Loji Pembaikan Bijih Besi: Proses dan Peralatan

Summary：Artikel ini memberikan gambaran menyeluruh tentang loji pembaikan bijih besi, merangkumi ciri-ciri bijih, kaedah pembaikan, aliran proses, peralatan yang terlibat, dan pertimbangan alam sekitar.

Iron ore beneficiation adalah proses kritikal dalam industri perlombongan dan metalurgi, yang bertujuan untuk memperbaiki kualiti bijih besi dengan menghapuskan kekotoran dan meningkatkan kandungan besi. Proses beneficiation mengubah bijih besi mentah menjadi konsentrat yang sesuai untuk digunakan dalam pembuatan keluli dan aplikasi industri lain. Dengan permintaan yang semakin meningkat untuk bijih besi gred tinggi dan kehabisan deposit bijih yang kaya, kilang beneficiation telah menjadi tidak boleh diketepikan untuk penggunaan sumber yang efisien dan operasi perlombongan yang lestari.

Artikel ini memberikan gambaran menyeluruh mengenaikilang pengayaan bijih besi, merangkumi ciri-ciri bijih, kaedah pengayaan, aliran proses, peralatan yang terlibat, dan pertimbangan alam sekitar.

Ciri-ciri Bijih Besi

Bijih besi adalah batuan dan mineral dari mana besi logam boleh diekstrak secara ekonomi. Jenis bijih besi yang paling biasa adalah:

• Hematite:Bijih gred tinggi yang mengandungi kira-kira 70% besi.
• Magnetite:Mengandungi kira-kira 72% besi dan bersifat magnet.
• Limonite:Mengandungi 55-60% besi.
• Siderit:Mengandungi kira-kira 48% besi.

Kualiti bijih besi ditentukan terutamanya oleh kandungan besi dan kehadiran kekotoran seperti silika, alumina, fosforus, sulfur, dan mineral gangue lain. Manfaat bertujuan untuk meningkatkan kandungan besi dan mengurangkan kekotoran.

Kelebihan Manfaat Bijih Besi

• Meningkatkan kandungan besi:Untuk menghasilkan konsentrat gred tinggi yang sesuai untuk pengeluaran keluli.
• Menghapuskan kekotoran:Mengurangkan silika, alumina, fosforus, sulfur, dan bahan tidak diingini lainnya.
• Improve physical properties:Menambah baik saiz dan bentuk zarah untuk pengendalian dan pemprosesan yang lebih baik.
• Optimize downstream processes:Memudahkan peletizing, sintering, dan pelesapan yang cekap.

Iron Ore Beneficiation Process

Proses pengayaan bijih besi biasanya melibatkan beberapa peringkat:Penghancuran → Pengisaran → Pengelasan → Penumpuan → Pengeringan → Peletizing atau Sintering

1. Iron Ore Crushing

Peringkat awal dalam pengayaan bijih besi adalah penghancuran dan pengisaran, yang mengurangkan saiz bijih besi mentah untuk membebaskan mineral yang mengandungi besi dari bahan pengganggu sekeliling.

Primary Crushing:Bijih besi diangkut melalui trak atau konveyor dari tapak perlombongan ke loji pengolahan. Pemberian yang betul memastikan aliran yang konsisten. Bongkah besar bijih besi akan dikurangkan saiznya oleh pengisar rahang atau pengisar gendang kepada kira-kira 150 mm, memudahkan pengendalian dan pemprosesan selanjutnya.

Secondary Crushing:Pengurangan saiz selanjutnya kepada sekitar 20-50 mm dicapai melalui pengisar kon. Skrin getar memisahkan partikel bijih besi mengikut saiz, mengarahkan bahan kepada penggilingan atau proses lain.

2. Penggilingan

Selepas menghancurkan, kilang penggilingan (seperti kilang bola atau kilang rod) akan mengurangkan saiz zarah bijih besi kepada serbuk halus, biasanya mensasarkan 80% lulus 200 mesh (sekitar 75 mikron). Penggilingan halus ini memastikan bahawa mineral besi dalam bijih besi cukup dibebaskan dari gangue untuk pemisahan seterusnya.

Penghancuran dan penggilingan bijih besi yang efisien adalah penting kerana penggilingan yang berlebihan boleh menghasilkan terlalu banyak zarah halus, yang menyukarkan proses hiliran dan meningkatkan penggunaan tenaga.

3. Penapisan dan Pengkelasan

Setelah pengurangan saiz, campuran bijih besi menjalani penapisan dan pengkelasan untuk memisahkan zarah berdasarkan saiz dan ketumpatan.

• Penapisan: Skrin mekanikal atau skrin getaran memisahkan zarah kasar daripada zarah halus dalam umpan bijih besi. Langkah ini memastikan bahawa hanya bahan bijih besi yang bersaiz sesuai diteruskan ke peringkat seterusnya, meningkatkan kecekapan pemprosesan.
• Pengkelasan: Hidrosiklon atau pengkelas spiral memisahkan zarah bijih besi mengikut ketumpatan dan saiz dalam bentuk slurry. Pengkelasan ini membantu dalam mengarahkan pecahan saiz yang berbeza kepada proses penguntukan yang sesuai.

Penyaringan dan pengelasan yang betul mengoptimumkan suapan untuk proses pekatan bijih besi, meningkatkan kadar pemulihan dan kualiti produk.

4. Pekatan Bijih Besi

Pekatan adalah tahap penguntukan teras di mana mineral besi yang berharga dipisahkan daripada bahan buangan dalam bijih besi.

• Pisahan Graviti:Memanfaatkan perbezaan dalam graviti khusus antara mineral besi dan bahan buangan dalam bijih besi.
• Pisahan Magnet:Menggunakan medan magnet untuk mengasingkan mineral besi magnetik dalam bijih besi.
• Flotasi:Menggunakan reagen kimia dan gelembung udara untuk memisahkan mineral besi hidrofobik dari gangue hidrofilik dalam zarah bijih besi halus.

Pemilihan teknik pengkonsentrasian bergantung kepada jenis bijih besi, saiz zarah, dan mineralogi.

5. Pengeringan

Setelah pengkonsentrasian, konsentrat bijih besi yang dihasilkan mengandungi jumlah air yang signifikan, yang perlu dikeluarkan untuk memudahkan pengendalian, pengangkutan, dan pemprosesan selanjutnya.

• Penebalan:Penebalan graviti memfokuskan sluri bijih besi dengan menetapkan pepejal, mengurangkan kandungan air.
• Filtrasi:Penapis vakum atau tekanan mengurangkan kelembapan dalam konsentrat bijih besi kepada tahap yang boleh diterima, sering kali di bawah 10%.

Pengeringan yang berkesan bagi konsentrat bijih besi mengurangkan kos pengeringan dan mengelakkan degradasi bahan semasa penyimpanan dan pengangkutan.

6. Pembentukan Pelet atau Sintering

Fasa akhir menyediakan konsentrat bijih besi untuk digunakan dalam pembuatan keluli.

• Pembentukan Pelet:Konsentrat bijih besi halus digabungkan menjadi pelet sfera menggunakan pengikat seperti bentonit. Pelet bijih besi mempunyai saiz yang seragam, kekuatan yang ditingkatkan, dan kebolehtelapan, menjadikannya ideal untuk makanan relau letupan.
• Sintering:Konsentrat bijih besi dicampur dengan fluks dan serbuk kok dan kemudian dipanaskan untuk menghasilkan sinter, sebuah aglomerat berpori yang sesuai untuk penggunaan relau tinggi.

Proses ini meningkatkan prestasi metalurgi dan memperbaiki kecekapan relau.

Teknik Peningkatan Bijih Besi yang Biasa

1. Pemisahan Graviti

Pemisahan graviti memanfaatkan perbezaan ketumpatan antara mineral besi dan zarah gangue dalam bijih besi untuk mencapai pemisahan.

Prinsip:Mineral besi yang lebih berat (magnetit, hematit) dalam bijih besi tenggelam lebih cepat daripada zarah gangue yang lebih ringan apabila dikenakan kepada daya graviti dalam medium cecair.

Peralatan:

• Jigs:Gunakan arus air berdenyut untuk mengasingkan zarah bijih besi mengikut ketumpatan.
Meja Goncang: Gunakan gerakan goncang dan aliran air untuk memisahkan zarah bijih besi berdasarkan graviti spesifik.
• Penghampiran Spiral:Gunakan graviti dan daya sentrifugal dalam saluran spiral untuk memisahkan mineral bijih besi.
• Permohonan:Berkesan untuk zarah bijih besi kasar dan bijih dengan perbezaan ketumpatan yang signifikan, seperti magnetit dan hematit dengan pembebasan kasar. Pemisahan graviti sering digunakan sebagai langkah awal dalam pengayaan bijih besi sebelum pemprosesan magnetik atau flotasi.

2. Pemisahan Magnetik

Pemisahan magnetik digunakan secara luas untuk pengayaan bijih besi magnetit dan, dalam skala yang lebih kecil, untuk bijih besi hematit.

Prinsip:Pemisah magnetik menggunakan medan magnet untuk menarik mineral besi magnetik dalam bijih besi, memisahkannya dari gangue bukan magnetik.

Jenis Pemisah Magnetik:

• Pemisah Magnetik Intensiti Rendah (LIMS):Sesuai untuk bijih besi magnetit yang sangat magnetik. Pemisah Magnetik Intensiti Tinggi (HIMS): Digunakan untuk mineral bijih besi yang lemah magnetik seperti hematit dan partikel halus.
• Wet and Dry Magnetic Separators:Pemisah basah memproses slurry bijih besi, meningkatkan kecekapan pemisahan; pemisah kering mengendalikan bahan bijih besi kering.
• Permohonan:Loji pengayaan bijih besi magnetit secara meluas menggunakan pemisahan magnet untuk mencapai konsentrat bijih besi gred tinggi. Ia juga digunakan selepas pengisaran untuk memulihkan mineral besi daripada bijih besi.

3. Flotasi Bijih Besi

Flotasi adalah teknik pengayaan kimia yang digunakan terutamanya untuk zarah bijih besi halus dan bijih di mana pemisahan magnet tidak berkesan.

Prinsip:Dalam flotasi, reagen seperti pengumpul dan penghasil buih ditambahkan ke dalam slurry bijih besi. Mineral bijih besi hidrofobik melekat pada gelembung udara dan naik ke permukaan, membentuk lapisan buih yang diambil, sementara gangue hidrofilik tenggelam.

Peralatan:

• Sel Flotasi Mekanikal:Menyediakan pengadukan dan pengudaraan untuk mempromosikan pemadatan gelembung-partikel dalam slurry bijih besi.
• Sel Flotasi Kolum:Menawarkan pemulihan dan selektiviti yang lebih tinggi dengan penggunaan tenaga yang lebih rendah dalam flotasi bijih besi.
• Permohonan:Flotasi sangat berguna untuk bijih besi hematit dan siderit dengan saiz partikel halus dan kandungan silika yang tinggi. Ia membolehkan pengeluaran pencemaran silika dan alumina, meningkatkan kualiti konsentrasi bijih besi.

4. Penghancuran dan Penggilingan

Penghancuran dan penggilingan bijih besi yang efisien adalah prasyarat untuk pemanfaatan yang berjaya.

Peralatan Penghancuran:

• Penghancur Rahang:Penghancur utama yang mengendalikan bongkah besar bijih besi.
• Penghancur Kon: Penghancur sekunder untuk pengurangan yang lebih halus bagi bijih besi.
• Penghancur Gyratory:Digunakan dalam operasi bijih besi berskala besar untuk penghancuran utama.

Peralatan Penggilingan:

• Tuangan Bola:Penggiling silindrik dengan media penggilingan yang mengurangkan bijih besi kepada serbuk halus.
• Penggiling Rod:Menggunakan rod sebagai media penggilingan, sesuai untuk penggilingan bijih besi yang lebih kasar.
• Vertical Roller Mills:Penghancur yang cekap tenaga digunakan di beberapa kilang bijih besi moden.

Pertimbangan Utama:

• Mengelakkan pengisaran berlebihan bijih besi untuk meminimumkan pengeluaran partikel ultrafine, yang menyukarkan pemisahan.
• Menjaga saiz pengisaran optimum untuk memaksimumkan pembebasan dan pemulihan mineral bijih besi.

Pertimbangan Alam Sekitar

Kilang pengayakan bijih besi mesti menangani impak alam sekitar:

• Pengurusan Sisa:Pelupusan selamat dan potensi penggunaan semula sisa.
• Penggunaan Air:Recycling and treatment of process water.
• Dust Control:Minimizing dust emissions during crushing and handling.
• Kecekapan Tenaga:Optimizing equipment and processes to reduce energy consumption.

Recent Advances and Trends

• Automation and Control:Use of sensors, AI, and machine learning to optimize processes.
• Dry Beneficiation:Reducing water usage by employing dry magnetic or electrostatic separation.
• Waste Valorization:Utilizing tailings for construction materials or other applications.
• Energy-efficient Grinding:High-pressure grinding rolls (HPGR) dan kilang pengaduk.

Manfaat bijih besi adalah proses yang kompleks dan berbilang peringkat yang melibatkan penghancuran, penggilingan, pengelasan, penumpuan, pengeringan, dan aglomerasi. Setiap peringkat memerlukan peralatan dan teknik khusus yang disesuaikan dengan mineralogi dan ciri fizikal bijih tersebut. Kemajuan dalam teknologi pemanfaatan terus meningkatkan kadar pemulihan, kualiti produk, dan kelestarian alam sekitar, memastikan penggunaan sumber bijih besi yang efisien untuk memenuhi permintaan keluli global.