Jernmalmsbehandlingsanlæg: Proces og Udstyr

Resume：Denne artikel giver en omfattende oversigt over jernmalmsbehandlingsanlæg, som dækker malmenes egenskaber, behandlingsmetoder, procesflow, involveret udstyr og miljømæssige overvejelser.

Jernmalmsforædling er en kritisk proces inden for minedrift og metallurgiske industrier, der har til formål at forbedre kvaliteten af jernmalm ved at fjerne urenheder og øge jernindholdet. Forædlingen omdanner det rå jernmalm til et koncentrat egnet til brug i stålfremstilling og andre industrielle applikationer. Med den stigende efterspørgsel efter jernmalm af høj kvalitet og udtømningen af rige malmforekomster, er forædlingsanlæg blevet uundgåelige for effektiv ressourceudnyttelse og bæredygtige minedriftoperationer.

Denne artikel giver en omfattende oversigt overjernmalmsforædlingsanlæg, der dækker malmens karakteristika, forædlingsmetoder, procesflow, involveret udstyr og miljømæssige overvejelser.

Karakteristika for Jernmalm

Jernmalme er klipper og mineraler, hvorfra metallisk jern økonomisk kan udvindes. De mest almindelige typer jernmalm er:

• Hematit:Høj kvalitetsmalm indeholdende ca. 70% jern.
• Magnetit:Indeholder ca. 72% jern og er magnetisk.
• Limonit:Indeholder 55-60% jern.
• Siderit:Indeholder ca. 48% jern.

Kvaliteten af jernmalm bestemmes primært af dens jernindhold og tilstedeværelsen af urenheder som silica, alumina, fosfor, svovl og andre gangminerale. Beredning sigter mod at øge jernindholdet og reducere urenheder.

Fordele ved jernmalmsbereding

• Øg jernindholdet:At producere koncentrat af høj kvalitet, der er egnet til stålproduktion.
• Fjern urenheder:Reducer silica, alumina, fosfor, svovl og andre uønskede materialer.
• Forbedre fysiske egenskaber:Forbedr partikelstørrelse og -form for bedre håndtering og behandling.
• Optimér downstream-processer:Faciliter effektiv pelletiering, sintring og smeltning.

Jernmalmberigelsesproces

Jernmalmberigelsesprocessen involverer typisk flere trin:Knusning → Formaling → Klassifikation → Koncentration → Afdampning → Pelletisering eller Sintring

1. Knusning af jernmalm

Det første trin i jernmalmberigelsen er knusning og formal, som reducerer størrelsen af den rå jernmalm for at frigive jernbærende mineraler fra det omkringliggende gangmateriale.

Primary Crushing:Jernmalm transporteres via lastebiler eller transportbånd fra minedriften til efterbehandlingsanlægget. Korrekt fodring sikrer en konstant throughput. Store jernmalmsklumper reduceres i størrelse af kæbe- eller gyratorykrossere til cirka 150 mm, hvilket letter håndtering og viderebearbejdning.

Secondary Crushing:Yderligere størrelsesreduktion til omkring 20-50 mm opnås ved keglekrossere. Vibrerende skærme adskiller jernmalmspartikler efter størrelse og leder materialet til maling eller andre processer.

2. Mahlning

Efter knusning reducerer møller (såsom kuglemøller eller stangmøller) jernmalmens partikelstørrelse yderligere til et fint pulver, typisk med fokus på 80% der passerer 200 mesh (omkring 75 mikron). Denne fine mahlning sikrer, at jernmineraler i jernmalmen er tilstrækkeligt fritaget fra gangue til efterfølgende separation.

Effektiv knusning og mahlning af jernmalm er afgørende, fordi overmalning kan producere for mange fines, hvilket komplicerer efterfølgende processer og øger energiforbruget.

3. Screening og klassificering

Efter størrelse reduktion, gennemgår jernmalmblandingen screening og klassificering for at adskille partikler baseret på størrelse og densitet.

• Screening:Maskinelle skærme eller vibrerende skærme adskiller grove partikler fra finstoffer i jernmalmsfeedet. Dette trin sikrer, at kun korrekt størrelse jernmalmmateriale fortsætter til næste fase, hvilket forbedrer behandlingseffektiviteten.
• Klassificering:Hydrocycloner eller spiralklassificerere adskiller jernmalmpartikler efter densitet og størrelse i slurrykoncentration. Denne klassificering hjælper med at dirigere forskellige størrelsesfraktioner til passende berigelsesprocesser.

Proper screening and classification optimize the feed for iron ore concentration processes, improving recovery rates and product quality.

4. Koncentration af Jernmalm

Koncentration er den centrale forædlingstrin, hvor værdifulde jernmineraler adskilles fra affaldsgangue i jernmalmen.

• Gravitationsseparator:Udnytter forskelle i specifik vægt mellem jernmineraler og gangue i jernmalmen.
• Magnetisk separation:Anvender magnetiske felter til at isolere magnetiske jernmineraler i jernmalmen.
• Flotation:Bruger kemiske reagenser og luftbobler til at adskille hydrofobe jernmineraler fra hydrophile gangue i fine jernmalmspartikler.

Valget af koncentrationsteknik afhænger af typen af jernmalm, partikelstørrelse og mineralogi.

5. Affugtning

Efter koncentrationen indeholder det resulterende jernmalmskoncentrat en betydelig mængde vand, som skal fjernes for at lette håndtering, transport og videre behandling.

• Fortykning:Gravitationefortykkere koncentrerer jernmalmslurry ved at lade faste stoffer bundfælde sig, hvilket reducerer vandindholdet.
• Filtrering:Vakuum- eller trykfiltre reducerer yderligere fugtigheden i jernmalmskoncentratet til acceptabelt niveau, ofte under 10%.

Effektiv afvanding af jernmalmskoncentratet reducerer tørreomkostningerne og forhindrer materialenedbrydning under opbevaring og transport.

6. Pillefremstilling eller Sintering

Den sidste fase forbereder jernmalmskoncentratet til brug i stålproduktion.

• Pillefremstilling:Fint jernmalmskoncentrat agglomereres til sfæriske piller ved brug af bindemidler som bentonit. Jernmalmspiller har ensartet størrelse, forbedret styrke og permeabilitet, hvilket gør dem ideelle til brug som brændstof til højovne.
• Sintering:Jernmalmkoncentrat blandes med fluxer og koksfine og derefter opvarmes for at producere sinter, et porøst agglomerat egnet til brug i højovne.

Denne process forbedrer metallurgisk ydeevne og effektiviteten af ​​ovnen.

Almindelige teknikker til berigelse af jernmalm

1. Tyngdekraftseparation

Tyngdekraftseparation udnytter forskellen i tæthed mellem jernmineraler og affaldspartikler i jernmalmen for at opnå separation.

Princip:Tungere jernmineraler (magnetit, hematit) i jernmalmen synker hurtigere end lettere affaldspartikler, når de udsættes for tyngdekraften i et flydende medium.

Udstyr:

• Jigs:Brug pulserende vandstrømme til at stratificere jernmalmspartikler efter densitet.
Rysteborde: Anvend rystende bevægelser og vandflow til at adskille jernmalmspartikler baseret på specifik vægt.
• Spiral koncentratorer:Udnyt tyngdekraft og centrifugalkræfter i en spiralrende til at adskille jernmalmmineraler.
• Applikationer:Effektiv til grove jernmalmspartikler og malme med betydelig densitetsforskel, såsom magnetit og hematit med grov frigivelse. Tyngdeskillelse bruges ofte som et forberedende skridt i jernmalmsforædling før magnetisk eller flotationsbehandling.

2. Magnetisk Separation

Magnetisk separation anvendes bredt til magnetit jernmalm berigelse og, i mindre grad, til hæmatit jernmalm.

Princip:Magnetiske separatorer anvender magnetiske felter til at tiltrække magnetiske jernmineraler i jernmalmen, idet de adskiller dem fra ikke-magnetisk gang.

Typer af Magnetiske Separatorer:

• Low-Intensity Magnetic Separators (LIMS):Velegnet til stærkt magnetisk magnetit jernmalm. High-Intensity Magnetic Separators (HIMS): Bruges til svagt magnetiske jernmalmsmineraler som hæmatit og fine partikler.
• Wet and Dry Magnetic Separators:Våde separatorer behandler jernmalm slurry, hvilket forbedrer separations effektiviteten; tørre separatorer håndterer tørre jernmalmsmaterialer.
• Applikationer:Magnetit jernmalm forædling anlæg bruger i vid udstrækning magnetisk separation for at opnå høj-grad jernmalm koncentrat. Det bruges også efter maling for at genvinde jernmineraler fra jernmalm.

3. Flotation of Iron Ore

Flotation er en kemisk forædlings teknik, der primært bruges til fine jernmalmpartikler og malme, hvor magnetisk separation er ineffektiv.

Princip:I flotation tilsættes reagenser som samlere og skumdannere til et jernmalm-slurry. Hydrofobe jernmalmsmineraler binder sig til luftbobler og stiger til overfladen, hvilket danner et skumlag, der skummes af, mens hydrophile gangue synker.

Udstyr:

• Mechaniske Flotationsceller:Tilbyder agitation og aeration for at fremme boble-partikel tilknytning i jernmalm-slurry.
• Kolonne Flotationsceller:Tilbyder højere udbytte og selektivitet med lavere energiforbrug i jernmalmsflotation.
• Applikationer:Flotation er særligt nyttig for hæmatit og siderit jernmalm med fine partikelstørrelser og højt siliciumindhold. Det muliggør fjernelse af silikater og alumina urenheder, hvilket forbedrer kvaliteten af jernmalm koncentratet.

4. Knusning og Mahl

Effektiv knusning og mahl af jernmalm er forudsætninger for vellykket forædling.

Knuseudstyr:

• Kæbeknedere:Primære knusere, der håndterer store stykker jernmalm.
• Kegleknuser:Sekundære knusere til finere reduktion af jernmalm.
• Kegleknusere:Bruges i storskala jernmalmsoperationer til primær knusning.

Mahludstyr:

• Planslibemaskiner:Cylindrisk slibemøller med slibemedia, der reducerer jernmalm til fint pulver.
• Stangmøller:Bruger stænger som slibemedia, velegnet til grovere mahl af jernmalm.
• Vertical Roller Mills:Energieeffektive møller brugt i nogle moderne jernmalmsanlæg.

Nøgleovervejelser:

• Undgåelse af overmaling af jernmalm for at minimere produktionen af ultrafine partikler, som komplicerer separation.
• Vedligeholdelse af optimal malestørrelse for at maksimere frigivelsen og udnyttelsen af jernmalmsmineraler.

Miljømæssige Overvejelser

Jernmalmsforædling anlæg skal tage fat på miljøpåvirkninger:

• Affaldshåndtering:Sikker bortskaffelse og potentiel genanvendelse af affald.
• Vandforbrug:Genanvendelse og behandling af procesvand.
• Støvkontrol:Minimering af støvemissioner under knusning og håndtering.
• Energieffektivitet:Optimering af udstyr og processer for at reducere energiforbruget.

Seneste Fremskridt og Tendenser

• Automation og Kontrol:Brug af sensorer, AI og maskinlæring til at optimere processer.
• Tør Berigelse:Reduceret vandforbrug ved at anvende tør magnetisk eller elektrostatisk separation.
• Affaldsværdiansættelse:Udnyttelse af halm til byggematerialer eller andre anvendelser.
• Energieffektiv Knusning:High-pressure grinding rolls (HPGR) og omrøringsmøller.

Jernmalmsforædling er en kompleks, flertrins proces, der involverer knusning, maling, klassifikation, koncentration, affugtning og agglomeration. Hvert trin kræver specialiseret udstyr og teknikker tilpasset malmens mineralogi og fysiske egenskaber. Fremskridt inden for forædlingsteknologi fortsætter med at forbedre genvindingsrater, produktkvalitet og miljømæssig bæredygtighed, hvilket sikrer effektiv brug af jernmalmsressourcer for at imødekomme den globale efterspørgsel efter stål.