Optimasi Bijih Besi Rendah Grade: Teknik Jigging untuk Benefisiasi yang Efektif
Pengolahan Bijih Besi Rendah Grade dan Proses Jigging
Sumber bijih besi dikonsumsi dengan laju yang mempercepat karena pertumbuhan produksi besi dan baja. Karena alasan ini ketersediaan bijih besi tinggi grade berkurang dan pasokan bijih besi tinggi grade ke pabrik besi dan baja menurun secara tajam. Oleh karena itu, skenario secara terus-menerus beralih ke penggunaan bijih besi rendah grade dan slime yang tersimpan di situs tambang selama bertahun-tahun. Slime yang dibuang ini juga, sebenarnya, termasuk dalam kategori bijih besi rendah grade. Juga, beberapa bijih besi memiliki komposisi mineralogi yang kompleks dan tidak merespons teknik pengolahan konvensional. Proses pengolahan modern memungkinkan pengkatan yang efektif dan berbiaya rendah dari bijih lump, fines dan ultra-fines dari bijih tersebut. Karena bijih besi terdiri dari beberapa komposisi, mineralogi, bentuk, dan ukuran, jadi tidak ada pendekatan ‘one size fits all’ untuk pengolahan bijih besi.
Sebagian besar bijih besi ‘run-of-mine’ (ROM) mengandung persentase besar bahan lain yang perlu dihilangkan melalui proses pengolahan sebelum bijih mencapai spesifikasi yang dibutuhkan untuk penggunaannya. Tingkat teknik pengolahan yang digunakan tergantung pada tingkat dan sifat penurun serta bentuk distribusi gangue dan kotoran dalam struktur bijih. Liberasi bijih adalah langkah penting untuk membuatnya responsif terhadap teknik pengolahan. Untuk pemilihan teknik yang sesuai, perlu dilakukan terlebih dahulu penilaian mineralogi bijih sehingga mendapatkan wawasan tentang bijih dan mengetahui asosiasi gangue, dan ukuran butir dll.
Ada beberapa masalah terkait dengan kategorisasi dan pengolahan bijih besi rendah grade. Kesulitan utama dalam pemrosesan dan pemanfaatan bijih besi rendah grade terutama disebabkan oleh karakteristik mineraloginya, sifat lunak beberapa bijih, dan kandungan silica yang tinggi atau kandungan alumina yang tinggi atau keduanya. Masalah lain yang dapat terkait dengan bijih besi rendah grade dapat berupa liberasi yang buruk dan kandungan yang tinggi dari mineral yang mengandung hidroksil seperti goethite dan limonite dengan persentase loss on ignition (LOI) yang tinggi. Dalam kasus bijih besi yang terkait dengan liberasi yang buruk, bijih memerlukan penggerusan halus untuk mendapatkan tingkat liberasi yang memadai dari mineral besi yang diinginkan dan konstituen gangue.
Pilihan perawatan pengolahan tergantung pada sifat gangue yang ada dan asosiasinya dengan struktur bijih. Beberapa metode/teknik seperti jigging, pencucian, pemisahan magnet, pemisahan gravitasi, dan flotation dll. digunakan untuk meningkatkan persentase besi dalam bijih besi dan untuk mengurangi kandungan ganguenya. Teknik ini digunakan dalam kombinasi yang berbeda untuk pengolahan bijih besi.
Bijih besi biasanya diolah menggunakan prinsip-prinsip yang diterapkan dalam pemisahan bahan oleh gravitasi, flotation, dan metode magnetik. Enkristan bijih menggunakan metode konsentrasi gravitasi adalah salah satu teknik tertua dan paling ekonomis. Meskipun kemudian teknik lain seperti flotation dan pemisahan magnet dll. juga digunakan untuk pengolahan bijih tetapi mereka hanya sebagian menggantikan teknik konsentrasi gravitasi dan tidak menjadikannya usang. Proses berdasarkan teknik pemisahan gravitasi secara luas digunakan dalam pengolahan bijih besi karena biaya rendah, kemudahan operasi, dan sifat ramah lingkungan. Teknik konsentrasi gravitasi didasarkan pada kecepatan penurunan yang berbeda dari berbagai partikel yang membentuk bijih. Kecepatan penurunan partikel ditentukan bersama oleh bobot (volume dan densitas), gaya apung, dan gaya drag. Teknik gravitasi yang paling umum digunakan untuk pengolahan bijih besi adalah meja goyang, jig, dan spiral. Rentang operasi tipis dari metode konsentrasi gravitasi diberikan di Fig 1.
Fig 1 Rentang operasi tipis dari metode konsentrasi gravitasi
Di beberapa tempat pangkalan reduksi bijih hematit rendah grade dilakukan untuk mengonversinya menjadi bijih magnetik sebelum penerapan metode pemisahan magnet untuk pengolahan bijih. Metode lain yang dapat digunakan adalah penggunaan medium padat dalam kandang fluidized gas-solid untuk enkristan bijih besi. Medium padat yang dipilih dan tekanan gas untuk fluidisasi tergantung pada karakteristik bijih besi yang memerlukan enkristan.
Perawatan pengolahan yang efektif membutuhkan sebagai langkah pertama penggerusan, penggilingan, dan penyaringan bijih yang efektif. Ini adalah langkah penting untuk liberasi partikel yang kaya besi. Untuk ini teknologi penggerusan, penggilingan, dan penyaringan yang sesuai harus digunakan. Tujuan penggilingan dan penggilingan ulang adalah untuk mengurangi bijih menjadi ukuran yang cukup kecil untuk melepaskan dan memulihkan mineral berharga. Sistem penggerusan, penggilingan dan penyaringan untuk pengolahan bijih besi harus dirancang dengan mempertimbangkan persyaratan proses pengolahan downstream. Unit penggerusan dapat mencakup unit penggerusan primer, sekunder, tersier, dan kuaterner. Crusher jaw, gyratory, cone, dan roll digunakan untuk penggerusan bijih. Sirkuit grinding semi autogenous dan autogenous grinding biasanya digunakan untuk grinding bijih. Keduanya rod 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 untuk tingkat penggerusan dan grinding yang dilakukan untuk menyiapkan bijih untuk pengolahannya. Faktor lain yang dipertimbangkan dalam menentukan tingkat penggerusan dan grinding meliputi konsentrasi nilai bijih, mineraloginya, kekerasan dan kandungan air. Grinding sirkuit tertutup meminimalkan over grinding bijih yang sangat rapuh. Semakin besar beban sirkulasi semakin sedikit over grinding partikel.
Proses Jigging
Proses jigging adalah proses konsentrasi bijih yang dilakukan dalam fluida apa pun yang efektivitasnya bergantung pada perbedaan densitas partikel mineral granular. Ini terdiri dari pemisahan partikel menjadi lapisan dengan gravitasi spesifik yang berbeda diikuti oleh penghapusan lapisan yang terpisah. Konsentrasi dengan proses jigging berbeda dari jenis proses konsentrasi gravitasi lainnya seperti heavy media separation, di mana pemisahan dilakukan secara langsung. Stratifikasi partikel kandang dalam proses konsentrasi jigging dicapai secara bertahap, dan pemisahan menjadi produk terwujud setelah waktu tertentu.
Proses jigging adalah salah satu metode pemisahan gravitasi di mana partikel biasanya berukuran serupa, sering dihancurkan dan disaring sebelum diumpan ke atas kandang jig. Meskipun ada banyak variasi dalam desain jig, prinsip dasar tetap sama. Proses jigging menggunakan air sebagai medium pemisahan dan dapat diterapkan pada mineral, bijih, escak serta bahan apa pun yang memiliki perbedaan densitas antara komponen yang diinginkan dan komponen yang tidak diinginkan. Ini sangat efektif dalam kasus di mana perbedaan cut density lebih dari 4,0 gram per sentimeter kubik (g/cc).
Jigging adalah proses pengurutan berbagai bahan dalam bijih dalam fluida dengan stratifikasi, berdasarkan pada gerakan kandang partikel, yang fluidized secara tidak teratur oleh pulsasi fluida di bidang vertikal. Stratifikasi menyebabkan partikel diatur dalam lapisan dengan densitas yang meningkat dari atas ke bawah. Susunan partikel ini dikembangkan oleh beberapa gaya yang terus-menerus bervariasi yang bekerja pada partikel, dan lebih terkait dengan densitas partikel daripada sebagian besar metode konsentrasi gravitasi lainnya.
Jigging bijih besi untuk pengolahannya dilakukan sejak bertahun-tahun. Alasan memilih jigging untuk pengolahan bijih besi dibandingkan dengan proses lain meliputi (i) pemisahan yang relatif mudah, (ii) trade-off yang menguntungkan antara biaya operasional dan hasil yang dikurangi relatif terhadap proses medium padat, (iii) kemampuan untuk memperlakukan bijih yang memerlukan cut density lebih tinggi dari densitas 4,0, dan (iv) karakteristik fisik bijih yang membuat heavy medium separation tidak sesuai (misalnya, kehilangan media yang tidak dapat diterima dalam pori makroskopis). Penggunaan jig dipulsir udara untuk pengolahan bijih besi cukup populer. Ini karena jig dipulsir udara mampu menghasilkan amplitudo pulsa besar yang diperlukan untuk fluidized kandang bijih berat yang dalam, terutama bijih besi lump.
Dalam proses jigging, partikel diperkenalkan ke dalam kandang jig (biasanya layar) di mana mereka diusir ke atas oleh kolom air atau badan yang berdenyut, resulting in partikel tergantung dalam air. Saat denyutan mereda, tingkat air kembali ke posisi awal yang lebih rendah dan partikel sekali lagi menempel di kandang jig. Saat partikel terpapar energi gravitasi saat tergantung dalam air, yang memiliki densitas lebih tinggi tenggelam lebih cepat daripada yang memiliki densitas lebih rendah, resulting in konsentrasi material dengan densitas lebih tinggi di bawah, pada kandang jig. Partikel sekarang dikonsentrasi menurut densitas dan dapat diekstrak dari kandang jig secara terpisah. Dalam kasus pengolahan bijih besi, material yang lebih padat adalah bijih yang diinginkan yang terkaya dan sisanya perlu dibuang sebagai floats (atau tailings). Prinsip proses jigging ditunjukkan di Fig 2.
Fig 2 Prinsip proses jigging
Meskipun jig sederhana dalam operasi, proses jigging secara keseluruhan cukup rumit dan sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor yang saling terkait (variabel atau parameter interaksi). Faktor-faktor ini secara langsung terkait dengan satu atau lebih dari sub-proses di mana proses jigging dapat dibagi. Sub-proses utama adalah jig itu sendiri dan unit drive yang menyediakan pola denyutan yang dirancang sebelumnya, serta, feeding, distribusi umpan, evakuasi material yang terstratifikasi, dan mekanisme pengangkutan dari jig. Banyak faktor jigging secara inheren dapat dikontrol (variabel manipulasi), tetapi beberapa faktor yang tidak dapat dikontrol (variabel gangguan) yang terkait dengan bijih yang akan diperlakukan juga memainkan peran penting dalam proses pemisahan. Ini adalah beberapa alasan dasar yang mempengaruhi kinerja jig. Kandang jig biasanya dibagi menjadi dua zona. Zona konsentrat terdiri dari lapisan bawah, di mana konten bijih berat harus lebih dari 95 %. Batas ini mewakili kualitas konsentrat tertentu.
Ada dua parameter jig utama yang mempengaruhi kinerja Jigs. Parameter ini adalah (i) bentuk denyutan, dan (ii) periode waktu di mana bijih dipulsir. ‘Bentuk denyutan’ adalah istilah luas yang digunakan untuk menggambarkan banyak hal. Beberapa di antaranya adalah (i) amplitudo denyutan, (ii) frekuensi denyutan, dan (iii) ketajaman denyutan yang biasanya merujuk pada akselerasi kolom air di awal denyutan atau simpangannya dari bentuk sinus. ‘Periode waktu’ merujuk pada waktu tinggal bijih di kandang jig. Dengan bentuk denyutan yang diatur dengan benar untuk tingkat stratifikasi optimum, masih perlu memberikan waktu tinggal yang cukup (bergantung pada lebar, kedalaman, panjang jig) untuk memastikan material yang sulit (partikel halus dan material dekat gravitasi) memiliki waktu untuk bermigrasi ke lapisan yang diharapkan di kandang.
Telah ditemukan bahwa mengubah bentuk denyutan mempengaruhi laju pemisahan dan kualitas pemisahan. Biasanya perubahan laju dan kualitas bekerja satu sama lain dan desain jig yang berhasil menggunakan bentuk denyutan yang memberikan pemisahan yang dapat diterima dalam waktu tinggal yang dapat dipertanggungjawabkan secara ekonomis. Oleh karena itu, tantangan saat merancang jig adalah untuk memilih dengan yakin teknologi jig yang diukur dengan benar dan menawarkan bentuk denyutan yang memadai untuk memastikan kinerja maksimum dan fleksibilitas.
Untuk pengolahan bijih besi, penggunaan jig dipulsir udara lebih populer. Ini karena jig dipulsir udara mampu menghasilkan amplitudo denyutan besar yang diperlukan untuk fluidized kandang bijih berat yang dalam, terutama bijih besi lump. Prinsip dasar jigging dipulsir udara adalah injeksi udara tekanan rendah (kurang dari 1 atmosfer) ke dalam kamar dengan dasar terbuka, untuk mempercepat kolom air melalui kandang material yang di-jigged. Ada dua cara di mana prinsip ini diimplementasikan. Entah kantong udara melintasi lebar jig di bawah dek layar, atau terletak di satu sisi kandang jig. Implementasi pertama dikenal sebagai jig ‘under-bed pulsated’ dan yang kedua sebagai ‘side pulsated’ jig. Penggunaan udara alih-alih sistem mekanis karena dalam sistem mekanis daya instan diperlukan untuk mempercepat kolom air hingga kecepatan yang diperlukan yang sangat tinggi dalam waktu singkat. Blower yang menyediakan udara ke receiver beroperasi secara kontinu pada rata-rata daya yang wajar. Blower digunakan untuk pasokan udara alih-alih kompresor atau paket hidrolik karena untuk kebutuhan daya yang sama, blower lebih mudah dirawat daripada kompresor atau paket hidrolik.
Jig dipulsir udara memiliki konstruksi yang terdiri dari dek layar untuk mendukung kandang jig dan memungkinkan denyutan air yang dihasilkan di kamar udara untuk mengangkat kandang ke ketinggian yang dapat diterima untuk material spesifik dan air hutch. Air hutch mengalir melalui kandang pada laju konstan untuk membantu efisiensi pemisahan dan menjaga kandang fluidized untuk lebih lama. Di akhir jig, sebuah pengambang mengukur denyutan kandang dan menunjukkan ketinggian kandang produk. Ketinggian kandang produk adalah indikasi kepada programmable logic controller (PLC) untuk membuka atau menutup gerbang produk dalam kenaikan kecil untuk mengontrol ketinggian kandang produk dalam selang sempit di sekitar nilai yang ditetapkan. Tailings meluap di weir di akhir jig sementara produk dikumpulkan di hopper di bawah jig. Probe tinggi dan rendah memulai dan menghentikan feeder untuk mengontrol ekstraksi produk. Denyutan dibuat oleh udara yang masuk dan keluar dari kamar udara yang terletak di bawah dek layar. Udara memaksa air di kamar udara ke bawah, membuat denyutan pada kandang batubara, dan membiarkan udara keluar untuk memungkinkan kandang batubara menempel di dek layar jig sebelum denyutan berikutnya dimulai. Udara dihasilkan oleh blower dan disimpan dalam wadah udara kerja. Klep poppet mengontrol udara yang masuk dan keluar dari kamar udara. Tingkat antarmuka air/udara di kamar udara diukur oleh probe tingkat, yang mengontrol waktu klep poppet untuk menjaga denyutan di kamar udara konstan. Diagram skematik tipis yang menunjukkan jig dengan actuasi denyutan udara ditunjukkan di Fig 3.
Fig 3 Diagram skematik tipis jig dengan actuasi denyutan udara
