Processo de beneficiamento para outros Minerais de ferro

A especularita apresenta magnetismo fraco, com suscetibilidade magnética de cerca de 3,7×10⁻³ m³/g, o que a torna mais forte entre os minerais com magnetismo fraco, e frequentemente contém inclusões microgranulares de magnetita. A especularita possui dureza de Mohs de 5 a 6 e densidade de 5 a 5,3 g/cm³. É difícil de ser beneficiada. A beneficiabilidade da especularita é semelhante à da hematita e segue basicamente o mesmo método de beneficiamento. Os processos comuns incluem a torrefação e a separação magnética, o processo combinado de separação magnética de alta intensidade e flotação, e o processo combinado de concentração por gravidade e separação magnética.

A limonita apresenta baixa lavabilidade em comparação com outros minérios de ferro. Sua densidade e magnetismo não são tão elevados quanto os da magnetita, da hematita ou da especularita, e a formação fácil de lodo piora seu índice de beneficiamento. Devido à presença de água de cristal, é muito difícil atingir um teor de concentrado de 60% por beneficiamento físico, mas o teor do concentrado pode ser significativamente aumentado após a calcinação, devido à grande perda por ignição. A limonita de alto teor é utilizada principalmente para mistura em sinterização, enquanto a limonita de baixo teor (TFe < 35%) tem utilização bastante limitada, podendo obter apenas um aumento no teor de 8% a 10% após o beneficiamento. Para os que apresentam alto teor de ferro e boa lavabilidade, pode-se utilizar um único processo de beneficiamento, incluindo separação por gravidade, separação magnética de alta intensidade e flotação, ou processos combinados, incluindo o processo de torrefação e separação magnética, o processo de flotação e separação magnética de alta intensidade e o processo de separação por gravidade e separação magnética de alta intensidade, etc. Na concentração por gravidade da limonita, a lavagem, a separação por jig e a separação por meio pesado podem ser utilizadas para partículas grossas, enquanto concentradores espirais ou mesas vibratórias podem ser utilizados para partículas finas. A flotação da limonita pode ser positiva ou reversa. Ela é fortemente afetada pelo lodo; portanto, a remoção do lodo é necessária antes da flotação. Os coletores aniônicos para a limonita incluem ácido esteárico, ácido oleico, alquilsulfonato e alquilsulfato, enquanto os coletores catiônicos incluem alquilaminas e sais de amônio quaternário. Na torrefação por magnetização, a limonita primeiro remove a água de cristalização a 300-400 ℃, e então a torrefação por magnetização começa a 700-850 ℃. Os redutores utilizados podem ser gases, como H₂ e CO, ou sólidos, como C.

A siderita tem uma densidade de 3,7 a 4,0 g/cm³, inferior à de outros minerais de ferro. Possui magnetismo fraco e requer uma intensidade de campo muito alta. Além disso, a maioria dos minérios de siderita é difícil de beneficiar, pois a maioria deles apresenta disseminação fina, composição complexa e baixo teor. Atualmente, parte do minério rico tem sido utilizada para a fundição de ferro e aço, o que representa menos de 10% das reservas totais de siderita, e a maior parte do minério de baixo teor ainda não foi extraída. A maior parte do minério utilizado está associada à magnetita e à hematita. A siderita pode ser calcinada a 600-900 ℃ e, em seguida, processada por separação magnética. Também pode ser processada por separação de alta intensidade utilizando Shp ou separadores magnéticos supercondutores com indução magnética de 1,5-2,5 T. A flotação pode ser utilizada após a separação magnética, utilizando coletores catiônicos.

Práticas de beneficiamento da magnetita na mina de ferro de Sijiaying

6.6.1 Natureza e estrutura de Minérios de ferro

A mina de ferro de Sijiaying é uma das três maiores minas de ferro da China e a segunda maior da Ásia. Suas reservas totalizam 2,0 bilhões de toneladas de minério de magnetita e 0,3 bilhão de toneladas de minério oxidado.

A mineração é realizada em duas fases. Na primeira fase, foram exploradas as galerias nº 2 e nº 3. A galeria nº 2 é explorada a céu aberto, com uma capacidade de 6 milhões de toneladas por ano. A galeria nº 3 é uma mineração subterrânea com capacidade de 1 milhão de toneladas por ano. Na segunda fase do projeto, a galeria nº 1 é explorada a céu aberto, com capacidade de 15 milhões de toneladas por ano, incluindo 4 milhões de toneladas de minério oxidado e 11 milhões de toneladas de magnetita primária.

A mina de ferro de Sijiaying pertence a um depósito de ferro metamórfico sedimentar do tipo Anshan. O minério nessa área é composto principalmente por quartzito de magnetita, enquanto a zona de oxidação superficial é composta principalmente por quartzito de hematita. A composição mineral do minério é relativamente simples, sendo composta principalmente por magnetita e pseudohematita, seguidas pela hematita. O mineral de ganga é principalmente quartzo, seguido por actinolita, tremolita e uma pequena quantidade de hornblenda e piroxênio, e os minerais em traços são apatita, pirita, calcopirita, etc. Além disso, há clorita, carbonato e biotita alterados posteriormente, entre outros minerais.

A estrutura básica do minério consiste em veios paralelos em preto e branco formados pelo mineral de ferro e pelo quartzo, sendo que os veios de quartzo têm, no máximo, 1 a 3 mm; além disso, há também veios finos com menos de 1 mm e faixas com mais de 5 mm.

6.6.2 Processo de beneficiamento da magnetita primária

O minério bruto é triturado em um circuito de trituração de três estágios, sendo que o estágio final é fechado e pré-concentrado por um separador a seco. Na primeira fase do projeto, um triturador giratório hidráulico é utilizado na trituração primária, e um triturador cônico hidráulico é utilizado nas triturações secundária e terciária, respectivamente. Os tamanhos máximos dos produtos das trituradas primária, secundária e terciária são 230 mm, 70 mm e 12 mm, respectivamente. Duas peneiras vibratórias de movimento circular são utilizadas para fechar o circuito de trituração, e os materiais com granulometria inferior a 12 mm provenientes das peneiras são transportados para a oficina de separação magnética a seco. Na segunda fase do projeto, os materiais de 50-6 mm provenientes da britagem secundária são submetidos à britagem terciária por dois moinhos de rolos de alta pressão, e os materiais com granulometria inferior a 6 mm são transportados para o silo de minério fino da oficina principal. A magnetita primária apresenta um teor inicial de 26,83%. É utilizado um processo completo de separação magnética com moagem em etapas. Na primeira fase, separadores de tambor de 1.800 Gauss são utilizados nas três primeiras etapas, com seu concentrado alimentado em colunas magnéticas. Na primeira fase, as colunas magnéticas produzem o concentrado final. Devido à alta intensidade de campo da separação magnética em três estágios, o teor do concentrado é de apenas cerca de 62%-63%, e a capacidade da coluna magnética é insuficiente, resultando em um baixo teor do concentrado final. Na segunda fase, o concentrado e os rejeitos das colunas magnéticas são submetidos, respectivamente, à quarta separação magnética e à separação magnética condensada, e o teor do concentrado atinge 66,00%. Todo o processo de separação magnética é mostrado na Fig. 6.6.

6.6.3 Processo de beneficiamento de minério oxidado

O minério oxidado da Mina de Ferro de Sijiaying é triturado em um circuito de trituração de três estágios, sendo o estágio final fechado, e beneficiado em um processo combinado que envolve moagem em etapas, classificação por tamanho, concentração por gravidade das partículas grossas, separação magnética das partículas finas e flotação reversa aniônica. O tamanho máximo das partículas do minério bruto é de 1.000 mm. Na primeira fase do projeto, um britador giratório hidráulico é utilizado na britagem primária, e cinco britadores cônicos hidráulicos são utilizados na britagem secundária e terciária. Os tamanhos máximos das partículas nas britagens primária, secundária e terciária são 280 mm, 70 mm e 12 mm, respectivamente. Na segunda fase do projeto, os materiais de 50 a 6 mm provenientes da britagem secundária são submetidos à britagem terciária por dois moinhos de rolos de alta pressão, e os materiais com granulometria inferior a 6 mm são transportados para o silo de minério fino da oficina principal. O minério de óxido compartilha o mesmo sistema de britagem com a magnetita primária na segunda fase.

Na primeira fase, há três etapas de moagem, nas quais são realizados dois circuitos fechados de moagem antes da concentração e um condensificador antes da flotação. Na segunda fase, conforme mostrado na Fig. 6.7, a moagem ocorre em duas etapas, com um circuito fechado antes da concentração, e não é necessário um condensificador antes da flotação. As demais partes do fluxograma das duas fases são praticamente as mesmas. O minério oxidado triturado passa por uma moagem em circuito fechado e, em seguida, é classificado por grupos de hidrociclones. Os materiais grossos, ou seja, o subfluxo dos hidrociclones, são alimentados no circuito de concentração por gravidade, onde espirais são utilizadas para produzir o concentrado final por meio de uma operação de pré-concentração e uma de limpeza. Os minerais de ferro presentes nos rejeitos das espirais são posteriormente recuperados por separadores magnéticos de baixa e média intensidade e, em seguida, moídos novamente e devolvidos ao

os hidrociclones localizados à frente do separador espiral de pré-separação. A separação magnética de baixa e alta intensidade recupera os minerais ferrosos dos materiais finos — ou seja, o transbordamento do hidrociclone — e os encaminha para a flotação, a fim de produzir o produto final. O circuito de flotação é composto por uma operação de pré-separação, uma de limpeza e duas de recuperação. Os rejeitos dos separadores de média e alta intensidade são descarregados como rejeitos finais.

Na flotação, utilizaram-se NaOH, amido, CaO e GK68 como regulador de pH, inibidor de minerais ferrosos, ativador de quartzo e coletor, respectivamente. Tendo em vista que a água de circulação contém algum Ca²⁺, o uso de CaO foi suspenso gradualmente. Com base na otimização dos parâmetros de flotação, das tubulações e do arranjo da máquina de flotação, o teor do concentrado de flotação aumentou de 65,71% para 67,51%, e o teor dos rejeitos diminuiu de 18,51% para 16,94%.

Os principais equipamentos utilizados no processo de moagem e beneficiamento na segunda fase estão listados na Tabela 6.2.

Tabela 6.2: Equipamentos de moagem e beneficiamento da magnetita primária utilizados na mina de ferro de Sijiaying

6.7 Práticas de beneficiamento na Planta de Concentração de Diaojuntai

A concentradora de Diaojuntai, da ANSTEEL GROUP CORPORATION, é a maior concentradora de minério de ferro vermelho da China. Ela foi projetada para processar 9 milhões de toneladas de minério de ferro por ano e produzir 3 milhões de toneladas de concentrado de ferro por ano. Em 1998, entrou em operação e, em 2003, atingiu os indicadores técnicos de 6,77 milhões de toneladas de minério bruto tratado e 2,63 milhões de toneladas de produção de concentrado. O teor do minério bruto, do concentrado e dos rejeitos é de 29,86%, 67,54% e 8,31%, respectivamente. A recuperação de metal é de 82,32%. O benefício econômico anual é superior a 400 milhões de yuans, o que representa um nível de liderança internacional.

O processo envolve separação magnética de baixa intensidade, separação magnética de alta intensidade e flotação. Os processos combinados de separação magnética e diversos tipos de flotação foram comparados exaustivamente, incluindo o processo de flotação reversa aniônica, o processo de flotação positiva ácida e a flotação reversa catiônica. Por fim, determinou-se que o processo envolveria moagem contínua, separação magnética de baixa e alta intensidade e flotação reversa aniônica. As características desse processo são as seguintes:

(1) a moagem contínua evita o impacto negativo que ocorria na moagem em etapas devido à grande flutuação no volume de remoagem;

(2) as separações magnéticas de baixa e alta intensidade removem uma grande quantidade de lamas primárias e secundárias dos produtos da moagem, melhoram o grau de flotação e proporcionam boas condições de processo para a flotação reversa aniônica;

(3) Os separadores magnéticos de alta intensidade são equipamentos ideais para o descarte de rejeitos no beneficiamento de minério de ferro vermelho, que gerou mais de 60% de rejeitos, e a flotação reversa aniônica é uma operação de concentração ideal para a obtenção de concentrado de alto teor a partir do minério de ferro vermelho, que produz 100% de concentrado.

6.8 Fundição de concentrado de ferro

O produto final da planta de beneficiamento de minério de ferro é o óxido de ferro, que deve passar por um processo adicional de fundição para se transformar em ferro e aço. O pó fino de ferro não pode ser adicionado diretamente ao forno de produção de ferro, mas deve ser previamente peletizado ou sinterizado. O pó de ferro pode ser formado por sinterização direta, prensagem com aglutinante ou enrolamento em pequenas bolas e, em seguida, sinterização.

A produção de ferro consiste na redução do óxido de ferro ao estado de ferro. O concentrado de ferro é carregado no alto-forno juntamente com coque e calcário. Em alta temperatura, o ferro, parte do silício e do manganês presentes no minério são reduzidos pelo coque, formando ferro-gusa fundido com carbono, enquanto a ganga do minério reage com o calcário, formando escória (Fig. 6.8). Os dois fluem para fora pelo orifício de vazamento e pela saída de escória do alto-forno, respectivamente. O produto da produção de ferro é chamado de ferro-gusa, que contém mais carbono e outras impurezas, podendo ser utilizado para fundição ou produção de aço. A reação na produção de aço é uma reação de oxidação, também conhecida como fundição por oxidação. Sob certas condições, o oxigênio reage com o silício, o manganês, o fósforo, o enxofre e parte do ferro fundido no ferro-gusa para formar óxidos. A solubilidade e a densidade desses óxidos no aço fundido são

são pequenas e flutuam no aço fundido, formando escória. O aço fundido é moldado em lingotes, que são posteriormente moldados e vendidos pela laminadora (oficina).