Summary: Como a concentração de minério de ferro realmente transforma minério bruto em concentrado? Este artigo apresenta o fluxo completo de processamento mineral do minério de ferro....
O minério de ferro run-of-mine (ROM) extraído das minas geralmente apresenta um baixo teor e contém uma quantidade significativa de ganga e impurezas nocivas. Portanto, é necessário o processo de beneficiamento.
Este artigo apresenta o fluxo completo de processamento mineral de minério de ferro.
O processo completo de beneficiamento de minério de ferro é uma combinação de várias operações físicas e químicas, abrangendo principalmente as seguintes etapas: britagem e peneiramento, moagem e classificação, separação, desaguamento do concentrado e tratamento dos rejeitos.
Etapa 1: Britagem e Triagem
Os blocos de minério run-of-mine extraídos da mina possuem tamanhos grandes de blocos — até mais de um metro de diâmetro máximo — tornando impossível alimentá-los diretamente nos moinhos de moagem. Eles devem passar primeiro por uma britagem em várias etapas para reduzir gradualmente o tamanho das partículas, preparando-os para as operações subsequentes de moagem e separação.
Triturção grossa: 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.
Britagem média e fina: 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: Após a britagem, o material é peneirado; partículas que atendem às especificações de tamanho seguem para a próxima etapa do processamento, enquanto partículas maiores são retornadas à britadeira para uma nova britagem, formando um circuito fechado. Essa configuração de circuito fechado controla efetivamente o tamanho das partículas do produto e impede a superbritagem, ao mesmo tempo em que maximiza a eficiência da britagem.
Etapa 2: Trituração e Classificação
Esta é uma etapa crítica para a liberação de minerais no processo de beneficiamento de minério de ferro. Após a britagem, as partículas de minerais de ferro permanecem firmemente interligadas às partículas de ganga dentro do minério. Para garantir uma separação eficaz, o minério deve passar por moagem para obter um grau suficiente de liberação de monômeros.
2.1 Moagem
Moagem 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.
Moagem 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 Classificação
A descarga do moinho de moagem entra no equipamento de classificação - mais comumente hidrociclones - que separa o material em produtos aceitáveis e inaceitáveis com base nas diferenças de velocidades de sedimentação das partículas na água. A fração fina compatível (sobrecarga) segue para a etapa de separação, enquanto a fração grossa não compatível (sobrecarga inferior) é retornada ao moinho para remoagem, formando outro circuito fechado. A eficiência da classificação impacta diretamente o grau de moenda excessiva e libertação no produto moído, desempenhando um papel fundamental no desempenho de separação subsequente.
Etapa 3: Separação
Esta é a fase principal do processo de beneficiamento do minério de ferro, na qual os minerais de ferro são separados dos minerais gangue com base nas diferenças de suas propriedades físicas ou químicas. A seleção do método de separação adequado depende principalmente das características do minério, especialmente as espécies de minerais de ferro, o tamanho da partícula de dispersão e as relações de intercrescimento.
As seções seguintes descrevem os métodos de separação para quatro tipos comuns de minério de ferro: magnetita, hematita, limonita e siderita.
| Tipo de Minério de Ferro | Teor de Ferro |
|---|---|
| Magnetita (Fe₃O₄) | ~72% |
| Hematita (Fe₂O₃) | ~69.94% |
| Limonita（FeO(OH)·nH₂O） | 40%–60% |
| Siderita (FeCO₃) | ~48.2% |
3.1 Magnetita - Separação Magnética
Como a magnetita é fortemente magnética, a separação magnética é o método mais eficaz e econômico para sua beneficiarão.
Este processo é mais adequado para óxidos de magnetita simples e fáceis de processar.
Continuous Moagem – LIMS: Dependendo do tamanho de partícula de dispersão do magnetita, o processo utiliza uma ou duas etapas de moagem contínua. Assim que a pasta moída atinge a finura desejada, ela avança diretamente para o LIMS.
Stage Moagem – LIMS: Ideal para minérios de magnetita de grão fino e de baixa qualidade. A moagem primária é seguida por uma separação magnética mais grossa para rejeitar uma parte significativa dos rejeitos iniciais. O concentrado grosso resultante é então enviado para moagem secundária antes da purificação.
Vantagem principal da solução SBM: O objetivo principal em todos os três fluxogramas é a rejeição precoce de rejeitos, o que minimiza o volume de processamento a jusante, reduz o consumo geral de energia e diminui os custos operacionais.
3.2 Separação de Hematita
Hematita (Fe2O3) contém até 69,94% de ferro e é classificada como um mineral fracamente magnético. Atualmente, os métodos de separação mais comuns para hematita incluem separação por gravidade, flotação e separação combinada.
Separação por Gravidade
Com base nas características do tamanho das partículas, a separação por gravidade da hematita é dividida em processamento de partículas finas e de partículas grossas:
Separação de Gravidade de Alta Precisão Apto para minérios de hematita com tamanhos de dispersão finos e suscetibilidade magnética relativamente maior. O minério é britado e moído para alcançar a liberação mineral antes de separar o concentrado de hematita de alta qualidade usando equipamentos de separação por gravidade (por exemplo, mesas vibratórias, canais espirais).
Separação de Gravidade com Granularidade Grossa Ideal para minérios de hematita de granulação grossa. Este método normalmente aplica apenas o processo de britagem, utilizando equipamentos de separação por gravidade de granulação grossa (por exemplo, jiggers) para descartar os resíduos grossos diretamente.
b) Flotação
Usado para tratar minérios de hematita de fino a ultrafino com baixa magneticidade, a flotação inclui dois circuitos principais: flotação direta e flotação inversa. A flotação direta é mais adequada para minérios de hematita simples de um único tipo, enquanto a flotação inversa é amplamente utilizada para minérios de hematita de maior grau que contêm minerais gangue facilmente flotáveis.
Separação Combinada
A separação combinada é projetada para minérios de hematita complexos associados a minerais fortemente magnéticos menores ou impurezas não metálicas. Os métodos comuns incluem:
- LIMS - Separação Magnética de Alta Intensidade (HIMS)
- HIMS - Flotação
- HIMS - Separação por Gravidade
- Tostagem magnetizadora - Separação magnética
3.3 Separação de Limonita
Limonita é composta principalmente por óxidos de ferro hidratados, com um teor de ferro (Fe) variando de 40% a 60%, classificando-se como um mineral de ferro fracamente magnético. Os métodos comuns de separação da limonita incluem separação por gravidade, separação magnética, flotação e separação combinada.
Separação por Gravidade
Mais adequado para minérios de limonite descarregados de grão grosso. O processo de lavagem + separação por gravidade é amplamente utilizado, adotando um lavador de tambor que limpa o minério bruto para remover argila, seguido por equipamentos de gravidade, como separadores de meio pesado (HMS) ou jigs.
b) Separação Magnética
Embora a limonita seja fracamente magnética, a Separação Magnética de Alta Intensidade (HIMS) ainda pode ser aplicada de forma eficaz para processar minérios dispersos de granulometria fina.
c) Flotação
Aplicado a minérios de limonita de grão ultrafino, incorporando circuitos de flotação direta e reversa. A deslaminação ou dispersão aprimorada de minerais finos geralmente é necessária antes da flotação para eliminar os impactos negativos dos minerais de argila fina.
d) Separação Combinada
Personalizado para minérios de limonita complexos, apresentando tamanhos de grãos de disseminação irregular ou alto teor de argila. As configurações comuns incluem:
- Separação por Gravidade - Separação Magnética de Alta Intensidade (HIMS)
- Floculação Seletiva - Flotação
- Floculação - Separação Magnética de Alta Intensidade (HIMS)
3.4 Separação de Siderita
Siderita (FeCO3) é composta principalmente por carbonato de ferro, com um teor de ferro de 48,2%. Quatro processos comuns de beneficiamento são os seguintes:
Separação por Gravidade
Adequado para ocorrências separadas de siderito disperso de grão grosso e médio. A Separação por Meio Pesado (HMS) e jigs são frequentemente utilizados para alcançar uma concentração eficiente.
b) Separação Magnética de Alta Intensidade (HIMS)
Aplicável a minério de siderita fracamente magnética. A utilização de separadores magnéticos de alta intensidade úmidos (WHIMS) para processar a pulpa de minério deslaminada melhora significativamente tanto a qualidade do concentrado quanto a taxa de recuperação.
c) Flotação
Ideal para o processamento de minérios de siderita de granulação fina, abrangendo circuitos de flotação direta e inversa:
Flotação Direta: Inclui rotas de flotação ácida e alcalina.
Flotação inversa: Confina principalmente com tecnologias de flotação reversa com coletor aniônico e flotação reversa com coletor catiônico.
d) Torrado Magnetizador - Separação Magnética de Baixa Intensidade (LIMS)
Adote a torrefação magnetizadora para transformar siderita fracamente magnética em óxidos de ferro fortemente magnéticos (como a magnetita), seguido de LIMS para separação de alta eficiência.
| Tipo de Minério de Ferro | Magnetismo | Equipamento Principal de Separação |
|---|---|---|
| Magnetita | Forte | Separador magnético |
| Hematita | Fraco | Mesa vibratória, corredor espiral, jig, célula de flotação, separador magnético, forno de calcinação |
| Limonita | Fraco | separador de meio pesado, funil, separador magnético, célula de flotação |
| Siderita | Fraco | Separador de médio pesado, bateia, separator magnético, célula de flotação, forno de calcinação |
Passo 4: Desaguamento de Concentração e Tratamento de Rejeitos
4.1 Desaguamento de Concentração
O concentrado de ferro obtido após a etapa de separação é um slurrry de alto teor de umidade (tipicamente com uma concentração de sólidos de 20% a 30%). Ele deve passar por desaguamento para atender aos requisitos de transporte e fundição a jusante.
a) Espessamento (Concentração)
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) Prensagem por prensa filtrante
O afluente espessado é enviado para equipamentos de filtração (como prensa de filtro a vácuo ou prensas de filtro de placas e quadro). Sob vácuo ou pressão mecânica, a umidade é removida adicionalmente, produzindo um torta de filtro com um teor de umidade de cerca de 10%. Essa torta serve como o produto final de concentração de ferro, pronto para embalagem e envio.
4.2 Tratamento de rejeitos
Material de descarte (estéril) gerado durante o processo de beneficiamento de minério de ferro geralmente representa mais de 50% do minério bruto. A gestão de estéril é, portanto, uma parte essencial do processo de beneficiamento. Atualmente, três abordagens principais são usadas para o tratamento de estéril de ferro:
Disposição de Rejeitos de Cauda Molhados
Este é o método mais tradicional, no qual o "tailings slurry" é descarregado diretamente em uma lagoa de rejeitos para armazenamento a úmido. O processo é simples e exige um investimento de capital relativamente baixo, portanto foi amplamente adotado nas primeiras usinas de beneficiamento. No entanto, envolve riscos significativos à segurança e está sendo eliminado gradualmente.
b) Estocagem de rejeitos secos
A disposição a seco é a tendência predominante e é o padrão para usinas de beneficiamento de minério de ferro recentemente construídas. O processo geralmente envolve espessamento em cone profundo, seguido de filtração e desaguamento, reduzindo o teor de umidade do rejeito para abaixo de 15% para empilhamento a seco. Comparado à disposição úmida, o empilhamento a seco oferece uma segurança significativamente melhorada, enquanto permite altas taxas de recuperação de água e conservação superior de água.
c) Utilização Completa dos Estéreis
Os rejeitos podem ser utilizados na produção de materiais de construção, no preenchimento de vazios minerados e como corretivo do solo. Essa abordagem aborda fundamentalmente a questão do armazenamento de rejeitos, ao mesmo tempo em que cria um potencial valor econômico.
A beneficência de minério de ferro é uma ponte fundamental que conecta os recursos minerais à fabricação de aço. Um processo cientificamente fundamentado e racional, juntamente com a seleção adequada de equipamentos, é a garantia fundamental para atingir a capacidade desejada, atender aos padrões de qualidade e manter operações estáveis a longo prazo.
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.
Para saber mais sobre o processo de beneficiamento de minério de ferro e soluções personalizadas de seleção de equipamentos, sinta-se à vontade para entrar em contato com a SBM para aconselhamento personalizado e suporte técnico.
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