Proces Obohacení Chromitové Rudy

Souhrn：Obohacení chromitové rudy zahrnuje více fází, typicky zahrnující drcení, mletí, klasifikaci, koncentraci a odvodnění.

Chromitová ruda je klíčová surovina pro výrobu chrómu, který se široce používá v různých odvětvích, jako je výroba nerezové oceli, chemická výroba a žárovzdorné aplikace. Proces obohacení chromitové rudy má za cíl oddělit cenné minerály chromitu od přidružených hlušin, čímž se zvyšuje obsah chrómu a činí ho vhodným pro další zpracování. Tento článek komplexně analyzuje proces obohacení chromitové rudy na základě poskytnutého diagramu, pokrývající každou fázi od manipulace s surovou rudou až po výrobu koncentrátu chromitu.

Objectives of Chromite Beneficiation

Chromitové rudyse značně liší ve složení, struktuře a velikosti zrn v závislosti na jejich geologickém původu. Obecně se chromit vyskytuje v ultramafických a mafických vyvřelých horninách, často spojených se serpentinem, olivínem, magnetitem a silikátovými minerály.

Hlavní cíle obohacení chromitu jsou:

• Zvýšit obsah Cr₂O₃, aby splňoval tržní specifikace (obvykle >40 % pro metalurgickou kvalitu).
• Odstranit nečistoty, jako jsou oxid křemičitý, alumina, oxid hořečnatý a oxidy železa.
• Dosáhněte optimálního rozdělení velikosti částic pro následné zpracování.
• Maximalizujte návratnost chromitových minerálů.

Tok procesu obohacení chromitové rudy

Obohacení chromitové rudy zahrnuje více fází, obvykle zahrnující drcení, mletí, třídění, koncentraci a odvodnění. Volba technik závisí na charakteristikách rudy a požadovaných specifikacích produktu.

1. Manipulace s hrubou rudou

Proces obohacení chromitové rudy začíná manipulací s hrubou rudou. Hrubá ruda, která se obvykle těží z povrchových nebo podzemních dolů, je nejprve nasměrována do podavače. Úkolem podavače je regulovat tok hrubé rudy, což zajišťuje stabilní a kontrolované dodávání do následující fáze drcení. Toto je klíčový počáteční krok, protože zakládá základ pro celý proces obohacení a zabraňuje nadměrnému nebo nedostatečnému krmení drticího zařízení.

2. Fáze drcení

2.1 Primární drticí mlýn

Raw ore from the feeder is then directed to a PE jaw crusher for primary crushing. The PE jaw crusher is a robust piece of equipment that uses a compressive force to break the large chunks of raw ore into smaller pieces. It has a wide feed opening and can handle relatively large particles. The crushing action in the jaw crusher occurs as the moving jaw compresses the ore against the fixed jaw, reducing its size. The output of the primary crusher is typically in the range of several tens of millimeters in size, which is then ready for further processing in the secondary crushing stage.

2.2 Sekundární drcení

Po primárním drcení je ruda fedrována do kuželového drtiče pro sekundární drcení. Kuželový drtič dále snižuje velikost částic rudy aplikováním kombinace tlakových a střihových sil. Má kuželovou drtící komoru s pohyblivým pláštěm a pevným konkávem. Ruda je drcena, jakmile prochází mezerou mezi pláštěm a konkávem, což vede k rovnoměrnějšímu rozložení velikosti částic. Produkt z kuželového drtiče je následně proséván pomocí vibračního síta. Vibrační síto odděluje drcenou rudu na různé velikostní frakce, přičemž částice větší než 20 mm jsou vraceny do kuželového drtiče k opětovnému drcení a částice v požadovaném velikostním rozsahu (v tomto případě méně než 3 mm) jsou posílány do další fáze procesu.

3. Mletí

Screenované rudy o velikosti menší než 3 mm se podávají do mílové zařízení pro mletí. Mílová zařízení jsou válcové přístroje naplněné ocelovými kuličkami. Jak se mlýn otáčí, ocelové kuličky se převalují a drtí částice rudy, což je zmenšuje na jemný prášek. Proces mletí je nezbytný pro uvolnění chromitových minerálů z hlušinových materiálů. Stupeň mletí je pečlivě kontrolován, aby se zajistilo, že chromitové minerály jsou plně uvolněny, aniž by došlo k nadměrnému mletí, které může vést ke zvýšení spotřeby energie a vzniku jemných částic, které jsou obtížné oddělit.

4. Klasifikace

Po drcení se kal z mělníku posílá do spirálového klasifikátoru. Spirálový klasifikátor využívá rozdílu v rychlosti usazování částic různých velikostí v tekutém médiu k jejich oddělení. Větší a těžší částice se usazují rychleji a jsou odváděny spirálovým dopravníkem na dně klasifikátoru, zatímco jemnější částice zůstávají v tekuté suspensi a jsou vypouštěny jako přepad. Odtok ze spirálového klasifikátoru, který obsahuje hrubší částice, se obvykle vrací zpět do mělníku k dalšímu drcení, zatímco přepad, obsahující jemně mleté částice, pokračuje do fáze koncentrace.

5. Koncentrační fáze

5.1 Třídění

Jemně mleté rudy z přeplňování spirálového třídicího zařízení jsou nejprve vůdci do jiggru. Jiggr je zařízení pro gravitační separaci, které funguje na základě rozdílu v měrné hmotnosti chromitových minerálů a hlušinových materiálů. Chromit má relativně vysokou měrnou hmotnost ve srovnání s většinou hlušinových minerálů. V jiggru je aplikován pulzující proud vody, který způsobuje, že těžší částice chromitu klesají na dno, zatímco lehčí částice hlušiny zůstávají v horních vrstvách. Spodní produkt z jiggru je chromitem bohatý koncentrát, který je poslán do silu na koncentrát, zatímco střední ruda a tailingy jsou dále zpracovávány.

5.2 Oddělení spiralovým žlábkem

Střední ruda z jigovacího zařízení je přiváděna do spiralového žlábku. Spiralový žlábek je další zařízení pro separaci těžením, které využívá kombinované účinky gravitační síly, odstředivé síly a tření k oddělení částic. Když směs rudy protéká dolů spiralovým žlábkem, těžší částice chromitu se pohybují směrem k vnitřní straně žlábku a jsou shromažďovány jako koncentrát, zatímco lehčí částice hlušiny se pohybují směrem k vnější straně a jsou odvedeny jako hlušina. Koncentrát ze spiralového žlábku je také posílán do sila na koncentrát a střední ruda může být dále zpracovávána.

5.3 Oddělování pomocí vibrační tabulky

Střední ruda z šroubového žlabu a další mezivýrobky se vkládají do vibračních tabulek pro další oddělení. Vibrační tabulky jsou velmi efektivní při oddělování jemnozrnných částic na základě jejich specifické hmotnosti, tvaru a velikosti. Vibrační tabulka má skloněný povrch, který vibruje, což způsobuje, že se částice pohybují v cik-cak vzoru. Těžší částice chromitu se pohybují pomaleji a koncentrují se na dolním konci tabulky, zatímco lehčí částice hlušiny se pohybují rychleji a jsou vyloučeny na horním konci. Více vibračních tabulek může být použito v sérii k dosažení vyššího stupně oddělení a k produkci vysoce kvalitního koncentrátu chromitu.

6. Odhazovací fáze

6.1 Zahuštění

Chromitový koncentrát z fáze koncentrace obsahuje významné množství vody. Aby se snížil obsah vody, je koncentrát nejprve přiveden do zahušťovače. Zahušťovač je velká, válcovitá nádoba, kde je koncentrátovka ponechána k usazení pod vlivem gravitace. Jak se částice usazují, čistá voda na povrchu je odčerpána a zahuštěný koncentrát na spodní části je vypuštěn. Zahušťovač pomáhá zvyšovat obsah pevných látek v koncentrátu z obvykle kolem 20 - 30% na 40 - 60%.

6.2 Vakuové filtrace

Po zahuštění je zahuštěný koncentrát přiváděn do vakuového filtru. Vakuový filtr využívá vakuového tlaku k nasávání vody skrze filtrační médium, čímž zanechává za sebou filtrační koláč z chromitového koncentrátu. Proces vakuové filtrace dále snižuje obsah vody v koncentrátu na úroveň vhodnou pro skladování a přepravu, typicky okolo 8 - 12%. Výsledný chromitový koncentrát je poté odeslán do sila na koncentrát pro konečné skladování.

7. Zneškodnění odpadů

Odpady z různých separačních fází, které se většinou skládají z hlušinových materiálů, jsou shromažďovány a likvidovány ekologickým způsobem. Odpady mohou být uloženy v odpadních přehradách nebo podrobeny dalšímu zpracování za účelem získání zbývajících cenných minerálů nebo k omezení jejich dopadu na životní prostředí. V některých případech mohou být odpady znovu zpracovány pomocí dalších separačních technik za účelem zvýšení celkového zisku chromitu z rudy.

Optimalizace procesu a výzvy

Optimalizace procesů

Aby se zlepšila efektivita a ekonomická životaschopnost procesu zpracování chromitové rudy, je možné přijmout několik optimalizačních opatření. Sem patří optimalizace parametrů drcení a mletí, aby se dosáhlo nejlepšího uvolnění chromitových minerálů při minimalizaci spotřeby energie. Výběr a úprava parametrů separačního zařízení, jako je průtok vody v jigové třídicí fázi a amplituda vibrací na vibračním stole, také mohou významně ovlivnit účinnost separace. Dále může použití pokročilých systémů řízení procesů pomoci monitorovat a nastavovat proces v reálném čase, což zajišťuje stabilní provoz a vysokou kvalitu produktu.

Challenges

Proces obohacování chromitové rudy čelí také několika výzvám. Jednou z hlavních výzev je vyrovnání se s variabilitou kvality surové rudy. Ložiska chromitové rudy mohou mít významné odchylky v mineralogii, kvalitě a distribuci velikosti částic, což může ovlivnit výkon obohacovacího procesu. Další výzvou je ochrana životního prostředí. Obohacovací proces generuje velké množství hlušiny, která musí být správně spravována, aby se předešlo znečištění životního prostředí. Kromě toho může být použití vody v procesu problémem v oblastech s nedostatkem vody a je potřeba vyvinout technologie šetřící vodu a recyklační systémy.

Proces obohacování chromitové rudy je složitá a vícestupňová operace, která zahrnuje sérii fyzikálních separačních technik k extrakci cenných chromitových minerálů z nerostné rudy. Každá fáze, od manipulace s nerostnou rudou až po výrobu chromitového koncentrátu a likvidaci odpadů, hraje zásadní roli v zajištění celkové účinnosti a efektivity procesu. Pochopením principů a operací každé fáze, stejně jako řešením výzev a příležitostí k optimalizaci, může průmysl obohacování chromitové rudy pokračovat v zlepšování své výkonnosti a přispět k udržitelnému zásobování chrómem pro různé průmyslové aplikace.