Beneficiation van ijzererts

Voordeel van ijzererts

IJzererts is een mineraal dat na winning en verwerking wordt gebruikt voor de productie van ijzer en staal. De belangrijkste ijzerertsen bevatten gewoonlijk Fe2O3 (70% ijzer, hematiet) of Fe3O4 (72% ijzer. magnetiet). Ertsen worden normaal gesproken geassocieerd met ongewenst ganggesteente. De graad van ijzererts wordt meestal bepaald door het totale Fe-gehalte in het erts. Run of mine ertsen na droge of natte sortering, als het normaal meer dan 62 % Fe bevat, staat bekend als 'natuurlijk erts' of 'direct shipping erts' (DSO). Deze ertsen kunnen direct worden gebruikt bij de productie van ijzer en staal. Alle andere ertsen hebben verwerking en verwerking nodig voordat ze worden gebruikt bij de productie van ijzer en staal.

Laagwaardig ijzererts kan als zodanig niet worden gebruikt voor de productie van ijzer en staal en moet worden opgewaardeerd om het ganggesteentegehalte te verminderen en het Fe-gehalte te verhogen. Het proces dat is toegepast om het Fe-gehalte van ijzererts te verhogen, staat bekend als ijzerertsverbetering (IOB).

IJzerertsen uit verschillende bronnen hebben echter hun eigen bijzondere mineralogische kenmerken en vereisen de specifieke verrijking en metallurgische behandeling om er het beste product uit te halen. Ook voor een effectieve behandeling van de zuivering is het effectief breken, malen en zeven van het erts noodzakelijk, waarvoor geschikte technologieën voor het breken, malen en zeven moeten worden gebruikt. De keuze van de heilzame behandeling hangt af van de aard van het aanwezige ganggesteente en de associatie met de ertsstructuur. Verschillende methoden/technieken zoals wassen, jiggen, magnetische scheiding, zwaartekrachtscheiding en flotatie enz. worden gebruikt om het Fe-gehalte van het ijzererts te verhogen en het ganggesteentegehalte te verminderen. Deze technieken worden in verschillende combinaties gebruikt voor de verrijking van ijzererts. Voor de verrijking van een bepaald ijzererts ligt de nadruk gewoonlijk op het ontwikkelen van een kosteneffectief stroomschema waarin de noodzakelijke vermaal-, maal-, zeven- en verrijkingstechnieken zijn opgenomen die nodig zijn voor het opwaarderen van het ijzererts. Een typisch stroomschema voor een ijzerertsverwerkingsinstallatie wordt getoond in figuur 1.

Fig 1 Een typisch stroomschema van een ijzerertsverwerkingsinstallatie

Enkele van de gebruikelijke methoden/technieken die van toepassing zijn op de verwerking van ijzererts worden hieronder beschreven.

Breek-, maal- en zeeftechniek

Het doel van malen en opnieuw malen is om het erts te verkleinen tot een grootte die klein genoeg is om de waardevolle mineralen vrij te maken en terug te winnen. De breek-, maal- en zeefsystemen van een IOB-fabriek moeten worden ontworpen rekening houdend met de vereisten van de stroomafwaartse verrijkingsprocessen. De breekinstallaties kunnen primaire, secundaire, tertiaire en quaternaire breeksystemen omvatten. Kaak-, tol-, kegel- en rolbrekers worden gebruikt voor het breken van erts. Voor het vermalen van het erts worden semi-autogeen maal- en autogeen maalcircuits gebruikt. Hiervoor worden zowel staafmolens als kogelmolens gebruikt. Kapitaalinvesteringen en bedrijfskosten van slijpapparatuur zijn hoog. Vandaar dat economie een grote rol speelt bij het plannen van de mate van vermalen en malen die wordt uitgevoerd om erts voor te bereiden voor verrijking. Andere factoren die in aanmerking worden genomen bij het bepalen van de mate van verbrijzeling en vermaling zijn de waardeconcentratie van het erts, de mineralogie, hardheid en vochtgehalte. Malen met gesloten circuit minimaliseert het overmalen van zeer brokkelig erts dat normaal in de ertslichamen van onze regio wordt aangetroffen. Hoe meer recirculatiebelasting, hoe minder het oververmalen van deeltjes.

Wassen en nat schrobben

Dit proces is primitief en wordt veel gebruikt bij de verwerking van klonterig ijzererts om brokkelige en zachte lateritische materialen, fijne materialen en limonitische kleideeltjes die aan het erts hechten, los te maken en te verwijderen. Nat schrobben is ook nuttig bij harde en poreuze ertsen, die altijd holtes/poriën hebben die gevuld zijn met kleiachtig materiaal dat aanzienlijk moet worden verwijderd.

Zwaartekrachtscheiding

Deze techniek wordt gebruikt waar ijzerhoudende mineralen vrij zijn van geassocieerde ganggesteentematerialen. Het soortelijk gewicht van ijzerhoudende mineralen is gewoonlijk hoger dan het soortelijk gewicht van ganggesteentematerialen. Doeltreffendheidsefficiëntie van de zwaartekrachtscheiding hangt grotendeels af van het juiste pletten en dimensioneren van het erts om een ​​juiste maattoevoer naar de zwaartekrachtscheidingsapparatuur te verzekeren en ook het verwijderen van slijm uit de apparatuur. Er is een groot aantal apparatuur/processen beschikbaar die werken volgens het zwaartekrachtscheidingsprincipe. Sommige worden hieronder beschreven.

• Dichte mediascheiding - Het proces staat ook bekend als scheiding van zware media. Het proces wordt gebruikt voor grove ertsen (groottebereik 3 mm tot 50 mm. Gemalen ferrosilicium met een maaswijdte van -300 wordt gebruikt als suspensie om een ​​scheidingsdichtheid van 3-3.2 te creëren, wat voldoende is om ganggesteentematerialen te laten drijven en te scheiden. De suspensiemateriaal wordt teruggewonnen met behulp van magnetische scheiders met lage intensiteit (LIMS). De voeding voor de scheiding van dichte media moet hard en compact zijn met niet-poreus ganggesteentemateriaal.
• Zware-mediacycloon - Het proces wordt gebruikt voor fijne ijzerertsdeeltjes met een groottebereik van 0,2 mm tot 6 mm. De separator van het cycloontype maakt gebruik van zowel centrifugale als zwaartekracht om scheiding te maken tussen erts en ganggesteente. Gemalen ferrosilicium met een maaswijdte van -325 wordt gebruikt als medium in cycloon.
• Jigging - Jigging is een zwaartekrachtconcentratietechniek waarbij het ijzererts wordt gescheiden in een lichte dichtheidsfractie, een gemiddelde dichtheidsfractie en een zware dichtheidsfractie. De groottefractie van het ijzererts dat voor het jiggen wordt gebruikt, is 0,5 mm tot 30 mm.
• Spiralen - Spiraalconcentrators zijn apparaten voor het scheiden van vloeiende films. Algemene werking is een continue zwaartekracht laminaire stroom naar beneden op een hellend oppervlak. Het scheidingsmechanisme omvat primaire en secundaire stroompatronen. De primaire stroom is in wezen de slurry die onder de zwaartekracht door de spiraalvormige trog stroomt. Het secundaire stromingspatroon is radiaal over de trog. Hier bewegen de bovenste vloeistoflagen die deeltjes met een hogere dichtheid bevatten weg van het centrum, terwijl de onderste concentraatlagen van deeltjes met een hogere dichtheid naar het centrum bewegen. Spiralen vereisen toevoeging van water op verschillende punten langs de spiraal om te helpen bij het wassen van het ijzererts, d.w.z. het transporteren van het lichte ganggesteente van het dichte erts. De hoeveelheid waswater en de verdeling ervan langs de spiraalvormige trog kunnen worden aangepast aan de bedrijfsvereisten. Puntregeling minimaliseert de totale waterbehoefte door het water efficiënt in de stromende pulp te leiden onder de meest effectieve hoek. De toepasbaarheid van de voedingsgrootte ligt in het bereik van 0,3 mm tot 1 mm. Spiralen worden normaal gesproken gebruikt bij een pulpdichtheid van 25% tot 30% vaste stof.
• Tafels - Tafels hebben een breed toepassingsgebied bij de zwaartekrachtbehandeling van ijzererts. Tafels worden normaal gesproken gebruikt in reinigings- en spoelcircuits. De toepasbaarheid van de voedingsgrootte ligt in het bereik van 0,3 mm tot 1 mm. Spiralen worden normaal gesproken gebruikt bij een pulpdichtheid van 25% tot 30% vaste stof.
• Multi-zwaartekrachtconcentrator - Ze bevinden zich in de ontwikkelingsfase en zijn ontworpen om fijne deeltjes en ultrafijne deeltjes ijzererts te behandelen. Ze zijn nuttig bij het verwerken van kostbaarheden van slijm en staarten.
• Cyclonen - Cyclonen die worden gebruikt voor de concentratie van ijzererts zijn van verschillende typen. Deze omvatten hydrocycloon, stub cycloon en zware media cycloon. Cyclonen zijn kosteneffectief en eenvoudig in hun constructie. De belangrijkste onderdelen van een cycloon bestaan ​​uit de cycloondiameter, het inlaatmondstuk op het punt van binnenkomst in de toevoerkamer, de vortexzoeker, het cilindrische gedeelte en het kegelgedeelte. Ze hebben de juiste geometrische relatie tussen de cycloondiameter, het inlaatgebied, de vortexzoeker, de apexopening en voldoende lengte die een retentietijd biedt om deeltjes correct te classificeren. Wanneer de voeding de kamer binnenkomt, begint een rotatie van de slurry in de cycloon, waardoor centrifugale krachten de beweging van de deeltjes naar de buitenwand versnellen. De deeltjes migreren naar beneden in een spiraalpatroon door het cilindrische gedeelte en in het conische gedeelte. Op dit punt migreren de kleinere massadeeltjes naar het midden en spiraalsgewijs omhoog en naar buiten door de vortexzoeker, waarbij ze door de overlooppijp worden afgevoerd. Dit product, dat de fijnere deeltjes en het grootste deel van het water bevat, wordt de overloop genoemd en moet bij of nabij atmosferische druk worden afgevoerd. De deeltjes met hogere massa blijven in een neerwaarts spiraalvormig pad langs de wanden van de conische sectie en verlaten geleidelijk door de topopening. Dit product wordt de onderstroom genoemd en moet ook bij of nabij atmosferische druk worden afgevoerd.

Magnetische scheiding

Magnetische scheidingstechnologieën worden gebruikt om te profiteren van het verschil in magnetische eigenschappen voor het scheiden van ijzererts van de niet-magnetische geassocieerde ganggesteentematerialen. Magnetische scheiding kan worden uitgevoerd in een droge of natte omgeving, hoewel natte systemen vaker voorkomen.

Magnetische scheidingsbewerkingen kunnen ook worden gecategoriseerd als lage of hoge intensiteit. Scheiders met een lage intensiteit gebruiken magnetische velden tussen 1000 en 3000 gauss. Lage intensiteitstechnieken worden normaal gesproken gebruikt op magnetieterts als een goedkope en effectieve scheidingsmethode. Scheiders met hoge intensiteit maken gebruik van velden zo sterk als 20.000 gauss. Deze methode wordt gebruikt om zwak magnetische ijzerertsen, zoals hematiet, te scheiden van niet-magnetische of minder magnetische ganggesteentematerialen. Andere factoren die van belang zijn bij het bepalen welk type magnetisch scheidingssysteem wordt gebruikt, zijn onder meer de deeltjesgrootte en het vastestofgehalte van de ertsslurrytoevoer.

Typisch omvat magnetische scheiding drie fasen van scheiding, namelijk (i) kasseien, (ii) reinigen/voorbewerken en (iii) afwerken. Elke trap kan meerdere trommels in een reeks gebruiken om de scheidingsefficiëntie te verbeteren. Elke volgende fase werkt op fijnere deeltjes als gevolg van het verwijderen van te grote deeltjes in eerdere scheidingen. Schoenmakers werken aan grotere deeltjes en verwerpen een aanzienlijk percentage van het voer als staarten.

Er worden verschillende soorten magnetische scheidingstechnologieën gebruikt. Deze worden hieronder beschreven.

• Natte en droge magnetische scheiding met lage intensiteit (LIMS)
• Hoge gradiënt magnetische scheiding (HGMS)
• Natte magnetische scheiding met hoge intensiteit (WHIMS)
• Magneetscheiders op rol voor het verwerken van zwak magnetische ertsen
• Inductierol magnetische scheiding (IRMS) voor het concentreren van droge ertsen

Flotatieproces

Het flotatieproces maakt gebruik van een techniek waarbij deeltjes van één mineraal of een groep mineralen worden gemaakt om bij voorkeur aan luchtbellen te hechten in aanwezigheid van een chemisch reagens. Dit wordt bereikt door chemische reagentia te gebruiken die bij voorkeur reageren met het gewenste mineraal. Verschillende factoren zijn van belang voor het succes van flotatie-activiteiten. Deze omvatten uniformiteit van deeltjesgrootte, gebruik van reagens dat compatibel is met het mineraal en watercondities die de hechting van de reagentia aan het mineraal of de luchtbel niet verstoren.

Tegenwoordig wordt flotatie voornamelijk gebruikt om concentraten op te waarderen die het resultaat zijn van magnetische scheiding. Flotatie die helemaal alleen moet worden gebruikt als een verrijkingsmethode wordt zelden gebruikt.

De gebruikte chemische reagentia zijn hoofdzakelijk van drie hoofdgroepen, namelijk (i) verzamelaars/aminen, (ii) opschuimers en (iii) antischuimmiddelen. Reagentia kunnen in een aantal vormen worden toegevoegd, waaronder vaste, niet-mengbare vloeibare emulsie en oplossing in water. De concentratie van reagentia moet tijdens het conditioneren nauwkeurig worden gecontroleerd, aangezien het toevoegen van meer reagens dan nodig is de reactie vertraagt ​​en de efficiëntie vermindert. Factoren die de conditionering beïnvloeden, zijn onder meer grondige vermenging en verspreiding van reagentia door de pulp, herhaald contact tussen de reagentia en alle relevante ertsdeeltjes, en tijd voor de ontwikkeling van contacten met de reagentia en de ertsdeeltjes om de gewenste reacties te produceren.