Továrna na obohacení železné rudy: Proces a zařízení

Souhrn：Tento článek poskytuje komplexní přehled o továrnách na obohacení železné rudy, pokrývá charakteristiky rudy, metody obohacení, procesní tok, zapojené zařízení a environmentální úvahy.

Železná ruda obohacení je kritický proces v těžebním a metalurgickém průmyslu, jehož cílem je zlepšit kvalitu železné rudy odstraněním nečistot a zvýšením obsahu železa. Proces obohacení transformuje surovou železnou rudu na koncentrát vhodný pro použití v ocelářství a dalších průmyslových aplikacích. S rostoucí poptávkou po vysoce kvalitní železné rudě a vyčerpáním bohatých ložisek rudy se staly obohacovací závody nepostradatelnými pro efektivní využívání zdrojů a udržitelné těžební operace.

Tento článek poskytuje komplexní přehled okoncentraci železné rudy, pokrývající charakteristiky rudy, metody zpracování, tok procesů, používané zařízení a environmentální úvahy.

Charakteristiky železné rudy

Železné rudy jsou skály a minerály, ze kterých lze ekonomicky extrahovat kovové železo. Nejčastější typy železné rudy jsou:

• Hematit:Vysoce kvalitní ruda obsahující asi 70% železa.
• Magnetit:Obsahuje asi 72% železa a je magnetická.
• Limonit:Obsahuje 55-60% železa.
• Siderit:Obsahuje přibližně 48% železa.

Kvalita železné rudy je primárně určena jejím obsahem železa a přítomností nečistot, jako je křemičitan, hliník, fosfor, síra a další hlušiny. Obohacování má za cíl zvýšit obsah železa a snížit nečistoty.

Výhody obohacování železné rudy

• Zvýšení obsahu železa:Pro výrobu vysoce kvalitního koncentrátu vhodného pro výrobu oceli.
• Odstranění nečistot:Snížení obsahu křemičitanů, hliníku, fosforu, síry a dalších nežádoucích materiálů.
• Improve physical properties:Zlepšit velikost a tvar částic pro lepší manipulaci a zpracování.
• Optimize downstream processes:Usnadnit efektivní aglomeraci, sintering a tavení.

Iron Ore Beneficiation Process

Proces obohacení železné rudy obvykle zahrnuje několik fází:Drcení → Mletí → Klasifikace → Koncentrace → Odvodnění → Aglomerace nebo Sintering

1. Iron Ore Crushing

Počáteční fáze v obohacení železné rudy zahrnuje drcení a mletí, což snižuje velikost surové železné rudy, aby se uvolnily minerály obsahující železo z okolního hlušiny.

Primární drcení:Železná ruda je přepravována kamiony nebo dopravníky z těžebního místa do obohacovacího závodu. Správné krmení zajišťuje konzistentní průchod. Velké kusy železné rudy jsou zmenšovány pomocí kladivových nebo kuželových drtičů na přibližně 150 mm, což usnadňuje manipulaci a další zpracování.

Sekundární drcení:Další zmenšení velikosti na přibližně 20-50 mm je dosaženo pomocí kuželových drtičů. Vibrační síta oddělují částice železné rudy podle velikosti, směrují materiál ke mletí nebo jiným procesům.

2. Mletí

Po drcení mletí (například mílové mlýny nebo tyčové mlýny) dále snižuje velikost částic železné rudy na jemný prášek, obvykle s cílem 80 % procházejících sítí 200 (přibližně 75 mikronů). Toto jemné mletí zajišťuje, že železné minerály v železné rudě jsou dostatečně uvolněny od hlušiny pro následné oddělení.

Efektivní drcení a mletí železné rudy jsou nezbytné, protože překročení procesu mletí může produkovat nadměrné jemné částice, což komplikuje následné procesy a zvyšuje spotřebu energie.

3. Screening a klasifikace

Po zmenšení velikosti směs železné rudy podléhá třídění a klasifikaci, aby se oddělily částice podle velikosti a hustoty.

• Třídění:Mechanické síta nebo vibrační síta oddělují hrubé částice od jemných v krmivu železné rudy. Tento krok zajišťuje, že pouze správně velké materiály železné rudy postupují do další fáze, což zvyšuje efektivitu zpracování.
• Klasifikace:Hydrocyklony nebo spirálové klasifikátory oddělují částice železné rudy podle hustoty a velikosti ve formě kalu. Tato klasifikace pomáhá v nasměrování různých velikostních frakcí k vhodným procesům obohacení.

Správné třídění a klasifikace optimalizují krmivo pro procesy koncentrace železné rudy, zlepšují míru obnovy a kvalitu produktu.

4. Koncentrace železné rudy

Koncentrace je klíčová fáze obohacení, ve které jsou cenné železné minerály odděleny od odpadního gangue v železné rudě.

• Gravitační separace:Využívá rozdílů v specifické hmotnosti mezi železnými minerály a gangue v železné rudě.
• Magnetická separace:Používá magnetická pole k izolaci magnetických železných minerálů v železné rudě.
• Flotace:Používá chemické činidla a vzduchové bubliny k oddělení hydrofobních železných minerálů od hydrofilní hlušiny ve jemných částicích železné rudy.

Volba techniky koncentrace závisí na typu železné rudy, velikosti částic a mineralogii.

5. Odvodnění

Po koncentraci obsahuje vzniklý koncentrát železné rudy značné množství vody, které musí být odstraněno, aby se usnadnilo manipulaci, dopravu a další zpracování.

• Zahuštění:Gravitační zahušťovače koncentrují kal železné rudy usazováním pevných látek, čímž snižují obsah vody.
• Filtrace:Vakuové nebo tlakové filtry dále snižují vlhkost v koncentrátu železné rudy na akceptovatelné úrovně, často pod 10 %.

Účinné odvodňování koncentrátu železné rudy snižuje náklady na sušení a zabraňuje degradaci materiálu během skladování a přepravy.

6. Peletizace nebo Sinterování

Poslední fáze připravuje koncentrát železné rudy k použití ve výrobě oceli.

• Peletizace:Jemný koncentrát železné rudy je aglomerován do sférických pelet pomocí pojiv, jako je bentonit. Peletky železné rudy mají rovnoměrnou velikost, zlepšenou pevnost a propustnost, což je činí ideálními pro krmivo do vysokých pecí.
• Sinterování:Koncentrát železné rudy se míchá s fluxy a jemným koksem a poté se zahřívá, aby se vytvořil sinter, porézní aglomerát vhodný pro použití v vysokých pecích.

Tyto procesy zlepšují metalurgický výkon a zvyšují účinnost pece.

Běžné techniky obohacování železné rudy

1. Gravitace Oddělení

Gravitace oddělení využívá rozdíl v hustotě mezi železnými minerály a gangovými částicemi v rámci železné rudy k dosažení separace.

Princip:Heavier železné minerály (magnetit, hematit) v železné rudě klesají rychleji než lehčí gangové částice, když jsou vystaveny gravitačním silám v kapalném médiu.

Vybavení:

• Jigs:Použijte pulzující vodní proudy k stratifikaci částic železné rudy podle hustoty.
Shaking Tables: Využijte třecí pohyby a proudění vody k oddělení částic železné rudy na základě relativní hustoty.
• Spiral Concentrators:Použijte gravitační a odstředivé síly ve spirálovém žlábku k oddělení minerálů železné rudy.
• Aplikace:Účinné pro hrubé částice železné rudy a rudy s významným rozdílem v hustotě, jako je magnetit a hematit s hrubým uvolněním. Gravitační separace se často používá jako předběžný krok v obohacování železné rudy před magnetickým nebo flotacním zpracováním.

2. Magnetická separace

Magnetická separace se široce používá pro obohacování magnetitové železné rudy a do menší míry pro hematitovou železnou rudu.

Princip:Magnetické separátory aplikují magnetická pole k přitahování magnetických železných minerálů v železné rudě, čímž je oddělují od nemagnetických hlušin.

Typy magnetických separátorů:

• Separátory s nízkou intenzitou magnetického pole (LIMS):Vhodné pro silně magnetitovou železnou rudu. Separátory s vysokou intenzitou magnetického pole (HIMS): Používají se pro slabě magnetické železné minerály jako je hematit a jemné částice.
• Wet and Dry Magnetic Separators:Wet separátory zpracovávají suspenzi železné rudy, zlepšují účinnost separace; suché separátory se zabývají suchými materiály železné rudy.
• Aplikace:Benefitační závody pro magnetitovou železnou rudu široce využívají magnetickou separaci k dosažení vysoko kvalitního koncentrátu železné rudy. Používá se také po mletí k získání železných minerálů z železné rudy.

3. Flotace železné rudy

Flotace je chemická technika obohacování, která se používá především pro jemné částice železné rudy a rudy, kde je magnetická separace neúčinná.

Princip:V pěnění se do suspenze železné rudy přidávají reagenty, jako jsou sběrače a pěnidla. Hydrofobní minerály železné rudy se přichycují na vzduchové bubliny a stoupají na povrch, kde vytvářejí pěnovou vrstvu, která se seškrabává, zatímco hydrofilní hlušina klesá.

Vybavení:

• Mechanické flotace:Zajišťují míchání a vzduchování pro podporu přilnutí bubliny k částicím v suspenzi železné rudy.
• Sloupcové flotace:Nabízejí vyšší návratnost a selektivitu s nižší spotřebou energie při flotaci železné rudy.
• Aplikace:Pěnění je obzvláště užitečné pro hematit a siderit železné rudy s jemnými velikostmi částic a vysokým obsahem oxidu křemičitého. Umožňuje odstranění nečistot oxidu křemičitého a hlinitého, čímž zlepšuje kvalitu koncentrátu železné rudy.

4. Drcení a Mletí

Efektivní drcení a mletí železné rudy jsou předpoklady pro úspěšnou obohacení.

Zařízení na Drcení:

• Čelistové drtiče:Primární drtiče, které zpracovávají velké kusy železné rudy.
• Kuželové mlýny:Sekundární drtiče pro jemnější redukci železné rudy.
• Kuželové Drciče:Používají se ve velkých provozech železné rudy pro primární drcení.

Zařízení na Mletí:

• Mlecí Stroje:Cylindrické mlýny s mlecím médiem, které redukují železnou rudu na jemný prášek.
• Tyčové Mlýny:Používají tyče jako mlecí média, vhodné pro hrubší mletí železné rudy.
• Vertikální válcové mlýny:Energeticky úsporné mlýny používané v některých moderních závodech na železnou rudu.

Klíčové úvahy:

• Vyvarování se nadměrného mletí železné rudy, aby se minimalizovala produkce ultrajemných částic, které komplikují separaci.
• Udržování optimální velikosti mletí pro maximalizaci uvolňování a obnovy minerálů železné rudy.

Environmentální úvahy

Závody na zpracování železné rudy musí řešit environmentální dopady:

• Správa odpadů:Bezpečné zneškodnění a potenciální opětovné využití odpadů.
• Spotřeba vody:Recyklace a úprava procesní vody.
• Kontrola prachu:Minimalizace emisí prachu během drcení a manipulace.
• Energetická účinnost:Optimalizace zařízení a procesů za účelem snížení spotřeby energie.

Nové pokroky a trendy

• Automatizace a kontrola:Použití senzorů, AI a strojového učení k optimalizaci procesů.
• Suchá benefikace:Snížení spotřeby vody pomocí suché magnetické nebo elektrostatické separace.
• Valorizační odpadů:Využití tailingů pro stavební materiály nebo jiné aplikace.
• Energeticky efektivní mletí:Vysokotlaké drtící válce (HPGR) a mleté mlýny.

Obohacování železné rudy je komplexní, vícestupňový proces zahrnující drcení, mletí, klasifikaci, koncentrování, odvodňování a aglomeraci. Každá etapa vyžaduje specializované zařízení a techniky přizpůsobené mineralogii a fyzikálním vlastnostem rudy. Pokroky v technologii obohacování i nadále zlepšují míru obnovy, kvalitu produktu a environmentální udržitelnost, což zajišťuje efektivní využívání zdrojů železné rudy pro uspokojení globální poptávky po oceli.