IJzererts verrijkingsinstallatie: Proces en apparatuur

Samenvatting：Dit artikel biedt een uitgebreid overzicht van ijzererts verrijkingsinstallaties, met aandacht voor de ertskenmerken, verrijkingsmethoden, processtroom, betrokken apparatuur en milieukwesties.

Ijzerertsveredeling is een kritisch proces in de mijnbouw- en metallurgische industrieën, gericht op het verbeteren van de kwaliteit van ijzererts door onzuiverheden te verwijderen en het ijzergehalte te verhogen. Het veredelingsproces transformeert het ruwe ijzererts in een concentraat dat geschikt is voor gebruik in de staalproductie en andere industriële toepassingen. Met de groeiende vraag naar hoogwaardig ijzererts en de uitputting van rijke ertsvoorraden, zijn veredelingsinstallaties onmisbaar geworden voor efficiënte hulpbronbenutting en duurzame mijnbouwoperaties.

Dit artikel biedt een uitgebreid overzicht vanijzererts verrijkingsinstallatie, waarin de ertskenmerken, verrijkingsmethoden, processtroom, de betrokken apparatuur en milie overwegingen worden besproken.

Kenmerken van IJzererts

Ijzererts zijn gesteenten en mineralen waaruit metallic ijzer economisch kan worden geëxtraheerd. De meest voorkomende types ijzererts zijn:

• Hematiet:Hoogwaardig erts dat ongeveer 70% ijzer bevat.
• Magnetiet:Bevat ongeveer 72% ijzer en is magnetisch.
• Limoniet:Bevat 55-60% ijzer.
• Sideriet:Bevat ongeveer 48% ijzer.

De kwaliteit van ijzererts wordt voornamelijk bepaald door het ijzergehalte en de aanwezigheid van onzuiverheden zoals silica, alumina, fosfor, zwavel en andere gangue-mineralen. Verrijking heeft tot doel het ijzergehalte te verhogen en onzuiverheden te verminderen.

Voordelen van IJzererts Verrijking

• Verhoog het ijzergehalte:Om hoogwaardig concentraat te produceren dat geschikt is voor staalproductie.
• Verwijder onzuiverheden:Verminder silica, alumina, fosfor, zwavel en andere ongewenste materialen.
• Verbeter fysische eigenschappen:Verbeter de deeltjesgrootte en -vorm voor betere verwerking en behandeling.
• Optimaliseer downstream processen:Faciliteer efficiënte pelletizing, sintering en smelting.

IJzererts-verwerkingsproces

Het ijzererts-verwerkingsproces omvat doorgaans verschillende fasen:Breken → Malen → Classificatie → Concentratie → Ontwatering → Pelletizing of Sinteren

1. IJzererts Breken

De eerste fase in de ijzererts-verwerking is breken en malen, wat de grootte van het ruwe ijzererts vermindert om ijzerhoudende mineralen van het omliggende gangmateriaal te scheiden.

Primary Crushing:IJzererts wordt per vrachtwagen of transportband van de mijnsite naar de verrijkingsplant getransporteerd. Juiste voeding zorgt voor een consistente doorvoer. Grote ijzererts stukken worden verkleind tot ongeveer 150 mm door middel van kegel- of gyratory-krushers, wat het hanteren en verdere verwerking vergemakkelijkt.

Secondary Crushing:Verdere verlaging van de grootte tot ongeveer 20-50 mm wordt bereikt door middel van kegelkrushers. Trillende zeefmachines scheiden ijzerertsdeeltjes op grootte, waarbij het materiaal naar de maalmolen of andere processen wordt geleid.

2. Verpulveren

Na het vergruizen verminderen vermaalmolens (zoals kogelmolens of staafmolens) de deeltjesgrootte van het ijzererts verder tot een fijn poeder, meestal met als doel 80% door 200 mesh (ongeveer 75 micron). Dit fijne malen zorgt ervoor dat ijzer-mineralen in het ijzererts voldoende worden vrijgemaakt van de gangue voor daaropvolgende scheiding.

Efficiënt vergruizen en malen van ijzererts zijn van vitaal belang omdat overmatig malen overmatige fijne stoffen kan produceren, wat downstream processen compliceert en het energieverbruik verhoogt.

3. Screening en Classificatie

Na de grootte-reductie ondergaat de ijzererts-mix screening en classificatie om de deeltjes te scheiden op basis van formaat en dichtheid.

• Screening:Mechanische zeven of trillingszeven scheiden grove deeltjes van fijnere deeltjes in de ijzererts toevoer. Deze stap zorgt ervoor dat alleen het juiste formaat ijzererts materiaal naar de volgende fase gaat, wat de verwerkings efficiëntie verbetert.
• Classificatie:Hydrocyclonen of spiraalklassers scheiden ijzererts deeltjes op basis van dichtheid en grootte in slurrievorm. Deze classificatie helpt bij het sturen van verschillende formaat fracties naar geschikte verrijkingsprocessen.

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

4. Concentratie van ijzererts

Concentratie is de kern van de verrijkingsfase waarin waardevolle ijzermineralen worden gescheiden van de afvalgangue in het ijzererts.

• Gravitatie-separatie:Maakt gebruik van verschillen in specifieke zwaarte tussen ijzermineralen en gangue binnen het ijzererts.
• Magnetische separatie:Maakt gebruik van magnetische velden om magnetische ijzermineralen in het ijzererts te isoleren.
• Flotatie:Maakt gebruik van chemische reagentia en luchtbellen om hydrofobe ijzermineralen van hydrophiele gangue in fijne ijzerertspartikels te scheiden.

De keuze van de concentratietechniek hangt af van het type ijzererts, de deeltjesgrootte en de mineralogie.

5. Ontwatering

Na concentratie bevat het resulterende ijzerertsconcentraat een aanzienlijke hoeveelheid water, die moet worden verwijderd om de verwerking, het transport en verdere verwerking te vergemakkelijken.

• Dikmakend:Gravitatie-dikmiddelen concentreren de ijzererts-slurry door vaste stoffen te laten bezinken, waardoor het watergehalte vermindert.
• Filtratie:Vacuum- of drukfilters verminderen verder het vochtgehalte in het ijzerertsconcentraat tot aanvaardbare niveaus, vaak onder de 10%.

Effectieve ontwatering van ijzerertsconcentraat vermindert de droogkosten en voorkomt materiaaldegradatie tijdens opslag en transport.

6. Pellets of Sinteren

De laatste fase bereidt het ijzerertsconcentraat voor op gebruik in de staalproductie.

• Pelletiseren:Fijn ijzerertsconcentraat wordt geagglomereerd tot sferische pellets met behulp van bindmiddelen zoals bentoniet. IJzererts pellets hebben een uniforme grootte, verbeterde sterkte en permeabiliteit, waardoor ze ideaal zijn voor het voeden van hoogovens.
• Sinteren:IJzerertsconcentraat wordt gemengd met fluxen en cokesilica en vervolgens verhit om sinter te produceren, een poreus agglomeraat dat geschikt is voor gebruik in de hoogoven.

Deze processen verbeteren de metallurgische prestaties en verhogen de efficiëntie van de oven.

Veelvoorkomende technieken voor het verbeteren van ijzererts

1. Zwaartekrachtseparatie

Zwaartekrachtseparatie maakt gebruik van het verschil in dichtheid tussen ijzermineralen en gangue-deeltjes binnen het ijzererts om afscheiding te bereiken.

Principe:Zwaardere ijzermineralen (magnetiet, hematiet) in het ijzererts bezinken sneller dan lichtere gangue-deeltjes wanneer ze worden blootgesteld aan zwaartekrachtskrachten in een vloeibaar medium.

Apparatuur:

• Jigs:Gebruik pulserende waterstromen om ijzerertdeeltjes te stratificeren op basis van dichtheid.
Shaking Tables: Maak gebruik van schuddende bewegingen en waterstroom om ijzerertdeeltjes te scheiden op basis van specifieke zwaarte.
• Spiral Concentrators:Maak gebruik van zwaartekracht en centrifugale krachten in een spiraalgoot om ijzerertmineralen te scheiden.
• Toepassingen:Effectief voor grove ijzerertdeeltjes en ertsen met een significant dichtheidscontrast, zoals magnetiet en hematiet met grove losmaking. Zware scheiding wordt vaak gebruikt als een voorbereidende stap in de verwerking van ijzerert voordat magnetische of flotatieverwerking plaatsvindt.

2. Magnetische Scheiding

Magnetische scheiding wordt veel gebruikt voor de verrijking van magnetiet ijzererts en, in mindere mate, voor hematiet ijzererts.

Principe:Magnetische scheiders passen magnetische velden toe om magnetische ijzer mineralen in het ijzererts aan te trekken, waardoor ze gescheiden worden van niet-magnetische gangue.

Soorten Magnetische Scheiders:

• Low-Intensity Magnetic Separators (LIMS):Geschikt voor sterk magnetische magnetiet ijzererts. High-Intensity Magnetic Separators (HIMS): Gebruikt voor zwak magnetische ijzererts mineralen zoals hematiet en fijne deeltjes.
• Wet en Droge Magnetische Separatoren:Nat separators verwerken ijzererts-slurrie, waardoor de scheidings efficiëntie verbetert; droge separators behandelen droge ijzererts materialen.
• Toepassingen:Magnetiet ijzererts verrijkingsinstallaties maken extensief gebruik van magnetische scheiding om hoogwaardig ijzerertsconcentraat te bereiken. Het wordt ook gebruikt na het malen om ijzermaterialen uit ijzererts te herstellen.

3. Flotatie van IJzererts

Flotatie is een chemische verrijkingstechniek die voornamelijk wordt gebruikt voor fijne ijzererts deeltjes en ertsen waarbij magnetische scheiding ineffectief is.

Principe:In de flottatie worden reagens zoals verzamelaars en schuimmiddelen toegevoegd aan een slurry van ijzererts. Hydrophobe ijzerertsmineralen hechten zich aan luchtbellen en stijgen naar de oppervlakte, waarbij een schuimlaag ontstaat die wordt afgestreken, terwijl hydrophiele gangue zinkt.

Apparatuur:

• Mechanische Flottatiecellen:Verschaffen agitatie en beluchting om de hechting van bellen aan de deeltjes in de slurry van ijzererts te bevorderen.
• Kolomflottatiecellen:Bieden een hogere recovery en selectiviteit met een lager energieverbruik in de flottatie van ijzererts.
• Toepassingen:Flottatie is bijzonder nuttig voor hematiet en sideriet ijzererts met fijne deeltjesgroottes en een hoog silica-gehalte. Het maakt de verwijdering van silica- en alumina-onzuiverheden mogelijk, waardoor de kwaliteit van het ijzerertsconcentraat verbetert.

4. Verkleinen en Malen

Efficiënt verkleinen en malen van ijzererts zijn voorwaarden voor succesvolle verrijking.

Verkleinapparatuur:

• Kakenknakkers:Eerste crushers die grote klompen ijzererts verwerken.
• Kegelbrekers: Tweede crushers voor fijnere reductie van ijzererts.
• Grootkegelbrekers:Gebruikt in grootschalige ijzerertsactiviteiten voor primaire verkleining.

Maalapparatuur:

• Kogelmolens:Cylindrische molens met maalmedia die ijzererts tot fijn poeder reduceren.
• Staafmolens:Gebruik stangen als maalmedia, geschikt voor grovere maling van ijzererts.
• Vertical Roller Mills:Energie-efficiënte molens die worden gebruikt in sommige moderne ijzerertsinstallaties.

Belangrijke Overwegingen:

• Het vermijden van overgrinding van ijzererts om de productie van ultrafijne deeltjes te minimaliseren, wat de scheiding compliceert.
• Het handhaven van een optimale maalgrootte om de vrijgave en herwinning van ijzerertsmineralen te maximaliseren.

Milieuoverwegingen

IJzerertsverwerkingsinstallaties moeten rekening houden met milieueffecten:

• Ophalen van Afvalstoffen:Veilige verwijdering en potentiële hergebruik van afvalstoffen.
• Watergebruik:Recycling en behandeling van proceswater.
• Stofbeheer:Minimaliseren van stofemissies tijdens het breken en hanteren.
• Energie-efficiëntie:Optimaliseren van apparatuur en processen om energieverbruik te verminderen.

Recente Vooruitgangen en Trends

• Automatisering en Controle:Gebruik van sensoren, AI en machine learning om processen te optimaliseren.
• Droge Verrijking:Verminderen van waterverbruik door middel van droge magnetische of elektrostatische scheiding.
• Afvalvalorisatie:Gebruik maken van tailings voor bouwmaterialen of andere toepassingen.
• Energiezuinig Schuren:High-pressure grinding rolls (HPGR) en gestuurde molens.

Ijzerertsbeneficiatie is een complex, meerfasig proces dat bestaat uit het breken, malen, classificeren, concentreren, ontwateren en agglomereren. Elke fase vereist gespecialiseerde apparatuur en technieken die zijn afgestemd op de mineralogie en fysieke eigenschappen van het ertsmateriaal. Vooruitgang in de beneficiatietechnologie blijft de terugwinningspercentages, productkwaliteit en milieuduurzaamheid verbeteren, wat zorgt voor een efficiënte benutting van ijzerertsbronnen om aan de wereldwijde staalvraag te voldoen.