저품위 철광석 선광과 지깅 공정

저급 철광석 선광 및 지깅 과정

철광석 자원은 철강 생산의 증가로 인해 빠른 속도로 소비되고 있습니다. 이러한 이유로 고급 철광석의 가용성이 감소하고 제철소에 대한 고급 철광석의 공급이 급격히 감소하고 있습니다. 따라서 시나리오는 광산 현장에 수년간 축적된 저품위 철광석과 슬라임의 사용으로 꾸준히 이동하고 있습니다. 이 버려지는 슬라임도 사실 저품위 철광석에 속한다. 또한 철광석 중 일부는 복잡한 광물학적 구성을 가지고 있어 기존의 선광 기술에 반응하지 않습니다. 현대의 선광 공정을 통해 이러한 광석의 덩어리, 미분 및 초미립자를 효과적이고 저렴한 비용으로 업그레이드할 수 있습니다. 철광석은 여러 구성, 광물학, 모양 및 크기로 구성되어 있으므로 철광석의 선광에 대한 '모든 경우에 적용되는' 접근 방식은 없습니다.

대부분의 ROM(run-of-mine) 철광석에는 광석이 사용에 필요한 사양에 도달하기 전에 선광 과정을 통해 제거해야 하는 다른 물질이 많이 포함되어 있습니다. 사용되는 선광 기술의 범위는 희석제의 수준과 특성, 광석 구조의 맥석 및 불순물 분포 형태에 따라 다릅니다. 광석의 해방은 선광 기술에 반응하도록 만드는 필수 단계입니다. 적절한 기술을 선택하려면 먼저 광석에 대한 광물학적 평가를 수행하여 광석에 대한 통찰력을 얻고 맥석 연관성, 입자 크기 등을 알아야 합니다.

저품위 철광석의 분류 및 선광과 관련된 몇 가지 문제가 있습니다. 저품위 철광석의 가공 및 활용의 주요 어려움은 주로 광물학적 특성, 일부 광석의 부드러운 성질, 높은 실리카 함량 또는 알루미나 함량 또는 둘 다 때문입니다. 저품위 철광석과 관련될 수 있는 다른 문제는 낮은 유리질과 높은 LOI 비율을 갖는 침철석 및 갈철석과 같은 하이드록실 함유 광물의 함량이 높을 수 있습니다. 유리가 불량한 철광석의 경우, 원하는 철광물과 맥석 성분의 적절한 유리를 얻기 위해 광석을 미세하게 분쇄해야 합니다.

선광 처리의 선택은 존재하는 맥석의 특성과 광석 구조와의 연관성에 따라 다릅니다. 지깅, 세척, 자기 분리, 중력 분리 및 부유선광 등과 같은 여러 방법/기술이 철광석의 철 비율을 높이고 맥석 함량을 줄이기 위해 사용됩니다. 이러한 기술은 철광석의 선광을 위해 다양한 조합으로 사용됩니다.

철광석은 일반적으로 중력, 부상 및 자기 방법에 의한 재료 분리에 적용된 원리를 사용하여 선광됩니다. 중력 농축법을 이용한 광석 농축은 가장 오래되고 경제적인 기술 중 하나입니다. 이후에 부유식 및 자기 분리 등과 같은 다른 기술도 광석의 선광에 사용되지만 중력 집중 기술을 부분적으로만 대체했으며 구식으로 만들지 않았습니다. 중력 분리 기술에 기반한 공정은 비용이 저렴하고 조작이 간편하며 친환경적이기 때문에 철광석 선광에 널리 사용되고 있습니다. 중력 집중 기술은 광석을 구성하는 서로 다른 입자의 차등 침강 속도를 기반으로 합니다. 입자의 침전 속도는 무게(부피 및 밀도), 부력 및 항력에 의해 공동으로 제어됩니다. 철광석의 선광을 위해 가장 일반적으로 사용되는 중력 기술은 쉐이킹 테이블, 지그 및 나선입니다. 중력 집중 방법의 일반적인 작동 범위는 그림 1에 나와 있습니다.

그림 1 중력 집중 방법의 일반적인 작동 범위

일부 지역에서는 광석 선광을 위한 자기 분리 방법을 적용하기 전에 저품위 적철광 광석을 환원 배소하여 자성 광석으로 변환합니다. 사용할 수 있는 또 다른 방법은 철광석을 농축하기 위해 기체-고체 유동층에서 고밀도 매체를 사용하는 것입니다. 농축이 필요한 철광석의 특성에 따라 선택된 고밀도 매질과 유동화 가스 압력이 달라집니다.

효과적인 선광 처리는 광석의 효과적인 분쇄, 분쇄 및 스크리닝의 첫 번째 단계로 필요합니다. 이것은 철이 풍부한 입자의 유리를 위한 필수적인 단계입니다. 이를 위해 적절한 분쇄, 분쇄 및 스크리닝 기술을 사용해야 합니다. 분쇄 및 재분쇄의 목적은 광석을 귀중한 광물을 해방하고 회수할 수 있을 만큼 충분히 작은 크기로 줄이는 것입니다. 철광석 선광을 위한 분쇄, 분쇄 및 스크리닝 시스템은 다운스트림 선광 공정의 요구 사항을 고려하여 설계되어야 합니다. 파쇄 유닛은 1차, 2차, 3차 및 4차 파쇄 유닛을 포함할 수 있다. 조, 선회, 콘 및 롤 크러셔는 광석 분쇄에 사용됩니다. 반자동 연삭 및 자동 연삭 회로는 일반적으로 광석의 연삭에 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 중요한 역할을 합니다. 분쇄 및 분쇄 정도를 결정할 때 고려되는 기타 요소에는 광석의 가치 농도, 광물학, 경도 및 수분 함량이 포함됩니다. 폐쇄 회로 연삭은 매우 부서지기 쉬운 광석의 과도한 연삭을 최소화합니다. 재순환 부하가 클수록 입자가 과도하게 분쇄됩니다.

지깅 프로세스

지깅 공정은 입상 광물 입자의 밀도 차이에 따라 효과가 달라지는 모든 유체에서 수행되는 광석 농축 공정입니다. 그것은 입자를 다른 비중의 층으로 분리한 다음 분리된 층을 제거하는 것으로 구성됩니다. 지깅 공정에 의한 농축은 직접 분리가 이루어지는 무거운 매체 분리와 같은 다른 유형의 중력 농축 공정과 다릅니다. 지깅 농축 과정에서 층 입자의 성층이 점진적으로 이루어지며 일정 시간이 지나면 제품으로의 분리가 이루어집니다.

지그 공정은 입자가 일반적으로 유사한 크기이고 종종 지그 베드에 공급되기 전에 분쇄 및 선별되는 중력 분리 방법 중 하나입니다. 지그의 디자인에는 많은 변형이 있지만 기본 원칙은 동일합니다. 지깅 공정은 물을 분리 매체로 사용하며 광물, 광석, 슬래그 및 원하는 성분과 원하지 않는 성분 사이의 밀도 차이가 있는 기타 물질에 적용될 수 있습니다. 절단 밀도의 차이가 4.0g/cc(g/cc) 이상인 경우에 매우 효과적입니다.

지깅은 수직면에서 유체의 맥동에 의해 간헐적으로 유동화되는 입자 베드의 이동을 기반으로 하여 유체의 광석에 있는 서로 다른 재료를 층화하여 분류하는 과정입니다. 성층화는 입자가 위에서 아래로 밀도가 증가하는 층으로 배열되도록 합니다. 이 입자 배열은 입자에 작용하는 몇 가지 연속적이고 다양한 힘에 의해 개발되며 대부분의 다른 중력 집중 방법보다 입자 밀도와 더 관련이 있습니다.

선광을 위한 철광석 지깅은 수십 년 전부터 시행되고 있습니다. 다른 공정보다 철광석 선광을 위해 지깅을 선택하는 이유는 (i) 상대적으로 쉬운 분리, (ii) 고밀도 중간 공정에 비해 운영 비용과 감소된 수율 간의 유리한 절충안, (iii) 절단 밀도가 필요한 광석을 처리하는 능력을 포함합니다. 4.0 이상의 밀도, 및 (iv) 무거운 매질 분리를 부적합하게 만드는 광석의 물리적 특성(예:거시적 공극에서 허용할 수 없는 매질 손실). 철광석의 선광을 위해 공기 펄스 지그를 사용하는 것은 꽤 유명합니다. 이는 공기 펄스 지그가 무거운 광석, 특히 덩어리 철광석의 깊은 층을 유동화하는 데 필요한 큰 펄스 진폭을 생성할 수 있기 때문입니다.

지그 과정에서 입자는 지그 베드(일반적으로 스크린)에 도입되어 맥동하는 수주나 몸체에 의해 위쪽으로 밀려들어가 입자가 물 안에 부유하게 됩니다. 펄스가 소멸됨에 따라 수위는 더 낮은 시작 위치로 돌아가고 입자는 다시 한 번 지그 베드에 정착합니다. 입자가 물 속에 부유하는 동안 중력 에너지에 노출됨에 따라 밀도가 높은 입자가 밀도가 낮은 입자보다 빠르게 침전되어 지그 베드의 바닥에 밀도가 높은 물질이 집중됩니다. 입자는 이제 밀도에 따라 농축되며 지그 베드에서 별도로 추출할 수 있습니다. 철광석 선광의 경우 밀도가 높은 물질이 원하는 농축광석이고 나머지는 부유물(또는 광미)로 버려야 합니다. 지깅 과정의 원리는 그림 2와 같습니다.

그림 2 지깅 프로세스의 원리

지그는 작동이 간단하지만 전체적으로 지그 프로세스는 다소 복잡하고 여러 상호 관련 요소(상호 작용하는 변수 또는 매개변수)에 의해 크게 영향을 받습니다. 이러한 요소는 지깅 프로세스를 나눌 수 있는 하나 이상의 하위 프로세스와 직접적으로 연관됩니다. 주요 하위 프로세스는 지그 자체와 사전 설계된 스트로크 패턴을 제공하는 구동 장치뿐 아니라 공급, 공급 ​​분배, 성층 재료의 배출 및 지그에서 운반 메커니즘입니다. 많은 지그 요인은 본질적으로 제어할 수 있지만(조작된 변수) 처리할 광석과 관련된 일부 제어할 수 없는 요인(교란 변수)도 분리 과정에서 중요한 역할을 합니다. 이것들은 지그의 성능에 영향을 미치는 몇 가지 기본적인 이유입니다. 지그 베드는 일반적으로 두 영역으로 나뉩니다. 정광 구역은 중광석 함량이 95% 이상인 바닥층으로 구성됩니다. 이 제한은 특정 농축 품질을 나타냅니다.

Jig의 성능에 영향을 미치는 두 가지 주요 Jig 매개변수가 있습니다. 이러한 매개변수는 (i) 펄스의 모양 및 (ii) 광석이 펄스되는 기간입니다. '펄스 모양'은 많은 것을 설명하는 데 사용되는 광범위한 용어입니다. 이들 중 일부는 (i) 펄스의 진폭, (ii) 펄스의 주파수, (iii) 일반적으로 펄스의 시작 부분에서 물 기둥의 가속도 또는 사인 곡선으로부터의 편차를 나타내는 펄스의 선명도입니다. 모양. 기간'은 광석이 지그베드에 머무는 시간을 말한다. 최적의 성층화율을 위해 펄스 모양을 올바르게 설정한 경우에도 어려운 재료(미세하고 중력에 가까운 재료)가 예상되는 재료로 이동할 시간을 확보할 수 있도록 충분한 체류 시간(지그 폭, 깊이, 길이에 따라 다름)을 제공해야 합니다. 침대에서 레이어.

펄스 모양을 변경하면 분리 속도와 분리 품질에 영향을 주는 것으로 나타났습니다. 일반적으로 속도와 품질 변화는 서로 반대 방향으로 작용하며 성공적인 지그 디자인은 경제적으로 실현 가능한 체류 시간에 허용 가능한 분리를 제공하는 펄스 모양을 사용합니다. 따라서 지그를 설계할 때의 과제는 최대 성능과 유연성을 보장하기 위해 적절한 크기와 적절한 펄스 모양을 제공하는 지그 기술을 자신 있게 선택하는 것입니다.

철광석의 선광을 위해 공기 펄스 지그를 사용하는 것이 더 일반적입니다. 이는 공기 펄스 지그가 중광석, 특히 괴상 철광석의 깊은 층을 유동화하는 데 필요한 큰 펄스 진폭을 생성할 수 있기 때문입니다. 에어 펄스 지깅의 기본 원리는 바닥이 열린 챔버에 저압 공기(1기압 미만)를 주입하여 지깅되는 재료의 베드를 통해 수주를 가속화하는 것입니다. 이 원칙이 구현되는 두 가지 방법이 있습니다. 에어 포켓은 스크린 데크 아래의 지그 너비를 가로질러 흐르거나 지그 베드의 한쪽에 위치합니다. 첫 번째 구현은 'under-bed pulsated' 지그로 알려져 있고 두 번째 구현은 'side pulsated' 지그로 알려져 있습니다. 일부 기계식 시스템 대신 공기를 사용하는 것은 기계식 시스템의 경우 단기간에 매우 높은 요구 속도로 수주를 가속하기 위해 순간적인 동력이 필요하기 때문입니다. 수신기에 공기를 공급하는 송풍기는 합리적인 평균 전력 소모로 지속적으로 작동합니다. 송풍기는 압축기 또는 유압 팩 대신 공기 공급에 사용됩니다. 주어진 전력 요구 사항에 대해 송풍기가 압축기 또는 유압 팩보다 유지 관리가 더 쉽기 때문입니다.

에어 펄스 지그는 지그 베드를 지지하는 스크린 데크로 구성되어 있으며 에어 챔버에서 생성된 워터 펄스가 특정 재료 및 허치 워터에 대해 허용 가능한 높이까지 베드를 들어올릴 수 있도록 합니다. Hutch 물은 일정한 속도로 베드를 통과하여 분리 효율을 돕고 베드를 더 오랫동안 유동화 상태로 유지합니다. 지그 끝단에서 플로트는 베드의 스트로크를 측정하여 제품 베드 높이를 표시합니다. 제품 베드의 높이는 설정 값 주변의 협대역에서 제품 베드 높이를 제어하기 위해 제품 게이트를 조금씩 열고 닫는 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)에 대한 표시입니다. 제품이 지그 아래의 호퍼에 수집되는 동안 광미는 지그 끝의 위어 위로 흐릅니다. 고수준 및 저수준 프로브는 제품 추출을 제어하기 위해 피더를 시작 및 중지합니다. 펄스는 스크린 데크 아래에 위치한 공기 챔버로 들어오고 나가는 공기에 의해 생성됩니다. 공기는 공기 챔버의 물을 아래로 내려 광석 베드에 펄스를 생성하고 공기를 내보내 다음 펄스가 시작되기 전에 광석 베드가 지그의 스크린 데크에 정착할 수 있도록 합니다. 공기는 송풍기에 의해 생성되어 작동하는 공기 용기에 저장됩니다. 포핏 밸브는 공기 챔버로 들어오고 나가는 공기를 제어합니다. 공기 챔버의 공기/물 인터페이스 레벨은 공기 챔버의 스트로크를 일정하게 유지하기 위해 포핏 밸브 타이밍을 제어하는 ​​레벨 프로브에 의해 측정됩니다. 공기 펄스 작동이 있는 지그를 보여주는 일반적인 개략도가 그림 3에 나와 있습니다.

그림 3 공기 펄스 작동이 있는 지그의 일반적인 개략도