Cara Menambang Bijih Besi? Proses Pengolahan Bijih Besi yang Lengkap

Summary: Bagaimana sebenarnya pengolahan bijih besi mengubah bahan mentah menjadi konsentrat? Artikel ini memperkenalkan alur proses pemrosesan mineral bijih besi secara lengkap....

Batuan bijih besi run-of-mine (ROM) yang diambil dari tambang biasanya memiliki kadar rendah dan mengandung sejumlah besar gangue serta impuritas berbahaya. Oleh karena itu, diperlukan proses pengolahan konsentrat.

Artikel ini memperkenalkan Aliran proses mineral lengkap bijih besi.

Proses pengolahan bijih besi yang lengkap adalah kombinasi dari berbagai operasi fisik dan kimia, yang terutama terdiri dari tahap-tahap berikut: penghancuran dan penyaringan, penggilingan dan pengklasifikasian, pemisahan, dewatering konsentrat, dan pengolahan tailing.

Langkah 1: Penghancuran dan Penyaringan

Batuan bijih hasil tambang yang diambil dari tambang datang dalam ukuran bongkahan besar—hingga lebih dari satu meter diameter—mengakibatkan ketidakmampuan untuk langsung dimasukkan ke dalam vertikal penggilingan. Bahan tersebut harus melewati proses penghancuran bertahap untuk secara perlahan mengurangi ukuran partikel, sehingga siap untuk proses penggilingan dan pemisahan selanjutnya.

Penghancuran kasar: 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.

Penghancuran sedang & halus: 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: Setelah penghancuran, bahan disaring; partikel yang memenuhi spesifikasi ukuran diteruskan ke tahap pengolahan berikutnya, sementara partikel besar dikembalikan ke penghancur untuk dihancurkan ulang, membentuk sirkuit tertutup. Konfigurasi sirkuit tertutup ini secara efektif mengontrol ukuran partikel produk dan mencegah penghancuran berlebih, sekaligus memaksimalkan efisiensi penghancuran.

Langkah 2: Penggilingan dan Klasifikasi

Ini adalah tahap krusial untuk pembebasan mineral dalam proses pengolahan bijih besi. Setelah penghancuran, partikel mineral besi tetap tersekat erat dengan partikel gangue di dalam bijih. Untuk mencapai pemisahan yang efektif, bijih harus mengalami penggilingan guna mendapatkan tingkat pembebasan monomer yang cukup.

2.1 Penggilingan

Penggilingan 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.

Penggilingan 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 Klasifikasi

Limpahan dari penggiling masuk ke peralatan klasifikasi—yang paling umum adalah hidroklon—yang memisahkan bahan menjadi produk yang dapat diterima dan tidak sesuai berdasarkan perbedaan kecepatan pengendapan partikel dalam air. Fraksi halus yang sesuai (overflow) lanjut ke tahap pemisahan, sedangkan fraksi kasar yang tidak sesuai (underflow) dikembalikan ke penggiling untuk digiling ulang, membentuk sirkuit tertutup lainnya. Efisiensi klasifikasi secara langsung mempengaruhi tingkat penggilingan berlebih dan liberasi dalam produk hasil gilingan, memainkan peran penting dalam kinerja pemisahan selanjutnya.

Langkah 3: Pemisahan

Ini adalah tahap inti dari proses pengolahan bijih besi, di mana mineral besi dipisahkan dari mineral gangue berdasarkan perbedaan sifat fisik atau kimia mereka. Pemilihan metode pemisahan yang sesuai terutama bergantung pada karakteristik bijih, khususnya spesies mineral besi, ukuran butir penyebaran, dan hubungan pertumbuhan bersama.

Bagian berikut menguraikan metode pemisahan untuk empat jenis batu bara besi yang umum: magnetit, hematit, limonit, dan siderit.

3.1 Magnetit - Pemisahan Magnetik

Karena magnetit bersifat sangat magnetik, pemisahan magnetik adalah metode yang paling efektif dan ekonomis untuk pemurniannya.

Proses ini paling cocok untuk bijih magnetit tunggal yang sederhana dan mudah diolah.

Continuous Penggilingan – LIMS: Tergantung pada ukuran partikel penyebaran magnetit, proses ini menggunakan satu atau dua tahap penggilingan kontinu. Setelah lumpur yang digiling mencapai kehalusan target, langsung menuju LIMS.

Stage Penggilingan – LIMS: Ideal untuk bijih magnetit berbutir halus dan berkualitas rendah. Penggilingan utama diikuti oleh pemisahan magnetik kasar untuk menolak sebagian besar tailing awal. Konsentrat kasar yang dihasilkan kemudian diberikan ke penggilingan sekunder sebelum proses pencucian.

Keuntungan Utama dari solusi SBM: Tujuan utama dari ketiga alur proses adalah penolakan tailings lebih awal, yang meminimalkan volume pengolahan di hilir, mengurangi konsumsi energi secara keseluruhan, dan menurunkan biaya operasional.

3.2 Pemisahan Hematit

Hematit (Fe2O3) mengandung hingga 69,94% besi dan diklasifikasikan sebagai mineral yang bermagnet lemah. Saat ini, metode pemisahan yang paling umum digunakan untuk hematit meliputi pemisahan gaya gravitasi, flotasi, dan pemisahan kombinasi.

a) Pemisahan Gravitasi

Berdasarkan karakteristik ukuran partikel, pemisahan gravitasi hematit dibagi menjadi pemrosesan butir halus dan butir kasar:

Pemisahan Gravitasi Halus Sesuai untuk bijih hematit dengan ukuran penyebaran halus dan susceptibilitas magnetik yang relatif lebih tinggi. Bijih dihancurkan dan digiling untuk mencapai kemurnian mineral sebelum memisahkan konsentrat hematit berkualitas tinggi menggunakan peralatan pemisahan gravitasi (misalnya, meja goyang, spiral chute).

Pemisahan Gravitasi Berbutir Kasar Ideal untuk bijih hematit berbutir kasar. Metode ini biasanya hanya menerapkan proses penghancuran, menggunakan peralatan pemisahan gravitasi berbutir kasar (misalnya jiggers) untuk membuang tailing kasar secara langsung.

b) Pengapungan

Digunakan untuk mengobati bijih hematit yang lemah bermagnetik halus hingga sangat halus, proses flotasi meliputi dua rangkaian utama: flotasi langsung dan flotasi terbalik. Flotasi langsung paling cocok untuk bijih hematit tunggal yang sederhana, sementara flotasi terbalik banyak digunakan untuk bijih hematit dengan grade lebih tinggi yang mengandung mineral gangue yang mudah mengapung.

c) Pemisahan Gabungan

Pemisahan gabungan dirancang untuk batuan bijih hematit yang kompleks yang terkait dengan mineral magnetik kecil atau pengotor non-logam. Metode umum meliputi:

• LIMS - Pemisahan Magnetik Intensitas Tinggi (HIMS)
• HIMS - Flotasi
• HIMS - Pemisahan Gravitasi
• Pembakaran Magnetisasi - Pemisahan Magnetik

3.3 Pemisahan Limonit

Limonit terutama terdiri dari oksida besi berhidrasi dengan kandungan besi (Fe) berkisar antara 40% hingga 60%, sehingga diklasifikasikan sebagai mineral besi yang lemah magnetiknya. Metode pemisahan yang umum digunakan untuk limonite meliputi pemisahan gaya gravitasi, pemisahan magnetik, flotasi, dan pemisahan kombinasi.

a) Pemisahan Gravitasi

Paling cocok untuk bijih limonit tersebar berbutir kasar. Proses pencucian+pemilahan gravitasi sangat umum digunakan, yang menggunakan mesin pencuci drum untuk mencuci bijih mentah guna menghilangkan tanah liat, diikuti dengan peralatan gravitasi seperti pemisah medium berat (HMS) atau jig.

b) Pemisahan Magnetik

Meskipun limonit memiliki sifat magnet lemah, Pemisahan Magnetisasi Tinggi (HIMS) tetap dapat diterapkan secara efektif untuk memproses bijih tersebar halus.

c) Pengapungan

Diterapkan pada bijih limonite berbutir halus, menggabungkan rangkaian flotasi langsung dan flotasi terbalik. Desliming atau dispersi lumpur yang ditingkatkan biasanya diperlukan sebelum flotasi untuk menghilangkan dampak negatif dari mineral lempung halus.

d) Pemisahan Gabungan

Dirancang khusus untuk bijih limonit yang kompleks dengan ukuran butiran tersebar tidak merata atau kandungan tanah liat yang tinggi. Konfigurasi umum meliputi:

• Pemisahan Gravitasi - Pemisahan Magnetik Intensitas Tinggi (HIMS)
• Flokulasi Selektif - Flotasi
• -Flokulasi - Pemisahan Magnetik Intensitas Tinggi (HIMS)

3.4 Pemisahan Siderit

Siderit (FeCO3) terutama terdiri dari karbonat ferous, dengan kandungan besi sebesar 48,2%. Empat proses pengolahan yang umum digunakan adalah sebagai berikut:

a) Pemisahan Gravitasi

Cocok untuk bijih siderit tersebar berbutir kasar dan sedang secara terpisah. Pemisahan Medium Berat (HMS) dan jigger sering digunakan untuk mencapai konsentrasi yang efisien.

b) Pemisahan Magnetik Intensitas Tinggi (HIMS)

Berlaku untuk bijih siderit bermagnet lemah. Menggunakan pemisah magnetik intensitas tinggi basah (WHIMS) untuk mengolah slurry bijih yang sudah disilet secara signifikan meningkatkan kadar konsentrat dan tingkat pemulihan.

c) Pengapungan

Ideal untuk pengolahan bijih siderit halus, meliputi sirkuit flotasi langsung dan balik:

Pengapungan Langsung: Termasuk jalur flotasi asam dan basa.

Flotasi Terbalik: Terutama terdiri dari teknologi flotasi terbalik kolektor anionik dan flotasi terbalik kolektor kationik.

d) Pemanggangan Magnetisasi - Pemisahan Magnetik Intensitas Rendah (LIMS)

Adopsi proses pemanggangan magnetik untuk mengubah siderit yang lemah magnet menjadi oksida besi yang kuat magnetnya (seperti magnetit), kemudian dilanjutkan dengan LIMS untuk pemisahan dengan efisiensi tinggi.

Langkah 4: Konsentrasi Pengeringan dan Pengolahan Tailings

4.1 Pengeringan Konsentrat

Konsentrat besi yang diperoleh setelah tahap pemisahan adalah lumpur dengan kandungan air tinggi (biasanya dengan konsentrasi padatan sebesar 20% hingga 30%). Itu harus menjalani proses pengeringan untuk memenuhi persyaratan pengangkutan dan proses peleburan di hilir.

a) Pengentalan (Pengkonsentrasian)

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) Penekanan dengan Filter

Lumpur yang telah dipadatkan dikirim ke peralatan penyaringan (seperti filter press vakum atau filter press pelat dan kerangka). Dengan tekanan vakum atau mekanis, kadar air akan semakin berkurang sehingga menghasilkan cake filter dengan kandungan air sekitar 10%. Cake ini berfungsi sebagai produk akhir konsentrat besi, siap untuk dikemas dan dikirim.

4.2 Pengolahan Tailings

Material limbah (tailing) yang dihasilkan selama proses pengolahan bijih besi biasanya merupakan lebih dari 50% dari total bijih tambang yang diolah. Pengelolaan tailing oleh karena itu merupakan bagian penting dari proses pengolahan. Saat ini, tiga pendekatan utama digunakan untuk pengolahan tailing besi:

Pembuangan Tailings Basah

Ini adalah metode yang paling tradisional, di mana slurry tailing langsung dibuang ke kolam tailing untuk penyimpanan basah. Proses ini sederhana dan membutuhkan investasi modal yang relatif rendah, sehingga banyak digunakan di fasilitas pengolahan awal. Namun, metode ini melibatkan risiko keselamatan yang signifikan dan sedang dihentikan penggunaannya.

b) Penumpukan Tailings Kering

Pembuangan kering adalah tren utama dan merupakan standar untuk pabrik pengolahan bijih besi yang dibangun baru. Proses ini biasanya melibatkan pemekatan kerucut dalam yang diikuti dengan filtrasi dan pengeringan, mengurangi kadar air tailing menjadi di bawah 15% untuk penumpukan kering. Dibandingkan dengan pembuangan basah, penumpukan kering menawarkan peningkatan keamanan secara substansial, sekaligus mencapai tingkat pemulihan air yang tinggi dan konservasi air yang lebih unggul.

c) Pemanfaatan Komprehensif Tailings

Karang bisa digunakan untuk menghasilkan bahan bangunan, mengisi kembali ruang-ruang yang telah ditambang, dan pengayaan tanah. Pendekatan ini secara fundamental mengatasi masalah penyimpanan tailing sekaligus menciptakan potensi nilai ekonomi.

Pengolahan bijih besi merupakan jembatan penting yang menghubungkan sumber daya mineral dengan peleburan baja. Proses yang dirancang secara ilmiah dan rasional, beserta dengan pemilihan peralatan yang sesuai, merupakan jaminan utama untuk mencapai kapasitas target, memenuhi standar kualitas, dan menjaga operasi yang stabil dalam jangka panjang.

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.

Untuk mempelajari lebih lanjut tentang proses pengolahan bijih besi dan solusi pemilihan peralatan yang disesuaikan, jangan ragu untuk menghubungi SBM untuk saran yang disesuaikan dan dukungan rekayasa.