Hematit, zayıf manyetik özellikli bir demir cevheridir ve yerçekimi ayrıştırma, flotasyon, güçlü manyetik ayrıştırma, kavurma ile manyetik ayrıştırma ve çeşitli yöntemlerin birleştirildiği kombine işlemler dahil olmak üzere farklı zenginleştirme yöntemleri kullanılmaktadır. Son yıllarda, paralel ve seri işlemleri birleştiren kombine işlemler yaygın olarak benimsenmiştir. Örneğin, Anshan bölgesinde, düşük tenörlü hematit cevherinden elde edilen konsantrede 65%–67% gibi yüksek demir tenörü elde etmek için yerçekimi ayrıştırma, manyetik ayrıştırma ve flotasyonun birleştirildiği bir işlem kullanılmıştır.

(1) Tekli Hematit Cevheri Bu tür cevherler arasında, tortul-metamorfik, tortul, hidrotermal ve hava etkisiyle oluşmuş yataklardan elde edilen hematit, siderit, limonit ve hematit (spektral demir)-siderit yer almaktadır. Yaygın olarak kullanılan iki zenginleştirme yöntemi, manyetik kavurma ve manyetik ayırma ile yerçekimi ayırma, flotasyon, güçlü manyetik ayırma ve bunların birleşik işlemleridir.

① Manyetik Kavurma ve Manyetik Ayırma: Kavurma sırasında manyetik ayırma, ince ila mikro parçacıklı (<0,02 mm) hematiti ayırmak için etkili yöntemlerden biridir. Mineral bileşimi karmaşık olduğunda ve diğer zenginleştirme yöntemleri tatmin edici ayırma göstergelerine ulaşamadığında, genellikle manyetik kavurma ve manyetik ayırma yöntemleri kullanılır. 75–20 mm'lik topak cevherler için dikey şaftlı fırın indirgeme kavurma teknolojisi olgunlaşmış olup geniş üretim tecrübesine sahipken, 20–0 mm'lik cevherler için döner fırın manyetik kavurma yönteminde pratik deneyim daha azdır. İnce cevherler için ise ayrıştırma amacıyla genellikle güçlü manyetik ayırma, yerçekimi ayırma, flotasyon ve bunların birleşik işlemleri kullanılır.

② Yerçekimi ayrıştırma, flotasyon, güçlü manyetik ayrıştırma ve bunların birleşik işlemleri: Flotasyon, ince ila mikro taneli hematit cevherlerini ayırmak için yaygın olarak kullanılan yöntemlerden biridir ve doğrudan flotasyon ile ters flotasyon olarak ikiye ayrılır. Yerçekimi ayrıştırma ve güçlü manyetik ayrıştırma, esas olarak iri (20–2 mm) ve orta taneli hematit cevherlerini ayırmak için kullanılır; teknolojik gelişmelerle birlikte, ince taneli hematit cevherlerini ayırmak için de kullanılmaktadır. Masif (>20 mm) ve iri taneli cevherlerin yerçekimi ile ayrılması için genellikle ağır ortam veya jigleme yöntemleri kullanılır; orta ve ince taneli cevherler için ise spiral konsantratörler, sallama masaları ve santrifüj konsantratörler gibi akışkanlaştırılmış film konsantratörleri kullanılır.

İri ve orta taneli cevherlerin güçlü manyetik ayrıştırılması için genellikle indüksiyonlu silindirli manyetik ayırıcılar kullanılır; ince taneli cevherler için ise ıslak indüksiyonlu ortamlı dikey halka ve yatay halka manyetik ayırıcılar ile darbeli yüksek gradyanlı manyetik ayırıcılar yaygın olarak kullanılmaktadır. Günümüzde, ince taneli cevherlerden elde edilen güçlü manyetik konsantrenin düşük tenörü ve yerçekimi ayırma kapasitesinin düşük olması nedeniyle, güçlü manyetik ayırma-yerçekimi ayırma ve güçlü manyetik ayırma-flotasyonun birleştirildiği süreçler sıklıkla kullanılmaktadır. Güçlü manyetik ayırma işlemi, büyük miktarda uygun atık maden cevherini elerken, yerçekimi ve flotasyon işlemleri ise demir tenörünü daha da artırmak amacıyla güçlü manyetik konsantreyi ileri aşamalarda işler.

Çeşitli zenginleştirme yöntemlerinin ve bunların birleşik işlemlerinin uygulanması, cevherin türüne göre değişiklik gösterir. Sedimanter metamorfik hematit ve sedimanter metamorfik speküler-siderit cevherleri, hem ince taneli hem de dağınık yapıdadır ve üretimde neredeyse tüm zenginleştirme yöntemleri kullanılmaktadır. Sedimanter mandalina şekilli hematit ve hematit-siderit cevherleri genellikle, gang mineralleriyle sıkı bir şekilde ilişkili ince taneli demir minerallerine sahiptir ve ayrılması zor olan mandalina şekilli bir yapı oluştururlar; bu da zenginleştirilmesini daha zor hale getirir. Zengin veya kendiliğinden eriyen cevherler için, gang minerallerini uzaklaştırmak amacıyla genellikle ağır ortam, jigleme veya kuru yüksek yoğunluklu manyetik ayırma yöntemleri kullanılır ve bu sayede masif demir cevheri elde edilir. Nispeten zengin mandalina şeklindeki cevherler için, genellikle kavurma manyetik ayırma yöntemi kullanılır; bazen kavurma manyetik ayırma işleminden önce masif gang minerallerini uzaklaştırmak amacıyla ön eleme de yapılır. Nispeten zayıf taneli cevherlerde, kavurma manyetik ayrıştırma kullanılsa bile konsantre tenörünün 50%'nin üzerine çıkarılması zordur; bu nedenle, çevre kayası çıkarıldıktan sonra genellikle diğer yüksek tenörlü konsantrelerle karıştırılır veya doğrudan indirgeme gibi birleşik zenginleştirme yöntemleri kullanılır. Hidrotermal kuvars hematit ve hematit-limonit cevherleri genellikle düzensiz bir şekilde dağılmış durumdadır ve tipik olarak yerçekimi ayrıştırma, güçlü manyetik ayrıştırma ve flotasyonun bir kombinasyonu kullanılarak işlenir.

Yoksullar hematitin zenginleştirme özellikleri Uzun zamandır ülkemizin maden işleme endüstrisi için önemli bir zorluk teşkil etmiştir. Son yıllarda, hematit zenginleştirme teknolojisinde önemli atılımlar kaydedilmiştir. Ülkemizin “zayıf hematit zenginleştirme teknolojisi” uluslararası düzeyde öncü konumdadır; Ansteel Group Mining Company’nin hematit zenginleştirme süreci en başarılı olanıdır ve yurt içi hematit zenginleştirme teknolojisi geliştirilmesinde en üst seviyeyi temsil etmektedir. Şu anda, Anshan bölgesindeki zayıf hematit zenginleştirme tesisleri ağırlıklı olarak aşamalı öğütme, kaba ve ince ayırma ile yerçekimi-manyetik-ters flotasyon süreçlerini kullanmaktadır.

(2) Polimetalik hematit cevherleri: Bunlar, esas olarak fosfor veya sülfürler içeren hidrotermal ve sedimanter hematit cevherleri ile siderit cevherleridir. Bu cevherler, demir minerallerini geri kazanmak için genellikle yerçekimi ayrıştırma, flotasyon, güçlü manyetik ayrıştırma veya diğer kombine işlemlerle işlenir; fosfor veya sülfürlerin geri kazanılması için ise flotasyon kullanılır. Hidrotermal fosfat içeren hematit ile bakır ve kükürt içeren siderit cevherleri, flotasyon yoluyla işlenebilir. Fosforun kolloidal halde bulunduğu sedimanter fosfat içeren oolitik hematit, flotasyon yoluyla demir minerallerinden ayrılabilir; ancak bunu fosfat konsantresine dönüştürmek genellikle zordur ve bu da demir geri kazanımını önemli ölçüde azaltır. Sedimanter fosfat içeren oolitik hematitin işlenmesi için, cevherin kaba ön seçimi amacıyla yerçekimi ayrıştırması veya manyetik ayrıştırma yöntemleri değerlendirilebilir; bu işlemle iri taneli çevre kayalar ve inklüzyonlar uzaklaştırılır, cevherin jeolojik tenörünü geri kazandırmak amacıyla kaba ön seçimi için yerçekimi ayırma veya manyetik ayırma yöntemleri değerlendirilebilir; ardından tam sinterleme ve fırın eritme işlemleriyle yüksek fosforlu pik demir üretilir. Bu pik demir daha sonra konvertörde çelik üretiminde kullanılır ve bu süreçte çelik cürufu fosfat gübresi de eşzamanlı olarak elde edilir. Bu yöntemin avantajı, zenginleştirme sürecinin basit olmasıdır; bu sayede fosfor azaltımı, silikon ve alüminyum giderimi için gerekli olan ince öğütme ve derin zenginleştirme gibi karmaşık işlemlerden kaçınılırken, cevherin kendi kendine eriyik oluşturma özellikleri korunur ve fosforun tam olarak değerlendirilmesi sağlanır.

(3) Manyetit-Hematit (Sidestone) Karışık Cevher

① Tekli Manyetit-Hematit (Sidestone) Cevheri Tekli manyetit-hematit (sidestone) cevheri, esas olarak tortul-metamorfik manyetit cevheri ve manyetit-sidestone cevherinden oluşur. Bu tür cevher için yaygın olarak kullanılan iki zenginleştirme yöntemi vardır: Birincisi, zayıf manyetik ayırma ile yerçekimi ayırma, flotasyon ve güçlü manyetik ayırmanın birleştirildiği bir işlemdir. Zayıf manyetik ayırma, manyetiti geri kazanmak için kullanılırken, yerçekimi ayırma, flotasyon veya güçlü manyetik ayırma, zayıf manyetik demir minerallerini geri kazanmak için kullanılır. Bu işlem yaygın olarak kullanılmaktadır. İkincisi ise manyetize kavurma ile manyetik ayırma veya diğer zenginleştirme yöntemlerinin birleştirildiği bir işlemdir. Bu manyetize kavurma ve manyetik ayırma işlemi, tek başına hematit cevherindekine benzerdir; ancak diğer zenginleştirme yöntemleriyle paralel olarak yürütülen işlemlerde, ince cevher, diğer zenginleştirme yöntemleriyle birleştirilmiş zayıf manyetik ayırma kullanılarak işlenir. Buna ek olarak, diğer zenginleştirme yöntemleriyle birlikte manyetik ayırma kavurma işlemlerinin bir dizi süreci de mevcuttur; bu süreçlerde, kavrulmuş manyetik ayırma konsantresi, konsantre kalitesini artırmak amacıyla flotasyon veya yerçekimi ayırma kullanılarak daha da rafine edilir. Mikroparçacıkların gömülü olduğu manyetit-hematit cevheri için geleneksel zenginleştirme yöntemleriyle iyi sonuçlar elde etmek zordur. Seçici flokülasyonla çamur giderme, flokülasyonlu flotasyon, flokülasyon yoğun manyetik ayırma ve flokülasyonlu yerçekimi ayırma yöntemleri kullanılmalıdır.

② Polimetalik manyetit-hematit (siderit) cevheri: Bu kategori, skarn tipi sülfür içeren karışık demir cevherlerini ve fosfor, kükürt veya nadir toprak elementleri içeren hidrotermal karışık demir cevherlerini kapsamaktadır. Bu tür cevherlerin zenginleştirme yöntemleri, demir cevherleri arasında en karmaşık olanlardır. Genellikle, zayıf manyetik ayırma ile diğer zenginleştirme yöntemlerinin birleştirildiği bir işlem kullanılır. Bu işlem, manyetit geri kazanımı için zayıf manyetik ayırma; zayıf manyetik özellikli hematit (siderit) minerallerinin geri kazanımı için yerçekimi ayırma, flotasyon veya güçlü manyetik ayırma; ve ilişkili bileşenlerin geri kazanımı için flotasyonun kullanılmasını içerir. Süreç şunları içerir: zayıf manyetik ayırma-flotasyon-güçlü manyetik ayırma, zayıf manyetik ayırma-güçlü manyetik ayırma-flotasyon ve zayıf manyetik ayırma-yerçekimi ayırma-flotasyon vb. Nadir toprak elementleri içeren karışık demir cevherleri için, demir minerali ağırlıklı olarak hematit ise, bazen indirgeme kavurma-manyetik ayırma-flotasyon işlemi kullanılır. Bu işlem, hematiti geri kazanmak için indirgeme kavurmayı ve nadir toprak minerallerini geri kazanmak için flotasyonu içerir. İndirgeme kavurma işleminden sonra nadir toprak minerallerinin flotasyonu, ayırma indeksini iyileştirir. Alternatif olarak, flotasyon-seçici flokülasyon işlemi de yüksek indeksler elde etmeyi sağlayabilir.