Jernmalmsbehandlingsanlegg: Prosess og utstyr

Oppsummering：Denne artikkelen gir en omfattende oversikt over jernmalmsbehandlingsanlegg, som dekker malmens egenskaper, behandlingsmetoder, prosessflyt, involvert utstyr og miljøhensyn.

Jernmalmberikelse er en kritisk prosess innen gruve- og metallurgisk industri, med mål om å forbedre kvaliteten på jernmalm ved å fjerne urenheter og øke jerninnholdet. Berikelsesprosessen omdanner rå jernmalm til et konsentrat som er egnet for bruk i stålproduksjon og andre industrielle applikasjoner. Med den voksende etterspørselen etter høygradig jernmalm og uttømmingen av rike malmfunn, har berikingsanlegg blitt uunnværlige for effektiv ressursutnyttelse og bærekraftige gruveoperasjoner.

Dette artikkelen gir en omfattende oversikt overjernmalmberikningsanlegg, som dekker malmens egenskaper, berikningsmetoder, prosessflyt, involvert utstyr og miljøhensyn.

Egenskaper av Jernmalm

Jernmalmer er bergarter og mineraler fra hvilke metallisk jern kan utvinnes økonomisk. De vanligste typene jernmalm er:

• Hematitt:Høykvalitetsmalm som inneholder omtrent 70% jern.
• Magnetitt:Inneholder omtrent 72% jern og er magnetisk.
• Limonitt:Inneholder 55-60% jern.
• Sideritt:Inneholder omtrent 48% jern.

Kvaliteten på jernmalm bestemmes primært av jerninnholdet og tilstedeværelsen av urenheter som silika, alumina, fosfor, svovel og andre gangemineraler. Beriking har som mål å øke jerninnholdet og redusere urenheter.

Fordeler med jernmalmberiking

• Øke jerninnholdet:For å produsere høyverdig konsentrat egnet for stålproduksjon.
• Fjerne urenheter:Redusere silika, alumina, fosfor, svovel og andre uønskede materialer.
• Forbedre fysiske egenskaper:Forbedre partikkelstørrelse og form for bedre håndtering og prosessering.
• Optimalisere downstream-prosesser:Legge til rette for effektiv pelletisering, sintring og smelting.

Jernmalmberikelsesprosess

Jernmalmberikelsesprosessen involverer vanligvis flere trinn:Knusing → Maling → Klassifisering → Konsentrasjon → Avvanning → Pelletisering eller Sintring

1. Knusing av jernmalm

Det innledende trinnet i jernmalmberikelse er knusing og maling, som reduserer størrelsen på råjernmalmen for å frigjøre jernholdige mineraler fra det omkringliggende gangmaterialet.

Primary Crushing:Jernmalm transporteres med lastebiler eller transportbånd fra gruveområdet til berikningsanlegget. Riktig mating sikrer jevn gjennomstrømning. Store jernmalmklumper reduseres i størrelse av kjeft- eller gyratoriske knusere til omtrent 150 mm, noe som legger til rette for håndtering og videre behandling.

Secondary Crushing:Ytterligere størrelsesreduksjon til rundt 20-50 mm oppnås ved hjelp av konknusere. Vibrede skjermene separerer jernmalmpartikler etter størrelse, og dirigerer materialet til maling eller andre prosesser.

2. Malm

Etter knusing reduserer malmverkene (som kulemøller eller stangmøller) jernmalmpartikkelstørrelsen til et fint pulver, vanligvis med mål om 80 % som passerer 200 mesh (rundt 75 mikrometer). Denne fine malingen sikrer at jernmineralene i jernmalmen er tilstrekkelig frigjort fra gangue for påfølgende separasjon.

Effektiv knusing og maling av jernmalm er avgjørende fordi overmaling kan produsere overdrevent fines, som kompliserer nedstrømsprosesser og øker energiforbruket.

3. Screening og Klassifisering

Etter størrelsesreduksjon gjennomgår jernmalmblandingen screening og klassifisering for å skille partikler basert på størrelse og tetthet.

• Screening:Mechaniske skjermer eller vibrerende skjermer skiller grove partikler fra fines i jernmalmtilførselen. Dette trinnet sikrer at kun jernmalmmateriale av riktig størrelse går videre til neste fase, noe som forbedrer prosesserings-effektiviteten.
• Klassifisering:Hydrocycloner eller spiralklassifikatorer separerer jernmalmpartikler etter tetthet og størrelse i slurriform. Denne klassifiseringen hjelper med å lede ulike størrelsesfraksjoner til passende berikelsesprosesser.

Riktig screening og klassifisering optimaliserer tilførselen til jernmalmprosessene, og forbedrer utvinningsratene og produktkvaliteten.

4. Konsentrasjon av Jernmalm

Konsentrasjon er den viktigste berikingsfasen der verdifulle jernmineraler separeres fra avfallet i jernmalmen.

• Tyngdekraftseparasjon:Utnytter forskjeller i spesifikk tyngdekraft mellom jernmineraler og avgang i jernmalmen.
• Magnetisk separasjon:Bruker magnetfelt for å isolere magnetiske jernmineraler i jernmalmen.
• Flotasjon:Bruker kjemiske reagenser og luftbobler for å separere hydrofobe jernmineraler fra hydrofile råstoffer i fine jernmalm partikler.

Valget av konsentrasjonsteknikk avhenger av jernmalmtype, partikkelstørrelse og mineralogi.

5. Avvanning

Etter konsentrasjon inneholder den resulterende jernmalmkoncentratet en betydelig mengde vann, som må fjernes for å lette håndtering, transport og videre behandling.

• Tykkelse:Gravitasjons tykkere konsentrerer jernmalm slurry ved å la faste stoffer synke, og reduserer vanninnholdet.
• Filtrering:Vakuum- eller trykkfiltre reduserer fuktigheten i jernmalmkoncentratet til akseptable nivåer, ofte under 10%.

Effektiv avvanning av jernmalmkoncentrat reduserer tørkekostnader og forhindrer materiale degradering under lagring og transport.

6. Pelletsproduksjon eller Sintering

Den siste fasen forbereder jernmalmkoncentratet for bruk i stålproduksjon.

• Pelletsproduksjon:Fint jernmalmkoncentrat agglomeres til sfæriske pellets ved bruk av bindemidler som bentonitt. Jernmalmpellets har jevn størrelse, forbedret styrke og permeabilitet, noe som gjør dem ideelle for mat til konverteringsovner.
• Sintering:Jernmalmkoncentrat blandes med fluxer og koksfine og varmes deretter opp for å produsere sinter, en porøs agglomerat egnet for bruk i høovner.

Denne prosessen forbedrer metallurgisk ytelse og øker ovnens effektivitet.

Vanlige teknikker for berikning av jernmalm

1. Tyngdekraftseparasjon

Tyngdekraftseparasjon utnytter forskjellen i tetthet mellom jernmineraler og avfallspartikler i jernmalmen for å oppnå separasjon.

Prinsipp:Tyngre jernmineraler (magnetitt, hematitt) i jernmalmen synker raskere enn lettere avfallspartikler når de utsettes for tyngdekraft i et flytende medium.

Utstyr:

• Jigs:Bruk pulsende vannstrømmer for å stratifikere jernmalmpartikler etter tetthet.
Shaking Tables: Benytt rystende bevegelser og vannstrøm for å separere jernmalmpartikler basert på spesifikk tyngde.
• Spiral Concentrators:Utnytt gravitasjon og sentrifugalkrefter i et spiralskinn for å separere jernmalmmineraler.
• Søknader:Effektiv for grove jernmalmpartikler og malmer med betydelig tetthetskontrast, som magnetitt og hematitt med grov frigjøring. Gravitetsseparasjon brukes ofte som et preliminært steg i jernmalmberikning før magnetisk eller flottasjonsprosessering.

2. Magnetisk Separasjon

Magnetisk separasjon brukes mye for bearbeiding av magnetitt jernmalm og, i mindre grad, for hematitt jernmalm.

Prinsipp:Magnetseparatorer anvender magnetiske felt for å tiltrekke magnetiske jernmineraler i jernmalmen, og separere dem fra ikke-magnetisk gang.

Typer av Magnetseparatorer:

• Lave-Intensitet Magnetseparatorer (LIMS):Egnet for sterkt magnetisk magnetitt jernmalm. Høye-Intensitet Magnetseparatorer (HIMS): Brukes for svakt magnetiske jernmalmmineraler som hematitt og fine partikler.
• Wet and Dry Magnetic Separators:Våte separatorer behandler jernmalm-slurry, og forbedrer separasjonseffektiviteten; tørre separatorer håndterer tørre jernmalmmaterialer.
• Søknader:Magnetitt jernmalmberikningsanlegg bruker i stor grad magnetisk separasjon for å oppnå høyverdig jernmalmkoncentrat. Det brukes også etter maling for å gjenvinne jernmineraler fra jernmalm.

3. Flotasjon av jernmalm

Flotasjon er en kjemisk berikningsteknikk som brukes primært for fine jernmalmpartikler og malmer hvor magnetisk separasjon er ineffektiv.

Prinsipp:I flotasjon tilsettes reagenser som samlere og frothere til en jernmalm slurry. Hydrofobe jernmalm mineraler fester seg til luftbobler og stiger til overflaten, og danner et skumlag som skummes av, mens hydrophile gang foregår.

Utstyr:

• Mechaniske flotasjonceller:Gir agitasjon og lufting for å fremme boble-partikkel vedheft i jernmalm slurry.
• Søyleflotasjonsceller:Tilbyr høyere utvinning og selektivitet med lavere energiforbruk i jernmalm flotasjon.
• Søknader:Flotasjon er spesielt nyttig for hematitt og sideritt jernmalm med fine partikkelstørrelser og høyt silikainnhold. Det muliggjør fjerning av silika og alumina urenheter, noe som forbedrer kvaliteten på jernmalm konsentrat.

4. Knusing og Maling

Effektiv knusing og maling av jernmalm er forutsetninger for vellykket berikelse.

Knuseutstyr:

• Kjeveknekker:Primære knusere som håndterer store biter av jernmalm.
• Kjegleknekker:Sekundære knusere for finere reduksjon av jernmalm.
• Koniske knusere:Brukes i storstilt jernmalmdrift for primær knusing.

Maleutstyr:

• Ballmøller:Sylindrisk møller med malemedia som reduserer jernmalm til fint pulver.
• Stangmøller:Bruker stenger som malemedia, egnet for grovere maling av jernmalm.
• Vertikale Kverner:Energieffektive kverner brukt i noen moderne jernmalmsanlegg.

Viktige hensyn:

• Unngå overkverning av jernmalm for å minimere produksjonen av ultrafine partikler, som kompliserer separasjonen.
• Opprettholde optimal kornstørrelse for å maksimere frigjøring og gjenvinning av jernmalmmineraler.

Miljøhensyn

Jernmalmberikningsanlegg må håndtere miljøpåvirkninger:

• Avgangshåndtering:Sikker deponering og potensiell gjenbruk av avgang.
• Vannforbruk:Resirkulering og behandling av prosessvann.
• Støvkontroll:Minimere støvemisjoner under knusing og håndtering.
• Energieffektivitet:Optimalisering av utstyr og prosesser for å redusere energiforbruket.

Nyeste fremskritt og trender

• Automatisering og kontroll:Bruk av sensorer, AI og maskinlæring for å optimalisere prosesser.
• Tørr beneficiaering:Redusere vannbruk ved å benytte tørr magnetisk eller elektrostatisk separasjon.
• Avfallsverdsetting:Utnyttelse av gruveavfall til byggematerialer eller andre bruksområder.
• Energieffektiv knusing:Høytrykk knusing ruller (HPGR) og rørte møller.

Jernmalm berikelse er en kompleks, flertrinns prosess som involverer knusing, maling, klassifisering, konsentrering, avvanning og agglomerering. Hvert trinn krever spesialisert utstyr og teknikker tilpasset malmens mineralogi og fysiske egenskaper. Fremskritt innen berikelsesteknologi fortsetter å forbedre gjenvinningsrater, produktkvalitet og miljømessig bærekraft, og sikrer effektiv bruk av jernmalmressurser for å møte den globale stål etterspørselen.