철광석의 선광

철광석의 선광

철광석은 철과 철강 생산을 위해 추출 및 가공 후 사용되는 광물입니다. 철의 주요 광석은 일반적으로 Fe2O3(70% 철, 적철광) 또는 Fe3O4(72% 철. 자철광)를 포함합니다. 광석은 일반적으로 원치 않는 맥석 재료와 관련이 있습니다. 철광석의 등급은 일반적으로 광석의 총 Fe 함량에 의해 결정됩니다. 일반적으로 62% 이상의 Fe를 함유하는 경우 건식 또는 습식 사이징 후 광산 광석을 '천연 광석' 또는 '직접 선적 광석'(DSO)이라고 합니다. 이 광석은 철강 생산에 직접 사용할 수 있습니다. 다른 모든 광석은 철과 강철 생산에 사용되기 전에 선광과 특정 처리가 필요합니다.

저품위 철광석은 철 및 철강 생산에 사용할 수 없으며 맥석 함량을 줄이고 Fe 함량을 높이기 위해 업그레이드해야 합니다. 철광석의 Fe 함량을 업그레이드하기 위해 채택된 프로세스를 철광석 선광(IOB)이라고 합니다.

그러나 다양한 출처의 철광석은 고유한 광물학적 특성을 가지고 있으며 최상의 제품을 얻으려면 특정 선광 및 야금 처리가 필요합니다. 또한 효과적인 선광 처리를 위해서는 광석의 효과적인 파쇄, 분쇄 및 스크리닝이 필요하며 적절한 파쇄, 분쇄 및 스크리닝 기술이 적용되어야 합니다. 선광 처리의 선택은 존재하는 맥석의 특성과 광석 구조와의 연관성에 따라 다릅니다. 철광석의 Fe 함량을 높이고 맥석 함량을 줄이기 위해 세척, 지깅, 자기 분리, 중력 분리 및 부유선광 등과 같은 여러 방법/기술이 사용됩니다. 이러한 기술은 철광석의 선광을 위해 다양한 조합으로 사용됩니다. 특정 철광석의 선광을 위해 강조점은 일반적으로 철광석의 업그레이드에 필요한 분쇄, 분쇄, 선별 및 선광 기술을 통합한 비용 효율적인 흐름도를 개발하는 것입니다. 철광석 선광 플랜트의 일반적인 흐름도는 그림 1에 나와 있습니다.

그림 1 철광석 선광 공장의 일반적인 흐름도

철광석 가공에 적용할 수 있는 몇 가지 일반적인 방법/기술이 아래에 설명되어 있습니다.

분쇄, 분쇄 및 스크리닝 기술

분쇄 및 재분쇄의 목적은 광석을 귀중한 광물을 해방하고 회수할 수 있을 만큼 충분히 작은 크기로 줄이는 것입니다. IOB 플랜트의 분쇄, 분쇄 및 스크리닝 시스템은 다운스트림 선광 프로세스의 요구 사항을 고려하여 설계되어야 합니다. 파쇄 유닛은 1차, 2차, 3차 및 4차 파쇄 시스템을 포함할 수 있습니다. 조, 선회, 콘 및 롤 크러셔는 광석 분쇄에 사용됩니다. 반자동 연삭 및 자동 연삭 회로는 광석을 연삭하는 데 사용됩니다. 이를 위해 로드 밀과 볼 밀이 모두 사용됩니다. 연삭 장비의 자본 투자 및 운영 비용이 높습니다. 따라서 경제성은 선광을 위해 광석을 준비하기 위해 수행되는 분쇄 및 분쇄 정도를 계획하는 데 큰 역할을 합니다. 분쇄 및 분쇄 정도를 결정할 때 고려되는 기타 요소에는 광석의 가치 농도, 광물학, 경도 및 수분 함량이 포함됩니다. 폐쇄 회로 분쇄는 우리 지역의 광석에서 일반적으로 발견되는 매우 부서지기 쉬운 광석의 과도한 분쇄를 최소화합니다. 재순환 부하가 클수록 입자가 과도하게 분쇄됩니다.

세탁 및 물세척

이 공정은 원시적이며 광석에 부착된 부서지기 쉽고 부드러운 라테라이트 물질, 미세 물질 및 갈모나이트 점토 입자를 제거하고 제거하기 위해 덩어리진 철광석 처리에 널리 사용됩니다. 습식 스크러빙은 또한 상당한 제거가 필요한 점토질 물질로 채워진 공동/공극이 있는 단단하고 다공성인 광석에도 유용합니다.

중력 분리

이 기술은 철 함유 광물에 관련 맥석 물질이 없는 경우에 사용됩니다. 철 함유 광물의 비중은 일반적으로 맥석 재료의 비중보다 높습니다. 중력 분리의 효율성 효율성은 중력 분리 장비에 적절한 크기의 공급을 보장하고 장비에서 슬라임을 제거하기 위해 광석을 적절하게 파쇄 및 크기 조정하는 데 크게 좌우됩니다. 중력 분리 원리에 따라 작동하는 많은 장비/공정을 사용할 수 있습니다. 그 중 일부는 아래에 설명되어 있습니다.

• 고밀도 매체 분리 – 이 프로세스를 무거운 매체 분리라고도 합니다. 이 공정은 거친 광석(크기 범위 3mm ~ 50mm)에 사용됩니다. -300 메쉬 크기의 분쇄된 페로실리콘은 맥석 재료가 떠서 분리되기에 충분한 3-3.2의 분할 밀도를 생성하기 위해 현탁액으로 사용됩니다. 부유 물질은 저강도 자기 분리기(LIMS)를 사용하여 회수됩니다. 고밀도 매체 분리를 위한 공급물은 비 다공성 맥석 물질로 단단하고 조밀해야 합니다.
• 중매체 사이클론 – 이 공정은 0.2mm ~ 6mm 크기 범위의 철광석 미립자에 사용됩니다. 사이클론형 분리기는 원심력과 중력을 이용하여 광석과 맥석을 분리합니다. -325 메쉬 크기의 그라운드 페로실리콘은 사이클론에서 미디어로 사용됩니다.
• 지깅 – 지깅은 철광석을 경량 밀도 부분, 중간 밀도 부분 및 무거운 밀도 부분으로 분리하는 중력 농축 기술입니다. 지깅에 사용되는 철광석의 입도분율은 0.5mm~30mm입니다.
• 나선형 – 나선 집중 장치는 유동 필름 분리 장치입니다. 일반적인 작동은 경사면에서 아래로 계속되는 중력 층류입니다. 분리 메커니즘에는 1차 및 2차 흐름 패턴이 포함됩니다. 1차 흐름은 본질적으로 중력에 의해 나선형 트로프 아래로 흐르는 슬러리입니다. 2차 흐름 패턴은 물마루를 가로질러 방사형입니다. 여기서 고밀도 입자를 포함하는 최상부 유체 층은 중심에서 멀어지는 반면 고밀도 입자의 최하부 농축 층은 중심을 향해 이동합니다. 나선은 철광석의 세척을 돕기 위해 나선 아래의 다양한 지점에서 물을 추가해야 합니다. 즉, 조밀한 광석에서 가벼운 맥석을 운반합니다. 세척수의 양과 나선형 물통 아래로의 분포는 작동 요구 사항을 충족하도록 조정할 수 있습니다. 포인트 컨트롤은 가장 효과적인 각도로 흐르는 펄프에 물을 효율적으로 보내 총 물 요구량을 최소화합니다. 피드 크기 적용 범위는 0.3mm ~ 1mm입니다. 나선은 일반적으로 25% ~ 30% 고형분의 펄프 밀도에서 작동됩니다.
• 테이블 – 테이블은 철광석의 중력 처리에 광범위하게 적용됩니다. 테이블은 일반적으로 회로 청소 및 청소에 사용됩니다. 피드 크기 적용 범위는 0.3mm ~ 1mm입니다. 나선은 일반적으로 25% ~ 30% 고형분의 펄프 밀도에서 작동됩니다.
• 다중력 농축기 - 개발 단계에 있으며 철광석의 미립자 및 초미세 입자를 처리하도록 설계되었습니다. 슬라임과 꼬리의 귀중품을 처리하는 데 유용합니다.
• 사이클론 – 철광석 농축에 사용되는 사이클론은 여러 유형이 있습니다. 여기에는 하이드로 사이클론, 스터브 사이클론 및 무거운 매체 사이클론이 포함됩니다. 사이클론은 비용 효율적이고 구성이 간단합니다. 사이클론의 주요 부분은 사이클론 직경, 공급 챔버로 들어가는 지점의 입구 노즐, 와류 탐지기, 원통형 섹션 및 원뿔 섹션으로 구성됩니다. 사이클론 직경, 입구 영역, 와류 탐지기, 정점 오리피스 사이에 적절한 기하학적 관계가 있으며 입자를 적절하게 분류하기 위한 체류 시간을 제공하는 충분한 길이가 있습니다. 공급물이 챔버에 들어오면 사이클론 내부의 슬러리 회전이 시작되어 원심력이 외부 벽을 향한 입자의 이동을 가속화합니다. 입자는 원통형 섹션을 통해 원추형 섹션으로 나선형 패턴으로 아래쪽으로 이동합니다. 이 지점에서 더 작은 질량 입자는 중심을 향해 이동하고 소용돌이 파인더를 통해 위쪽으로 나선형으로 이동하여 오버플로 파이프를 통해 방출됩니다. 더 미세한 입자와 대부분의 물을 포함하는 이 제품을 오버플로라고 하며 대기압 또는 그 근처에서 배출해야 합니다. 더 높은 질량의 입자는 원추형 단면의 벽을 따라 하향 나선형 경로에 남아 있으며 정점 오리피스를 통해 점차적으로 빠져 나옵니다. 이 제품을 언더플로라고 하며 대기압 또는 그 근처에서 배출해야 합니다.

자기 분리

자기 분리 기술은 철광석을 비자성 관련 맥석 재료에서 분리하기 위해 자기 특성의 차이를 활용하는 데 사용됩니다. 습식 시스템이 더 일반적이지만 자기 분리는 건조하거나 습한 환경에서 수행할 수 있습니다.

자기 분리 작업은 또한 저강도 또는 고강도로 분류될 수 있습니다. 저강도 분리기는 1000~3000가우스 사이의 자기장을 사용합니다. 저강도 기술은 일반적으로 저렴하고 효과적인 분리 방법으로 자철광 광석에 사용됩니다. 고강도 분리기는 20,000가우스의 강한 자기장을 사용합니다. 이 방법은 자성 이하의 맥석 재료에서 적철광과 같은 약한 자성 철광석을 분리하는 데 사용됩니다. 사용되는 자기 분리기 시스템의 유형을 결정하는 데 중요한 다른 요소로는 입자 크기와 광석 슬러리 공급물의 고형물 함량이 있습니다.

일반적으로 자기 분리에는 (i) 자갈, (ii) 세척/황삭 및 (iii) 마무리의 3단계 분리가 포함됩니다. 각 단계는 분리 효율을 향상시키기 위해 일련의 여러 드럼을 사용할 수 있습니다. 각 연속 단계는 이전 분리에서 큰 입자를 제거한 결과 더 미세한 입자에서 작동합니다. 구두 수선공은 더 큰 입자에 대해 작업하고 상당 부분의 사료를 꼬리로 거부합니다.

여러 유형의 자기 분리 기술이 사용됩니다. 아래에 설명되어 있습니다.

• 습식 및 건식, 저강도 자기 분리(LIMS)
• 고구배 자기 분리(HGMS)
• 습식 고강도 자기 분리(WHIMS)
• 약자성 광석 처리용 롤 마그네틱 분리기
• 건조 광석 농축을 위한 유도 롤 자기 분리(IRMS)

부양 프로세스

부유선광 공정은 화학 시약이 있는 상태에서 한 광물 또는 광물 그룹의 입자가 기포에 우선적으로 부착되도록 만드는 기술을 사용합니다. 이것은 원하는 미네랄과 우선적으로 반응하는 화학 시약을 사용하여 달성됩니다. 부유 활동의 성공에는 몇 가지 요소가 중요합니다. 여기에는 입자 크기의 균일성, 미네랄과 호환되는 시약의 사용, 미네랄 또는 기포에 시약의 부착을 방해하지 않는 물 조건이 포함됩니다.

오늘날 부유선광은 주로 자기 분리로 인한 농축액을 업그레이드하는 데 사용됩니다. 선광 방식으로 단독으로 사용하는 부양은 거의 사용되지 않습니다.

사용되는 화학 시약은 주로 (i) 수집기/아민, (ii) 거품제 및 (iii) 소포제의 세 가지 주요 그룹으로 구성됩니다. 시약은 고체, 비혼화성 액체 에멀젼 및 수용액을 포함하는 다양한 형태로 첨가될 수 있습니다. 필요한 것보다 더 많은 시약을 추가하면 반응이 지연되고 효율이 떨어지므로 컨디셔닝 중에 시약의 농도를 면밀히 제어해야 합니다. 컨디셔닝에 영향을 미치는 요인에는 펄프를 통한 시약의 철저한 혼합 및 분산, 시약과 모든 관련 광석 입자 사이의 반복적인 접촉, 원하는 반응을 생성하기 위해 시약 및 광석 입자와의 접촉 개발 시간이 포함됩니다.