Concassage de minerai de fer et traitement

Étapes du traitement du minerai de fer

Le traitement du minerai de fer est une opération en plusieurs étapes, commençant par l'exploration et l'extraction, suivies du concassage, du criblage et de l'enrichissement. Chaque étape est essentielle pour assurer la récupération efficace du fer du minerai tout en minimisant les déchets.

Exploration et extraction

L'exploration consiste à identifier des gisements de minerai de fer viables au moyen d'études géologiques et de forages. Une fois le gisement localisé, les méthodes d'extraction dépendent de la profondeur et des caractéristiques du minerai. Les deux principales méthodes sont :

Exploitation à ciel ouvert : utilisée pour les minerais proches de la surface. Les engins de terrassement à grande échelle enlèvent les morts-terrains et exposent le minerai, qui est ensuite extrait en grandes quantités.

Exploitation minière souterraine : utilisée pour les gisements de minerai plus profonds. Cette méthode consiste à creuser des puits et des tunnels pour atteindre le minerai, qui est ensuite extrait et ramené à la surface.

Présentation du concassage

Qu'est-ce que le concassage

Le concassage est le processus de réduction de gros morceaux de minerai de fer en morceaux plus petits et plus faciles à gérer. L'objectif principal du concassage est de réduire la taille du minerai pour le rendre apte à un traitement ultérieur, comme l'enrichissement. Le concassage est essentiel car il améliore la surface du matériau, facilitant les processus en aval comme le criblage, la séparation magnétique ou la flottation.

Le processus de concassage du minerai de fer

Le processus de concassage comprend généralement trois étapes : concassage primaire, secondaire et tertiaire. Chaque étape réduit progressivement la taille du minerai, le préparant à l'enrichissement ou à une réduction de taille supplémentaire.

Concassage primaire

Au cours de l'étape de concassage primaire, le minerai est réduit à une taille gérable à l'aide de gros concasseurs, tels que des concasseurs à mâchoires ou des concasseurs giratoires. Ces machines peuvent traiter des tailles d'alimentation aussi grandes que 1 à 2 mètres et les réduire à une taille de 100 à 200 mm.

Concasseurs à mâchoires : fonctionnent en comprimant le minerai entre une plaque fixe et une plaque mobile. Ils sont généralement utilisés pour les minerais durs et de grande taille comme l'hématite et la magnétite.

Concasseurs giratoires : fonctionnent de manière similaire aux concasseurs à mâchoires, mais sont capables de gérer des capacités plus importantes. Ils sont idéaux pour les très gros gisements de minerai.

Concassage secondaire

Le concassage secondaire consiste à réduire davantage la taille du minerai à l'aide de concasseurs à cône ou de concasseurs à percussion. L'objectif est de réduire le minerai à une taille d'environ 30 mm, ce qui le rend apte au broyage ou à un traitement supplémentaire.

Concasseurs à cône : ils fonctionnent en comprimant le minerai entre une pièce en forme de cône et une surface concave, idéale pour les réductions de taille moyenne.

Concasseurs à impact : ils utilisent la force de l'impact pour briser le minerai en morceaux plus petits, généralement utilisés pour les minerais plus tendres comme la limonite.

Concassage tertiaire

Le concassage tertiaire est utilisé pour réduire le minerai en matériau fin, souvent inférieur à 10 mm. Les broyeurs à rouleaux haute pression (HPGR) ou les broyeurs fins sont couramment utilisés.

HPGR : utilise la pression entre deux rouleaux rotatifs pour broyer le minerai en morceaux plus fins, améliorant ainsi l'efficacité énergétique et augmentant la surface des particules.

Broyeurs fins : réduisent encore davantage la taille du minerai, le rendant ainsi adapté à l'enrichissement ou au broyage.

Criblage et classification du minerai de fer

Importance du criblage

Après le concassage, le matériau doit être criblé pour garantir qu'il est de la bonne taille pour le traitement en aval. Le criblage sépare le matériau concassé en différentes fractions de taille, ce qui le rend plus facile à gérer dans le processus de valorisation. Le matériau trié peut ensuite être acheminé vers différentes étapes de traitement en fonction de sa taille.

Équipement utilisé pour le criblage

Tamis vibrants : ils utilisent les vibrations pour tamiser le minerai à travers une série de tamis de plus en plus petits, le triant en différentes catégories de taille.

Tamis rotatifs : tamis cylindriques qui tournent pour séparer le matériau en fonction de sa taille.

Cyclones de classification : ils utilisent les forces centrifuges pour séparer les particules par taille et densité.

Effet sur le traitement en aval

Une classification appropriée garantit que le matériau envoyé aux techniques de valorisation, comme la séparation magnétique ou par gravité, est de la bonne taille. Un criblage inefficace peut entraîner des inefficacités dans la séparation, réduisant ainsi la récupération globale du fer du minerai.

Techniques d'enrichissement après le concassage

Après le concassage et le criblage, le minerai de fer subit plusieurs processus d'enrichissement pour augmenter la concentration de fer et éliminer les impuretés. Les techniques d'enrichissement les plus courantes sont la séparation magnétique, la séparation par gravité et la flottation.

Séparation magnétique

La séparation magnétique est particulièrement efficace pour les minerais de magnétite, compte tenu de leurs fortes propriétés magnétiques. Au cours de ce processus, le minerai broyé passe à travers des champs magnétiques qui attirent les particules magnétiques (magnétite), tandis que les déchets non magnétiques (gangue) sont éliminés.

Rôle du concassage dans la séparation magnétique : Le concassage augmente la surface du minerai, ce qui permet aux séparateurs magnétiques de fonctionner plus efficacement. Un matériau correctement broyé garantit que les particules de magnétite sont entièrement libérées de la roche environnante, améliorant ainsi les taux de récupération.

Séparation par gravité

Les techniques de séparation par gravité utilisent la différence de densité entre le minerai de fer et les minéraux de gangue pour les séparer. Les méthodes courantes comprennent :

• Jigging : utilise de l'eau et une action pulsatoire pour séparer le minerai en fonction de la densité.
• Séparation en milieu dense (DMS) : un milieu liquide de gravité spécifique est utilisé pour séparer le minerai de fer des déchets plus légers.
• Concentrateurs en spirale : des auges en forme de spirale séparent les particules de minerai en fonction de leur densité lorsqu'elles s'écoulent dans un milieu aqueux.

Le succès de la séparation par gravité dépend en grande partie de la taille des particules obtenue lors du broyage. Un concassage efficace permet d'obtenir une répartition granulométrique appropriée, ce qui est essentiel pour une séparation efficace.

Flottation

La flottation est une technique de valorisation utilisée pour les minerais à grains fins, où d'autres méthodes comme la séparation magnétique ou par gravité sont moins efficaces. Dans la flottation, des produits chimiques sont ajoutés à une boue de minerai finement broyé et d'eau pour inciter les particules de fer à adhérer aux bulles d'air, ce qui permet de les séparer des déchets.

Impact de la préparation du minerai sur l'efficacité de la flottation : le concassage et le broyage sont essentiels pour l'efficacité de la flottation. Plus les particules sont fines, mieux elles réagissent à la flottation, car les particules plus petites ont une plus grande surface sur laquelle les réactifs chimiques peuvent agir.