Summary: Wie wird Eisenerzaufbereitung eigentlich durchgeführt, um Rohmaterial in Konzentrat umzuwandeln? Dieser Artikel stellt den vollständigen Mineralverarbeitungsfluss von Eisenerz vor....
Rohbergbau (ROM) Eisenerz, das aus Minen gewonnen wird, hat meist einen niedrigen Gehalt und enthält eine bedeutende Menge an Gang- und schädlichen Verunreinigungen. Daher ist ein Aufbereitungsprozess erforderlich.
Dieser Artikel stellt vor Eisenerz-Ganzkörper-Mineralverarbeitungsprozess.
Der gesamte Eisenerz-Aufbereitungsprozess ist eine Kombination verschiedener physikalischer und chemischer Verfahren, die hauptsächlich aus den folgenden Stufen bestehen: Zerkleinerung und Siebung, Mahlen und Klassieren, Trennung, Konzentratentwässerung und Schlammbehandlung.
Schritt 1: Zerkleinern und Sieben
Rohstoffblöcke, die direkt aus der Mine gewonnen werden, liegen in großen Brocken vor – mit einem maximalen Durchmesser von über einem Meter –, was es unmöglich macht, sie direkt in Mahlen zu speisen. Sie müssen zunächst eine mehrstufige Zerkleinerung durchlaufen, um die Partikelgröße schrittweise zu verringern und sie für die nachfolgenden Mahl- und Trennverfahren vorzubereiten.
Grobe Zerkleinerung: 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.
Mittlere und feine Zerkleinerung: 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: Nach dem Zerkleinern wird das Material gesiebt; Partikel, die den Größenanforderungen entsprechen, gelangen in die nächste Verarbeitungsschritt, während zu große Partikel zur Wiederzerkleinerung zurück zum Brecher geschickt werden, wodurch ein geschlossener Kreis entsteht. Diese geschlossene Kreislauf-Konfiguration kontrolliert effektiv die Partikelgröße des Produkts und verhindert Überzerkleinerung, während sie die Zerkleinerungseffizienz vollständig maximiert.
Schritt 2: Mahlen und Klassifikation
Dies ist eine kritische Phase für die Mineralbefreiung im Erzaufbereitungsprozess. Nach dem Zerkleinern bleiben die Eisenmineralpartikel eng mit den Gangpartikeln im Erz verbunden. Um eine effektive Trennung zu erreichen, muss das Erz gemahlen werden, um einen ausreichenden Grad an Monomerbefreiung zu gewährleisten.
2.1 Schleifen
Mahlung 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.
Mahlung 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 Klassifizierung
Der Austritt aus der Mahlanlage gelangt in Trennvorrichtungen – am häufigsten Hydrozyklone – die das Material anhand unterschiedlicher Partikelsedimentationsgeschwindigkeiten im Wasser in akzeptable und inakzeptable Produkte trennen. Die konforme Feinstfraktion (Überlauf) gelangt in die Trennstufe, während die nicht-konforme Grobfraktion (Unterlauf) zur Wiedermahlung an die Mühle zurückgeführt wird, wodurch ein weiterer geschlossener Kreis entsteht. Die Trennwirkungsgrad wirkt sich unmittelbar auf den Grad der Übermahlung und die Freisetzung im gemahlenen Produkt aus und spielt eine entscheidende Rolle für die nachfolgenden Trennleistungen.
Schritt 3: Trennung
Dies ist die Kernphase des Eisenerzaufbereitungsprozesses, bei dem Eisenminerale anhand ihrer physischen oder chemischen Eigenschaften von Gangmaterialmineralien getrennt werden. Die Auswahl der geeigneten Trennmethode hängt hauptsächlich von den Eigenschaften des Erzes ab, insbesondere von den Eisenmineralarten, der Dispergierungsgöße und den Verkreuzungsbeziehungen.
Die folgenden Abschnitte beschreiben die Trennmethoden für vier gängige Eisenerztypen: Magnetit, Hämatit, Limonit und Siderit.
| Eisenerzart | Eisenanteil |
|---|---|
| Magnetit (Fe₃O₄) | ~72% |
| Hämatit (Fe₂O₃) | ~69.94% |
| Limonit（FeO(OH)·nH₂O） | 40%–60% |
| Siderit (FeCO₃) | ~48.2% |
3.1 Magnetit - Magnetische Trennung
Da Magnetit stark magnetisch ist, ist die magnetische Trennung die effektivste und wirtschaftlichste Methode zu seiner Aufbereitung.
Dieser Vorgang ist am besten geeignet für einfache, leicht zu verarbeitende einzelne Magnetit-Erze.
Continuous Mahlung – LIMS: Je nach Verteilungsgröße des Magnetits nutzt der Prozess ein oder zwei Stufen des kontinuierlichen Mahlens. Sobald die gemahlene Suspension die angestrebte Feinheit erreicht hat, wird sie direkt zum LIMS weitergeleitet.
Stage Mahlung – LIMS: Ideal für feinkörnige, minderwertige Magnetit-Erze. Die Primärvermahlung wird durch grobe magnetische Trennung begleitet, um einen erheblichen Teil der frühen Schlämme zu entfernen. Das resultierende Grobkonzentrat wird dann in die Sekundärvermahlung vor der Reinigung eingespeist.
Vorteil der SBM-Lösung: Das Hauptziel in allen drei Fließschema ist die frühzeitige Abweisung von Rückständen, was das Volumen der nachgelagerten Verarbeitung minimiert, den gesamten Energieverbrauch reduziert und die Betriebskosten senkt.
3.2 Trennung von Hämatit
Hämatit (Fe2O3) enthält bis zu 69,94 % Eisen und wird als schwachmagnetisches Mineral eingestuft. Derzeit sind die gängigsten Trennverfahren für Hämatit die Schwerkrafttrennung, die Flotation und die kombiniert Anwendung.
a) Gravitätstrennung
Aufgrund der Partikelgrößenmerkmale wird die Schwimmtrennung von Hämatit in die Verarbeitung von feinkörnigem und grobkörnigem Material unterteilt:
Fein abgestufte Gravitätstrennung: Geeignet für Hämatit-Erze mit feiner Verteilung und relativ höherer magnetischer Suszeptibilität. Das Erz wird zerkleinert und gemahlen, um die Mineralbefreiung zu erreichen, bevor der hochgradige Hämatitkonzentrat mittels Schwerkrafttrenntechnik (z. B. Rütteltische, Spiralschüte) abgetrennt wird.
Grobmaschinelle Schwerkrafttrennung: Ideal für grobkörnige Hämatit-Erze. Diese Methode wird in der Regel nur bei Zerkleinerungsprozessen angewandt, wobei grobkörnige Trenntechnik (z. B. Jiggers) zur direkten Ausschleusung grober Tailings verwendet wird.
b) Flotation
Zur Behandlung feiner bis ultrafeiner, schwach magnetischer Hämatit-Erze umfasst die Flotation zwei primäre Kreisläufe: Direktschwimmen und Reverse-Flotation. Die Direktschwimmen ist am besten für einfache Einzel-Hämatit-Erze geeignet, während die Reverse-Flotation häufig bei höhergradigen Hämatit-Erzen angewendet wird, die leicht floatable Gangminerale enthalten.
c) Gemeinsame Trennung
Kombinierte Trennung ist für komplexe Hämatitvorkommen konzipiert, die mit geringfügigen stark magnetischen Mineralien oder nicht-metallischen Verunreinigungen verbunden sind. Gängige Methoden umfassen:
- LIMS - Hochintensive Magnetische Trennung (HIMS)
- HIMS - Flotation
- HIMS - Schwerkrafttrennung
- Magnetisieren beim Rösten – Magnetische Trennung
3.3 Limonittrennung
Limonit besteht hauptsächlich aus hydrierten Eisenoxiden mit einem Eisengehalt (Fe) zwischen 40% und 60%, was ihn zu einem schwach magnetischen Eisenerz macht. Gängige Trennmethoden für Limonit sind Schweretrennung, Magnettrennung, Flotation und Kombinationstrennung.
a) Gravitätstrennung
Am besten geeignet für grobkörnige, verteilt vorkommende Limonitvorkommen. Das Wasch- und Schwerkrafttrennungsverfahren ist weithin gebräuchlich, wobei ein Trommelwascher das Rohmaterial wäscht, um Ton zu entfernen, gefolgt von Schwerkraftgeräten wie Schwermitteltrennanlagen (HMS) oder Jigs.
b) Magnetische Trennung
Obwohl Limonit schwach magnetisch ist, kann Hochintensive Magnetische Trennung (HIMS) dennoch effektiv zur Aufbereitung feinverteilten Erzes eingesetzt werden.
c) Flotation
Angewandt auf ultrafeinkörnige Limonit-Erze, unter Einbeziehung sowohl von Direktflotation als auch Rückflotationskreisen. Das Deslimeing oder eine verbesserte Slime-Dispergierung ist in der Regel vor der Flotation erforderlich, um die negativen Auswirkungen feiner Tonminerale zu beseitigen.
d) Kombinationseparation
Maßgeschneidert für komplexe Limonit-Erze mit ungleichmäßig verteilten Körnergrößen oder hohem Tonanteil. Gängige Konfigurationen umfassen:
- Schwerkrafttrennung - Hochintensitäts-Magnettrennung (HIMS)
- Selektive Flockung - Flotation
- Flokkulation - Hochintensive magnetische Trennung (HIMS)
3.4 Siderittrennung
Siderit (FeCO₃) besteht hauptsächlich aus Eisencarbonat, mit einem Eisengehalt von 48,2 %. Vier gängige Aufbereitungsverfahren sind wie folgt:
a) Gravitätstrennung
Geeignet für separate grob- und mittelphasige dispergierte Siderit-Erze. Schwermitteltrennung (HMS) und Jigger werden häufig eingesetzt, um eine effiziente Konzentration zu erreichen.
b) Hochintensive Magnetabscheidung (HIMS)
Anwendbar auf schwach magnetische Siderit-Erze. Die Verwendung von nassen Hochgradient-Magnete getrennt (WHIMS) zur Aufbereitung von entaschiertem Erzschlamm verbessert sowohl die Konzentrationsqualität als auch die Ausbeute erheblich.
c) Flotation
Ideal für die Verarbeitung feinmergeliger Siderit-Erze, einschließlich direkter Flotations- und Rückflotationskreise:
Direktflotation: Beinhaltet saure und alkalische Flotationsverfahren.
Umkehrflotation: Betrifft hauptsächlich anionische Sammler-Umkehrflotation und kationische Sammler-Umkehrflotationstechnologien.
d) Magnetische Röstung - Niedrigintensive Magnetische Trennung (LIMS)
Übernehmen Sie das magnetisierende Rösten, um schwach magnetisches Siderit in stark magnetische Eisenoxide (wie Magnetit) umzuwandeln, gefolgt von LIMS für eine hocheffiziente Trennung.
| Eisenerzart | Magnetismus | Haupttrennanlagen |
|---|---|---|
| Magnetit | Stark | Magnetabscheider |
| Hämatit | schwach | Schüttelttisch, Spiralförderer, Jigs, Flotationszelle, Magnetabscheider, Röstofen |
| Limonit | schwach | Schwerstofftrennung, Rüttler, Magnetscheider, Flotationszelle |
| Siderit | schwach | Schweres Medium-Trenngerät, Jigs, Magnetscheidetrommel, Flotationszelle, Röstofen |
Schritt 4: Konzentrierte Entwässerung & Rückstandsbeseitigung
4.1 Konzentrate-Trocknung
Der nach der Separationsstufe erhaltene Eisenkonzentrat ist eine feuchte Schlämme mit hohem Feuchtigkeitsgehalt (typischerweise mit einem Feststoffgehalt von 20 % bis 30 %). Er muss entwässert werden, um die Anforderungen für den Transport und die nachgelagerte Hochofenverarbeitung zu erfüllen.
a) Eindickung (Konzentration)
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) Filterpresse
Der eingedickte Abfluss wird zu Filtrationsanlagen (wie Vakuumfilterpressen oder Platten- und Rahmfilterpressen) geleitet. Unter Vakuum oder mechanischem Druck wird die Feuchtigkeit weiter entfernt, um einen Filterkuchen mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 10 % zu erzeugen. Dieser Kuchen dient als Endprodukt des Eisenerzkonzentrats und ist verpackungsfertig sowie versandbereit.
4.2 Tailings-Behandlung
Abfallmaterial (Abraum), das bei der Anreicherung von Eisenerz entsteht, macht in der Regel mehr als 50 % des abgebauten Roherzes aus. Das Management von Abraum ist daher ein wesentlicher Bestandteil des Anreicherungsprozesses. Derzeit werden drei Hauptansätze für die Behandlung von Eisenschlämmen verwendet:
a) Nass-Tonabbfallentsorgung
Dies ist die traditionellste Methode, bei der Schlämmausgangsmaterial direkt in ein Rückhaltedammmeer für die Nasslagerung entsorgt wird. Der Prozess ist einfach und erfordert relativ geringe Kapitalinvestitionen, weshalb er in frühen Erzaufbereitungsanlagen weit verbreitet war. Allerdings weist er beträchtliche Sicherheitsrisiken auf und wird allmählich abgelöst.
b) Trockene Tailings-Stacking
Trockene Entsorgung ist der Haupttrend und Standard bei neugebauten EisenerzAufbereitungsanlagen. Das Verfahren umfasst in der Regel eine Tiefkegelverdickung, gefolgt von Filtration und Trocknung, wobei der Feuchtigkeitsgehalt der Abraumstoffe auf unter 15 % reduziert wird, um eine trockene Stapelung zu ermöglichen. Im Vergleich zur Nassentr Pollution bietet die trockene Lagerung erheblich verbesserte Sicherheit, während hohe Wasser-Rückgewinnungsquoten und eine erstklassige Wassereinsparung erzielt werden.
c) Umfassende Nutzung von Abraum
Die Rückstände können zur Herstellung von Baustoffen, zur Verfüllung ausgepumpter Hohlräume und als Bodenverbesserungsmittel verwendet werden. Dieser Ansatz behandelt grundsätzlich das Problem der Lagerung von Rückständen und schafft gleichzeitig potenziellen wirtschaftlichen Wert.
Eisenerzaufbereitung ist eine entscheidende Brücke, die Mineralressourcen mit der Stahlerzeugung verbindet. Ein wissenschaftlich gestalteter und rationaler Prozess, zusammen mit der Auswahl geeigneter Ausrüstung, ist die grundlegende Garantie für die Erreichung der Zielkapazität, die Einhaltung der Qualitätsstandards und die Aufrechterhaltung eines langfristig stabilen Betriebs.
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.
Um mehr über den Eisenerzaufbereitungsprozess und maßgeschneiderte Ausrüstungslösungen zu erfahren, können Sie gerne die SBM für individuelle Beratung und technische Unterstützung kontaktieren.
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