процесс обогащения железа

Предыстория отрасли: Необходимость эффективного обогащения железной руды

Мировая сталелитейная промышленность, с годовым объемом производства, превышающим 1.8 миллиард тонн, является основой современной инфраструктуры, автомобильное производство, и строительство. Основное сырье — железная руда.. Однако, легкодоступный, высокосортные гематитовые руды становятся все более дефицитными. Сейчас отрасль в значительной степени зависит от низкосортных руд., такие как таконит и итабирит, которые содержат более высокую долю кремнезема, глинозем, и другие полезные ископаемые. Прямая плавка этих низкосортных руд экономически нецелесообразна и экологически неустойчива из-за огромных затрат энергии и объема шлака..

Эта реальность представляет собой серьезную проблему: как эффективно обновить работу шахты (ПЗУ) железную руду в высококачественный концентрат, пригодный для доменного производства или производства стали прямым восстановлением. Обогащение железной руды — это комплекс процессов, решающих эту проблему., с целью увеличения содержания железа при одновременном снижении концентрации вредных примесей. Основная цель – улучшить содержание железа., контролировать уровень SiO₂, Al₂O₃, п, и С, и производить физически прочные окатыши или агломерат.. Эффективность этих процессов обогащения напрямую влияет на стоимость., Энергопотребление, и экологический след всей цепочки производства стали.

Основной продукт/технология: Синергия методов физического разделения

Обогащение железной руды — это не одна технология, а тщательно выстроенная схема методов физического разделения, адаптированная к конкретной минералогии рудного тела.. Основной технологический процесс обычно включает дробление, шлифование, а затем одна или несколько стадий концентрации.

• измельчение: Это включает в себя дробление и измельчение ROM-руды для освобождения железосодержащих минералов из пустой породы.. Шлифовальные валки высокого давления (ВДГР) их все больше отдают предпочтение перед традиционными мельницами ПСИ из-за их превосходной энергоэффективности и выделения частиц..
• Скрининг & классификация: экраны (НАПРИМЕР., вибрирующий, банан) и гидроциклоны используются для разделения частиц по размеру, обеспечение оптимального питания для последующих процессов.
• Концентрация: Это сердце благотворения.
  • магнитная сепарация: Самый распространенный метод для магнетитовых руд.. Оба магнитных сепаратора низкой интенсивности (ЛИМС) для прямого удаления магнетита и мокрых магнитных сепараторов высокой интенсивности (ПРИКАЗЫ) для извлечения гематита или других слабомагнитных минералов используются.
  • Гравитационное разделение: Такие методы, как спирали и приспособления, используют различия в удельном весе между гематитом/геотитом и более легкой силикатной жилой.. Это очень эффективно для крупнозернистых руд..
  • флотация: Критический процесс для мелких частиц и для удаления определенных примесей, таких как кремнезем. (обратная флотация) или фосфорсодержащие минералы. Специализированные реагенты используются для придания гидрофобности оксиду железа или кремнезему., позволяя ему отделяться пузырьками воздуха.

Ключевые инновации на современных обогатительных фабриках заключаются в управлении и оптимизации технологических процессов.. Расширенное управление процессом (БТР) системы используют данные в реальном времени от поточных анализаторов (НАПРИМЕР., Оперативный гамма-нейтронно-активационный анализ - ПГНАА) для автоматической настройки таких параметров, как размер помола, дозировка реагента, и напряженность магнитного поля. Это обеспечивает стабильное качество концентрата и максимизирует степень извлечения..

Рынок & Приложения: Повышение эффективности глобальных цепочек поставок

Первичным рынком для технологий обогащения железа является сама мировая горнодобывающая промышленность.. Каждый крупный производитель железной руды — от Vale в Бразилии и Rio Tinto в Австралии до LKAB в Швеции — имеет сложные обогатительные фабрики..

• Обслуживаемые отрасли:

  • Интегрированные сталелитейные заводы: Положитесь на высококачественный (>65% Фе) доменные окатыши с низким содержанием примесей для увеличения производства чугуна и снижения расхода кокса.
  • Прямое сокращение (ДР) Растения: Требуется сверхвысокое качество (>67% Фе), Гранулы низкокремнеземистого ДР как сырье для производства ПВЖ/ГБЖ высокой чистоты.
  • Горное оборудование & Поставщики химикатов: Разрабатываем и поставляем специализированную технику. (дробилки, сепараторы) и реагенты (флотационные коллекторы).

• Ощутимые преимущества:

  • Экономический: Улучшение низкосортной руды открывает доступ к нерентабельным ресурсам., продление моей жизни.
  • Оперативный: Постоянное качество сырья стабилизирует последующие плавильные операции..
  • Относящийся к окружающей среде: Более высокое содержание Fe снижает потребление энергии на тонну стали, произведенной до 30% В доменных печах [1]. Это также значительно снижает выбросы CO₂ и объемы шлака..
  • Логистический: Концентрация содержания железа уменьшает массу на 30-50%, снижение транспортных расходов от рудника до порта.

Перспективы на будущее: На пути к сухой переработке & Цифровые двойники

Будущее обогащения железной руды формируется под влиянием императивов устойчивого развития и цифровизации..

1. Безводная обработка: Поскольку шахты работают во все более засушливых регионах, технологии сухого обогащения набирают обороты. Инновации включают электростатическое разделение., Сенсорная сортировка руды (с использованием рентгеновского излучения или лазера), и сухие магнитные сепарационные трубы, которые устраняют хвостохранилища и снижают расход воды до нуля..
2. Гиперавтоматизация & ИИ: Использование искусственного интеллекта (ИИ) и машинное обучение (МЛ) будет развиваться от управления процессами к прогнозной оптимизации. "цифровой двойник" технология создаст виртуальные копии целых перерабатывающих предприятий, позволяя операторам моделировать изменения и прогнозировать результаты, не прерывая производство.
3. Валоризация хвостов: Все большее внимание уделяется переработке хвостов (отходов прошлых операций) для извлечения остаточного железа с использованием передовых методов извлечения мелких частиц, таких как сверхпроводящая магнитная сепарация или колонная флотация..
4. Удаление примесей: Будущие технологические схемы будут включать более целенаправленные процессы удаления проблемных элементов, таких как фосфор, с более мелкими частицами посредством биовыщелачивания или передовой химии флотации..

Раздел часто задаваемых вопросов

В чем разница между обогащением магнетита и. гематитовые руды?
Магнетитовые руды, как правило, более энергозатратны, поскольку требуют тонкого измельчения для выделения магнитных кристаллов, но их выгоду дает простая магнитная сепарация с использованием LIMS.. Гематитовые руды часто более крупнозернистые, но требуют более сложных схем разделения, включающих гравитационное обогащение или флотацию, поскольку они не обладают естественными магнитными свойствами..

Почему после обогащения часто требуется гранулирование?
В процессе обогащения образуется мелкий порошок или концентрат, который нельзя загружать непосредственно в доменную печь, поскольку это будет препятствовать потоку газа.. Гранулирование превращает этот мелкий концентрат в твердый, сферические шарики, которые являются высокопористыми, но достаточно прочными для транспортировки и эффективного восстановления в печах..

Как качество руды влияет на стратегию обогащения?
Более низкие оценки требуют более обширного освобождения. (более тонкое измельчение) что значительно увеличивает затраты на электроэнергию; более высокие уровни примесей могут потребовать дополнительных стадий обработки, таких как флотация.; минералогическая текстура определяет, можно ли экономично добиться грубого или тонкого выделения. - все эти факторы соответственно диктуют требования к капитальным затратам

Какую роль играет флотация по сравнению с другими методами??
Флотация обеспечивает селективность при мелких размерах частиц, где гравитационные методы становятся неэффективными.; он обеспечивает точное удаление, даже если разница только между плотностью недостаточна, что особенно важно в тех случаях, когда содержание кремнезема должно быть уменьшено ниже определенных пороговых значений.

Тематическое исследование / Инженерный пример: Оптимизация добычи на австралийском предприятии по производству гематита

Крупная горнодобывающая компания в Западной Австралии столкнулась со снижением содержания железа на предприятии по добыче гематита.. Существующая фабрика в значительной степени полагалась на спиральные концентраторы, но с трудом поддерживала добычу, поскольку сырье становилось более мелкозернистым из-за изменений в характеристиках рудного тела..

Испытание:
Темпы восстановления упали по сравнению со средним историческим значением 72% ниже 68%, представляет собой значительную потерю ценных единиц железа из хвостов.

Решение реализовано:
Была реализована двухфазная модернизация схемы.:

1. Для очистки мелкой фракции был установлен банк Reflux Classifiers™. (-150мкм +45 мкм) из спиральных потоков продукта, где потери были самыми высокими из-за неэффективной сепарации
   2.. Кроме того,, были добавлены колонные флотационные камеры, специально разработанная ручка для сверхмелких частиц (-45мкм), восстановление дополнительного материала, ранее полностью утраченного

Усовершенствованные системы управления были интегрированы в обе новые ступени, обеспечивая поддержание оптимальных рабочих условий, несмотря на изменения характеристик входного сырья.

Измеримые результаты:

Метрика	До реализации	После реализации	Улучшение
Общее восстановление растений	67.8%	74.5%	+6.7 процентные пункты
Конечная марка концентрата	62.1% Фе	62 .5% Фе	Сохранено с небольшим улучшением
Содержание кремнезема	5 .2 % SiO₂	<4 .8 % SiO₂	Улучшенное качество продукции
Годовой прирост производства	Базовый уровень	+1 .2 Миллион тонн концентрата	Значительный рост доходов

Этот проект продемонстрировал, что целенаправленное применение современных технологий классификации и флотации может эффективно восстанавливать ранее потерянную мелочь, тем самым повышая общую производительность завода без ущерба для характеристик конечного продукта, тем самым увеличивая экономическую жизнеспособность существующего актива.

---

[1] Ссылка: Норгейт,Т.& Хак,н .(2012). «Энергетические парниковые газы влияют на переработку полезных ископаемых». Журнал «Чистое производство», том 29-30, стр. 53-64