Benefisiasi Bijih Besi Tingkat Rendah dan Proses Jigging

Pemanfaatan Bijih Besi Kadar Rendah dan Proses Jigging

Sumber daya bijih besi semakin dikonsumsi pada tingkat yang dipercepat karena pertumbuhan produksi besi dan baja. Karena alasan ini ketersediaan bijih besi kadar tinggi berkurang dan pasokan bijih besi kadar tinggi ke pabrik besi dan baja menurun tajam. Oleh karena itu, skenario terus bergeser ke arah penggunaan bijih besi kadar rendah dan slime yang menumpuk di lokasi tambang selama bertahun-tahun. Slime yang dibuang ini juga sebenarnya termasuk dalam kategori bijih besi kadar rendah. Juga, beberapa bijih besi memiliki komposisi mineralogi yang kompleks dan tidak menanggapi teknik benefisiasi konvensional. Proses benefisiasi modern memungkinkan pemutakhiran bongkahan, butiran halus dan ultra halus yang efektif dan biaya rendah dari bijih tersebut. Karena bijih besi terdiri dari beberapa komposisi, mineralogi, bentuk, dan ukuran, maka tidak ada pendekatan 'satu ukuran untuk semua' dalam pemanfaatan bijih besi.

Sebagian besar bijih besi 'run-of-mine' (ROM) mengandung persentase besar bahan lain yang perlu dihilangkan melalui proses benefisiasi sebelum bijih mencapai spesifikasi yang dibutuhkan untuk penggunaannya. Tingkat teknik benefisiasi yang digunakan tergantung pada tingkat dan sifat pengencer dan bentuk distribusi gangue dan pengotor dalam struktur bijih. Pembebasan bijih merupakan langkah penting untuk membuatnya responsif terhadap teknik benefisiasi. Untuk pemilihan teknik yang tepat, pertama-tama perlu dilakukan penilaian mineralogi bijih untuk mendapatkan wawasan tentang bijih dan untuk mengetahui asosiasi gangue, dan ukuran butir dll.

Ada beberapa masalah yang berkaitan dengan kategorisasi dan benefisiasi bijih besi kadar rendah. Kesulitan utama dalam pengolahan dan pemanfaatan bijih besi kadar rendah terutama disebabkan oleh karakteristik mineraloginya, sifat lunak dari beberapa bijih, dan kandungan silika atau kandungan aluminanya yang tinggi atau keduanya. Masalah lain yang dapat dikaitkan dengan bijih besi kadar rendah adalah pembebasan yang buruk dan kandungan mineral bantalan hidroksil yang lebih tinggi seperti goetit dan limonit dengan persentase kehilangan pengapian (LOI) yang tinggi. Dalam kasus bijih besi yang terkait dengan pembebasan yang buruk, bijih memerlukan penggilingan halus untuk mendapatkan tingkat pembebasan yang memadai dari mineral besi yang diinginkan dan konstituen gangue.

Pilihan perlakuan benefisiasi tergantung pada sifat gangue yang ada dan hubungannya dengan struktur bijih. Beberapa metode/teknik seperti jigging, pencucian, pemisahan magnetik, pemisahan gravitasi, dan flotasi dll sedang digunakan untuk meningkatkan persentase besi dalam bijih besi dan untuk mengurangi kandungan ganguenya. Teknik ini digunakan dalam berbagai kombinasi untuk pemanfaatan bijih besi.

Bijih besi biasanya diuntungkan dengan menggunakan prinsip-prinsip yang diterapkan dalam pemisahan bahan dengan metode gravitasi, pengapungan, dan magnetik. Pengayaan bijih menggunakan metode konsentrasi gravitasi adalah salah satu teknik tertua dan paling ekonomis. Meskipun kemudian teknik lain seperti pengapungan dan pemisahan magnetik dll juga digunakan untuk benefisiasi bijih tetapi mereka hanya menggantikan sebagian teknik konsentrasi gravitasi dan tidak membuatnya usang. Proses berdasarkan teknik pemisahan gravitasi banyak digunakan dalam benefisiasi bijih besi karena biayanya yang rendah, kemudahan pengoperasian, dan sifatnya yang ramah lingkungan. Teknik konsentrasi gravitasi didasarkan pada kecepatan pengendapan diferensial dari partikel yang berbeda yang membentuk bijih. Kecepatan pengendapan partikel diatur bersama oleh berat (volume dan kepadatan), daya apung, dan gaya hambat. Teknik gravitasi yang paling umum digunakan untuk benefisiasi bijih besi adalah meja goyang, jig, dan spiral. Rentang operasi khas metode konsentrasi gravitasi diberikan pada Gambar 1.

Gbr 1 Rentang operasi umum metode konsentrasi gravitasi

Di beberapa tempat pengurangan pemanggangan bijih hematit kadar rendah dilakukan untuk mengubahnya menjadi bijih magnetik sebelum penerapan metode pemisahan magnetik untuk benefisiasi bijih. Metode lain yang dapat digunakan adalah penggunaan medium padat dalam unggun terfluidisasi gas-padat untuk pengayaan bijih besi. Medium padat yang dipilih dan tekanan gas untuk fluidisasi bergantung pada karakteristik bijih besi yang membutuhkan pengayaan.

Setiap perawatan benefisiasi yang efektif perlu sebagai langkah pertama penghancuran, penggilingan, dan penyaringan bijih yang efektif. Ini adalah langkah penting untuk pembebasan partikel yang diperkaya zat besi. Untuk teknologi penghancuran, penggilingan, dan penyaringan yang sesuai ini harus digunakan. Tujuan penggilingan dan penggilingan ulang adalah untuk mengurangi bijih ke ukuran yang cukup kecil untuk membebaskan dan memulihkan mineral berharga. Sistem penghancuran, penggilingan dan penyaringan untuk benefisiasi bijih besi harus dirancang dengan mempertimbangkan persyaratan proses benefisiasi hilir. Unit penghancur dapat mencakup unit penghancur primer, sekunder, tersier, dan kuartener. Jaw, gyratory, cone, dan roll crusher digunakan untuk penghancuran bijih. Sirkuit penggilingan semi autogenous dan penggilingan autogenous umumnya digunakan untuk penggilingan bijih. Baik rod mill maupun ball mill digunakan untuk tujuan ini. Investasi modal dan biaya operasi peralatan penggilingan tinggi. Oleh karena itu ekonomi memainkan peran utama dalam perencanaan tingkat penghancuran dan penggilingan yang dilakukan untuk menyiapkan bijih untuk pemanfaatannya. Faktor lain yang dipertimbangkan dalam menentukan tingkat penghancuran dan penggilingan meliputi konsentrasi nilai bijih, mineraloginya, kekerasan dan kadar air. Penggilingan sirkuit tertutup meminimalkan penggilingan bijih yang sangat rapuh. Semakin banyak beban resirkulasi, semakin sedikit penggilingan partikel yang berlebihan.

Proses jigging

Proses jigging adalah proses pemekatan bijih yang dilakukan pada suatu fluida yang keefektifannya bergantung pada perbedaan densitas partikel mineral granular. Ini terdiri dari pemisahan partikel menjadi lapisan dengan berat jenis yang berbeda diikuti dengan penghapusan lapisan yang terpisah. Pemekatan dengan proses jigging berbeda dengan jenis proses pemekatan gravitasi lainnya seperti pemisahan media berat, dimana pemisahan dilakukan secara langsung. Stratifikasi partikel unggun dalam proses konsentrasi jigging dicapai secara bertahap, dan pemisahan menjadi produk direalisasikan setelah waktu tertentu.

Proses jigging adalah salah satu metode pemisahan gravitasi di mana partikel biasanya berukuran sama, sering dihancurkan dan disaring sebelum diumpankan di atas jig bed. Meskipun ada banyak variasi dalam desain jig, prinsip dasarnya tetap sama. Proses jigging menggunakan air sebagai media pemisahan dan dapat diaplikasikan pada mineral, bijih, slag serta material lain yang memiliki perbedaan densitas antara komponen yang diinginkan dan komponen yang tidak diinginkan. Ini sangat efektif dalam kasus di mana perbedaan kepadatan potongan lebih dari 4,0 gram per sentimeter kubik (g/cc).

Jigging adalah proses penyortiran bahan yang berbeda dalam bijih dalam cairan dengan stratifikasi, berdasarkan pergerakan lapisan partikel, yang sebentar-sebentar terfluidisasi oleh pulsasi cairan dalam bidang vertikal. Stratifikasi menyebabkan partikel tersusun berlapis-lapis dengan kerapatan yang meningkat dari atas ke bawah. Susunan partikel ini dikembangkan oleh beberapa gaya yang terus menerus dan bervariasi yang bekerja pada partikel, dan lebih terkait dengan kerapatan partikel daripada kebanyakan metode pemekatan gravitasi lainnya.

Jigging bijih besi untuk pemanfaatannya telah dipraktekkan sejak beberapa dekade. Alasan memilih jigging untuk benefisiasi bijih besi dibandingkan proses lainnya termasuk (i) pemisahan yang relatif mudah, (ii) keuntungan trade-off antara biaya operasi dan hasil yang berkurang relatif terhadap proses medium padat, (iii) kemampuan untuk mengolah bijih yang membutuhkan densitas potong lebih tinggi dari densitas 4.0, dan (iv) karakteristik fisik bijih yang membuat pemisahan medium berat tidak sesuai (misalnya kehilangan media yang tidak dapat diterima dalam pori makroskopik). Penggunaan jig berdenyut udara untuk pemanfaatan bijih besi cukup populer. Hal ini karena air-pulsed jig mampu menghasilkan amplitudo pulsa besar yang dibutuhkan untuk fluidisasi lapisan dalam dari bijih berat, terutama bijih besi bongkahan.

Dalam proses jigging, partikel dimasukkan ke jig bed (biasanya layar) di mana mereka didorong ke atas oleh kolom atau badan air yang berdenyut, mengakibatkan partikel tersuspensi di dalam air. Saat pulsa menghilang, level air kembali ke posisi awal yang lebih rendah dan partikel sekali lagi mengendap di jig bed. Karena partikel terkena energi gravitasi saat berada dalam suspensi di dalam air, partikel dengan kepadatan lebih tinggi mengendap lebih cepat daripada partikel dengan kepadatan lebih rendah, menghasilkan konsentrasi material dengan kepadatan lebih tinggi di bagian bawah, pada jig bed. Partikel sekarang terkonsentrasi menurut kepadatan dan dapat diekstraksi dari jig bed secara terpisah. Dalam hal pemanfaatan bijih besi, bahan yang lebih padat adalah bijih yang diperkaya yang diinginkan dan sisanya harus dibuang sebagai pelampung (atau tailing). Prinsip proses jigging ditunjukkan pada Gambar 2.

Gbr 2 Prinsip proses jigging

Meskipun jig sederhana dalam pengoperasiannya, proses jigging secara keseluruhan agak rumit dan sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor yang saling terkait (variabel atau parameter yang berinteraksi). Faktor-faktor ini secara langsung terkait dengan satu atau lebih sub-proses di mana proses jigging dapat dibagi. Sub-proses utama adalah jig itu sendiri dan unit penggerak yang menyediakan pola pukulan yang telah dirancang sebelumnya, serta, pengumpanan, distribusi umpan, evakuasi material berlapis, dan mekanisme pengangkutan dari jig. Banyak faktor jigging secara inheren dapat dikontrol (variabel yang dimanipulasi), tetapi beberapa faktor yang tidak dapat dikendalikan (variabel gangguan) yang terkait dengan bijih yang akan diolah juga memainkan peran penting dalam proses pemisahan. Ini adalah beberapa alasan dasar yang mempengaruhi kinerja jig. Tempat tidur jig biasanya dibagi menjadi dua zona. Zona konsentrat terdiri dari lapisan bawah, di mana kandungan bijih berat lebih besar dari 95%. Batas ini menunjukkan kualitas konsentrat tertentu.

Ada dua parameter jig utama yang mempengaruhi kinerja jig. Parameter ini adalah (i) bentuk pulsa, dan (ii) periode waktu di mana bijih berdenyut. 'Bentuk nadi' adalah istilah luas yang digunakan untuk menggambarkan banyak hal. Beberapa di antaranya adalah (i) amplitudo pulsa, (ii) frekuensi pulsa, dan (iii) ketajaman pulsa yang biasanya mengacu pada percepatan kolom air pada awal pulsa atau penyimpangannya dari sinusoidal. membentuk. 'Periode waktu' mengacu pada waktu tinggal bijih di jig bed. Dengan bentuk pulsa diatur dengan benar untuk tingkat stratifikasi optimal, masih perlu menyediakan waktu tinggal yang cukup (tergantung pada lebar jig, kedalaman, panjang) untuk memastikan material yang sulit (material halus dan mendekati gravitasi) memiliki waktu untuk bermigrasi ke yang diharapkan. lapisan di tempat tidur.

Telah ditemukan bahwa mengubah bentuk pulsa mempengaruhi laju pemisahan dan kualitas pemisahan. Biasanya perubahan tingkat dan kualitas bekerja melawan satu sama lain dan desain jig yang sukses menggunakan bentuk pulsa yang memberikan pemisahan yang dapat diterima dalam waktu tinggal yang layak secara ekonomi. Oleh karena itu, tantangan saat merancang jig adalah memilih dengan yakin teknologi jig yang berukuran tepat dan menawarkan bentuk pulsa yang memadai untuk memastikan kinerja dan fleksibilitas maksimum.

Untuk pemanfaatan bijih besi, penggunaan jig berdenyut udara lebih populer. Hal ini karena air-pulsed jig mampu menghasilkan amplitudo pulsa besar yang diperlukan untuk fluidisasi lapisan dalam dari bijih berat, terutama bijih besi benjolan. Prinsip dasar air-pulsed jigging adalah injeksi udara bertekanan rendah (kurang dari 1 atmosfer) ke dalam ruang dengan dasar terbuka, untuk mempercepat kolom air melalui lapisan material yang dijigging. Ada dua cara di mana prinsip ini diterapkan. Baik kantong udara melintasi lebar jig di bawah dek layar, atau terletak di satu sisi tempat tidur jig. Implementasi pertama dikenal sebagai jig 'di bawah tempat tidur berdenyut' dan yang kedua sebagai jig 'berdenyut samping'. Penggunaan udara sebagai pengganti beberapa sistem mekanis adalah karena dalam kasus sistem mekanis, daya sesaat diperlukan untuk mempercepat kolom air hingga kecepatan yang diperlukan yang sangat tinggi dalam waktu singkat. Blower yang memasok udara ke penerima beroperasi terus menerus pada penarikan daya rata-rata yang wajar. Blower digunakan untuk suplai udara daripada kompresor atau paket hidraulik karena untuk kebutuhan daya tertentu, perawatan blower lebih mudah daripada kompresor atau paket hidraulik.

Jig berdenyut udara memiliki konstruksi yang terdiri dari dek layar untuk mendukung tempat tidur jig dan memungkinkan pulsa air yang dihasilkan di ruang udara untuk mengangkat tempat tidur ke ketinggian yang dapat diterima untuk bahan tertentu dan air kandang. Air kandang mengalir melalui unggun dengan laju konstan untuk membantu efisiensi pemisahan dan menjaga unggun terfluidisasi lebih lama. Di ujung jig, pelampung mengukur gerakan alas dan menunjukkan ketinggian alas produk. Ketinggian unggun produk merupakan indikasi bagi pengontrol logika yang dapat diprogram (PLC) untuk membuka atau menutup gerbang produk sedikit demi sedikit untuk mengontrol ketinggian unggun produk dalam pita sempit di sekitar nilai yang ditetapkan. Tailing mengalir di atas bendung di ujung jig sementara produk dikumpulkan di hopper di bawah jig. Probe tingkat tinggi dan rendah memulai dan menghentikan pengumpan untuk mengontrol ekstraksi produk. Pulsa dibuat oleh udara yang masuk dan keluar dari ruang udara yang terletak di bawah dek layar. Udara memaksa air di ruang udara turun, menciptakan pulsa di tempat tidur bijih, dan membiarkan udara keluar untuk memungkinkan tempat tidur bijih untuk menetap di dek layar jig sebelum denyut berikutnya dimulai. Udara dihasilkan oleh blower dan disimpan di bejana udara kerja. Katup poppet mengontrol udara yang masuk dan keluar dari ruang udara. Level antarmuka udara/air di ruang udara diukur dengan probe level, yang mengontrol waktu katup poppet untuk menjaga langkah di ruang udara konstan. Diagram skematik khas yang menunjukkan jig dengan aktuasi pulsa udara ditunjukkan pada Gambar 3.

Gbr 3 Diagram skematik tipikal jig dengan aktuasi pulsa udara