Πώς να εξάγετε σίδηρο; Ολοκληρωμένη διαδικασία εμπλουτισμού σιδηρομεταλλεύματος

Summary: Πώς μετατρέπεται στην πραγματικότητα ο ορυκτός πλουτισμός σιδηρονικέλιου από το ακατέργαστο ορυχείο σε συμπύκνωμα; Αυτό το άρθρο παρουσιάζει τη μοναδική ροή επεξεργασίας ορυκτών σιδηρονικέλιου....

Ορεκτική σιδηρομεταλλεύματα (ROM) που εξάγονται από ορυχεία έχουν συνήθως χαμηλή ποιότητα και περιέχουν σημαντική ποσότητα αποβλήτων και επιβλαβών προσμείξεων. Επομένως, είναι απαραίτητη η διαδικασία εμπλουτισμού.

Αυτό το άρθρο παρουσιάζει την Πλήρης ροή διαδικασίας μεταλλευτικής επεξεργασίας σιδηρομεταλλεύματος.

Ο πλήρης διαδικασία εμπλουτισμού του σιδηρομεταλλεύματος αποτελείται από συνδυασμό διαφόρων φυσικών και χημικών εργασιών, οι οποίες κυρίως περιλαμβάνουν τα εξής στάδια: θραύση και διαλογή, άλεση και ταξινόμηση, διαχωρισμό, αφυδάτωση συμπυκνώματος και επεξεργασία αποβλήτων.

Βήμα 1: Θρυμματισμός και Διαλογή

Οι ογκώδεις μπάλες πρωτογενών ορυκτών που εξάγονται από το ορυχείο έρχονται σε μεγάλα μεγέθη - έως και πάνω από ένα μέτρο στη μέγιστη διάμετρο - καθιστώντας αδύνατη την άμεση τροφοδότηση στις μύλους άλεσης. Πρέπει πρώτα να περάσουν από πολύ-στάδιο θρυμματισμού για σταδιακή μείωση του μεγέθους των σωματιδίων, προετοιμάζοντάς τα για τις επόμενες διαδικασίες άλεσης και διαχωρισμού.

Αδρή θραύση: 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.

Μέση και λεπτή συμπίεση: 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: Μετά το θραύση, το υλικό διαχωρίζεται με διαλογή· οι κόκκοι που πληρούν τις προδιαγραφές μεγέθους προχωρούν στο επόμενο στάδιο επεξεργασίας, ενώ οι υπερμεγέθεις κόκκοι επιστρέφονται στον θραυστήρα για επαναθραύση, σχηματίζοντας κλειστό κύκλωμα. Αυτή η διαμόρφωση κλειστού κυκλώματος ελέγχει αποτελεσματικά το μέγεθος των προϊόντων και αποτρέπει την υπερθραύση, ενώ παράλληλα μεγιστοποιεί την αποδοτικότητα της θραύσης.

Βήμα 2: Άλεση και Διαλογή

Αυτή είναι μια κρίσιμη φάση για την απελευθέρωση των μετάλλων στη διαδικασία εμπλουτισμού του σιδηρομεταλλεύματος. Μετά τη θραύση, τα σιδηρούχα σωματίδια παραμένουν στενά αλληλοσυνδεδεμένα με τα σωματίδια κοινού μέσα στο ορυχείο. Για την επίτευξη αποτελεσματικού διαχωρισμού, το ορυχείο πρέπει να υποβληθεί σε άλεση ώστε να επιτευχθεί επαρκής βαθμός απελευθέρωσης των μονομερών.

2.1 Λείανση

Λείανση 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.

Λείανση 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 Κατηγοριοποίηση

Η εκκένωση από το μύλο θραύσης εισέρχεται σε εξοπλισμό διαχωρισμού - συνηθέστερα υδροκυκλώνες - ο οποίος διαχωρίζει το υλικό σε αποδεκτά και μη αποδεκτά προϊόντα με βάση τις διαφορές στις ταχύτητες καθίζησης των σωματιδίων στο νερό. Η συμμορφούμενη λεπτή κλάση (υπερχείλιση) προχωρά στο στάδιο διαχωρισμού, ενώ η μη συμμορφούμενη χοντρή κλάση (κατώτερη ροή) επιστρέφεται στον μύλο για επαναθραύση, σχηματίζοντας έναν ακόμη κλειστό κύκλωμα. Η αποδοτικότητα του διαχωρισμού επηρεάζει άμεσα το βαθμό υπερθραύσης και απελευθέρωσης στο κονιορτοποιημένο προϊόν, παίζοντας καθοριστικό ρόλο στη μετέπειτα απόδοση του διαχωρισμού.

Βήμα 3: Διαχωρισμός

Αυτό είναι το βασικό στάδιο της διαδικασίας εμπλουτισμού του σιδηρομεταλλεύματος, όπου τα σιδηρούχα ορυκτά διαχωρίζονται από τα κοινοτικά ορυκτά βάσει διαφόρων διαφορών στις φυσικές ή χημικές ιδιότητές τους.Η επιλογή της κατάλληλης μεθόδου διαχωρισμού εξαρτάται κυρίως από τα χαρακτηριστικά του ορυκτού, ιδιαίτερα από τα είδη των σιδηρούχων ορυκτών, το μέγεθος της διασποράς των γραμμών και τις σχέσεις μεταξύ τους.

Οι επόμενες ενότητες περιγράφουν τις μεθόδους διαχωρισμού για τέσσερα κοινά είδη μαρμάρων σιδηρομεταλλεύματος: μαγνητίτης, αιματίτης, λημονίτης και σιδηρίτης.

3.1 Μagnetite- Μαγνητική Διαχωρισμός

Επειδή ο μανγκιτίτης είναι ισχυρά μαγνητικός, ο μαγνητικός διαχωρισμός είναι η πιο αποτελεσματική και οικονομική μέθοδος για την εμπλουτισμό του.

Αυτή η διαδικασία είναι κατάλληλη πιο πολύ για απλές, εύκολες στην επεξεργασία μονόμορφες ορυκτές πάστες μαγνητίτη.

Continuous Λείανση – LIMS: Ανάλογα με το μέγεθος κόκκων διασποράς του μαγνητίτη, η διαδικασία χρησιμοποιεί ένα ή δύο στάδια συνεχούς θραύσης. Μόλις το αλεσμένο γαλακτώδες υλικό φτάσει στην επιθυμητή κοκκομετρία, προχωρά άμεσα στο LIMS.

Stage Λείανση – LIMS: Ιδανικό για λεπτόκοκκα, κατώτερης ποιότητας μαγνητίτη. Ο πρωτογενής άλεση ακολουθείται από αδούλευτα μαγνητική διαχωρισμό για την απόρριψη ενός σημαντικού τμήματος των αρχικών αποβλήτων. Το παραγόμενο αδούλευτα συγκέντρωμα στη συνέχεια τροφοδοτείται σε δευτερογενή άλεση πριν την καθαριότητα.

Βασικό Πλεονέκτημα της λύσης SBM: Ο κύριος στόχος και στους τρεις διαγράμματα ροής είναι η πρώιμη απόρριψη των αποβλήτων, η οποία ελαχιστοποιεί τον όγκο επεξεργασίας downstream, μειώνει τη συνολική κατανάλωση ενέργειας και μειώνει τα λειτουργικά κόστη.

3.2 Διαχωρισμός αιματίτη

Ημετίτης (Fe2O3) περιέχει έως και 69,94% σίδηρο και κατηγοριοποιείται ως ένα ελαφρώς μαγνητικό λεπτόρυγος. Αυτήν τη στιγμή, η πιο συνηθισμένη μέθοδος διαχωρισμού του ημετίτη περιλαμβάνει τον διαχωρισμό μέσω βαρύτητας, την επιφανειακή αφρισμό και τον συνδυασμένο διαχωρισμό.

α) Διαχωρισμός Βαρύτητας

Βάσει των χαρακτηριστικών μεγέθους σωματιδίων, ο διαχωρισμός της αιματίτη μέσω βαρύτητας χωρίζεται σε επεξεργασία λεπτόκοκκων και χονδρόκοκκων:

Εξαιρετικά λεπτή διαχωρισμός βαρύτητας Κατάλληλο για ορυκτά αιματίτη με λεπτά μεγέθη διασποράς και σχετικά υψηλή μαγνητική ευαισθησία. Το ορυκτό θρυμματίζεται και αλέθεται για να επιτευχθεί η απελευθέρωση mineral πριν από το διαχωρισμό του υψηλής ποιότητας αιματίτη συμπυκνώματος χρησιμοποιώντας εξοπλισμό με βαρυτική διαχωριστική τεχνολογία (π.χ., τραπέζια αναταραχής, σπειροειδείς σωλήνες).

Ανάλυση Βαρέων Βαρών με Τεχνική Διαχωρισμού Βαρών Ιδανικό για ορισμένα ορυχεία αιματίτη με χονδρόκοκκα ορυκτά. Αυτή η μέθοδος εφαρμόζεται συνήθως μόνο στη διαδικασία θραύσης, χρησιμοποιώντας εξοπλισμό διαχωρισμού με βαρύτητα χονδρόκοκκων (π.χ. τζίγγερς) για την άμεση απομάκρυνση των χονδρόκοκκων περλιακών αποβλήτων.

β) Επιπλεύσιμότητα

Χρησιμοποιείται για τη μεταφορά λεπτών έως υπεραλεφάντων ασθενών μαγνητικών ορυκτών αιματίτη, η π alternate περιλαμβάνει δύο κύρια κυκλώματα: άμεση επιφάνεια και αντίστροφη επιφάνεια. Η άμεση επιφάνεια είναι καλύτερα κατάλληλη για απλά ορυχεία με έναν μόνο αιματίτη, ενώ η αντίστροφη επιφάνεια χρησιμοποιείται ευρέως για ορυχεία με υψηλότερη ποιότητα αιματίτη που περιέχουν εύκολα επιπλεύσιμα γαγγία.

γ) Συνδυασμένος Διαχωρισμός

Ο συνδυασμένος διαχωρισμός έχει σχεδιαστεί για πολύπλοκα θειούχα ορυκτά αιματίτη που συσχετίζονται με μικρά ισχυρά μαγνητικά ορυκτά ή μη μεταλλικές προσμίξεις. Συνηθισμένες μέθοδοι περιλαμβάνουν:

• LIMS - Διαχωρισμός Μαγνητικής Υψηλής Έντασης (HIMS)
• HIMS - Επιπλευσή
• HIMS - Διαχωρισμός Βαρύτητας
• Μαγνητοποίηση Ψήσιμο - Μαγνητική Διαχωρισμός

3.3 Διαχωρισμός Λιμονίτη

Ηλιθός αποτελείται κυρίως από υδατωμένα οξείδια του σιδήρου με περιεκτικότητα σε σίδηρο (Fe) που κυμαίνεται από 40% έως 60%, ταξινομώντας τον ως ένα ελαφρώς μαγνητικό ορυκτό σιδήρου. Συνηθισμένοι τρόποι διαχωρισμού του ηλιθού περιλαμβάνουν διαχωρισμό με βαρύτητα, μαγνητικό διαχωρισμό, φάταιση και συνδυασμένο διαχωρισμό.

α) Διαχωρισμός Βαρύτητας

Καλύτερα κατάλληλο για οξείδωση λεπτής διασποράς λιγνίτη. Η διαδικασία πλύσης + διαχωρισμού με βαρύτητα είναι ευρέως χρησιμοποιούμενη, η οποία χρησιμοποιεί ένα πλυντήριο τύπου drum για το πλύσιμο του πρωτογενούς ορυκτού ώστε να αφαιρεθεί η πηλόσκονη, ακολουθούμενη από εξοπλισμό διαχωρισμού με βαρύτητα όπως διαχωριστές με βαριά μέσο (HMS) ή ταινιογραμμές.

β) Μαγνητική Διαχωρισμός

Αν και η λιμονίτης έχει ασθενή μαγνητικές ιδιότητες, η Διαχωρισμός Μαγνητικής Υψηλής Έντασης (HIMS) μπορεί να εφαρμοστεί αποτελεσματικά για την επεξεργασία λεπτοκοκκωμένων διασπειρομένων στοών.

γ) Κινούμενη Πίεση

Εφαρμόζεται σε υπερλεπτόκοκκους λιγνονίτη μεταλλεύματα, ενσωματώνοντας τόσο κυκλώματα άμεσης επιπλεύσεως όσο και αντίστροφης επιπλεύσεως. Συνήθως απαιτείται διαλογή ή ενισχυμένη διασκόρπισή λεπτών ιλύων πριν από την επιπλεύση για την εξάλειψη των αρνητικών επιπτώσεων των λεπτών ιζημάτων από χώματα.

δ) Συνδυασμένη Απομόνωση

Εξατομικευμένο για πολύπλοκα ορυκτά λιμόνη με άνισα μεγέθη κόκκων κατανομής ή υψηλή περιεκτικότητα σε πηλό. Συνήθεις διαμορφώσεις περιλαμβάνουν:

• Διαχωρισμός Βαρύτητας - Διαχωρισμός με Μαγνητικό Πεδίου Υψηλής Εντάσεως (HIMS)
• Επιλεκτική κοκκοποίηση - Κατάπλυση
• Πλεοκλάση - Διαχωρισμός με Μαγνητισμό Υψηλής Έντασης (HIMS)

3.4 Διαχωρισμός Σιδερίτη

Η σιδηρίτης (FeCO3) αποτελείται κυρίως από χρωμίτη του σιδήρου, με περιεκτικότητα σε σίδηρο 48,2%. Τέσσερις κοινοί διαδικασίες κατεργασίας είναι οι εξής:

α) Διαχωρισμός Βαρύτητας

Κατάλληλο για ξεχωριστούς ορειχάλκιους διασκορπισμένους σιδηρίτες ορείτες με χονδρό και μεσαίο κόκκο. Η βαριά μέση διαχωριστική (HMS) και οι τσιμπίδες χρησιμοποιούνται συχνά για την επίτευξη αποδοτικής συγκέντρωσης.

β) Διαχωρισμός Μεγάλης Έντασης Μαγνητισμού (HIMS)

Εφαρμόζεται σε ασβεστίτη ορυχεία με ασθενή μαγνητική ιδιότητα. Η χρήση υγρών μαγνητικών διαχωριστών υψηλής έντασης (WHIMS) για την επεξεργασία διαλυμένων ορυκτών πηλού βελτιώνει σημαντικά τόσο την ποιότητα του συμπυκνωμένου υλικού όσο και το ποσοστό ανάκτησης.

γ) Κινούμενη Πίεση

Ιδανικό για την επεξεργασία λεπτόκοκκων ορυκτών σιδηρίτη, περιλαμβάνοντας τόσο κυκλώματα άμεσης floatation όσο και αντιστρόφως floatation:

Άμεση Κεφαλαιοποίηση Περιλαμβάνει οδούς επιπλεύσεως όξινες και βασικές.

Αντίστροφη Φλυοτάλη Αποτελεί κυρίως τεχνολογίες αναστροφής προσκολλητή αρνητικού ιόντων και αναστροφής προσκολλητή θετικών ιόντων.

δ) Μαγνητοποίηση Ψήσιμο - Διαχωρισμός Χαμηλής Έντασης Μαγνητισμού (LIMS)

Εφαρμόστε μαγνητιστική ψήση για την μετατροπή του ασθενώς μαγνητικού σιδερίτη σε ισχυρά μαγνητικά οξείδια του σιδήρου (όπως ο μαγνητίτης), ακολουθούμενη από LIMS για διαχωρισμό υψηλής απόδοσης.

Βήμα 4: Συγκέντρωση Αποστράγγισης και Θραυσμάτων Υπόγειας Επεξεργασίας

4.1 Αφυδάτωση Συγκέντρωσης

Ο συγκεντρωτής σιδήρου που λαμβάνεται μετά το στάδιο διαχωρισμού είναι ένα κονίαμα με υψηλή υγρασία (συνήθως με συγκέντρωση στερεών 20% έως 30%). Πρέπει να υποβληθεί σε αφυδάτωση για να πληροί τις απαιτήσεις μεταφοράς και επόμενης κατεργασίας.

Πηκτικότητα (Συγκέντρωση)

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%.

β) Φιλτράρισμα με πρέσα

Το πυκνωμένο υπόλευρο παραδίδεται σε εξοπλισμό φιλτραρίσματος (όπως πιεστήριο φιλτράρισμα με αναρόφηση ή πιεστήρια φιλτραρίσματος πλάκας και πλαισίου). Υπό κενό ή μηχανική πίεση, η υγρασία απομακρύνεται περαιτέρω ώστε να παραχθεί μια κοπριά με περιεχόμενο υγρασίας περίπου 10%. Αυτή η κοπριά λειτουργεί ως το τελικό προϊόν του μπακαλιάρου σιδήρου, έτοιμο προς συσκευασία και αποστολή.

4.2 Χειρισμός Κονιορτοποιημάτων

Υπολειμματικά υλικά (καταλοιφές) που παράγονται κατά τη διαδικασία εμπλουτισμού του σιδηρονικελίου αντιπροσωπεύουν συνήθως περισσότερο από το 50% του συνολικού αρχικού ορυκτού. Η διαχείριση των καταλοιφών αποτελεί επομένως ένα αναπόσπαστο μέρος της διαδικασίας εμπλουτισμού. Προς το παρόν, χρησιμοποιούνται τρεις κύριες προσεγγίσεις για τη μεταχείριση των καταλοίπων σιδηρονικελίου:

α) Απόρριψη Υγρών Τελειωμάτων

Αυτή είναι η πιο παραδοσιακή μέθοδος, στην οποία το υγρό απόναυσης απορρίπτεται απευθείας σε δεξαμενή αποβλήτων για υγρή αποθήκευση. Η διαδικασία είναι απλή και απαιτεί σχετικά χαμηλές κεφαλαιακές επενδύσεις, επομένως υιοθετήθηκε ευρέως σε πρώιμες εγκαταστάσεις εξευγενισμού. Ωστόσο, εμπεριέχει σημαντικούς κινδύνους ασφαλείας και σταδιακά αποσύρεται.

β) Στάθμευση Ξηρών Πυρήνων

Ο ξηρός αποθέτης αποτελεί τη βασική τάση και είναι το πρότυπο για τις νεότευκτες εγκαταστάσεις όξινης επεξεργασίας σιδηρομεταλλεύματος. Η διαδικασία συνήθως περιλαμβάνει πυκνωτή βαθύφου κωνικού τύπου, ακολουθούμενο από φιλτράρισμα και αποστράγγιση, μειώνοντας το περιεχόμενο υγρασίας στα απόβλητα σε κάτω από 15% για ξηρήστοιχιση. Σε σύγκριση με την υγρή απόθεση, η ξηρή αποθήκευση προσφέρει σημαντικά βελτιωμένη ασφάλεια, ενώ επιτυγχάνει υψηλά ποσοστά ανάκτησης νερού και ανώτερη διατήρηση νερού.

γ) Ολοκληρωμένη αξιοποίηση των αποβλήτων

Τα κατάλοιπα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή δομικών υλικών, την ανάκτηση των αξιοποιημένων κοιλοτήτων και τη βελτίωση του εδάφους. Αυτή η προσέγγιση αντιμετωπίζει κυρίως το ζήτημα της αποθήκευσης καταλοίπων, ενώ ταυτόχρονα δημιουργεί δυνητική οικονομική αξία.

Η επεξεργασία των ορυκτών σιδήρου αποτελεί μια κρίσιμη γέφυρα που συνδέει τους πόρους μεταλλικών ειδών με την παραγωγή χάλυβα. Μια επιστημονικά σχεδιασμένη και λογική διαδικασία, μαζί με την κατάλληλη επιλογή εξοπλισμού, είναι η θεμελιώδης εγγύηση για την επίτευξη του στόχου δυναμικότητας, την εκπλήρωση των ποιοτικών προδιαγραφών και τη διατήρηση μακροπρόθεσμων σταθερών λειτουργιών.

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.

Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με την διαδικασία εμπλουτισμού του σιδηρομεταλλεύματος και τις λύσεις επιλογής εξοπλισμού κατάλληλες για εσάς, αισθανθείτε ελεύθεροι να επικοινωνήσετε με την SBM για εξατομικευμένες συμβουλές και τεχνική υποστήριξη.