Jak těžit železnou rudu? Kompletní proces obohacování železné rudy

Summary: Jak se skutečně zpracovává ruda železa, aby se z ní stal koncentrovaný produkt? Tento článek představuje kompletní tok těžby a zpracování železné rudy....

Rudný kámen (ROM) železná ruda těžená z dolů má obvykle nízkou kvalitu a obsahuje značné množství nečistot a škodlivých příměsí. Proto je nutný proces obohacování.

Tento článek představuje kompletní těžba železné rudy, keramické zpracování minerálů.

Kompletní proces obohacování železných rud je kombinací různých fyzikálních a chemických operací, které zahrnují především následující fáze: drcení a třídění, mletí a klasifikace, separace, odvodnění koncentrátu a zpracování odpadních kalů.

Krok 1: Třídění a drcení

Ostré horniny vytěžené přímo z těžařské oblasti přicházejí ve velkých kusech, které měří až přes jeden metr v maximálním průměru – což znemožňuje jejich přímé dávkování do mlýnků. Nejprve musí projít vícestupňovým drcením, které postupně snižuje velikost částic, čímž je připravuje na následné mletí a separační operace.

Hrubé drcení: Jaw crushers or gyratory crushers are utilized to break down the iron ore to below 200–300 mm. Relying on high compressive and impact forces, they accomplish the initial size reduction of the ore.

Střední a jemné drcení: Given the high hardness of iron ore, cone crushers are used in the secondary and tertiary crushing stages to reduce the particle size to below 10–25 mm. Adopting laminated crushing principle, cone crushers feature high crushing efficiency and produce uniform product particle size distribution.

Screening: Po drcení je materiál protrieden; částice splňující velikostní požadavky postupují do dalšího stupně zpracování, zatímco nadměrné částice jsou vráceny do mlýna k opětovnému drcení, čímž vzniká uzavřený obvod. Tato uzavřená cirkulační konfigurace účinně řídí velikost částic produktu a brání předozvědění, zatímco plně maximalizuje účinnost drcení.

Krok 2: Mletí a třídění

Toto je kritická fáze pro uvolnění minerálu v procesu obohacování železné rudy. Po drcení zůstávají částice železnatého minerálu pevně propojené s částicemi dumpu uvnitř rudy. Aby bylo možné dosáhnout účinného oddělení, musí ruda podstoupit mletí, aby se dosáhlo dostatečné míry uvolnění monomerů.

2.1 Brusení

Broušení is typically conducted in ball mills or semi-autogenous grinding (SAG) mills. The ore usually needs to be ground down to a particle size suitable for mineral liberation (typically 70%–95% passing -200 mesh), laying the necessary foundation for high-efficiency separation.

Broušení is the most energy-intensive stage in the iron ore beneficiation plant, accounting for about 40–60% of the plant’s total energy consumption.

2.2 Klasifikace

Odtok z mlýnské konzoly vstupuje do odlučovacího zařízení – nejčastěji hydrocyclonů – které odděluje materiál na přijatelné a nepřijatelné produkty na základě rozdílů v usazování částic ve vodě. Vyhovující jemná frakce (přetékající) pokračuje do separačního stupně, zatímco nevyhovující hrubá frakce (podtékající) je vrácena do mlýna k dalšímu mletí, čímž vzniká další uzavřený obvod. Účinnost klasifikace přímo ovlivňuje stupeň přemletí a uvolnění ve mletém produktu, což hraje klíčovou roli v následujícím výkonu separace.

Krok 3: Oddělení

Toto je hlavní stupeň procesu obohacování železných rud, kde jsou železné minerály oddělovány od nečistot na základě rozdílů v jejich fyzikálních nebo chemických vlastnostech. Výběr vhodné separační metody závisí především na charakteristikách rudy, zejména druhu železných minerálů, velikosti zrna disperze a vztazích mezi srůstajícími minerály.

Následující sekce načrtávají metody separace pro čtyři běžné typy železných rud: magnetit, hematit, limonit a siderit.

3.1 Magnetit - Magnetická separace

Protože magnetit je silně magnetický, magnetická separace je nejúčinnější a nejlevnější metoda pro jeho obohacování.

Tento proces je nejvhodnější pro jednoduché, snadno zpracovatelné jednotlivé rudy magnetitu.

Continuous Broušení – LIMS: V závislosti na velikosti zrna rozptýlení magnetitu proces využívá jeden nebo dvě stupně kontinuální mletí. Jakmile namletá suspenze dosáhne cílové jemnosti, pokračuje přímo do LIMS.

Stage Broušení – LIMS: Ideální pro jemně zrnitá, nízkotřídní magnetitová ložiska. Primární mletí je následováno hrubší magnetickou separací, která odstraňuje významnou část raného odpadu. Získaný hrubší koncentrát je poté poslán do sekundárního mletí před čištěním.

Hlavní výhoda řešení SBM: Hlavním cílem ve všech třech tokových schématech je časné odmítání odpadu, což minimalizuje objem následného zpracování, snižuje celkovou spotřebu energie a snižuje provozní náklady.

3.2 Oddělení hematitu

Hematit (Fe2O3) obsahuje až 69,94 % železa a je klasifikován jako slabě magnetický minerál. V současnosti jsou nejběžnějšími metodami separace hematitu gravitace, flotace a kombinovaná separace.

a) Gravitační separace

Na základě charakteristik velikosti částic je gravitční separace hematitu rozdělena na zpracování jemnozrnným a hrubozrným způsobem:

Drcená gravitční separace: Vhodné pro hematitové rudy s jemným rozptylem a relativně vyšší magnetickou susceptibilitou. Ruda je drvena a mleto, aby došlo k uvolnění minerálů, před separací vysokokvalitního hematitového koncentrátu pomocí gravitačního separačního zařízení (například třesací tabulky, šroubové třesy).

Hrubězrnná gravitní separace: Vhodné pro hruběkrystalické žíly hematitu. Tato metoda obvykle spočívá pouze v drcení, přičemž se využívají zařízení pro gravitční oddělování hrubých zbytků (například jiggery) k přímému odstranění hrubých odpadů.

b) Výtěžení pomocí flotace

Používá se k úpravě jemných až ultrajemných slabě magnetických hematitových rud, flotace zahrnuje dva hlavní obvody: přímou flotaci a reverzní flotaci. Přímá flotace je nejvhodnější pro jednoduché jednovrstvé hematitové rudy, zatímco reverzní flotace je široce používána pro rudy s vyšším obsahem hematitu obsahující snadno vznášející se provazce nerostných minerálů.

c) Kombinované oddělení

Kombinovaná separace je určena pro složité hematitové rudy spojené s méně významnými silně magnetickými minerály nebo nekovovými nečistotami. Časté metody zahrnují:

• LIMS - Magnetická separace s vysokou intenzitou (HIMS)
• HIMS - Fyzikální oddělení
• HIMS - Oddělení gravitací
• Magnetické pražení - Magnetické třídění

3.3 Oddělení limonitu

Limonit se skládá především z hydratovaných železných oxidů s obsahem železa (Fe) v rozmezí 40 % až 60 %, což ho řadí mezi slabě magnetické železné minerály. Běžné metody separace limonitu zahrnují gravitační separaci, magnetickou separaci, flotaci a kombinovanou separaci.

a) Gravitační separace

Nejvhodnější pro hrubozrnné rozptýlené limonitové rudy. Postup čištění + gravitační separace je široce využíván, přičemž se používá bubnový čistič, který opláchne surovou rudu, aby odstranil hlínu, následovaný gravitačním zařízením, například separátory těžké médium (HMS) nebo jigy.

b) Magnetické oddělení

Ačkoli limonit má slabou magnetickou vlastnost, vysoce intenzivní magnetická separace (HIMS) může být stále účinně použita k zpracování jemnozrnných rozptýlených rud.

c) Plování

Aplikováno na ultrajemné limonitové rudy, zahrnující jak přímou flotaci, tak obratovou flotaci. Před flotací je obvykle potřeba odstranit jemné částice nebo zvýšit disperzi slize, aby se odstranily negativní dopady jemných jílových minerálů.

d) Kombinované oddělení

Přizpůsobeno pro složité limonitové rudy s nerovnoměrnými velikostmi zrn rozptýlení nebo vysokým obsahem jílu. Časté konfigurace zahrnují:

• Gravitační separace - Magnetická separace s vysokou intenzitou (HIMS)
• Selektivní flokulace - Flotace
• Vykladání srážením - Magnetické separace s vysokou intenzitou (HIMS)

3.4 Separace sideritu

Siderit (FeCO₃) se skládá převážně z železitého uhličitanu s obsahem železa 48,2 %. Čtyři běžné způsoby obohacování jsou následující:

a) Gravitační separace

Vhodné pro oddělení hrubě a středně zrnitých rozptýlených sideritových rud. K dosažení efektivní koncentrace se často používají těžké střední separace (HMS) a jiggers.

b) Magnetická separace s vysokou intenzitou (HIMS)

Vhodné pro slabě magnetické sideritové rudy. Použití mokrých vysokoúčinných magnetických separátorů (WHIMS) k zpracování odstraňovaných rudy zředěného rmutu významně zlepšuje jak kvalitu koncentrátu, tak míru výtěžnosti.

c) Plování

Vhodné pro zpracování jemnozrnného sideritového rud, zahrnující jak přímý flotation, tak reverzní flotation obvody:

Přímé vznášení: Obsahuje kyselé a zásadité flotace.

Obrácená flotace: Primárně zahrnuje technologie reverzní flotation aniontového sběrače a reverzní flotation kationtového sběrače.

d) Magnetická pražení - Magnetické oddělení nízké intenzity (LIMS)

Použijte magnetické pražení k přeměně slabě magnetické sideritu na silně magnetické oxidy železa (například magnetit), následované LIMS pro vysoce účinnou separaci.

Krok 4: Koncentrace odvodňování a čištění vyhnívadel

4.1 Odvodnění koncentru**

Železný koncentrát získaný po separační fázi je kal s vysokým obsahem vlhkosti (obvykle s koncentrací pevných látek od 20 % do 30 %). Musí být odvodněn, aby splnil požadavky na přepravu a následné tavbu.

a) Zahuštění (koncentrace)

The slurry is first fed into a thickener, where gravity settling causes solid particles to migrate downward while clear water overflows from the top. This stage increases the slurry density (solids concentration) to 40%–60%.

b) Filtrační lis

Zahuštěný spodní tok je dodán na filtrační zařízení (například vakuový lis nebo filtrační lis s deskami a rámy). Pod vacuumem nebo mechanickým tlakem je dále odstraňována vlhkost, čímž vzniká filtrační koláč s vlhkostí přibližně 10 %. Tento koláč slouží jako finální produkt železného koncentrátu, připravený k balení a přepravě.

4.2 Zpracování odvalu

Odpadem (odpadní materiál) vzniklý při zpracování železné rudy obvykle tvoří více než 50 % celkového těžebního ložiska. Řízení odpadní hlušiny je proto nedílnou součástí procesu obohacování. V současnosti jsou pro zpracování železničných odpadů používány tři hlavní přístupy:

Odstraňování mokrých kalů

Jedná se o nejtradičnější metodu, při níž se kalová suspenze přímo vypouští do zásobní nádrže na vyčerpané rudy k mokrému uskladnění. Proces je jednoduchý a vyžaduje relativně nízké kapitálové investice, proto byl široce využíván v raných obohacovacích závodech. Nicméně zahrnuje významná bezpečnostní rizika a je postupně nahrazován.

b) Suché ukládání odpadních zbytků

Suché ukládání je hlavním směrem a standardem pro nově postavené závody na obohacování železné rudy. Proces obvykle zahrnuje hloubkovou koncentraci v hlubokém kuželu následovanou filtrováním a odvodněním, čímž se snižuje obsah vlhkosti v tailings na méně než 15 % pro suché skladování. Ve srovnání s mokrým ukládáním nabízí suché skladování výrazně vyšší bezpečnost a zároveň dosahuje vysokých mír záchytu vody a lepšího zachování vody.

c) Komplexní využití odvalu

Odpady lze využít k výrobě stavebních materiálů, k vyplňování vytěžených dutin a k úpravě půdy. Tento přístup zásadně řeší problém skladování odpadů, zatímco zároveň vytváří potenciální ekonomickou hodnotu.

Zpracování železné rudy je klíčovým mostem spojujícím nerostné zdroje se železářským pokračováním. Vědecky navržený a racionální proces spolu s vhodnou volbou zařízení je základní zárukou dosažení cílové kapacity, splnění kvalitativních standardů a udržení dlouhodobě stabilního provozu.

Before finalizing the beneficiation process flow, detailed process mineralogy studies must be conducted to determine the ore’s chemical composition, mineralogical composition, liberation characteristics, and particle size distribution, among other key parameters.

Chcete-li se dozvědět více o procesu obohacování železnaté rudy a řešeních na míru při výběru zařízení, neváhejte kontaktovat společnost SBM pro individualizované poradenství a technickou podporu.