Hur man utvinner järnmalm? Komplett process för järnmalmsbeneficiering

Summary: Hur förädlas järnmalm egentligen från råmalm till koncentrat? Denna artikel introducerar hela mineralhanteringsflödet för järnmalm....

Run-of-mine (ROM) järnmalm som utvinns från gruvor har vanligtvis låg kvalitet och innehåller en betydande mängd gangue och skadliga föroreningar. Därför är en utvinningsprocess nödvändig.

Den här artikeln introducerar järnmalm fullständig mineraldifferentiering flow.

Hela järnmalmsfraktionsprocessen är en kombination av olika fysiska och kemiska operationer, som huvudsakligen omfattar följande steg: krossning och screening, malning och klassificering, separation, koncentratextraktion och avvattning, samt behandling av avfallsslam.

Steg 1: Krossning och screening

Oparad malmklumpar som hämtas från gruvan förekommer i stora storlekar – upp till över en meter i maximal diameter – vilket gör det omöjligt att mata direkt in i granulingsmaskiner. Den måste först gå igenom flerstegsbrottning för att successivt minska partikelstorleken, vilket förbereder den för efterföljande malning och separationsoperationer.

Grovkrossning: 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.

Medium och fin krossning: 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: Efter krossning screenas materialet; partiklar som uppfyller storlekskraven går vidare till nästa bearbetningssteg, medan för stora partiklar återförs till krossen för ny krossning, vilket bildar en sluten krets. Denna slinga-konfiguration kontrollerar effektivt produktens partikelstorlek och förhindrar överkrossning, samtidigt som den maximerar krossningseffektiviteten.

Steg 2: Malning och klassificering

Detta är en avgörande fas för mineralfrigörelse i mineralberikningsprocessen för järnmalm. Efter krossning förblir järnmineralpartiklarna tätt sammanlänkade med gangue-partiklarna inom malmen. För att uppnå effektiv separation måstemalmen genomgå malning för att erhålla tillräcklig grad av monomerfrigörelse.

2.1 Slipning

Malning 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.

Malning 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 Klassificering

Utsläppet från kvarnmöljen går in i klassificeringsutrustning – vanligast hydrocykloner – som separerar materialet i acceptabla och oacceptabla produkter baserat på skillnader i partikelns sjunkhastigheter i vatten. Den följsamma fina fraktionen (overflow) går vidare till separationssteget, medan den oföljsamma grövre fraktionen (underflow) återförs till kvarnen för ny malning, vilket bildar en annan sluten krets. Klassificeringsseffektivitet påverkar direkt graden av övermalning och frigöring i det malda produkten, vilket spelar en avgörande roll för den efterföljande separationsprestandan.

Steg 3: Separation

Detta är kärnstadiet av järnmalmsogöringsprocessen, där järnmalminer separeras från gangue-mineraler baserat på skillnader i deras fysikaliska eller kemiska egenskaper. Valet av lämplig separationsmetod beror främst på malmens egenskaper, särskilt järnmineraltypen, spridningsstorleken och sammanväxtrelationerna.

Följande avsnitt beskriver separationsmetoder för fyra vanliga järnmalmstyp: magnetit, hematit, limonit och siderit.

3.1 Magnetit - Magnetisk separation

Eftersom magnetit är starkt magnetiskt är magnetseparering den mest effektiva och kostnadseffektiva metoden för dess mineralogiska förbättring.

Denna process är bäst lämpad för enkla, lättbearbetade enstaka magnetitmalmer.

Continuous Malning – LIMS: Beroende på spridningsstorleken på magnetiten använder processen en eller två steg av kontinuerlig krossning. När den finfördelade slammet uppfyller önskad finhet går det direkt vidare till LIMS.

Stage Malning – LIMS: Perfekt för fint-grained, låggradiga magnetitmalmer. Primärmalning följs av grovmagnetseparation för att avvisa en betydande del av de tidiga avvattningarna. Den resulterande grovkonsentratet matas sedan in i sekundärmalning före rengöring.

Viktig fördel med SBM-lösningen: Det primära målet i alla tre flödesscheman är tidig avlägsning av gruvavfall, vilket minimerar volymen för efterföljande bearbetning, minskar den totala energiförbrukningen och sänker driftskostnaderna.

3.2 Hematitseparation

Hematit (Fe2O3) innehåller upp till 69,94 % järn och klassas som ett svagt magnetiskt mineral. För närvarande är de vanligaste separationsmetoderna för hematit gravitationsseparation, flotationen och kombinerad separation.

a) Gravitationsseparation

Baserat på partikelstorlekskarakteristika delas hematittrögskiljning in i finkornig och grovkornig behandling:

Finkornig gravitationsseparation: Lämplig för hematitmalmer med fin spridningsstorlek och relativt hög magnetisk susceptibilitet. Malmen krossas och mals för att uppnå mineralfrigörelse innan höggradigt hematitkoncentrat separeras med hjälp av gravitationsseparationsutrustning (t.ex. skakbord, spiralrännor).

Grovkornig gravitationsseparation: Ideal för grovkorniga hematitmalmer. Denna metod tillämpar vanligtvis endast krossningsprocessen, med användning av grovkornig sedimentationsutrustning (t.ex. jiggers) för att direkt kassera grova tailings.

b) Flytning

Används för att behandla fina till ultrafina svagt magnetiska hematitmalmer, inkluderar flotation två huvudkretsar: direkt flotation och omvänd flotation. Direkt flotation är bäst lämpad för enkla enkelhematitmalmer, medan omvänd flotation är mycket använd för högkvalitativa hematitmalmer som innehåller lättflytande gangue-mineraler.

c) Sammanlagd separation

Sammanställd separation är utformad för komplexa hematitmalmer som är förenade med mindre starkt magnetiska mineral eller icke-metalliska föroreningar. Vanliga metoder inkluderar:

• LIMS - Högintensiv magnetisk separering (HIMS)
• HIMS - Flytning
• HIMS - Gravitationsseparation
• Magnetisk rostning - Magnetavskiljning

3.3 Limonitseparation

Limonit består främst av hydrerade järnoxider med en järninnehåll (Fe) som varierar från 40 % till 60 %, vilket gör det till ett svagt magnetiskt järnmineral. Vanliga separationsmetoder för limonit inkluderar gravitationsseparation, magnetseparation, flotation och kombinerad separation.

a) Gravitationsseparation

Bäst lämpad för grovkorniga spridda limonitmalmer. Tvätt + gravitationssepareringsprocessen används i stor utsträckning, där en trumtvätt används för att tvätta råmalmen för att avlägsna lera, följt av gravitationsutrustning som tunga medelseparatorer (HMS) eller jigs.

b) Magnetseparation

Även om limonit är svagt magnetisk kan högintensiv magnetseparering (HIMS) fortfarande användas effektivt för att behandla fintfördelade mineraliserade malmer.

c) Flotation

Tillämpad på ultrafinkorniga limonitmalmer, inklusive både direkt flotations- och omvända flotationskretsar. Deslimning eller förbättrad slimdispersion krävs vanligtvis före flotation för att eliminera de negativa effekterna av fina lermineraler.

d) Kombinerad separation

Anpassad för komplexa limonitmalmer med ojämnt spridda kornstorlekar eller högt lerinnehåll. Vanliga konfigurationer inkluderar:

• Tyngdseparation - Magnetisk separation med hög intensitet (HIMS)
• Selektiv flockning - Flotation
• Förgrumpling - Högintensiv magnetavskiljning (HIMS)

3.4 Sideritseparation

Siderit (FeCO3) består huvudsakligen av järnkarbonat, med ett järninnehåll på 48,2 %. Fyra vanliga förädlingsprocesser är följande:

a) Gravitationsseparation

Lämplig för separata grovkorniga och medelkorniga spridda sideritmalmer. Tyngre medelseparation (HMS) och jiggare används ofta för att uppnå effektiv koncentration.

b) Högintensiv magnetisk separation (HIMS)

Gäller för svagt magnetiska sideritmalmer. Användning av våta högintensiva magnetseparatorer (WHIMS) för att behandla avsiltat malmflöde förbättrar avsevärt både koncentratets kvalitet och återvinningsgraden.

c) Flotation

Ideal för behandling av finkorniga sideritmalmer, inklusive både direkt flotations- och omvänd flotationskretsar:

Direkt flotation: Inkluderar sura och alkaliska flotationsvägar.

Omvänd flottering: Primärt består det av anjonisk samlaromvänd flotations- och katjonisk samlaromvänd flotations-teknologier.

d) Magnetisering rostning - Lågintensitetsmagnetseparation (LIMS)

Anamma magnetiserande rostning för att omvandla svagt magnetisk siderit till starkt magnetiska järnoxider (som magnetit), följt av LIMS för högpresterande separation.

Steg 4: Konsentrerad avvattning och fattigdomsbehandling

4.1 Avdunstning av koncentrat

Det järnkoncentrat som erhålls efter separationssteget är ett fuktigt slam (vanligtvis med en partikelkoncentration på 20% till 30%). Det måste avvattnas för att uppfylla kraven för transport och vidare förädling i smältverket.

a) Förtjockning (Koncentration)

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) Filterpressning

Det förtjockade underfallet levereras till filtreringsutrustning (som vakuumfilterpress eller plåt- och ramfilterpressar). Under vakuum eller mekanisk tryck avlägsnas mer fukt för att producera ett filterkaka med ett fukthalt på cirka 10 %. Denna kaka fungerar som slutprodukten av järnkoncentratet, redo för förpackning och frakt.

4.2 Oljedepåsningens behandling

Avfallsmaterial (overflow) som genereras under järnmalmsbehandlingsprocessen utgör vanligtvis mer än 50 % av den totala gruvmassan. Hantering av overflow är därför en väsentlig del av behandlingsprocessen. För närvarande används tre huvudmetoder för behandling av järnoverflow:

a) Våt sedimenthantering

Detta är den mest traditionella metoden, där tailingsslurry direkt avleds till ett tailingsdamm för våtlager. Processen är enkel och kräver relativt låg kapitalinvestering, så den användes i stor utsträckning i tidiga mineralbehandlingsanläggningar. Den innebär dock betydande säkerhetsrisker och fasas ut.

b) Torr avfallshöjning

Torr deponering är den dominerande trenden och är standard för nybyggda järnmalmsbeneficiationsanläggningar. Processen innebär vanligtvis djupkonerad tjockning, följt av filtrering och avvattning, vilket minskar tailingsfukthalten till under 15 % för torr stapling. Jämfört med våt deponering erbjuder torr stapling avsevärt förbättrad säkerhet, samtidigt som den ger höga vattenåtervinningsgrad och överlägsen vattenbesparing.

c) Omfattande utnyttjande av gruvavfall

Lösand kan användas för att producera byggmaterial, återfyllning av urholkade tomrum och jordförbättring. Denna metod tar i grunden itu med problemet med lagring av lösand samtidigt som den skapar potentiellt ekonomiskt värde.

Järnmalmsbrytning är en viktig Bro mellan mineralresurser och ståltillverkning. En vetenskapligt utformad och rationell process, tillsammans med lämplig utrustningsval, är den grundläggande garanti för att nå målleveranskapacitet, uppfylla kvalitetsstandarder och upprätthålla långsiktigt 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.

För att lära dig mer om järnmalmsbeneficieringsprocessen och skräddarsydda utrustningsvalslösningar, tveka inte att kontakta SBM för anpassad rådgivning och teknisk support.