Summary: การแปรรูปแร่เหล็กให้เป็นสินแร่เข้มข้นจริง ๆ แล้วเปลี่ยนแร่ดิบเป็นสินแร่เข้มข้นอย่างไร? บทความนี้นำเสนอแนวทางกระบวนการแปรรูปแร่เหล็กครบวงจร....

แร่เหล็กแบบต้นทาง (ROM) ที่ได้จากเหมืองมักมีเกรดต่ำและมีสารเจือปนและสิ่งสกปรกที่เป็นอันตรายเป็นจำนวนมาก ดังนั้น จึงจำเป็นต้องผ่านกระบวนการปรับปรุงคุณภาพ ( beneficiation )

บทความนี้แนะนำว่า กระบวนการแปรรูปแร่เหล็กครบถ้วน.

iron ore

กระบวนการขัดเกลาสินแร่เหล็กที่สมบูรณ์เป็นการผสมผสานของกระบวนการทางกายภาพและเคมีต่างๆ ซึ่งประกอบด้วยขั้นตอนหลักดังนี้: การบดและคัดแยก, การบดละเอียดและการจำแนกประเภท, การแยก, การกำจัดน้ำออกจาก concentrates และการบำบัดของเสีย

ขั้นตอนที่ 1: การบดและการคัดกรอง

ก้อนหินแร่ที่ขุดได้จากเหมืองมีขนาดใหญ่—สูงสุดกว่าเมตรในเส้นผ่านศูนย์กลาง—ทำให้ไม่สามารถนำเข้าเครื่องบดได้โดยตรง ต้องผ่านการบดหลายขั้นตอนเพื่อค่อยๆ ลดขนาดของอนุภาค เตรียมพร้อมสำหรับกระบวนการบดและแยกออกในภายหลัง

การบดหยาบ: 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.

การบดหยาบและละเอียด: 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: หลังจากการบดแล้ว วัสดุจะผ่านการคัดแยก ชิ้นส่วนที่ตรงตามขนาดที่กำหนดจะดำเนินการไปยังขั้นตอนการประมวลผลต่อไป ในขณะที่ชิ้นส่วนที่มีขนาดใหญ่มากกว่าจะถูกส่งกลับไปยังเครื่องบดเพื่อบดซ้ำ ซึ่งเป็นการสร้างวงจรปิด รูปแบบวงจรปิดนี้สามารถควบคุมขนาดอนุภาคของผลิตภัณฑ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพและป้องกันการบดเกินขนาด ในขณะเดียวกันก็ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการบดให้สูงสุด

iron ore crushing plant

ขั้นตอนที่ 2: การบดและการแยกประเภท

นี่คือขั้นตอนสำคัญสำหรับการปลดปล่อยแร่ในกระบวนการปรับปรุงแร่เหล็ก หลังจากการบด เม็ดแร่เหล็กยังคงอยู่ในสภาพแน่นหนาร่วมกับเม็ดแร่วิชาในเนื้อแร่ เพื่อให้สามารถแยกออกได้อย่างมีประสิทธิภาพ เนื้อแร่ต้องผ่านการบดเพื่อให้ได้ระดับของการปลดปล่อยโมโนเมอร์ที่เพียงพอ

2.1 การขัดเงา

การบด 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.

การบด 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 การจัดประเภท

น้ำทิ้งจากโรงสีบดเข้าสู่อุปกรณ์คัดแยก - ซึ่งโดยทั่วไปคือไฮโดรไซโคลน - ที่แยกวัสดุออกเป็นผลิตภัณฑ์ที่ยอมรับได้และไม่ยอมรับได้ตามความแตกต่างของความเร็วในการตกตะกอนของอนุภาคในน้ํา ส่วนเฟร็กชันละเอียดที่เป็นไปตามข้อกำหนด ( overflow ) จะดำเนินต่อไปสู่ขั้นตอนการแยก เมื่อเฟร็กชันหยาบที่ไม่เป็นไปตามข้อกำหนด ( underflow ) จะถูกส่งกลับไปยังโรงสีเพื่อบดซ้ำอีกครั้ง ซึ่งสร้างวงจรปิดอีกวงหนึ่ง ประสิทธิภาพในการคัดแยกมีผลโดยตรงต่อระดับของการบดเกินขนาดและการปลดปล่อยในผลิตภัณฑ์ที่บดแล้ว ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการทำงานของการแยกในขั้นตอนถัดไป

ball mill for iron ore grinding

ขั้นตอนที่ 3: การแยกออก

นี่คือขั้นตอนหลักของกระบวนการคัดแยกแร่เหล็ก ซึ่งเป็นการแยกแร่เหล็กออกจากแร่ศิลาและแร่รองอื่นๆ โดยอิงจากความแตกต่างของคุณสมบัติทางกายภาพหรือทางเคมี การเลือกวิธีการแยกที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับลักษณะของแร่เป็นสำคัญ โดยเฉพาะชนิดของแร่เหล็ก ขนาดของเมล็ดที่กระจัดกระจาย และความสัมพันธ์ในการเจริญเติบโตของแร่ในเนื้อเดียวกัน

ส่วนต่อไปนี้สรุวิธีแยกแยะสำหรับชนิดแร่เหล็กสี่ประเภทที่พบได้บ่อย: แมกนีไทต์ ฮีมาไทต์ เลมอนิต และไซเดไรต์

ประเภทแร่เหล็ก ปริมาณเหล็ก
แมกนิโทไทต์ (Fe₃O₄) ~72%
ฮีมาไทต์ (Fe₂O₃) ~69.94%
ลิโมนิท（FeO(OH)·nH₂O） 40%–60%
ซิเดไรต์ (FeCO₃) ~48.2%

3.1 แมกไนต์ - การแยกแม่เหล็ก

เนื่องจากแมกนีไทต์เป็นแม่เหล็กแรงสูง การแยกแม่เหล็กเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพและประหยัดที่สุดในการส่งเสริมคุณภาพของมัน

ขั้นตอนนี้เหมาะกับแร่แม่เหล็กเดี่ยวที่ง่ายต่อการประมวลผลเป็นอย่างดี

Continuous การบด – LIMS: ขึ้นอยู่กับขนาดเม็ดของแมกนีไทต์ในการแพร่กระจาย กระบวนการนี้ใช้การบดต่อเนื่องในขั้นตอนเดียวหรือสองขั้นตอน เมื่อสารละลายที่บดแล้วมีความละเอียดตรงตามเป้าหมาย จะดำเนินการต่อไปที่ LIMS โดยตรง

Stage การบด – LIMS: เหมาะสำหรับแร่แมกนีไทต์ที่มีเนื้อหยาบและเกรดต่ำ การบดครั้งแรกตามด้วยการแยกแม่เหล็กหยาบเพื่อขจัดเศษปฏิกูลในช่วงต้นเป็นจำนวนมาก จากนั้นสารละลายที่ได้จากการแยกหยาบจะถูกนำไปเข้าสู่การบดรองก่อนการทำความสะอาด

ข้อได้เปรียบหลักของโซลูชั่น SBM: วัตถุประสงค์หลักในทุกสามแบบแผนการไหลคือการกำจัดเศษหางล่วงหน้า ซึ่งช่วยลดปริมาณการประมวลผลในขั้นตอนต่อไป ลดการใช้พลังงานโดยรวม และลดค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน

magnetite beneficiation flow chart

3.2 การแยกเฮมาไทต์

ฮีมาไทต์ (Fe2O3) มีธาตุเหล็กอยู่ได้สูงสุดถึง 69.94% และได้รับการจัดเป็นแร่ที่มีแม่เหล็กอ่อน ปัจจุบันวิธีการแยกฮีมาไทต์ที่นิยมมากที่สุด ได้แก่ การแยกด้วยแรงโน้มถ่วง การลอยตัว และการแยกแบบผสม

การแยกโดยแรงโน้มถ่วง

อิงจากลักษณะขนาดอนุภาค การแยกด้วยแรงโน้มถ่วงของฮีมาไทต์จะแบ่งเป็นการแปรรูปอนุภาคละเอียดและอนุภาคหยาบ:

การแยกด้วยแรงโน้มถ่วงละเอียด เหมาะสำหรับแรเหล็กฮีมาไทต์ที่มีขนาดการแพร่กระจายละเอียดและความไวต่อแม่เหล็กค่อนข้างสูง แร่ถูกบดและแยกเพื่อให้ได้การปลดปล่อยแร่ก่อนที่จะทำการแยกเข้มข้นจากแร่ฮีมาไทต์คุณภาพสูงโดยใช้เครื่องแยกทางแรงโน้มถ่วง (เช่น โต๊ะสั่น, รางเกลียว)

การแยกด้วยแรงโน้มถ่วงแบบหยาบ เหมาะสำหรับแร่ hematite ที่มีเนื้อหยาบ วิธีการนี้มักใช้เฉพาะกระบวนการบดเท่านั้น โดยใช้เครื่องแยกแรงโน้มถ่วงสำหรับเนื้อหยาบ (เช่น เครื่องจิกเกอร์) เพื่อทิ้งเศษปลายหยาบโดยตรง

b) การลอยตัว

ใช้ในการบำบัดแร่เลือดเหล็กที่มีขนาดละเอียดถึงละเอียดมาก ซึ่งเป็นแม่เหล็กอ่อน การลอยตัวประกอบด้วยวงจรหลักสองวงจร: การลอยตัวโดยตรงและการลอยตัวกลับ การลอยตัวโดยตรงเหมาะที่สุดสำหรับแร่เหล็กเดี่ยวที่มีความซับซ้อนน้อย ในขณะที่การลอยตัวกลับเป็นที่นิยมสำหรับแร่เหล็กคุณภาพสูงที่มีแร่โกงที่ลอยตัวได้ง่าย

c) การแยกแบบรวม

การแยกแบบรวมถูกออกแบบมาสำหรับแร่ฮีมาไทต์ที่ซับซ้อนซึ่งมีแร่ที่มีแม่เหล็กแรงน้อยหรือสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะ วิธีการทั่วไปประกอบด้วย:

  • LIMS - การแยกแม่เหล็กความเข้มสูง (HIMS)
  • HIMS - การลอยตัว
  • HIMS - การแยกด้วยแรงโน้มถ่วง
  • การอบด้วยสนามแม่เหล็ก - การแยกด้วยแม่เหล็ก

3.3 การแยกลิโมไนต์

ลิโมไนต์ประกอบด้วยออกไซด์เหล็กไฮเดรตเป็นหลัก โดยมีเนื้อหาเหล็ก (Fe) ตั้งแต่ 40% ถึง 60% ทำให้จัดอยู่ในกลุ่มแร่เหล็กที่มีแม่เหล็กอ่อน วิธีการแยกลิโมไนต์ที่นิยมใช้ได้แก่ การแยกด้วยแรงโน้มถ่วง การแยกด้วยแม่เหล็ก การลอยตัว และการแยกแบบผสมผสาน

การแยกโดยแรงโน้มถ่วง

เหมาะสำหรับแร่ลิโมนิทที่กระจายตัวในเนื้อหยาบ กระบวนการล้างด้วยการแยกแรงโน้มถ่วงเป็นที่นิยมอย่างแพร่หลาย ซึ่งใช้เครื่องล้างแบบกลองในการล้างแร่ดิบเพื่อกำจัดดิน เศษดิน จากนั้นจึงใช้เครื่องแยกแรงโน้มถ่วง เช่น ตัวแยกแรงกลางหนัก (HMS) หรือจิ๊ก

b) การแยกโดยแม่เหล็ก

แม้ลิโมไนต์จะมีแม่เหล็กอ่อน การแยกแม่เหล็กความเข้มสูง (HIMS) ยังคงสามารถนำไปใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพในการประมวลผลแร่อเนกประสงค์ชนิดละเอียด

ค) การลอยตัว

นำไปใช้กับแร่ลิโมไนต์ที่มีเม็ดละเอียดมาก รวมถึงวงจรการลอยโดยตรงและการลอยกลับ การขจัดตะกอนหรือการกระจายตะกอนที่ดีขึ้นมักจำเป็นก่อนการลอย เพื่อขจัดผลกระทบด้านลบของแร่ดินเหนียวขนาดเล็ก

d) การแยกแบบรวม

เหมาะสำหรับแร่ลิโมไนต์ซับซ้อนที่มีขนาดเกรนการกระจายไม่เท่ากันหรือมีปริมาณดินเหนียวสูง การตั้งค่าทั่วไปได้แก่:

  • การแยกแรงโน้มถ่วง - การแยกแม่เหล็กความเข้มสูง (HIMS)
  • การตกตะกอนโดยเลือกสรร - การลอยตัว
  • การกลั่นตัว - การแยกด้วยแม่เหล็กความแรงสูง (HIMS)

hematite and limonite beneficiation flow chart

3.4 การแยกซิไดไรต์

ซิเดไรต์ (FeCO3) เป็นสารประกอบแร่หลักที่ประกอบด้วยคาร์บอเนตเหล็กในรูปแบบเฟอร์รัส ค่าปริมาณเหล็กอยู่ที่ 48.2% กระบวนการแปรรูปแร่ที่พบบ่อยสี่ประเภทมีดังนี้:

การแยกโดยแรงโน้มถ่วง

เหมาะสำหรับแยกแร่เหล็กซิไดไรต์ที่กระจายตัวเป็นเม็ดหยาบและกลาง การแยกด้วยวิธีแยกกลางหนัก (HMS) และเครื่องจิ๊กถูกใช้บ่อยครั้งเพื่อให้ได้การเข้ากันอย่างมีประสิทธิภาพ

b) การแยกแม่เหล็กความเข้มข้นสูง (HIMS)

ใช้กับแร่ซิไดไรต์ที่มีแม่เหล็กอ่อน การใช้เครื่องแยกแม่เหล็กความเข้มสูงแบบเปียก (WHIMS) ในการประมวลผลแร่ที่ผ่านการล้างด้วยน้ำอย่างละเอียด จะช่วยปรับปรุงคุณภาพของส่วนรวมและอัตราการคืนทุนได้อย่างมีนัยสำคัญ

ค) การลอยตัว

เหมาะสำหรับการประมวลผลแร่ซิโดไรต์ที่มีความละเอียดสูง รวมถึงวงจรการลอยโดยตรงและการลอยย้อนกลับ

การลอยตัวโดยตรง ประกอบด้วยเส้นทางการลอยตัวแบบเป็นกรดและเป็นด่าง

การลอยกลับ ประกอบด้วยเทคโนโลยีการลอยย้อนของตัวเก็บประจุลบและเทคโนโลยีการลอยย้อนของตัวเก็บประจวบบวกเป็นหลัก

d) การรมควันแม่เหล็ก - การแยกด้วยแม่เหล็กความเข้มต่ำ (LIMS)

นำการเผาไหม้แบบดูดซับแม่เหล็กมาใช้ในการแปลงไซไดไรต์ที่มีแม่เหล็กอ่อนให้กลายเป็นออกไซด์เหล็กที่มีแม่เหล็กแรง (เช่น แมกนีไทต์) ตามด้วย LIMS สำหรับการแยกที่มีประสิทธิภาพสูง

ประเภทแร่เหล็ก แม่เหล็กไฟฟ้า อุปกรณ์แยกหลัก
แมกนีไทต์ แข็งแรง ตัวแยกแม่เหล็ก
เฮมาไทต์ อ่อนแอ โต๊ะสั่น, ทรงกรวยเกลียว, จิ๊ก, ถังลอย, ตัวแยกแม่เหล็ก, เตาเผา
ลิโมนิท อ่อนแอ เครื่องแยกกัมมันต์หนักปานกลาง, จิ๊ก, ตัวแยกแม่เหล็ก, ถังลอยน้ำ
เซไดไรต์ อ่อนแอ เครื่องแยกหนักปานกลาง, เครื่องกายัก, ตัวแยกแม่เหล็ก, ถังลอยตัว, เตาหลอม

ขั้นตอนที่ 4: การควบแน่นและบำบัดสารตกค้าง

4.1 การกำจัดน้ำออกจากสารเข้มข้น

แร่เข้มข้นเหล็กที่ได้หลังจากขั้นตอนการแยกเป็นสารละลายที่มีความชื้นสูง (โดยทั่วไปมีความเข้มข้นของแข็ง 20% ถึง 30%) จะต้องผ่านกระบวนการกำจัดน้ำเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดสำหรับการขนส่งและกระบวนการกลัดโลหะในขั้นตอนต่อไป

การข้นตัว (การทำให้เข้มข้น)

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) การกดด้วยเครื่องกรอง

ของเหลวที่ข้นขึ้นถูกส่งไปยังอุปกรณ์กรอง (เช่น เครื่องกรองแรงดันสูญญากาศหรือเครื่องกรองแผ่นและกรอบ) ภายใต้แรงดูดหรือแรงกดทางกล ความชื้นจะถูกกำจัดออกเพิ่มเติมเพื่อผลิตเค้กฟิล์มที่มีปริมาณความชื้นประมาณ 10% เค้กนี้เป็นผลิตภัณฑ์สกัดเหล็กขั้นสุดท้าย พร้อมสำหรับบรรจุภัณฑ์และการจัดส่ง

filter press

4.2 การบำบัดของเหลือทิ้ง

วัสดุเหลือทิ้ง (เศษเหล็ก) ที่เกิดขึ้นในกระบวนการแยกแร่เหล็กโดยทั่วไปคิดเป็นมากกว่า 50% ของแร่ที่ได้จากการขุดทั้งหมด การจัดการเศษเหล็กจึงเป็นส่วนสำคัญของกระบวนการแยกแร่ ในปัจจุบัน มีสามแนวทางหลักที่ใช้ในการบำบัดเศษเหล็ก:

การกำจัดเศษหางเปียก

นี่เป็นวิธีการที่เป็นดั้งเดิมที่สุด ซึ่งนำเศษฝุ่นจากกระบวนการแยกออกไปปล่อยลงในบ่อน้ำทิ้งเพื่อเก็บรักษาในรูปแบบเปียก ขั้นตอนนี้ง่ายและต้องการการลงทุนที่ค่อนข้างต่ำ จึงได้รับความนิยมในโรงงานแยกแร่ในช่วงแรก อย่างไรก็ตาม มีความเสี่ยงด้านความปลอดภัยอย่างมากและกำลังถูกเลิกใช้งานเป็นส่วนใหญ่

b) การวางซ้อนเศษวัสดุแห้ง

การกำจัดแบบแห้งเป็นแนวโน้มหลักและเป็นมาตรฐานสำหรับโรงงานล้างแร่อย่างใหม่ กระบวนการนี้โดยทั่วไปประกอบด้วยการทำให้หนาแน่นด้วยกรวยลึก ตามด้วยการกรองและการระบายน้ำออก เพื่อลดความชื้นในเศษเหลือให้ต่ำกว่า 15% สำหรับการวางซ้อนแบบแห้ง เมื่อเปรียบเทียบกับการกำจัดแบบเปียก การวางซ้อนแบบแห้งให้ความปลอดภัยที่ดีขึ้นอย่างมาก ในขณะเดียวกันยังสามารถคืนค่าน้ำได้สูงและช่วยประหยัดน้ำได้ดีขึ้น

c) การใช้ประโยชน์จากเศษฝุ่นอย่างครบถ้วน

เศษวัสดุเหลือทิ้งสามารถนำไปใช้ในการผลิตวัสดุก่อสร้าง การเติมเต็มช่องว่างที่ขุดเจาะออก และเป็นปุ๋ยปรับปรุงดิน แนวทางนี้เป็นการแก้ปัญหาเรื่องการเก็บรักษาเศษวัสดุเหลือทิ้งในเชิงพื้นฐาน พร้อมทั้งสร้างมูลค่าทางเศรษฐกิจในเชิงศักยภาพ

iron ore concentration

กระบวนการคัดแยกแร่อินทรีย์เป็นสะพานสำคัญที่เชื่อมทรัพยากรแร่ธาตุกับการถลุงเหล็ก กระบวนการที่ได้รับการออกแบบทางวิทยาศาสตร์และมีเหตุผล พร้อมกับการเลือกใช้อุปกรณ์ที่เหมาะสม เป็นสิ่งรับประกันพื้นฐานในการบรรลุเป้าหมายความจุ ความสอดคล้องของมาตรฐานคุณภาพ และการดำเนินงานที่เสถียรในระยะยาว

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.

เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับกระบวนการคัดแยกแร่เหล็กและโซลูชันการเลือกอุปกรณ์ที่เหมาะสม กรุณาติดต่อ SBM สำหรับคำแนะนำแบบกำหนดเองและการสนับสนุนด้านวิศวกรรม

sbm cta