Optimisasi Benefisiasi Bijih Besi untuk Produksi Baja Efisien

Benefisiasi Bijih Besi

Bijih besi adalah mineral yang digunakan setelah ekstraksi dan pengolahan untuk produksi besi dan steel. Bijih besi utama biasanya mengandung Fe2O3 (70 % besi, hematite) atau Fe3O4 (72 % besi. magnetite). Bijih biasanya terkait dengan material gangue yang tidak diinginkan. Grade bijih besi biasanya ditentukan oleh total kandungan Fe dalam bijih. Bijih run of mine setelah sizing kering atau basah, jika biasanya mengandung lebih dari 62 % Fe, dikenal sebagai ‘natural ore’ atau ‘direct shipping ore’ (DSO). Bijih ini dapat langsung digunakan dalam produksi besi dan steel. Semua bijih lain memerlukan benefisiasi dan pengolahan tertentu sebelum digunakan dalam produksi besi dan steel.

Proses Upgrade Bijih Besi

Bijih besi low grade tidak dapat digunakan seperti itu untuk produksi besi dan steel dan perlu diupgrade untuk mengurangi kandungan gangue dan meningkatkan kandungan Fe. Proses yang diadopsi untuk meningkatkan kandungan Fe bijih besi dikenal sebagai iron ore beneficiation (IOB).

Namun, bijih besi dari sumber yang berbeda memiliki karakteristik mineralogis unik dan memerlukan perlakuan benefisiasi dan metalurgi spesifik untuk mendapatkan produk terbaik darinya. Juga untuk perlakuan benefisiasi yang efektif, crushing, grinding, dan screening bijih yang efektif diperlukan untuk yang teknologi crushing, grinding, dan screening yang sesuai harus dipekerjakan. Pemilihan perlakuan benefisiasi tergantung pada sifat gangue yang ada dan asosiasinya dengan struktur bijih. Beberapa metode/teknik seperti washing, jigging, magnetic separation, gravity separation, dan flotation dll. digunakan untuk meningkatkan kandungan Fe bijih besi dan untuk mengurangi kandungan ganguenya. Teknik ini digunakan dalam berbagai kombinasi untuk benefisiasi bijih besi. Untuk benefisiasi bijih besi tertentu penekanan biasanya untuk mengembangkan flow sheet yang hemat biaya yang menggabungkan teknik crushing, grinding, screening dan benefisiasi yang diperlukan untuk pengupgrade bijih besi. Flow sheet typikal untuk pabrik benefisiasi bijih besi ditunjukkan dalam Fig 1.

Fig 1 Flow sheet typikal pabrik benefisiasi bijih besi

Beberapa metode/teknik umum yang berlaku untuk pemrosesan bijih besi dijelaskan di bawah ini.

Teknik Crushing, Grinding dan Screening

Tujuan grinding dan regrinding adalah untuk mengurangi bijih menjadi ukuran yang cukup kecil untuk melepaskan dan memulihkan mineral berhenti. Sistem crushing, grinding dan screening pabrik IOB harus dirancang dengan mempertimbangkan persyaratan proses benefisiasi hilir. Unit crushing dapat mencakup primary, secondary, tertiary dan quaternary crushing systems. Jaw, gyratory, cone, dan roll crushers digunakan untuk crushing bijih. Semi autogenous grinding dan autogenous grinding circuits digunakan untuk grinding bijih. Keduarod mills dan ball mills digunakan untuk tujuan ini. Investasi modal dan biaya operasional peralatan grinding tinggi. Oleh karena itu ekonomi memainkan peran besar dalam perencanaan tingkat crushing dan grinding yang dilakukan untuk menyiapkan bijih untuk benefisiasi. Faktor lain yang dipertimbangkan dalam menentukan tingkat crushing dan grinding termasuk nilai konsentrasi bijih, mineraloginya, kekerasan dan kadar kelembaban. Closed circuit grinding meminimalkan over grinding dari bijih yang sangat rapuh yang biasanya ditemukan dalam bijih badan wilayah kita. Semakin besar beban sirkulasi semakin sedikit over grinding partikel.

Washing dan Wet Scrubbing

Proses ini primitif dan banyak digunakan dalam pemrosesan bijih besi lump untuk melepaskan dan menghapus material lateritic yang rapuh dan lunak, material halus dan partikel limonitic clay yang menempel pada bijih. Wet scrubbing juga berguna dalam bijih keras dan pori yang invariable memiliki cavity/pores yang diisi dengan material clay yang perlu dihapus secara besar.

Gravity Separation

Teknik ini digunakan di mana mineral yang mengandung besi bebas dari material gangue yang terkait. Specific gravity mineral yang mengandung besi biasanya lebih tinggi dari specific gravity material gangue. Efektivitas gravity separation sangat bergantung pada crushing dan sizing bijih yang tepat untuk memastikan feed yang tepat ke peralatan gravity separation dan juga penghapusan slime dari peralatan. Sejumlah besar peralatan/proses yang berfungsi berdasarkan prinsip gravity separation tersedia. Beberapa di antaranya dijelaskan di bawah ini.

• Dense media separation – Proses ini juga dikenal sebagai heavy media separation. Proses ini digunakan untuk bijih kasar (rentang ukuran 3mm hingga 50 mm. Ferro-silicon yang digiling dengan ukuran -300 mesh digunakan sebagai suspensi untuk menciptakan parting density 3-3.2 yang cukup untuk material gangue untuk mengapung dan terpisah. Material suspensi dipulihkan dengan menggunakan low intensity magnetic separators (LIMS). Feed untuk dense media separation harus keras dan padat dengan material gangue non pori.
• Heavy media cyclone – Proses ini digunakan untuk bijih besi halus dengan rentang ukuran 0.2mm hingga 6 mm. Separator tipe cyclone menggunakan gaya sentrifugal dan gravitasi untuk memisahkan antara bijih dan material gangue. Ferro-silicon yang digiling dengan ukuran -325 mesh digunakan sebagai media dalam cyclone.
• Jigging – Jigging adalah teknik gravitasi konsentrasi di mana bijih besi dipisahkan menjadi fraksi densitas ringan, fraksi densitas sedang dan fraksi densitas berat. Ukuran fraksi bijih besi yang digunakan untuk jigging adalah 0.5 mm hingga 30mm.
• Spirals – Spiral concentrators adalah perangkat pemisahan film aliran. Operasi umum adalah aliran laminar gravitasi kontinu ke bawah pada permukaan miring. Mekanisme pemisahan melibatkan pola aliran primer dan sekunder. Aliran primer pada dasarnya adalah slurry yang mengalir ke bawah spiral trough di bawah gaya gravitasi. Pola aliran sekunder adalah radial di seluruh trough. Di sini lapisan fluid teratas yang terdiri dari partikel densitas lebih tinggi bergerak menjauh dari pusat sementara lapisan konsentrat terendah dari partikel densitas lebih tinggi bergerak menuju pusat. Spirals memerlukan penambahan air di berbagai titik di sepanjang spiral untuk membantu pencucian bijih besi, yaitu mengangkut gangue ringan dari bijih padat. Jumlah air cuci dan distribusinya di sepanjang spiral trough dapat disesuaikan untuk memenuhi persyaratan operasional. Point control meminimalkan total kebutuhan air dengan mengarahkan air ke dalam pulp yang mengalir pada sudut yang paling efektif. Aplikasi ukuran feed berada dalam rentang 0.3 mm hingga 1 mm. Spirals biasanya dioperasikan pada densitas pulp 25 % hingga 30 % padatan.
• Tables – Tables memiliki rentang aplikasi yang luas dalam perlakuan gravitasi bijih besi. Tables biasanya digunakan dalam cleaning dan scavenging circuits. Aplikasi ukuran feed berada dalam rentang 0.3 mm hingga 1 mm. Spirals biasanya dioperasikan pada densitas pulp 25 % hingga 30 % padatan.
• Multi gravity concentrator – Mereka berada di tahap pengembangan dan dirancang untuk menangani partikel halus dan ultra halus bijih besi. Mereka berguna dalam pemrosesan nilai dari slimes dan tails.
• Cyclones – Cyclones yang digunakan untuk konsentrasi bijih besi ada beberapa jenis. Ini termasuk hydro-cyclone, stub cyclone dan heavy media cyclone. Cyclones hemat biaya dan sederhana dalam konstruksinya. Bagian utama cyclone terdiri dari diameter cyclone, inlet nozzle di titik entri ke feed chamber, vortex finder, cylindrical section dan cone section. Mereka memiliki hubungan geometris yang tepat antara diameter cyclone, inlet area, vortex finder, apex orifice, dan panjang yang cukup yang menyediakan waktu retensi untuk mengklasifikasikan partikel dengan benar. Saat feed masuk ke chamber, rotasi slurry di dalam cyclone dimulai, menyebabkan gaya sentrifugal yang mempercepat gerakan partikel menuju dinding luar. Partikel bermigrasi ke bawah dalam pola spiral melalui cylindrical section dan ke conical section. Pada titik ini partikel dengan massa lebih kecil bermigrasi menuju pusat dan bergerak spiral ke atas dan keluar melalui vortex finder, mengeluarkan melalui overflow pipe. Produk ini, yang mengandung partikel yang lebih halus dan sebagian besar air, disebut overflow dan harus dieluarkan di dekat tekanan atmosfer. Partikel dengan massa lebih tinggi tetap di jalur spiral ke bawah di sepanjang dinding conical section dan secara bertahap keluar melalui apex orifice. Produk ini disebut underflow dan juga harus dieluarkan di dekat tekanan atmosfer.

Magnetic Separation

Teknologi pemisahan magnetik digunakan untuk mengambil keuntungan dari perbedaan dalam properti magnetik untuk memisahkan bijih besi dari material gangue non magnetik yang terkait. Pemisahan magnetik dapat dilakukan dalam lingkungan kering atau basah, meskipun sistem basah lebih umum.

Operasi pemisahan magnetik juga dapat dikategorikan sebagai low atau high intensity. Separator low intensity menggunakan medan magnet antara 1000 hingga 3000 gauss. Teknik low intensity biasanya digunakan pada bijih magnetite sebagai metode pemisahan yang murah dan efektif. Separator high intensity menggunakan medan yang kuat hingga 20,000 gauss. Metode ini digunakan untuk memisahkan bijih besi yang lemah magnetik seperti hematite, dari material gangue non magnetik atau kurang magnetik. Faktor lain yang penting dalam menentukan jenis sistem pemisah magnetik yang digunakan adalah ukuran partikel dan kandungan padatan dari bijih slurry feed.

Biasanya pemisahan magnetik melibatkan tiga tahap pemisahan yaitu (i) cobbling, (ii) cleaning/roughing, dan (iii) finishing. Setiap tahap dapat menggunakan beberapa drum secara berurutan untuk meningkatkan efisiensi pemisahan. Setiap tahap berikutnya bekerja pada partikel yang lebih halus sebagai hasil dari pengeluaran partikel yang terlalu besar dalam pemisahan sebelumnya. Cobblers bekerja pada partikel yang lebih besar dan menolak persentase besar feed sebagai tails.

Beberapa jenis teknologi pemisahan magnetik digunakan. Ini dijelaskan di bawah ini.

• Wet and dry, low intensity magnetic separation (LIMS)
• High gradient magnetic separation (HGMS)
• Wet high intensity magnetic separation (WHIMS)
• Roll magnetic separators untuk pemrosesan bijih magnet lemah
• Induction roll magnetic separation (IRMS) untuk konsentrasi bijih kering

Flotation Process

Flotation process menggunakan teknik di mana partikel dari satu mineral atau kelompok mineral dibuat untuk menempel secara preferensi pada gelembung udara dalam kehadiran reagen kimia. Ini dicapai dengan menggunakan reagen kimia yang bereaksi secara preferensi dengan mineral yang diinginkan. Beberapa faktor penting untuk keberhasilan aktivitas flotation. Ini termasuk konsistensi ukuran partikel, penggunaan reagen yang kompatibel dengan mineral, dan kondisi air yang tidak akan mengganggu penempelan reagen ke mineral atau gelembung udara.

Saat ini flotation terutama digunakan untuk meningkatkan konsentrat yang dihasilkan dari pemisahan magnetik. Flotation untuk digunakan sendirian sebagai metode benefisiasi jarang digunakan.

Reagen kimia yang digunakan terutama terdiri dari tiga kelompok utama yaitu (i) collectors/amines, (ii) frothers, dan (iii) antifoams. Reagen dapat ditambahkan dalam beberapa bentuk yang termasuk solid, liquid emulsion yang tidak bercampur dan solution dalam air. Konsentrasi reagen perlu dikontrol dengan ketat selama conditioning karena menambahkan lebih banyak reagen dari yang diperlukan memperlambat reaksi dan mengurangi efisiensi. Faktor yang mempengaruhi conditioning termasuk campuran yang menyeluruh dan distribusi reagen melalui pulp, kontak berulang antara reagen dan semua partikel bijih yang relevan, dan waktu untuk pengembangan kontak dengan reagen dan partikel bijih untuk menghasilkan reaksi yang diinginkan.