Hvordan udvinder man jernmalm? Fuldt jernmalmsforædlingproces

Summary: Hvordan forarbejdes jernmalm egentlig for at omskabe råmalm til koncentrat? Denne artikel introducerer den komplette mineralbehandlingsproces for jernmalm....

Run-of-mine (ROM) jernmalm, der udvindes fra miner, har som regel lav kvalitet og indeholder en betydelig mængde gangue og skadelige urenheder. Derfor er en forædlingsproces nødvendig.

Denne artikel introducerer Jernmalm komplet mineralbehandlingsproces.

Den komplette jernmalmsforarbejdningsproces er en kombination af forskellige fysiske og kemiske operationer, som hovedsageligt består af følgende trin: knusning og screening, formaling og klassificering, separation, konsentratafsivning og behandling af restprodukter.

Trin 1: Knusning og screening

Run-of-mine-bergartbunker udtaget fra minen kommer i store klumpestørrelser - op til over en meter i maksimal diameter - hvilket gør det umuligt direkte at fodre det i slibemøller. Det skal først gennemgå multi-trins knusning for gradvist at reducere partikelstørrelsen, hvilket forbereder det til efterfølgende slibning og adskillelsesprocesser.

Grovkornet knusning: 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.

Medium og fin knusning: 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: Efter knusning bliver materialet sorteret; partikler, der opfylder størrelseskravene, går videre til næste bearbejdningsfase, mens oversized partikler returneres til knuseren for genknusning, hvilket danner en lukket kreds. Denne lukkede kreds-konfiguration kontrollerer effektivt produktets partikelstørrelse og forhindrer overknusning, samtidig med at knusningseffektiviteten maksimeres.

Trin 2: Formaling og klassificering

Dette er en kritisk fase for mineralfrigørelse i jernmalmsforarbejdning. Efter knusning forbliver jernmineralpartiklerne tæt sammenlåst med gangpartiklerne i mængden. For at opnå en effektiv adskillelse skal malmen gennemgås formaling for at opnå tilstrækkelig grad af monomerfrigørelse.

2.1 Slibning

Malning 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.

Malning 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 Klassifikation

Afladningen fra kværnen kommer ind i klassifikationsudstyr - oftest hydrocykloner - som adskiller materialet i acceptable og uacceptable produkter baseret på forskelle i partikelaflejringstempo i vand. Den overholdende fine fraktion (overløb) går videre til adskillelsestrinnet, mens den ikke-overholdende grove fraktion (underløb) returns til kværnen for genknusning, hvilket danner et nyt lukket kredsløb. Klassifikationsprocessens effektivitet påvirker direkte graden af overkværning og frigørelse i det formaledede materiale, hvilket spiller en afgørende rolle for den efterfølgende adskillelses ydeevne.

Trin 3: Adskillelse

Dette er kernestadiet i jernmalmsforarbejdningsprocessen, hvor jernholdige mineraler skilles fra gangemineraler baseret på forskelle i deres fysiske eller kemiske egenskaber. Valget af den passende separationsmetode afhænger primært af malmens karakteristika, især jernmineralarten, spredningsgrænset for kornstørrelse og sammenvoksningsforhold.

De følgende sektioner skitserer adskillelsesmetoderne for fire almindelige jernmalmtyper: magnetit, hematit, limonit og siderit.

3.1 Magnetit - Magnetsk separation

Da magnetit er stærkt magnetisk, er magnetisk separation den mest effektive og økonomiske metode til dets forædling.

Denne proces er bedst egnet til enkle, letbeskæftige enkeltmagnetitmalme.

Continuous Malning – LIMS: Afhængigt af spredningens kornstørrelse af magnetitten bruger processen én eller to stadier af kontinuerlig formaling. Når den formede suspension når den ønskede finhed, fortsætter den direkte til LIMS.

Stage Malning – LIMS: Ideel til finkornede, lavkvalitets magnetitmalme. Primær formaling efterfølges af grovere magnetseparation for at afvise en betydelig del af de tidlige slagger. Det resulterende grovere koncentrat føres derefter til sekundær formaling inden rensning.

Nøglefordel ved SBM-løsningen: Det primære mål på tværs af alle tre flowsheets er tidlig afvisning af tailings, hvilket minimerer efterfølgende behandlingsvolumen, reducerer det samlede energiforbrug og sænker driftsomkostningerne.

3.2 Hematit-separation

Hematit (Fe2O3) indeholder op til 69,94% jern og er klassificeret som et svagt magnetisk mineral. I øjeblikket er de mest almindelige separationsmetoder for hematit tyngdekraftseparation, flotation og kombineret separation.

a) Tyngdedifferentiering

Baseret på partikelstørrelseskarakteristika opdeles hæmatittydreeseparation i fin- og grovkornet behandling:

Finlet-gravitationsseparation: Egnet til hematitmalm med fine fordelingstyper og relativt højere magnetisk susceptibilitet. Malmen knuses og formales for at opnå mineralfrigivelse, før der adskilles højkvalitets hematitkoncentrat ved brug af tyngdekraftseparationsudstyr (f.eks. rysteborde, spiralrør).

Grovkornet tyngdekraftseparation: Ideel til grovkornede hæmatitmineraler. Denne metode anvender typisk kun knusningsprocessen, hvor der bruges grovkornet gravitationsseparationsudstyr (f.eks. jiggere) til direkte at fjerne grove affaldsprodukter.

b) Forskydning

Brugt til behandling af fint til ultrafint svagt magnetiske hematitmalmer, inkluderer flotation to primære kredsløb: direkte flotation og omvendt flotation. Direkte flotation er bedst egnet til enkle enkelthematitmalmer, mens omvendt flotation er bredt anvendt til hematitmalmer med højere kvalitet, der indeholder letflydende gangmineraler.

c) Samlet separation

Kombineret separation er designet til komplekse hematitmalme, der er forbundet med mindre stærkt magnetiske mineraler eller ikke-metaliske urenheder. Almindelige metoder inkluderer:

• LIMS - Højintensitets magnetisk separation (HIMS)
• HIMS - Fjerning af vand
• HIMS - Tyngdekraftsseparering
• Magnetisk risting - Magnets separation

3.3 Limonit separation

Limonit består primært af hydrerede jernoxider med et jernindhold (Fe) på 40% til 60%, hvilket klassificerer det som et svagt magnetisk jernmineral. Almindelige separationsteknikker for limonit inkluderer tyngdesortering, magnetisk separation, flotation og kombineret separation.

a) Tyngdedifferentiering

Bedst egnet til grove udspredte limonitmineraler. Vask+ gravitationsseparationsprocessen er bredt anvendt, hvor en tromlevasker vasker råmineralet for at fjerne ler, efterfulgt af gravitationsudstyr såsom tunge medium-separatorer (HMS) eller jigger.

b) Magnetisk separation

Selvom limonit er svagt magnetisk, kan højintensitetsmagnetisk separation (HIMS) stadig anvendes effektivt til at bearbejde fintfordelte spredte ores.

c) Flydning

Anvendt på ultrafine-grained limonitmineraler, inklusive både direkte flotations- og omvendte flotationskredse. Afslamning eller forbedret slamfordeling er typisk påkrævet før flotationen for at eliminere de negative virkninger af fine lermineraler.

d) KOMBINERET SEPARATION

Tilpasset til komplekse limonitmineraler med ujævne fordeling af kornstørrelser eller højt lerindhold. Almindelige konfigurationer inkluderer:

• Tyngdesortering - Højintensitets magnetisk separation (HIMS)
• Selektiv flokkulering - Flotationen
• flocering - Højintensiv magnetisk separation (HIMS)

3.4 Sideritseparation

Siderit (FeCO3) består hovedsageligt af jernholdigt carbonat med et jernindhold på 48,2 %. Fire almindelige forarbejdningsprocesser er følgende:

a) Tyngdedifferentiering

Egnet til separate grovkornede og mellemkornede spredte sideritmalmer. Heavy Medium Separation (HMS) og jiggers anvendes ofte for at opnå effektiv koncentration.

b) Højintensiv magnetisk separation (HIMS)

Gælder for svagt magnetiske sideritmalmer. Anvendelse af våde højintensitetsmagnetiske separatorer (WHIMS) til behandling af afgrasset malmsuspension forbedrer markant både konsentratkvalitet og udbytte.

c) Flydning

Ideel til behandling af finmagnetiske jernstensmalme, inklusive både direkte flotation og omvendt flotation-processer:

Direkte floatation: Inkluderer sure og alkaliske flotationmetoder.

Omvendt floatning: Primært består af anionisk indfaldsstrippning og katjonisk indfaldsstrippning teknologier.

d) Magnetisk risting - Lavintensitetsmagnetisk separation (LIMS)

Implementer magnetiserende ristning for at omdanne svagt magnetisk siderit til stærkt magnetiske jernoxider (som magnetit), efterfulgt af LIMS for højeffektivt separation.

Trin 4: Koncentratafdrypning og behandling af Masseafladninger

4.1 Koncentrataffaldsafladning

Det jernkonsentrat, der opnås efter separationstrinnet, er en højfugtig slam (typisk med en faststoffkoncentration på 20 % til 30 %). Det skal gennemgå affaldning for at opfylde kravene til transport og nedstrøms smeltningsproces.

a) Tykkning (Konsentration)

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) Filterpresning

Den fortyknede understrøm leveres til filtreringsudstyr (såsom vakuumfilterpresser eller plade- og rammefilterpresser). Under vakuum eller mekanisk tryk fjernes yderligere fugt for at producere en filterkage med et fugtindhold på omkring 10 %. Denne kage fungerer som det endelige jernkoncentratprodukt, klar til emballering og forsendelse.

4.2 Hårreningsbehandling

Affaldsmateriale (støv) genereret under jernmalmsforarbejdningsprocessen udgør typisk mere end 50 % af den samlede råmalm. Håndtering af støv er derfor en væsentlig del af forarbejdningsprocessen. På nuværende tidspunkt bruges tre hovedmetoder til behandling af jernstøv:

Våd afkastning af affald

Dette er den mest traditionelle metode, hvor mineralresteringsslurry direkte afledes i en mineralresteringsdam til vådlagring. Processen er enkel og kræver relativt lav kapitalinvestering, så den blev bredt anvendt i tidlige forædlingsanlæg. Men den indebærer betydelige sikkerhedsrisici og er ved at blive udfaset.

b) Tørre udslusningsstakker

Tørrdeponering er den dominerende tendens og er standard for nyligt opførte jernmalmsjyndefabrikker. Processen indebærer typisk dybkonisk tykkelse efterfulgt af filtration og afvanding, hvilket reducerer tøjmalsindholdet i restprodukterne til under 15% for tørt lagring. Sammenlignet med våddeponering tilbyder tørstabling væsentligt forbedret sikkerhed, samtidig med at det opnår høje vandgenvindingsrater og overlegen vandbesparelse.

c) Fuldstændig anvendelse af minerespåner

Restmaterialerne kan bruges til at fremstille byggematerialer, tilbagefylde minedrevne tomrum og forbedre jorden. Denne tilgang tackler grundlæggende problemet med lagring af restmaterialer, samtidig med at den skaber potentiel økonomisk værdi.

Jernmalmsforædling er en vigtig bro, der forbinder mineralressourcer med stålsmeltning. En videnskabeligt designet og rationel proces, sammen med passende udstyrvalg, er den grundlæggende garanti for at opnå målkapacitet, overholde kvalitetsstandarder og opretholde stabile driftsforhold på lang sigt.

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.

For at lære mere om jernmalmsforarbejdningsproces og skræddersyede udstyrsudvælgelsesløsninger er du velkommen til at kontakte SBM for tilpasset rådgivning og ingeniørmæssig support.