاء ایمنی معادن، نقش بسزایی در توسعه پایدار صنعت معدن ایفا میکند. تحقیقات و توسعه مداوم در زمینه بهبود مواد فیلتر، طراحی صفحات و اتوماسیون فرآیند فیلتر پرس، میتواند بهرهوری این تجهیزات را به میزان قابل توجهی افزایش دهد و چالشهای موجود را برطرف کند.
