Завод з видобутку залізної руди: Процес і обладнання

Резюме：Ця стаття надає комплексний огляд заводів з видобутку залізної руди, охоплюючи характеристики руди, методи збагачення, процеси, залучене обладнання та екологічні аспекти.

Обробка залізної руди є критично важливим процесом в гірничій та металургійній промисловості, спрямованим на покращення якості залізної руди шляхом видалення домішок та збільшення вмісту заліза. Процес обробки перетворює сирий залізний руду в концентрат, придатний для використання у виробництві сталі та інших промислових застосуваннях. У зв'язку з зростаючим попитом на високоцінну залізну руду та виснаженням багатих родовищ руди, заводи з обробки стали незамінними для ефективного використання ресурсів та сталих гірничих операцій.

Ця стаття надає всебічний огляд заводу з підготовки залізної руди, охоплюючи характеристики руди, методи збагачення, технологічний процес, обладнання, що використовується, та екологічні міркування.

Характеристики залізної руди

Залізні руди – це гірські породи та мінерали, з яких металеве залізо може бути економічно видобуто. Найпоширенішими типами залізної руди є:

• Гематит:Високосортна руда, що містить близько 70% заліза.
• Магнетит:Містить близько 72% заліза та є магнітним.
• Лімоніт:Містить 55-60% заліза.
• Сидерит:Містить близько 48% заліза.

Якість залізної руди визначається, перш за все, її вмістом заліза та наявністю домішок, таких як кремнезем, алюміній, фосфор, сірка та інші порідні мінерали. Бенефіціація спрямована на збільшення вмісту заліза та зменшення домішок.

Переваги бенефіціації залізної руди

• Збільшення вмісту заліза:Для виробництва концентрату високого ґатунку, придатного для виробництва сталей.
• Видалення домішок:Зменшення вмісту кремнезему, алюмінію, фосфору, сірки та інших небажаних матеріалів.
• Improve physical properties:Покращення розміру та форми частинок для кращого оброблення та переробки.
• Optimize downstream processes:Сприяння ефективному пелетуванню, спіканням та плавленням.

Iron Ore Beneficiation Process

Процес збагачення залізної руди зазвичай включає кілька стадій:Дроблення → Подрібнення → Класифікація → Концентрація → Обводнення → Пелетування або Спікання

1. Iron Ore Crushing

Початковою стадією збагачення залізної руди є дроблення та подрібнення, які зменшують розмір сирої залізної руди, щоб звільнити залізовмісні мінерали від навколишніх порід.

Primary Crushing:Залізна руда транспортується вантажівками або конвеєрами з місця видобутку до збагачувальної фабрики. Правильне живлення забезпечує стабільну пропускну спроможність. Великі шматки залізної руди зменшуються в розмірі за допомогою щелевих або конусних дробарок до приблизно 150 мм, полегшуючи їх обробку та подальшу переробку.

Secondary Crushing:Подальше зменшення розміру до приблизно 20-50 мм досягається за допомогою конусних дробарок. Вібраційні екрани відокремлюють частинки залізної руди за розміром, направляючи матеріал на меленння або інші процеси.

2. Подрібнення

Після подрібнення, млини (такі як кульові або стрижневі млини) додатково зменшують розмір часток залізної руди до дрібного порошку, зазвичай намагаючись досягти 80% проходження через сітку 200 (приблизно 75 мікрон). Це дрібне подрібнення забезпечує достатнє звільнення залізорудних мінералів від пустої породи для подальшого сепарації.

Ефективне подрібнення та меленння залізної руди є життєво важливими, оскільки надмірне подрібнення може призвести до надмірної кількості дрібних часток, ускладнюючи подальші процеси та збільшуючи споживання енергії.

3. Сортування та класифікація

Після зменшення розміру суміш залізної руди проходить сортировку та класифікацію для відділення частинок за розміром та густиною.

• Сортування:Механічні сита або вібраційні сита розділяють великі частинки від дрібних у подачі залізної руди. Цей етап забезпечує, що лише відповідно розмірені матеріали залізної руди переходять до наступного етапу, покращуючи ефективність обробки.
• Класифікація:Гідроциклон або спіральні класифікатори розділяють частинки залізної руди за густиною та розміром у формі суспензії. Ця класифікація допомагає направити різні фракції розміру до відповідних процесів збагачення.

Правильний відбір і класифікація оптимізують підживлення для процесів концентрації залізної руди, покращуючи показники відновлення та якість продукції.

4. Концентрація залізної руди

Концентрація є основним етапом збагачення, де цінні залізні мінерали відокремлюються від марганцю у залізній руді.

• Гравітаційне сепарування:Використовує різницю в об'ємній вазі між залізними мінералами та марганцем у залізній руді.
• Магнітне сепарування:Використовує магнітні поля для ізоляції магнітних залізних мінералів у залізній руді.
• Flotation:Використовує хімічні реагенти та бульбашки повітря для розділення гідрофобних залізних мінералів від гідрофільного пустоту в дрібних частинках залізної руди.

Вибір техніки концентрації залежить від типу залізної руди, розміру частинок та мінералогії.

5. Обезводнення

Після концентрації отриманий залізорудний концентрат містить значну кількість води, яку потрібно видалити для полегшення обробки, транспортування та подальшої переробки.

• Згущення:Гравітаційні згущувачі концентрують залізорудну суспензію шляхом осідання твердих частинок, зменшуючи вміст води.
• Фільтрація:Вакуумні або прес-фільтри додатково зменшують вологість у концентраті залізної руди до прийнятних рівнів, часто нижче 10%.

Ефективне зневоднення концентрату залізної руди знижує витрати на сушіння та запобігає деградації матеріалу під час зберігання та транспорту.

6. Пелетизація або Сінтез

Останній етап підготовлює концентрат залізної руди для використання у виробництві сталі.

• Пелетизація:Дрібний концентрат залізної руди агломерується в сферичні пелети з використанням зв'язуючих речовин, таких як бентоніт. Пелети залізної руди мають однотипний розмір, покращену міцність і проникність, що робить їх ідеальними для завантаження в доменну піч.
• Sintering:Концентрат залізної руди змішується з флюсами та коксовими fines, а потім нагрівається для отримання синтеру, пористого агломерату, придатного для використання в доменних печах.

Ці процеси покращують металургійну продуктивність і підвищують ефективність печі.

Звичайні методи збагачення залізної руди

1. Гравітаційне розділення

Гравітаційне розділення використовує різницю в густині між залізними мінералами та порожніми частинками в залізній руді для досягнення розділення.

Принцип:Важчі залізні мінерали (магнетит, гематит) в залізній руді осідають швидше, ніж легкі пустотілі частинки, коли піддаються гравітаційним силам у рідкому середовищі.

Обладнання:

• Jigs:Використовуйте пульсуючі водяні потоки для стратифікації частинок залізної руди за густиною.
Shaking Tables: Застосовуйте коливальні рухи та водний потік для розділення частинок залізної руди за питомою вагою.
• Spiral Concentrators:Використовуйте гравітацію та центрифугальні сили в спіральному жолобі для розділення мінералів залізної руди.
• Applications:Ефективно для грубих частинок залізної руди та руд з значним контрастом густини, таких як магнетит і гематит з грубою звільненістю. Гравітаційне розділення часто використовується як попередній етап в збагаченні залізної руди перед магнітною або флотаційною обробкою.

2. Магнітне Сепарування

Магнітне сепарування широко використовується для збагачення магнетитової залізної руди, а в меншій мірі - для гематитової залізної руди.

Принцип:Магнітні сепаратори застосовують магнітні поля, щоб притягувати магнітні залізні мінерали в залізній руді, відокремлюючи їх від немагнітного пустої породи.

Типи магнітних сепараторів:

• Сепаратори з низькою інтенсивністю магнітного поля (LIMS):Підходять для сильно магнітної магнетитової залізної руди. Сепаратори з високою інтенсивністю магнітного поля (HIMS): Використовуються для слабомагнітних залізних мінералів, таких як гематит і дрібні частинки.
• Вологі та сухі магнітні сепаратори:Вологі сепаратори обробляють сльоту залізної руди, покращуючи ефективність сепарації; сухі сепаратори обробляють сухі матеріали залізної руди.
• Applications:Заводи збагачення магнетитової залізної руди широко використовують магнітне сепарування для досягнення високоцінного залізорудного концентрату. Це також використовується після розмолоту для відновлення залізних мінералів з залізної руди.

3. Флотація залізної руди

Флотація - це хімічна технологія збагачення, яка використовується в першу чергу для дрібних частинок залізної руди та руд, де магнітне сепарування є неефективним.

Принцип:У флотації реагенти, такі як колектори та піноутворювачі, додаються до суспензії залізної руди. Гідрофобні мінерали залізної руди прикріплюються до повітряних бульбашок і піднімаються на поверхню, утворюючи піноутворювальний шар, який знімається, в той час як гідрофільний пустий мінерал йде на дно.

Обладнання:

• Механічні флотаційні клітини:Забезпечують агітацію та аерацію для сприяння прикріпленню бульбашок до частинок у суспензії залізної руди.
• Колонкові флотаційні клітини:Пропонують вищу віддачу та вибірковість з нижчим споживанням енергії у флотації залізної руди.
• Applications:Флотація особливо корисна для залізної руди гематиту та сидериту з дрібними розмірами часток та високим вмістом силіки. Це дозволяє видалити домішки силіки та алюмінію, покращуючи якість концентрації залізної руди.

4. Подрібнення та Млини

Ефективне подрібнення та млинування залізної руди є передумовами для успішної переробки.

Обладнання для Подрібнення:

• Щелепні дробилки:Первинні дробарки, які обробляють великі шматки залізної руди.
• Конусні дробилки:Вторинні дробарки для більш тонкого подрібнення залізної руди.
• Конусні Дробарки:Використовуються в масштабних операціях з залізної руди для первинного подрібнення.

Обладнання для Млінування:

• Шарові Млини:Циліндричні млини з подрібнювальним медіа, які зменшують залізну руду до тонкого порошку.
• Стовпчасті Млини:Використовують стержні як подрібнювальне медіа, підходять для грубшого подрібнення залізної руди.
• Vertical Roller Mills:Енергоефективні млини, що використовуються в деяких сучасних заводах з переробки залізної руди.

Ключові аспекти:

• Уникнення перероблення залізної руди для мінімізації виробництва ультрадрібних частинок, які ускладнюють сепарацію.
• Підтримка оптимального розміру помолу для максимізації звільнення та відновлення мінералів залізної руди.

Екологічні аспекти

Заводи з збагачення залізної руди повинні враховувати екологічні впливи:

• Управління відходами:Безпечна утилізація та потенційне повторне використання відходів.
• Використання води:Переробка та обробка процесуальних вод.
• Контроль пилу:Мінімізація викидів пилу під час дроблення та обробки.
• Енергетична ефективність:Оптимізація обладнання та процесів для зменшення споживання енергії.

Останні досягнення та тенденції

• Автоматизація та контроль:Використання сенсорів, ШІ та машинного навчання для оптимізації процесів.
• Суха збагачувач:Зменшення використання води шляхом застосування сухого магнітного або електростатичного розділення.
• Вартість відходів:Використання відходів для будівельних матеріалів або інших застосувань.
• Енергоефективне подрібнення:Високопродуктивні млини (HPGR) та млини з перемішуванням.

Бенефіціація залізної руди є складним, багатоступеневим процесом, який включає подрібнення, дроблення, класифікацію, концентрацію, зневоднення та агломерацію. Кожен етап вимагає спеціалізованого обладнання та технологій, адаптованих до мінералогії та фізичних характеристик руди. Прогрес у технології бенефіціації продовжує покращувати рівні відновлення, якість продукції та екологічну стійкість, забезпечуючи ефективне використання ресурсів залізної руди для задоволення світового попиту на сталь.