quá trình làm giàu sắt

Bối cảnh ngành: Sự cấp thiết để làm giàu quặng sắt hiệu quả

Ngành thép toàn cầu, với sản lượng hàng năm vượt quá 1.8 tỷ tấn, là xương sống của cơ sở hạ tầng hiện đại, sản xuất ô tô, và xây dựng. Nguyên liệu chính của nó là quặng sắt. Tuy nhiên, dễ dàng tiếp cận, Quặng hematit cao cấp ngày càng khan hiếm. Ngành công nghiệp hiện nay phụ thuộc rất nhiều vào quặng cấp thấp hơn, chẳng hạn như taconite và itabirite, chứa tỷ lệ silic cao hơn, nhôm, và các khoáng chất gangue khác. Việc nấu chảy trực tiếp các loại quặng cấp thấp này là không khả thi về mặt kinh tế và không bền vững về môi trường do tiêu thụ năng lượng lớn và khối lượng xỉ.

Thực tế này đặt ra một thách thức quan trọng: cách nâng cấp hiệu quả run-of-mine (rom) quặng sắt thành quặng tinh có chất lượng cao thích hợp cho lò cao hoặc luyện thép hoàn nguyên trực tiếp. Chế biến quặng sắt là tập hợp các quy trình giải quyết thách thức này, nhằm mục đích tăng hàm lượng sắt đồng thời giảm nồng độ tạp chất có hại. Mục tiêu cốt lõi là cải thiện hàm lượng Fe, kiểm soát nồng độ SiO₂, Al₂O₃, P, và S, và sản xuất thức ăn viên hoặc thức ăn thiêu kết có độ bền về mặt vật lý. Hiệu quả của các quá trình hưởng lợi này ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí, Tiêu thụ năng lượng, và dấu chân môi trường của toàn bộ dây chuyền sản xuất thép.

Sản phẩm/Công nghệ cốt lõi: Sức mạnh tổng hợp của các kỹ thuật tách vật lý

Việc làm giàu quặng sắt không phải là một công nghệ đơn lẻ mà là một chuỗi các phương pháp phân tách vật lý được sắp xếp cẩn thận phù hợp với đặc điểm khoáng vật của thân quặng.. Luồng quy trình cốt lõi thường bao gồm việc nghiền, mài, và sau đó một hoặc nhiều giai đoạn tập trung.

• lễ rước lễ: Điều này liên quan đến việc nghiền và nghiền quặng ROM để giải phóng các khoáng chất chứa sắt khỏi gangue.. Cuộn mài áp suất cao (HPGR) đang ngày càng được ưa chuộng hơn các nhà máy SAG truyền thống vì hiệu suất năng lượng vượt trội và khả năng giải phóng hạt.
• Sàng lọc & phân loại: màn hình (VÍ DỤ., rung động, chuối) và hydrocyclones được sử dụng để tách các hạt theo kích thước, đảm bảo nguồn cấp dữ liệu tối ưu cho các quy trình tiếp theo.
• Sự tập trung: Đây là trái tim của sự hưởng lợi.
  • tách từ: Phương pháp phổ biến nhất để khai thác quặng magnetit. Cả hai máy tách từ cường độ thấp (LIMS) để loại bỏ trực tiếp magnetit và Máy tách từ cường độ cao ướt (Ý TƯỞNG) để thu hồi hematit hoặc các khoáng chất có từ tính yếu khác được sử dụng.
  • Tách trọng lực: Các kỹ thuật như xoắn ốc và đồ gá lắp khai thác sự khác biệt về trọng lượng riêng giữa hematit/geothite và gangue silicat nhẹ hơn. Điều này có hiệu quả cao đối với quặng hạt thô.
  • tuyển nổi: Một quy trình quan trọng đối với các hạt mịn và loại bỏ các tạp chất cụ thể như silica (tuyển nổi ngược) hoặc khoáng chất chứa phốt pho. Thuốc thử chuyên dụng được sử dụng để tạo ra oxit sắt hoặc silica kỵ nước, cho phép nó được tách ra bằng bọt khí.

Sự đổi mới quan trọng trong các nhà máy chế biến hiện đại nằm ở việc kiểm soát và tối ưu hóa quy trình. Kiểm soát quy trình nâng cao (APC) hệ thống sử dụng dữ liệu thời gian thực từ máy phân tích trực tuyến (VÍ DỤ., Phân tích kích hoạt neutron Gamma nhanh chóng - PGNAA) để tự động điều chỉnh các thông số như kích thước xay, liều thuốc thử, và cường độ từ trường. Điều này đảm bảo chất lượng cô đặc ổn định và tối đa hóa tỷ lệ thu hồi.

Chợ & Ứng dụng: Thúc đẩy hiệu quả trên chuỗi cung ứng toàn cầu

Thị trường chính cho công nghệ chế biến sắt là ngành công nghiệp khai thác mỏ toàn cầu. Mọi nhà sản xuất quặng sắt lớn – từ Vale ở Brazil và Rio Tinto ở Úc đến LKAB ở Thụy Điển – đều vận hành các nhà máy tuyển quặng phức tạp..

• Các ngành phục vụ:

  • Nhà máy thép tích hợp: Dựa vào cao cấp (>65% Fe) viên lò cao có ít tạp chất để tối đa hóa sản xuất kim loại nóng và giảm tiêu thụ than cốc.
  • Giảm trực tiếp (DR) Thực vật: Yêu cầu cực kỳ cao cấp (>67% Fe), viên DR có hàm lượng silic thấp làm nguyên liệu để sản xuất DRI/HBI có độ tinh khiết cao.
  • Thiết bị khai thác mỏ & Nhà cung cấp hóa chất: Phát triển và cung cấp máy móc chuyên dụng (máy nghiền, dải phân cách) và thuốc thử (người thu gom tuyển nổi).

• Lợi ích hữu hình:

  • Thuộc kinh tế: Nâng cấp quặng cấp thấp sẽ mở khóa các nguồn tài nguyên không kinh tế, kéo dài tuổi thọ mỏ.
  • hoạt động: Chất lượng thức ăn ổn định giúp ổn định hoạt động luyện kim ở hạ lưu.
  • Môi trường: Hàm lượng Fe cao hơn giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng trên mỗi tấn thép được sản xuất lên tới 30% Trong lò cao [1]. Nó cũng làm giảm đáng kể lượng khí thải CO₂ và lượng xỉ.
  • hậu cần: Tập trung hàm lượng sắt làm giảm khối lượng bằng cách 30-50%, giảm chi phí vận chuyển từ mỏ đến cảng.

Triển vọng tương lai: Hướng tới chế biến khô & Cặp song sinh kỹ thuật số

Tương lai của việc chế biến quặng sắt đang được định hình bởi các yêu cầu bền vững và số hóa.

1. Xử lý không dùng nước: Khi các mỏ hoạt động ở những vùng ngày càng khô cằn, công nghệ làm giàu khô đang thu hút được sự chú ý. Những đổi mới bao gồm tách tĩnh điện, Phân loại quặng dựa trên cảm biến (sử dụng truyền tia X hoặc laser), và các ngăn phân tách từ tính khô giúp loại bỏ các đập chứa chất thải và giảm lượng nước tiêu thụ xuống bằng không.
2. Siêu tự động hóa & trí tuệ nhân tạo: Việc sử dụng trí tuệ nhân tạo (trí tuệ nhân tạo) và học máy (ML) sẽ phát triển từ kiểm soát quá trình đến tối ưu hóa dự đoán. "song sinh kỹ thuật số" công nghệ sẽ tạo ra bản sao ảo của toàn bộ nhà máy chế biến, cho phép người vận hành mô phỏng các thay đổi và dự đoán kết quả mà không làm gián đoạn sản xuất.
3. Định giá chất thải: Người ta ngày càng tập trung vào việc tái xử lý chất thải - chất thải từ các hoạt động trước đây - để thu hồi sắt dư bằng cách sử dụng các kỹ thuật thu hồi hạt mịn tiên tiến như tách từ tính siêu dẫn hoặc tuyển nổi cột.
4. Loại bỏ tạp chất cụ thể: Các bảng quy trình trong tương lai sẽ kết hợp nhiều quy trình có mục tiêu hơn để loại bỏ các nguyên tố có vấn đề như phốt pho ở kích thước hạt mịn hơn thông qua quá trình lọc sinh học hoặc hóa học tuyển nổi tiên tiến.

Phần câu hỏi thường gặp

Sự khác biệt giữa việc hưởng lợi từ magnetite so với. quặng hematit?
Quặng magnetite thường tiêu tốn nhiều năng lượng hơn vì chúng cần nghiền mịn để giải phóng các tinh thể từ tính nhưng lại được hưởng lợi từ việc tách từ tính đơn giản bằng LIMS. Quặng hematit thường có hạt thô hơn nhưng đòi hỏi các mạch phân tách phức tạp hơn liên quan đến nồng độ trọng lực hoặc tuyển nổi vì chúng không có từ tính tự nhiên..

Tại sao việc ép viên thường được yêu cầu sau khi làm giàu?
Quá trình tuyển quặng tạo ra bột mịn hoặc chất cô đặc không thể nạp trực tiếp vào lò cao vì nó sẽ cản trở dòng khí. Pelletizing kết tụ chất cô đặc mịn này thành cứng, những quả cầu hình cầu có độ xốp cao nhưng đủ chắc chắn để vận chuyển và khử hiệu quả trong lò nung.

Cấp độ quặng ảnh hưởng đến chiến lược hưởng lợi như thế nào?
Cấp độ đầu thấp hơn đòi hỏi sự giải phóng rộng rãi hơn (mài mịn hơn) làm tăng chi phí năng lượng đáng kể; mức độ tạp chất cao hơn có thể yêu cầu các giai đoạn xử lý bổ sung như tuyển nổi; Kết cấu khoáng vật xác định liệu có thể đạt được sự giải phóng thô hay tinh về mặt kinh tế - tất cả những yếu tố này quyết định yêu cầu chi tiêu vốn tương ứng

Tuyển nổi có vai trò gì so với các phương pháp khác?
Tuyển nổi cung cấp tính chọn lọc ở kích thước hạt mịn mà phương pháp trọng lực trở nên không hiệu quả; nó cho phép loại bỏ chính xác ngay cả khi không có đủ sự khác biệt giữa các mật độ - khiến nó trở nên cần thiết, đặc biệt khi silica phải giảm xuống dưới ngưỡng nhất định

Nghiên cứu điển hình / Ví dụ kỹ thuật: Tối ưu hóa quá trình phục hồi tại hoạt động khai thác Hematite ở Úc

Một công ty khai thác mỏ lớn ở Tây Úc đang phải đối mặt với tình trạng suy giảm chất lượng tại hoạt động khai thác hematit. Nhà máy hiện tại chủ yếu dựa vào máy cô đặc dạng xoắn ốc nhưng đang gặp khó khăn trong việc duy trì quá trình phục hồi do nguyên liệu trở nên mịn hơn do những thay đổi về đặc tính của thân quặng.

Thử thách:
Tỷ lệ phục hồi đã giảm từ mức trung bình lịch sử 72% xuống dưới 68%, đại diện cho sự mất mát đáng kể của các đơn vị sắt có giá trị đối với chất thải.

Giải pháp đã thực hiện:
Việc nâng cấp mạch hai pha đã được thực hiện:

1. Một dàn Máy phân loại trào ngược™ đã được lắp đặt để xử lý phần mịn (-150µm +45µm) từ các dòng sản phẩm xoắn ốc nơi tổn thất cao nhất do hiệu suất phân tách kém hiệu quả
   2.. Ngoài ra,, Cột tuyển nổi được bổ sung thêm tay cầm thiết kế đặc biệt siêu mịn (-45ừm), phục hồi tài liệu bổ sung trước đó đã bị mất hoàn toàn

Hệ thống điều khiển tiên tiến được tích hợp trong cả hai giai đoạn mới đảm bảo duy trì các điều kiện vận hành tối ưu bất chấp những thay đổi về đặc tính cấp liệu đầu vào

Kết quả có thể đo lường được:

Số liệu	Trước khi thực hiện	Sau khi thực hiện	Sự cải tiến
Phục hồi tổng thể nhà máy	67.8%	74.5%	+6.7 điểm phần trăm
Lớp cô đặc cuối cùng	62.1% Fe	62 .5% Fe	Duy trì với sự cải thiện nhẹ
Nội dung silic	5 .2 % SiO₂	<4 .8 % SiO₂	Cải thiện chất lượng sản phẩm
Tăng sản lượng hàng năm	Đường cơ sở	+1 .2 Triệu tấn cô đặc	Tăng doanh thu đáng kể

Dự án này đã chứng minh rằng việc áp dụng có mục tiêu các công nghệ tuyển nổi phân loại hiện đại có thể thu hồi một cách hiệu quả các khoản tiền phạt bị mất trước đó, từ đó nâng cao năng suất tổng thể của nhà máy mà không ảnh hưởng đến thông số kỹ thuật của sản phẩm cuối cùng, từ đó mở rộng khả năng tồn tại về mặt kinh tế của tài sản hiện có.

---

[1] Thẩm quyền giải quyết: Norgate,T.& haque,N .(2012). 'Khí nhà kính năng lượng tác động đến việc khai thác chế biến khoáng sản'. Tạp chí Sản xuất sạch hơn, vol29-30 trang53-64