Summary: Jak właściwie przebiega wzbogacanie rudy żelaznej, przemieniając surową rudę w koncentrat? Ten artykuł przedstawia pełny proces obróbki mineralnej rudy żelaznej...
Eksploatowana z kopalni ruda żelaza typu run-of-mine (ROM) zazwyczaj ma niską jakość i zawiera znaczne ilości zwałowiny oraz szkodliwych zanieczyszczeń. Dlatego konieczny jest proces wzbogacania.
Ten artykuł wprowadza w temat pełny schemat procesowania minerału rudy żelaza.
Całkowity proces wzbogacania rudy żelaza jest połączeniem różnych operacji fizycznych i chemicznych, obejmujących głównie następujące etapy: kruszenie i przesiewanie, mielenie i klasyfikację, separację, odwadnianie koncentratu oraz obróbkę odpadów.
Krok 1: Kruszenie i sortowanie
Odzyskane z kopalni bryły rud surowych występują w dużych rozmiarach — do ponad metra średnicy — co uniemożliwia ich bezpośrednie podanie do młynów. Najpierw muszą przejść wieloetapowe kruszenie, aby stopniowo zmniejszyć rozmiar cząstek, przygotowując je do kolejnych operacji mielenia i separacji.
Grube rozdrabnianie: 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.
Średnie i drobne kruszenie: 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: Po rozbiciu materiał jest przesiewany; cząstki spełniające wytyczne rozmiarowe trafiają do kolejnego etapu przetwarzania, podczas gdy zbyt duże cząstki są zwracane do kruszarki do ponownego kruszenia, tworząc zamknięty obwód. Ta konfiguracja zamkniętego obiegu skutecznie kontroluje rozmiar cząstek produktu i zapobiega nadmiernemu kruszeniu, jednocześnie maksymalizując wydajność rozbicia.
Krok 2: Mielenie i Klasyfikacja
To jest kluczowy etap uwalniania minerałów w procesie wzbogacania rudy żelaza. Po kruszeniu cząstki minerału żelaza pozostają mocno powiązane z cząstkami skały płonnej w rudzie. Aby osiągnąć skuteczne rozdzielenie, ruda musi przejść proces mielenia, aby uzyskać odpowiedni stopień uwolnienia monomerów.
2.1 Szlifowanie
Kruszenie 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.
Kruszenie 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 Klasyfikacja
Odpływ z młyna kamieniarskiego trafia do urządzenia klasyfikującego - najczęściej do hydrocyklonów - które rozdziela materiał na produkty akceptowalne i nieakceptowalne na podstawie różnic weźcych opadania cząstek w wodzie. Zgodna, drobna frakcja (przelew) przechodzi do etapu separacji, podczas gdy niezgodna, grubsza frakcja (wypływ) jest zwracana do młyna do ponownego mielenia, tworząc kolejny zamknięty obwód. Wydajność klasyfikacji bezpośrednio wpływa na stopień nadmielenia i uwolnienia w zmielonym produkcie, odgrywając kluczową rolę w kolejnej wydajności separacji.
Krok 3: Oddzielenie
To jest główny etap procesu wzbogacania rudy żelaza, w którym minerały żelaza są oddzielane od minerałów bortowych na podstawie różnic w ich właściwościach fizycznych lub chemicznych. Wybór odpowiedniej metody separacji zależy głównie od cech rudy, w szczególności od gatunku minerału żelaza, rozmiaru ziaren dyspersji oraz relacji międzywzrostowych.
Poniższe sekcje przedstawiają metody separacji dla czterech powszechnych rodzajów rudy żelaza: magnetytu, hematytu, limonitu i siderytu.
| Rodzaj rud żelaza | Zawartość Żelaza |
|---|---|
| Magnetit (Fe₃O₄) | ~72% |
| hematyt (Fe₂O₃) | ~69.94% |
| Limonit（FeO(OH)·nH₂O） | 40%–60% |
| Sideryt (FeCO₃) | ~48.2% |
3.1 Magnetyt - Separacja Magnetyczna
Ponieważ magnetyt jest silnie magnetyczny, separacja magnetyczna jest najskuteczniejszą i najoszczędniejszą metodą jego wzbogacania.
Ten proces jest najbardziej odpowiedni dla prostych, łatwych do przetworzenia pojedynczych złóż magnetytu.
Continuous Kruszenie – LIMS: W zależności od rozmiaru ziaren rozproszenia magnetytu, proces wykorzystuje jeden lub dwa etapy ciągłego mielenia. Gdy zmielony koncentrat osiągnie wymaganą docelową dokładność, przechodzi bezpośrednio do LIMS.
Stage Kruszenie – LIMS: Idealne do drobnoziarnistych, niskiej jakości rudy magnetytu. Wstępne mielenie jest następnie poddawane wstępnej separacji magnetycznej w celu odrzucenia znacznej części wczesnych odpadów. Uzyskany w ten sposób koncentrat wstępny jest następnie poddawany wtórnemu mieleniu przed ostatecznym oczyszczaniem.
Kluczowa zaleta rozwiązania SBM: Głównym celem we wszystkich trzech schematach jest wczesne odrzucenie osadów, co minimalizuje objętość przetwarzania na dalszych etapach, zmniejsza ogólne zużycie energii oraz obniża koszty operacyjne.
3.2 Oddzielanie hematytu
Hematyta (Fe2O3) zawiera do 69,94% żelaza i jest klasyfikowana jako słabo magnetyczny minerał. Obecnie najczęściej stosowanymi metodami separacji hematyty są separacja grawitacyjna, flotacja oraz separacja łączona.
Separacja grawitacyjna
Na podstawie cech wielkości cząstek, rozdział grawitacyjny hematytu dzieli się na obróbkę drobno-ziarnistą i grubozwiarnistą:
Wąskorzędowa separacja grawitacyjna: Nadaje się do rud hematytu o drobnej dyspersji i stosunkowo wyższej podatności magnetycznej. Ruda jest kruszona i mielona w celu uwolnienia minerału, przed oddzieleniem koncentratu wysokiej jakości hematytu za pomocą urządzeń do separacji grawitacyjnej (np. stołów do wstrząsania, lejków spiralnych).
Grubochłonna separacja grawitacyjna Idealne do surowców hematytowych o grubym ziarnie. Ta metoda zwykle obejmuje tylko proces kruszenia, wykorzystując urządzenia do rozdzielania gravimetrycznego o grubym ziarnie (np. jiggers), aby bezpośrednio odrzucić grube odpadki.
b) Flotacja
Leczy się nim drobne do ultradrobnych słabo magnetycznych rud hematytu, flotacja obejmuje dwa główne obwody: flotację bezpośrednią i odwrotną. Flotacja bezpośrednia jest najlepiej dostosowana do prostych, jednorodnych rud hematytu, podczas gdy flotacja odwrotna jest szeroko stosowana dla rud hematytu o wyższej jakości zawierających łatwo unoszące się minerały gangowe.
c) Separacja Kombinowana
Oddzielenie łączone jest przeznaczone do złożonych rudy hematytu związanych z drobnymi silnie magnetycznymi minerałami lub niemetalicznymi zanieczyszczeniami. Powszechne metody obejmują:
- LIMS - Magnetyczne Oddzielanie Wysokiej Częstotliwości (HIMS)
- HIMS - Flotacja
- HIMS - Separacja Grawitacyjna
- Magnetyczne prażenie - Oddzielanie magnetyczne
3.3 Separacja limonitu
Limonit składa się głównie z nawodnionych tlenków żelaza, o zawartości żelaza (Fe) od 40% do 60%, co klasyfikuje go jako słabo magnetyczny minerał żelazny. Powszechne metody separacji limonitu obejmują separację grawitacyjną, separację magnetyczną, flotację oraz separację łączoną.
Separacja grawitacyjna
Najlepiej nadaje się do ziarnistych, rozproszonych rud limonitu. Proces mycia i separacji grawitacyjnej jest szeroko stosowany, polega na użyciu wirówki do mycia surowej rudy w celu usunięcia gliny, a następnie na zastosowaniu urządzeń grawitacyjnych, takich jak separatory o środkach ciężkości (HMS) lub jigs.
b) Separacja magnetyczna
Chociaż limonit jest słabo magnetyczny, wysokociśnieniowa separacja magnetyczna (HIMS) może być nadal skutecznie stosowana do przetwarzania drobnoziarnistych rozproszonych rudy.
c) Płynięcie na powierzchni
Zastosowano do ultranawiedzionych rud limonitu, obejmując zarówno bezpośrednie obiegi flotacji, jak i flotację odwróconą. Zazwyczaj przed flotacją konieczne jest przeprowadzenie deslimowania lub zwiększenia rozproszenia osadów drobnych, aby wyeliminować negatywne skutki drobnych minerałów ilastych.
d) Oddzielenie kombinowane
Dopasowane do złożonych rud limonitu charakteryzujących się nierównomiernym rozproszeniem ziaren lub dużą zawartością gliny. Typowe konfiguracje obejmują:
- Rozdzielanie grawitacyjne - Magnetyczne oddzielanie o wysokiej intensywności (HIMS)
- Selektywna flokulacja - flotacja
- Flokulacja - Magnetyczny rozdział o wysokiej intensywności (HIMS)
3.4 Oddzielanie siderytu
strontianit (FeCO3) składa się głównie z węglanu żelaza, zawierającego 48,2% żelaza. Cztery powszechne procesy wzbogacania to:
Separacja grawitacyjna
Odpowiedni do oddzielania rozproszonych rud siderytu o ziarnach grubych i średnich. Separacja ciężkiego medium (HMS) oraz jiggers są często wykorzystywane do osiągnięcia efektywnej koncentracji.
b) Wysokointensywne separacja magnetyczna (HIMS)
Stosowane do słabo magnetycznych rud siderytu. Wykorzystanie mokrych separatorów magnetycznych o wysokiej intensywności (WHIMS) do przetwarzania zawiesiny rudy odmulonej znacznie poprawia zarówno jakość koncentratu, jak i wskaźnik odzysku.
c) Płynięcie na powierzchni
Idealne do przetwarzania drobnoziarnistych rudy sideritu, obejmujące zarówno bezpośrednie, jak i odwrócone obwody flotacji:
Bezpośrednie flotowanie: Zawiera metody flotacji kwasowej i zasadowej.
Odwrócona flotacja: Głównie obejmuje technologie flotacji wstecznej z kolektorem anionicznym oraz flotacji wstecznej z kolektorem kationicznym.
d) Magnetyczne wypalanie - separacja magnetyczna niskiej intensywności (LIMS)
Przyjmij magnetyczne prażenie, aby przekształcić słabo magnetyczny sideryt w silnie magnetyczne tlenki żelaza (takie jak magnetyt), a następnie zastosuj LIMS do skutecznego separowania na wysokim poziomie.
| Rodzaj rud żelaza | Magnetyzm | Główne urządzenia rozdzielające |
|---|---|---|
| Magnetyt | Silny | Separator magnetyczny |
| Hematyt | Słaby | Tłokowa stoła, taśma spiralna, stół wibracyjny, komora flotacyjna, separator magnetyczny, piec do prażenia |
| Limonit | Słaby | Oddzielacz ciężkiego ośrodka, skraplacz, separator magnetyczny, komora flotacyjna |
| Siarkowa | Słaby | Separacja ciężkiego medium, urządzenie jig, separator magnetyczny, komora flotacyjna, piec do prażenia |
Krok 4: Koncentracja odwadniania i obróbki osadów odpadowych
4.1 Odwadnianie koncentratów
Koncentrat żelaza uzyskany po etapie separacji jest zawiesiną o wysokiej wilgotności (zwykle o stężeniu osadów od 20% do 30%). Należy go odwadnić, aby spełnił wymagania dotyczące transportu i dalszego topienia.
a) Zagęszczanie (Skoncentrowanie)
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) Prasowanie filtracyjne
Zagęszczony nadkład jest dostarczany do urządzeń filtracyjnych (takich jak prasa filtracyjna typu vacuum lub filter prasy płytowej i ramowej). Pod wpływem próżni lub mechanicznego ciśnienia wilgoć jest dalej usuwana, aby uzyskać filtrat z zawartością wilgoci około 10%. Taka warstwa stanowi końcowy produkt koncentratu żelaza, gotowy do pakowania i wysyłki.
4.2 Odzysk żużli
Odpadowy materiał (osady) powstający podczas procesu wzbogacania rudy żelaza zazwyczaj stanowi ponad 50% całkowitej surowej rudy. Zarządzanie osadami jest więc kluczową częścią procesu wzbogacania. Obecnie stosuje się trzy główne podejścia do odpadów żelaza:
Składowanie mokrych odpadów pożwirowych
To jest najtradycyjniejsza metoda, w której zawiesina odpadów jest bezpośrednio odprowadzana do torfowiska do przechowywania na mokro. Proces jest prosty i wymaga stosunkowo niskich nakładów kapitałowych, dlatego był szeroko stosowany we wczesnych zakładach wzbogacania. Jednak wiąże się to z poważnymi zagrożeniami bezpieczeństwa i jest stopniowo wycofywane.
b) Suchowanie osadów suchych
Suszenie odpadów jest głównym trendem i standardem dla nowo budowanych zakładów wzbogacania rudy żelaza. Proces zazwyczaj obejmuje zagęszczanie w głębokim stożku, a następnie filtrację i odwadnianie, co zmniejsza zawartość wilgoci w odpadach do poniżej 15% w celu składowania na sucho. W porównaniu z odpadami mokrymi, składowanie na sucho zapewnia znacznie lepsze bezpieczeństwo, jednocześnie osiągając wysokie wskaźniki odzysku wody i lepszą oszczędność wody.
c) Kompleksowe zagospodarowanie odpadów pootynkowych
Odpady kopalniane można wykorzystać do produkcji materiałów budowlanych, uzupełniania wyrobisk poeksploatacyjnych oraz jako ulepszacz gleby. To podejście zasadniczo rozwiązuje problem składowania odpadów kopalnianych, jednocześnie tworząc potencjalną wartość gospodarczą.
Wzbogacanie rudy żelaza jest kluczowym mostem łączącym zasoby mineralne z produkcją stali. Nauka oparta na rzetelnym i racjonalnym procesie, wraz z odpowiednim doborem urządzeń, stanowi podstawowe gwarancje osiągnięcia założonej przepustowości, spełnienia norm jakościowych oraz utrzymania długoterminowo stabilnej eksploatacji.
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.
Aby dowiedzieć się więcej o procesie wzbogacania rudy żelaza oraz o rozwiązaniach dostosowania do indywidualnych potrzeb w doborze urządzeń, skontaktuj się z SBM w celu uzyskania spersonalizowanych porad i wsparcia inżynieryjnego.
Uzyskaj rozwiązanie
Wyślij wiadomość