L'hématite est un minerai de fer faiblement magnétique, et diverses méthodes d'enrichissement sont utilisées, notamment la séparation par gravité, la flottation, la séparation magnétique forte, la séparation magnétique par grillage et des procédés combinant plusieurs de ces méthodes. Ces dernières années, les procédés combinés associant des opérations en parallèle et en série ont été largement adoptés. Par exemple, dans la région d’Anshan, un procédé combinant la séparation par gravité, la séparation magnétique et la flottation a été utilisé pour obtenir une teneur élevée en fer (65%–67%) dans le concentré issu d’un minerai d’hématite à faible teneur.

(1) Minerai d'hématite en morceaux isolés Ce type de minerai comprend l'hématite, la sidérite, la limonite et l'hématite (fer spectral)-sidérite provenant de gisements sédimentaires, métamorphiques, sédimentaires, hydrothermaux et d'altération. Les deux méthodes d'enrichissement couramment utilisées sont la séparation magnétique par calcination et la séparation par gravité, ainsi que la flottation, la séparation magnétique forte et leurs procédés combinés.

① Torréfaction magnétique et séparation magnétique : la torréfaction combinée à la séparation magnétique constitue l’une des méthodes efficaces pour séparer l’hématite sous forme de particules fines à microparticules (< 0,02 mm). Lorsque la composition minérale est complexe et que d’autres méthodes d’enrichissement ne permettent pas d’obtenir des indicateurs de séparation satisfaisants, on recourt souvent à la torréfaction magnétique et à la séparation magnétique. La technologie de réduction par grillage dans un four à cuve verticale pour les minerais en morceaux de 75 à 20 mm est bien établie et bénéficie d’une vaste expérience de production, tandis que le grillage magnétique dans un four rotatif pour les minerais de 20 à 0 mm fait l’objet d’une expérience pratique plus limitée. Pour les minerais fins, la séparation magnétique forte, la séparation par gravité, la flottation et leurs procédés combinés sont couramment utilisés pour la séparation.

② Séparation par gravité, flottation, séparation magnétique forte et procédés combinés : la flottation est l’une des méthodes couramment utilisées pour séparer les minerais d’hématite à grains fins ou microcristallins ; elle se divise en flottation directe et flottation inverse. La séparation par gravité et la séparation magnétique forte sont principalement utilisées pour séparer les minerais d’hématite à grains grossiers (20–2 mm) et moyens ; grâce aux progrès technologiques, elles sont également utilisées pour séparer les minerais d’hématite à grains fins. Pour la séparation par gravité des minerais massifs (> 20 mm) et à gros grains, on utilise couramment les milieux lourds ou les méthodes de jigging ; pour les minerais à grains moyens et fins, on utilise des concentrateurs à film fluidisé tels que les concentrateurs en spirale, les tables vibrantes et les concentrateurs centrifuges.

Pour la séparation magnétique puissante des minerais à grains grossiers et moyens, on utilise couramment des séparateurs magnétiques à rouleaux à induction ; pour les minerais à grains fins, on utilise généralement des séparateurs magnétiques à anneaux verticaux et horizontaux à médias d'induction humides, ainsi que des séparateurs magnétiques à gradient élevé pulsés. Actuellement, en raison de la faible teneur du concentré magnétique fort issu des minerais à grains fins et de la faible capacité de séparation par gravité, on recourt fréquemment à des procédés combinés de séparation magnétique forte-séparation par gravité et de séparation magnétique forte-flottation. La séparation magnétique forte génère une grande quantité de résidus conformes, tandis que la gravimétrie et la flottation traitent davantage le concentré magnétique fort afin d’améliorer encore la teneur en fer.

Le recours à diverses méthodes d’enrichissement et à leurs procédés combinés varie en fonction du type de minerai. Les minerais d’hématite sédimentaire métamorphique et de sidérite-spéculaire sédimentaire métamorphique sont tous deux à grains fins et disséminés, et la quasi-totalité des méthodes d’enrichissement sont utilisées dans la production. Les minerais d’hématite sédimentaire en forme de mandarine et les minerais d’hématite-sidérite sédimentaires contiennent souvent des minéraux ferreux à grains fins étroitement associés à des minéraux de gangue, formant une structure en forme de mandarine difficile à libérer, ce qui rend leur enrichissement plus complexe. Pour les minerais riches ou auto-fondants, on utilise couramment les milieux denses, le jigging ou la séparation magnétique à haute intensité à sec pour éliminer les minéraux de gangue, ce qui permet d’obtenir du minerai de fer massif. Pour les minerais en forme de mandarine relativement riches, on recourt généralement à la séparation magnétique par grillage, parfois accompagnée d’une présélection visant à éliminer les minéraux de gangue massifs avant la séparation magnétique par grillage. Pour les minerais granulaires relativement pauvres, même avec une séparation magnétique après calcination, il est difficile d’atteindre une teneur du concentré supérieure à 50% ; ils sont donc souvent mélangés à d’autres concentrés à haute teneur après élimination de la roche enrobante, ou bien on recourt à des méthodes de traitement combinées telles que la réduction directe. Les minerais hydrothermaux de quartz-hématite et d’hématite-limonite sont souvent disséminés de manière inégale et sont généralement traités à l’aide d’une combinaison de séparation par gravité, de séparation magnétique forte et de flottation.

Les pauvres propriétés d'enrichissement de l'hématite constituent depuis longtemps un défi majeur pour l'industrie de traitement des minerais de mon pays. Ces dernières années, des avancées significatives ont été réalisées dans le domaine de la technologie d’enrichissement de l’hématite. La “ technologie d’enrichissement de l’hématite pauvre ” de mon pays se situe à la pointe au niveau international, le procédé d’enrichissement de l’hématite mis au point par la société minière du groupe Ansteel étant le plus abouti et représentant le plus haut niveau de développement de cette technologie au niveau national. Actuellement, les usines d’enrichissement de l’hématite pauvre de la région d’Anshan utilisent principalement des procédés de broyage par étapes, de séparation grossière et fine, ainsi que de flottation inversée gravito-magnétique.

(2) Minerais d’hématite polymétalliques : il s’agit principalement de minerais d’hématite d’origine hydrothermale et sédimentaire contenant du phosphore ou des sulfures, ainsi que de minerais de sidérite. Ces minerais sont généralement traités par séparation gravimétrique, flottation, séparation magnétique puissante ou d’autres procédés combinés pour récupérer les minéraux ferreux, et par flottation pour récupérer le phosphore ou les sulfures. Les minerais d’hématite hydrothermaux phosphatés et les minerais de sidérite contenant du cuivre et du soufre peuvent être traités par flottation. L’hématite oolithique sédimentaire phosphatée, dans laquelle le phosphore se présente à l’état colloïdal, peut être séparée des minéraux ferreux par flottation, mais il est souvent difficile de la concentrer en concentré de phosphate, ce qui réduit considérablement la récupération du fer. Pour le traitement de l’hématite oolithique sédimentaire phosphatée, on peut envisager la séparation par gravité ou la séparation magnétique pour une présélection grossière du minerai, afin d’éliminer les roches enrobantes à gros grains et les inclusions, rétablissant ainsi la teneur géologique du minerai, puis par un frittage complet et une fusion en four afin de produire de la fonte brute à haute teneur en phosphore, qui est ensuite utilisée pour la fabrication de l’acier dans un convertisseur, ce qui permet de produire simultanément de l’engrais phosphaté à partir des scories d’acier. L’avantage de cette méthode réside dans la simplicité de l’enrichissement, qui évite les procédés complexes de broyage fin et d’enrichissement poussé destinés à la réduction de la teneur en phosphore, à l’élimination du silicium et à celle de l’aluminium, tout en préservant les propriétés d’autofluxage du minerai, garantissant ainsi une utilisation complète du phosphore.

(3) Mélange de minerais de magnétite et d'hématite (Sidestone)

① Minerai de magnétite-hématite (sidestone) Le minerai de magnétite-hématite (sidestone) se compose principalement de minerai de magnétite sédimentaire métamorphique et de minerai de magnétite-sidestone. Il existe deux méthodes d’enrichissement couramment utilisées pour ce type de minerai : la première est un procédé combiné de séparation magnétique faible avec séparation gravimétrique, flottation et séparation magnétique forte. La séparation magnétique faible est utilisée pour récupérer la magnétite, tandis que la séparation gravimétrique, la flottation ou la séparation magnétique forte sont utilisées pour récupérer les minéraux ferreux faiblement magnétiques. Ce procédé est largement utilisé. La seconde consiste en un procédé combiné de grillage magnétisant et de séparation magnétique, ou d’autres méthodes d’enrichissement. Ce procédé de grillage magnétisant et de séparation magnétique est similaire à celui utilisé pour le minerai d’hématite seul, mais dans le cadre de procédés parallèles avec d’autres méthodes d’enrichissement, le minerai fin est traité par séparation magnétique faible combinée à d’autres méthodes d’enrichissement. Il existe par ailleurs des processus en série associant la torréfaction magnétique à d’autres méthodes d’enrichissement, dans lesquels le concentré issu de la torréfaction magnétique est ensuite raffiné davantage par flottation ou séparation gravimétrique afin d’améliorer la teneur du concentré. Pour les minerais de magnétite-hématite contenant des microparticules incrustées, les méthodes d’enrichissement conventionnelles permettent difficilement d’obtenir de bons résultats. Il convient alors de recourir à la déslimage par floculation sélective, à la flottation par floculation, à la séparation magnétique intensive par floculation et à la séparation par gravité et floculation.

② Minerais polymétalliques de magnétite-hématite (sidérite) : cette catégorie comprend les minerais de fer mixtes de type skarn contenant des sulfures, ainsi que les minerais de fer mixtes d’origine hydrothermale contenant du phosphore, du soufre ou des éléments de terres rares. Les méthodes d’enrichissement de ce type de minerais sont les plus complexes parmi tous les minerais de fer. En général, on recourt à un procédé combiné associant une séparation magnétique faible à d’autres méthodes d’enrichissement. Cela implique d’utiliser la séparation magnétique faible pour récupérer la magnétite ; la séparation par gravité, la flottation ou la séparation magnétique forte pour récupérer les minéraux d’hématite (sidérite) faiblement magnétiques ; et la flottation pour récupérer les composants associés. Le procédé comprend notamment : séparation magnétique faible – flottation – séparation magnétique forte ; séparation magnétique faible – séparation magnétique forte – flottation ; et séparation magnétique faible – séparation par gravité – flottation, etc. Pour les minerais de fer mixtes contenant des éléments de terres rares, si le minéral ferreux est principalement de l’hématite, on utilise parfois un procédé de calcination réductrice-séparation magnétique-flottation. Cela implique une calcination réductrice pour récupérer l’hématite et une flottation pour récupérer les minéraux de terres rares. La flottation des minéraux de terres rares après la calcination réductrice améliore l’indice de séparation. Par ailleurs, un procédé de flottation-floculation sélective permet également d’atteindre des indices élevés.