Hvordan utvinne jernmalm? Komplett jernmalmebehandlingsprosess

Summary: Hvordan gjør jernmalmforedling egentlig om råmalm til konsentrat? Denne artikkelen introduserer den komplette mineralprosesseringsflyten for jernmalm....

Run-of-mine (ROM) jernmalm utvunnet fra gruver har vanligvis lav kvalitet og inneholder en betydelig mengde gangue og skadelige urenheter. Derfor er det nødvendig med oppskytingsprosess.

Denne artikkelen introduserer jernmalm komplett mineralprosesseringsflyt.

Den komplette jernmalmsbearbeidingsprosessen er en kombinasjon av ulike fysiske og kjemiske operasjoner, som hovedsakelig består av følgende trinn: knusing og screening, milling og klassifisering, separasjon, utvinning av konsentratet, og behandling av overskuddsmasser.

Trinn 1: Knusing og screening

Run-of-mine-bergartbiter som er utvunnet fra gruven, kommer i store bitestørrelser – opptil over én meter i maksimal diameter – noe som gjør det umulig å mate direkte inn i kvernene. Den må først gjennomgå flerstegs knusing for å gradvis redusere partikkelstørrelsen, slik at den er klar for påfølgende sliping og separasjonsoperasjoner.

Kornknusing: 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.

Middels og fin knusing: 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: Etter knusing blir materialet siktet; partikler som oppfyller størrelseskravene, går videre til neste fase av bearbeidingen, mens overstore partikler returneres til kvernen for ny knusing, og danner et lukket kretsløp. Denne lukkede kretskonfigurasjonen kontrollerer effektivt partikkelformen på produktet og forhindrer over-kneking, samtidig som den fullt ut maksimerer knuseffekten.

Trinn 2: Kverning og klassifisering

Dette er en kritisk fase for mineralfrigjøring i prosessen for utvinning av jernmalm. Etter knusing forblir jernmineralpartiklene tett sammenføyet med gangpartiklene innenfor malmen. For å oppnå effektiv separasjon må malmen gjennomgå sliping for å oppnå tilstrekkelig grad av monomerfrigjøring.

2.1 Slipning

Maleri 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.

Maleri 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 Klassifisering

Utløpet fra slipeskiven går inn i klassifiseringsutstyr – vanligvis hydrocykloner – som skiller materialet i akseptable og uakseptable produkter basert på forskjeller i partikkelvekslinger i vann. Den overholdende fine fraksjonen (overløp) går videre til separasjonsstadiet, mens den ikke-overholdende grove fraksjonen (underløp) føres tilbake til kvernen for ny griding, og danner en ny lukket krets. Klassifiseringseffektivitet påvirker direkte graden av overkverning og frigjøring i det knuste produktet, og spiller en avgjørende rolle i den påfølgende separasjonsytelsen.

Trinn 3: Separasjon

Dette er kjernelaget i jernmalmsråstoffets prosess, hvor jernmineraler skilles fra gangaminerdeler basert på forskjeller i deres fysiske eller kjemiske egenskaper. Valg av riktig separatmetode avhenger hovedsakelig av egenskapene til malmen, spesielt jernmineralets art, distribusjonskornstørrelse og samvekstforhold.

Følgende avsnitt skisserer separasjonsmetodene for fire vanlige jernmalmtyper: magnetitt, hematitt, limonitt og sideritt.

3.1 Magnetitt - Magnetisk separasjon

Fordi magnetitt er sterkt magnetisk, er magnetisk separasjon den mest effektive og økonomiske metoden for utvinning av den.

Denne prosessen er best egnet for enkle, lettbehandlelige enkelt magnetittmalmer.

Continuous Maleri – LIMS: Avhengig av spredningens kornstørrelse på magnetitten, bruker prosessen ett eller to trinn med kontinuerlig sliping. Når den malte massen når ønsket finhetsgrad, går den direkte til LIMS.

Stage Maleri – LIMS: Ideell for finkornete, lavkvalitets magnetittforekomster. Primærsokking etterfølges av grovmagnetisk separasjon for å avvise en betydelig del av de tidlige avgangsvolumene. Det resulterende grovsokkerkonsentratet føres deretter inn i sekundærsokking før rensing.

Nøkkelfordel ved SBM-løsningen: Hovedmålet på tvers av alle tre flytskjemaer er tidlig avvisning av gruveavfall, noe som minimerer volumet av etterfølgende behandling, reduserer totalt energiforbruk og senker driftskostnadene.

3.2 Hematittseparasjon

Hematitt (Fe2O3) inneholder opptil 69,94 % jern og er klassifisert som et svakt magnetisk mineral. For øyeblikket inkluderer de mest vanlige separasjonsmetodene for hematitt gravitasjonsseparasjon, flotation og kombinert separasjon.

a) Tyngdedelingsseparasjon

Basert på partikkelstørrelsesegenskaper deles hematittyngdeskilning inn i behandling av fin- og grovkornet materiale:

Fingradert gravitasjonsseparasjon: Egnet for hematitmalmer med fine spredning og relativt høy magnetic susceptibility. Råstoffet knuses og males for å oppnå mineralutløsning før det skilles ut høygradig hematittkonsentrat ved bruk av tyngdekraftseparasjon (f.eks. rystetabeller, spiralrør).

Grovmasket tyngdekraftseparasjon: Ideell for grovkornede hematitforekomster. Denne metoden bruker vanligvis bare knuseprosessen, og benytter grovkornet gravitasjonsseparasjon utstyr (f.eks. jiggers) for å forkaste grove overskudd direkte.

b) Flottasjon

Brukes til å behandle fine til ultrafine svakt magnetiske hematittmalmer, inkluderer flotation to hovedkretser: direkte flotation og omvendt flotation. Direkte flotation passer best for enkle enkelt-hematittmalmer, mens omvendt flotation er mye brukt for hematittmalmer med høyere innhold av gangliermineraler som lettere flyter opp.

c) Kombinert separasjon

Kombinert separasjon er designet for komplekse hematitmalmer assosiert med mindre sterkt magnetiske mineraler eller ikke-metalliske urenheter. Vanlige metoder inkluderer:

• LIMS - Høyintensiv magnetisk separasjon (HIMS)
• HIMS - Flotasjon
• HIMS - Tyngdekraftseparasjon
• Magnetisk Risting - Magnetisk Separasjon

3.3 Limonittseparasjon

Limonitt består hovedsakelig av hydratiserte jernoksider med et jerninnhold (Fe) som varierer fra 40 % til 60 %, og klassifiserer det som et svakt magnetisk jernmineral. Vanlige separasjonsmetoder for limonitt inkluderer tyngdekraftseparasjon, magnetseparasjon, flotation og kombinert separasjon.

a) Tyngdedelingsseparasjon

Best egnet for grove-grainet spredt limonittmalm. Vask+gravitasjonsseparasjonsprosess brukes mye, som innebærer at en trommelvasker vasker utløsematerialet for å fjerne leire, etterfulgt av gravitasjonsutstyr som tungmediumseparators (HMS) eller jigger.

b) Magnetisk separasjon

Selv om limonitt er svakt magnetisk, kan høypolarisert magnetisk separasjon (HIMS) fortsatt effektivt brukes til å behandle finesegmenterte oppløste mineraler.

c) Flotasjon

Anvendt på ultrafinne limonitt-bergarter, som inkluderer både direkte flotation og omvendt flotation-kretser. Desliming eller forbedret slimdispersjon er vanligvis nødvendig før flotation for å eliminere de negative virkningene av fine leirmineraler.

d) Sammensatt separasjon

Skreddersydd for komplekse limonittarter med ujevne fordelingskornstørrelser eller høyt leireinnhold. Vanlige konfigurasjoner inkluderer:

• Tungsekresjon - Høyintensitets Magnetisk Separasjon (HIMS)
• Selektiv flokkulering - Flotasjon
• Flockingsprosess - Høyintensiv magnetisk separasjon (HIMS)

3.4 Siderittseparasjon

Sideritt (FeCO3) er hovedsakelig sammensatt av jernkarbonat, med et jerninnhold på 48,2 %. Fire vanlige prosesser for utvinning er som følger:

a) Tyngdedelingsseparasjon

Egnet for separate grovkornet og mellomkornet spredt siderittmalm. Tung Middelseparasjon (HMS) og jiggere brukes ofte for å oppnå effektiv konsentrasjon.

b) Høyintensiv magnetisk separasjon (HIMS)

Gjelder for svakt magnetiske sideritmalmer. Bruk av våte høyintensitetsmagnetseparatorer (WHIMS) for å behandle deslimet malmekstrakt forbedrer betydelig både konsentratkvaliteten og utbyttet.

c) Flotasjon

Ideell for behandling av finfordelte sideritmalmer, inkludert både direkte flotasjon og revers flotasjonssykluser:

Direkte flotasjon: Inneholder sure og basiske flottrasjoner.

Omvendt flotation: Består primært av anionisk kolekter revers fluoritet og katjonisk kolekter revers fluoritet teknologier.

d) Magnetisering-risting - Lavintensitetsmagnetisk separasjon (LIMS)

Adopter magnetiserende røykeprosess for å konvertere svakt magnetisk sideritt til sterkt magnetiske jernoxider (som magnetitt), etterfulgt av LIMS for høyeffektivt separasjon.

Steg 4: Konsentrert avvanning og granulaterbehandling

4.1 Konsentratavvanning

Jernkonsentratet som oppnås etter separasjonssteget er en fuktig slam (vanligvis med et faststoffinnhold på 20 % til 30 %). Det må gjennomgå avvanning for å møte kravene for transport og videre smelting.

a) Tykning (Konsentrasjon)

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) Filtreringspressing

Den tyntflytende underløpet leveres til filtreringsutstyr (for eksempel vakuumfilterpresser eller plate- og rammefilterpresser). Under vakuum eller mekanisk trykk fjernes mer fuktighet for å produsere en filterkake med et fuktighetsinnhold på rundt 10 %. Denne kaken fungerer som det endelige jernkonsentratproduktet, klart for emballering og sending.

4.2 Avfallshåndtering

Avfallsmateriell (respekt) generert under prosessen med jernmalmbearbeiding utgjør vanligvis mer enn 50 % av den totale råmalmen. Håndtering av respek er derfor en viktig del av bearbeidingsprosessen. For øyeblikket brukes tre hovedtilnærminger for behandling av jernrespek:

a) Våt avsetning av overskuddsmasser

Dette er den mest tradisjonelle metoden, der slurrybasseng direkte tømmes i et tailings-område for våt lagring. Prosessen er enkel og krever relativt lave kapitalkostnader, og den ble derfor mye brukt i tidlige konsentrasjonsanlegg. Imidlertid innebærer den betydelige sikkerhetsrisikoer og fases ut.

b) Tørr deponering av tailings

Tørr deponering er den dominerende trenden og er standard for nybygde jernmalm-oppryddingsanlegg. Prosessen involverer vanligvis dybdkonisering etterfulgt av filtrering og dewatering, noe som reduserer finkastets fuktighetsinnhold til under 15 % for tørr oppbevaring. Sammenlignet med våt deponering gir tørr oppbevaring betydelig forbedret sikkerhet, samtidig som det oppnås høye vannresirkuleringsrater og overlegen vannbesparelse.

c) Omfattende utnyttelse av gruvegangsmasse

Overskuddsmaterialer kan brukes til å produsere byggematerialer, tilbakefylling av utgravinger og jordforbedring. Denne tilnærmingen tar i utgangspunktet tak i problemet med lagring av overskuddsmaterialer, samtidig som den skaper potensiell økonomisk verdi.

Jernmalmbasering er en viktig sammenkobling mellom mineralressurser og stålsmelting. En vitenskapelig utformet og rasjonell prosess, sammen med riktig utstyrsvalg, er den grunnleggende garantien for å oppnå målkapasitet, møte kvalitetsstandarder og opprettholde langsiktig stabil drift.

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.

For å lære mer om jernmalmforbedringsprosessen og skreddersydde utstyrsvalgløsninger, ta gjerne kontakt med SBM for tilpasset råd og ingeniørstøtte.