JP6422037B2

JP6422037B2 - Mineral processing

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Publication number: JP6422037B2
Application number: JP2016526373A
Authority: JP
Inventors: ベインロナーガン，アダム; ジェイムスエヴァンス，ティモシー; タコス，ジョン
Original assignee: Technological Resources Pty Ltd
Current assignee: Technological Resources Pty Ltd
Priority date: 2013-07-17
Filing date: 2014-05-01
Publication date: 2018-11-14
Anticipated expiration: 2034-05-01
Also published as: AU2014292792B2; CN105593386A; WO2015006796A1; AU2014292792A1; CN111621637A; JP2016529396A

Description

鉄を含む材料からの有価鉄成分の物理的乾燥分離方法が開示される。この方法は、排他的にではないが、選鉱くず、金属加工からの廃物、および非磁性鉄を含む材料（例えば、ハードキャップ、針鉄鉱および豆石などの低品位鉱石）に適用可能である。特に、この方法は、非有価成分からの有価鉄成分の磁気分離のための、非磁性鉄を含む材料の調製に関する。 A method for physically dry separation of valuable iron components from materials containing iron is disclosed. This method is applicable, but not exclusively, to beneficiation waste, waste from metalworking, and materials containing non-magnetic iron (eg, low-grade ores such as hard caps, goethite, and bean stone). In particular, this method relates to the preparation of materials containing non-magnetic iron for the magnetic separation of valuable iron components from non-valuable components.

鉄を含む材料からの有価鉄成分の磁気分離は、磁気の作用を受けやすい状態にある有価鉄成分を必要とする。したがって、経済的に加工するには鉄含有量が低すぎると考えられる鉱石貯蔵原料から、磁鉄鉱（Ｆｅ_３Ｏ_４）および赤鉄鉱（Ｆｅ_２Ｏ_３）などの磁鉄を含む材料のさらなる量を回収することに努力が向けられている。 Magnetic separation of valuable iron components from materials containing iron requires valuable iron components that are susceptible to magnetic action. Thus, from ore stocks that are considered too low to be economically processed, an additional amount of materials containing magnetite, such as magnetite (Fe ₃ O ₄ ) and hematite (Fe ₂ O ₃ ) Efforts are being made to recover.

そのようなプロセスの例は、Ｍａｇｎｅｔａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．によって開発され、かつ磁鉄鉱、赤鉄鉱および他の弱磁性鉱物を含有する鉄鉱石の湿潤加工が関与する。より詳しくは、鉱石は、小さな径（典型的に０．６ｍｍ未満）に精製され、かつ一連の磁気ステーションを過ぎたところで水性スラリーに配置され、磁気の作用を受けやすい粒子はステーションで維持される。粒子は、次いで、鉄を含む濃縮物として回収される。 Examples of such processes are described in Magnetization, Inc. Involved in the wet processing of iron ores developed by and containing magnetite, hematite and other weakly magnetic minerals. More specifically, the ore is refined to a small diameter (typically less than 0.6 mm) and placed in an aqueous slurry past a series of magnetic stations, with magnetically susceptible particles maintained at the stations. . The particles are then recovered as a concentrate containing iron.

このプロセスが、可能な限り多くの磁性材料および弱磁性材料の捕捉において経済的であることを確実にするため、磁気ステーションは、約９２０ガウスの磁場で操作される。さらにまた、回収された材料は、分離プロセス間の吸水のため、比較的高い含水量を有する。回収された材料からこの水を除去することは、回収された材料から鉄を抽出するプロセスに、さらなる費用を追加する。 To ensure that this process is economical in capturing as much magnetic and weak magnetic material as possible, the magnetic station is operated with a magnetic field of about 920 gauss. Furthermore, the recovered material has a relatively high water content due to water absorption during the separation process. Removing this water from the recovered material adds additional expense to the process of extracting iron from the recovered material.

鉄鉱石のかなりの体積は、経済的に加工するには低すぎると考えられる鉄含有量を有する。これらの鉱石は、鉱石が溶鉱炉原料として適切であるために典型的に必要とされる６０重量％のＦｅ含有量の閾値未満の範囲の鉄含有量を有する。６０重量％未満の鉄含有量を有する鉄鉱石を利用するためには、６０重量％より高い鉄含有量を有する鉱石とブレンドして、約６０％以上の全鉄含有量を有する冶金プロセス原料を提供する。 A significant volume of iron ore has an iron content that is considered too low for economic processing. These ores have iron contents in the range below the 60 wt% Fe content threshold typically required for ores to be suitable as blast furnace feedstock. To utilize an iron ore having an iron content of less than 60% by weight, a metallurgical process feedstock having a total iron content of about 60% or more is blended with an ore having an iron content higher than 60% by weight. provide.

これによって、６０重量％に近いＦｅを有するいくつかの針鉄鉱（ＦｅＯ（ＯＨ））の利用は可能となるが、大多数の針鉄鉱は非常により低い鉄含有量を有する。特には、針鉄鉱の最大体積は、２０重量％〜５０重量％のＦｅを含んでなる魚卵岩を含んでなる。針鉄鉱の別の形態は、４５重量％〜５５重量％のＦｅを有する低品位豆石を含んでなるが、魚卵岩ほどは豊富ではない。より高いＦｅ含有量（５５重量％〜６０重量％）を有する高品位豆石は、さらに豊富ではない。 This allows the use of some goethite (FeO (OH)) with Fe close to 60% by weight, but the majority of goethite has a much lower iron content. In particular, the maximum volume of goethite comprises goyolite comprising 20 wt% to 50 wt% Fe. Another form of goethite comprises low grade bean stones with 45 wt% to 55 wt% Fe, but not as abundant as gooselite. High grade bean stones with higher Fe content (55 wt% to 60 wt%) are not even abundant.

特に、針鉄鉱のより低い鉄含有量には、より高いシリカおよびアルミナ含有量が付随する。原料中のシリカおよびアルミナ含有量を低下させることは、それらが非有価アウトプットを付与する場合、溶鉱炉または他の鉄もしくは鉄鋼製造プロセスによって加熱および加工するための費用が高いことから、好ましい。 In particular, the lower iron content of goethite is accompanied by higher silica and alumina content. Lowering the silica and alumina content in the feedstock is preferred because they provide a valuable output because of the high cost of heating and processing by blast furnaces or other iron or steel manufacturing processes.

魚卵岩、有価資源を含む針鉄鉱を製造するために、鉄を含まない成分から、鉄を含む成分を分離することによって鉱石を改善する必要がある。針鉄鉱は、磁気の作用を受けない。したがって、針鉄鉱の有価鉄を含む成分は、Ｍａｇｎｅｔａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．によって提案されるような磁気分離技術によって回収することができない。 In order to produce goethite, goethite containing valuable resources, it is necessary to improve the ore by separating components containing iron from components not containing iron. Goethite is not affected by magnetism. Therefore, the component containing valuable iron in goethite is available from Magnetation, Inc. Cannot be recovered by magnetic separation techniques as proposed by

したがって、限定されないが、針鉄鉱を含む低品位鉄鉱石から、ならびに選鉱くずおよび金属加工廃物などの他の鉄を含む材料から、有価鉄成分を回収することを可能にする、経済的に実行可能なプロセスが必要とされている。 Therefore, it is economically feasible, enabling the recovery of valuable iron components from low-grade iron ores including but not limited to goethite and from other iron-containing materials such as beneficiation scrap and metalworking waste Process is needed.

本発明の一態様によると、脈石が豊富な成分から分離可能な鉄が豊富な成分を形成するための、非磁性鉄を含む材料の処理方法であって、（ａ）別々の鉄が豊富な成分および脈石が豊富な成分の形成を引き起こし、かつ（ｂ）鉄が豊富な成分を磁性とさせる、還元条件下で材料を焙焼することによって、非磁性鉄を含む材料を処理するステップを含んでなる方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a method of treating a material comprising non-magnetic iron to form an iron-rich component separable from a gangue-rich component, comprising: (a) a separate iron-rich material Processing a material comprising non-magnetic iron by roasting the material under reducing conditions that causes formation of a galvanic and gangue-rich component and (b) makes the iron-rich component magnetic A method comprising is provided.

還元条件は、少なくとも７０％まで鉄含有成分の金属化を増加させるために、還元条件に鉄を含む材料を暴露するステップを含んでなってもよい。 The reducing conditions may comprise exposing the iron-containing material to reducing conditions to increase the metallization of the iron-containing component by at least 70%.

この方法は、鉄を含む材料の粒径を減少させるステップをさらに含んでもよい。これは、破砕、粉砕または微粉状化によって達成されてもよく、処理前および／または後に実行されてもよい。還元条件下での焙焼による処理に続いて、粒径を減少させる前に、材料を冷却してもよい。 The method may further include reducing the particle size of the iron-containing material. This may be accomplished by crushing, grinding or pulverizing and may be performed before and / or after processing. Following processing by roasting under reducing conditions, the material may be cooled prior to reducing the particle size.

処理および粒径減少に続いて、この方法は、低強度磁場を使用しての、脈石が豊富な成分からの鉄が豊富な成分の乾燥磁気分離をさらに含んでもよい。用語「低強度磁場」は、１０００ガウス未満の磁場を意味するものとして解釈される。 Following processing and particle size reduction, the method may further include dry magnetic separation of the iron-rich component from the gangue-rich component using a low-intensity magnetic field. The term “low strength magnetic field” is taken to mean a magnetic field of less than 1000 gauss.

針鉄鉱において実行される広範な検査研究を通して、本出願人は、高度な金属化（少なくとも６０％）を達成するための還元条件下で鉱石を焙焼するステップによって、非磁性鉱石が磁性の形態に変換されることを観察した。磁気分離技術によって非磁性鉄を含む材料を回収することが可能となったため、これは有意である。しかしながら、より重要なことに、本出願人は、鉱石の有価鉄成分および非有価成分が相分離を生じ、それによって、脈石が豊富な相マトリックス中に分離された鉄が豊富な相が生じることも観察した。 Through extensive inspection studies carried out in goethite, Applicants have found that the non-magnetic ore is in a magnetic form by roasting the ore under reducing conditions to achieve a high degree of metallization (at least 60%). Was observed to be converted. This is significant because the magnetic separation technology made it possible to recover materials containing non-magnetic iron. More importantly, however, Applicants believe that the valuable iron and non-valuable components of the ore undergo phase separation, thereby producing an iron-rich phase separated in a gangue-rich phase matrix. I also observed that.

その後、本出願人は、試験研究によって、焙焼された鉱石は、鉄が豊富な相と脈石が豊富なマトリックスとの間の粒界に沿って好ましく分解することを発見した。したがって、焙焼された鉱石を破砕することによって、磁性の、部分的に金属化された鉄が豊富な粒子が生じ、これは、比較的低い磁場、すなわち、１０００ガウス未満で、脈石が豊富な粒子から乾燥分離することができる。 Thereafter, the Applicant has found, through test studies, that the roasted ore preferably breaks down along the grain boundaries between the iron-rich phase and the gangue-rich matrix. Thus, crushing the roasted ore results in magnetic, partially metallized iron-rich particles that are rich in gangue in a relatively low magnetic field, ie, less than 1000 gauss. Can be separated from the dry particles.

焙焼および磁気分離プロセスが、６０重量％未満のＦｅの鉄含有量を有する非磁性鉄鉱石の貯蔵原料（すなわち、低品位鉱石）、選鉱くず、および金属プロセスからの廃物などの入手可能な非磁性鉄を含む材料の有意な体積に適用可能であることが予想される。しかしながら、鉄鉱石に関して、低品位鉱石を有価資源に改善するために、焙焼および磁気分離プロセスを使用することができることが予想される。 Roasting and magnetic separation processes are available such as non-magnetic iron ore stocks (ie, low grade ore), beneficiation scrap, and waste from metal processes with Fe iron content of less than 60% by weight. It is expected to be applicable to a significant volume of material containing magnetic iron. However, for iron ores, it is expected that roasting and magnetic separation processes can be used to improve low grade ores to valuable resources.

鉄を含む材料の処理条件には、８００℃〜１２００℃の範囲の温度まで鉄を含む材料を焙焼するステップが含まれてもよい。任意に、温度は、８５０℃〜９５０℃の範囲であってもよい。 The processing conditions for the iron-containing material may include roasting the iron-containing material to a temperature in the range of 800 ° C to 1200 ° C. Optionally, the temperature may range from 850 ° C to 950 ° C.

焙焼時間は、別々の鉄が豊富な成分および脈石が豊富な成分の形成を引き起こすために十分であり、かつ鉄が豊富な成分が磁性となるために十分であることを条件として、変更されてもよい。鉄を含む材料は、１分〜３０分の範囲の時間で処理を受けてもよい。処理時間は、５〜３０分の範囲であってもよい。試験の間、約６０分までのより長い焙焼時間も有効であることが発見された。 The roasting time is changed, provided that it is sufficient to cause the formation of separate iron-rich and gangue-rich ingredients and that the iron-rich ingredients are sufficient to become magnetic May be. The material containing iron may be treated in a time ranging from 1 minute to 30 minutes. The processing time may be in the range of 5 to 30 minutes. During the test, longer roasting times up to about 60 minutes have also been found to be effective.

還元条件は強還元であってもよい。例えば、条件は、５０〜１００体積％のＨ_２および０〜５０体積％のＮ_２を含んでなる酸素不足環境を含んでなってもよい。あるいは、必要とされる還元条件を提供するため、酸素分圧を制御するために、ＣＯ、ＣＨ_４（天然ガス）および他のガス状炭化水素を含む燃料ガスの様々な形態が使用されてもよい。 The reduction condition may be strong reduction. For example, the conditions may comprise an oxygen-deficient environment comprising 50-100 volume% H ₂ and 0-50 volume% N ₂ . Alternatively, various forms of fuel gas including CO, CH ₄ (natural gas) and other gaseous hydrocarbons may be used to control the oxygen partial pressure to provide the required reduction conditions. Good.

鉄を含む材料は、針鉄鉱でもよく、かつ鉄が豊富な成分は赤鉄鉱でもよい。 The iron-containing material may be goethite, and the iron-rich component may be hematite.

粒径を減少させるステップには、鉄を含む材料の粒径を、本方法による処理のために適切な径に減少させるステップが関与してもよい。あるいは、これは、脈石が豊富な成分からの分離のために利用可能な、鉄が豊富な成分を製造するための処理の後に、鉄を含む材料の粒径を減少させるステップが関与してもよい。さらなる選択肢において、これには、処理された材料を初期の径減少ステップにリサイクルするか、または処理された材料を別々の径減少ステップに通すかの何れかによって、処理の前および再び後に、粒径を減少させるステップが関与してもよい。任意に、処理された材料は、粒径を減少させる前に冷却される。粒径減少ステップによって、４ｍｍ未満、好ましくは２ｍｍ未満などの粉末様形態を有する鉄を含む材料の粒子が製造され得る。 The step of reducing the particle size may involve reducing the particle size of the material comprising iron to a suitable size for processing by the method. Alternatively, this involves a step of reducing the particle size of the iron-containing material after processing to produce an iron-rich component that is available for separation from the gangue-rich component. Also good. In a further option, this can be done before and after processing, either by recycling the processed material to an initial diameter reduction step or by passing the processed material through a separate diameter reduction step. A step of reducing the diameter may be involved. Optionally, the treated material is cooled before reducing the particle size. The particle size reduction step can produce particles of iron-containing material having a powder-like morphology such as less than 4 mm, preferably less than 2 mm.

径減少ステップは、鉄が豊富な成分と脈石が豊富な成分との間の粒界に沿って鉄を含む材料が分解することを引き起こす径まで、鉄を含む材料の径を減少させるステップを含んでなってもよい。この径減少ステップは、２ｍｍ未満の径を有する鉄が豊富な成分および脈石が豊富な成分の粒子を形成し得る。 The diameter reduction step includes reducing the diameter of the iron-containing material to a diameter that causes the iron-containing material to decompose along the grain boundaries between the iron-rich component and the gangue-rich component. You may include. This diameter reduction step can form particles of an iron rich component and a gangue rich component having a diameter of less than 2 mm.

この方法は、鉄を含む鉱物を、流動床において還元条件に処理するステップが関与してもよい。 The method may involve treating the mineral containing iron to reducing conditions in a fluidized bed.

低強度磁場は、鉄が豊富な成分を脈石が豊富な成分から分離するために配置される。低強度磁場は、１０００ガウス未満、任意に５００ガウス未満の場の強さを有してもよく、１００〜２５０ガウスの範囲にあってもよい。追加的に、分離ステップに続いて、１つ以上のさらなる乾燥磁気分離ステップが実行されてもよい。例えば、乾燥磁気分離ステップからの非有価材料は、磁気分離ステップに直接にリサイクルされてもよく、かつ／または径減少ステップまたは別々の径減少ステップに通して、次いで、乾燥磁気分離ステップまたは別々の乾燥磁気分離ステップに通してもよい。それぞれの乾燥磁気分離ステップの条件（例えば磁気強度）は異なってもよい。 The low intensity magnetic field is arranged to separate the iron rich component from the gangue rich component. The low intensity magnetic field may have a field strength of less than 1000 gauss, optionally less than 500 gauss, and may be in the range of 100-250 gauss. Additionally, following the separation step, one or more additional dry magnetic separation steps may be performed. For example, non-valuable material from a dry magnetic separation step may be recycled directly to the magnetic separation step and / or passed through a diameter reduction step or a separate diameter reduction step and then a dry magnetic separation step or a separate A dry magnetic separation step may be passed. The conditions (for example, magnetic strength) of each dry magnetic separation step may be different.

この方法は、鉄を含む材料に含有される少なくとも８０％の鉄を回収するために、還元条件および分離ステップを制御するステップをさらに含んでもよい。 The method may further include controlling the reduction conditions and the separation step to recover at least 80% iron contained in the iron-containing material.

本発明の別の態様は、冶金プロセスのための鉄含有原料を調製する方法であって、
（ａ）鉄が豊富な成分および脈石が豊富な成分を製造するために、上記の態様による鉄を含む材料を処理するステップと；
（ｂ）脈石が豊富な成分からの鉄が豊富な成分の磁気分離を可能にする粒径まで、処理された鉄を含む材料の径を減少させるステップと；
（ｃ）鉄が豊富な成分を脈石が豊富な成分から分離するために、ステップ（ｂ）によって製造された鉄を含む材料に、磁場を適用するステップと
を含んでなる方法を提供する。 Another aspect of the present invention is a method for preparing an iron-containing raw material for a metallurgical process comprising:
(A) treating the iron-containing material according to the above embodiment to produce an iron-rich component and a gangue-rich component;
(B) reducing the diameter of the treated iron-containing material to a particle size that allows magnetic separation of the iron-rich component from the gangue-rich component;
(C) applying a magnetic field to the iron-containing material produced by step (b) to separate the iron-rich component from the gangue-rich component.

この方法は、冶金容器における冶金処理のための適切な形態に、鉄が豊富な成分を圧密化するステップをさらに含んでもよい。圧密化ステップには、鉄が豊富な成分の凝塊形成、ブリケット化またはペレット化が関与してもよい。 The method may further include consolidating the iron rich component into a suitable form for metallurgical processing in a metallurgical vessel. The consolidation step may involve agglomeration, briquetting or pelleting of iron rich components.

冶金処理は、鉄が豊富な成分の金属化を増加させるプロセスを含んでなってもよい。冶金処理は、鉄が豊富な成分から鉄金属を製造するプロセスを含んでなってもよい。 The metallurgical process may comprise a process that increases the metallization of the iron rich component. The metallurgical process may comprise a process of producing ferrous metal from iron rich components.

概要で明かにされる方法の範囲に含まれる他の何れの形態にもかかわらず、特定の実施形態が、例としてのみ、添付の図面を参照して説明される。 Certain embodiments are described by way of example only and with reference to the accompanying drawings, regardless of any other forms that fall within the scope of the method as outlined in the summary.

図１は、鉄鉱石を処理するための上記方法のフローチャートを示す。FIG. 1 shows a flowchart of the above method for processing iron ore. 図２は、上記方法による処理の前の針鉄鉱の熱段階ＳＥＭ顕微鏡写真である。FIG. 2 is a thermal stage SEM micrograph of goethite before treatment by the above method. 図３は、上記方法による処理の後の針鉄鉱の別の熱段階ＳＥＭ顕微鏡写真であって、脈石が豊富な成分（暗色）のマトリックス相中の鉄が豊富な成分（明色）の分離した相を示す。FIG. 3 is another thermal stage SEM micrograph of goethite after treatment by the above method, with separation of iron-rich component (light color) in matrix phase of gangue-rich component (dark color) Phase.

上記方法の実施形態の以下の記載は、針鉄鉱の加工に関する。しかしながら、この方法は、同一結果を達成するために、加工条件の適切な調節によって、他の鉱石の種類、および鉄を含む材料の他の形態に適用可能であることは認識されるであろう。したがって、以下の記載は、方法の適用範囲を針鉄鉱に限定するものとして解釈されてはならない。 The following description of the method embodiment relates to the processing of goethite. However, it will be appreciated that this method can be applied to other ore types and other forms of materials including iron by appropriate adjustment of processing conditions to achieve the same result. . Accordingly, the following description should not be construed as limiting the scope of the method to goethite.

図１を参照すると、針鉄鉱２は、採掘されたままの鉱石として粉砕機１０に提供され、ここで、針鉄鉱２粒子の径は、下流段階での加工のために適切である４ｍｍ未満の径に減少される。 Referring to FIG. 1, goethite 2 is provided to pulverizer 10 as orally mined ore, where the diameter of goethite 2 particles is less than 4 mm, which is suitable for downstream processing. Reduced to diameter.

下流の加工段階は、還元条件下で針鉄鉱２を処理するステップが関与し、これによって、鉄含有成分は、鉄が豊富な成分および脈石が豊富な成分に分離され、そして鉄が豊富な成分は磁性となる。 The downstream processing stage involves treating goethite 2 under reducing conditions, whereby the iron-containing component is separated into an iron-rich component and a gangue-rich component, and the iron-rich component. The component becomes magnetic.

特に、粉砕機１０を通過した針鉄鉱２は、反応器２０に供給され、これは限定されないが流動床反応器であってよく、これには、ガス供給源３０から還元性ガスが供給される。 In particular, the goethite 2 that has passed through the pulverizer 10 is supplied to the reactor 20, which is not limited to a fluidized bed reactor, and is supplied with a reducing gas from a gas supply source 30. .

反応器２０の条件は、少なくとも６０％の金属化度まで針鉄鉱の減少を引き起こすために選択される。それらの条件は、８００℃より高く、１２００℃までの温度で、強還元条件を使用して、５０〜１００体積％のＨ_２ガスを含んでなる雰囲気によって提供される低酸素分圧環境に、針鉄鉱を暴露するステップを含む。あるいは、必要とされる還元条件を提供するために、酸素分圧を制御するため、ＣＯ、ＣＨ_４（天然ガス）および他の気体状炭化水素を含む燃料ガスの様々な形態を使用してもよい。反応器２０における針鉄鉱粒子の滞留時間は、粒子の径によって制御される。特に、針鉄鉱２粒子は、鉄含有材料が少なくとも６０％の金属化度まで低下するため、ならびに鉄が豊富な成分および脈石が豊富な成分への相分離が生じるために十分な時間で反応器２０に維持される。この時間は、１分〜３０分の範囲にあってもよい。処理時間は５〜３０分の範囲にあってもよいが、６０分までのより長い処理時間も有効であることが発見された。処理の前および後の針鉄鉱の電子顕微鏡検査法像を図２および３に示す。処理の前には、針鉄鉱は、ナノ径結晶の単一相として現れる。しかしながら、処理の後は、比較的純粋な鉄が豊富な相（図３中の明るい色の相）が、脈石が豊富なマトリックス（図３中、より暗い相として示される）中で分離した粒子として形成する。本出願人は、この相分離現象が、処理のために選択される特定の条件によって製造されるものとして理解している。 Reactor 20 conditions are selected to cause goethite reduction to a degree of metallization of at least 60%. Those conditions are higher than 800 ° C., at temperatures up to 1200 ° C., using strong reducing conditions, in a low oxygen partial pressure environment provided by an atmosphere comprising 50-100 volume% H ₂ gas, Including exposing the goethite. Alternatively, various forms of fuel gas including CO, CH ₄ (natural gas) and other gaseous hydrocarbons may be used to control the oxygen partial pressure to provide the required reduction conditions. Good. The residence time of the goethite particles in the reactor 20 is controlled by the particle size. In particular, goethite 2 particles react in sufficient time because the iron-containing material is reduced to a metalization degree of at least 60% and phase separation into iron-rich and gangue-rich components occurs. Maintained in vessel 20. This time may be in the range of 1 minute to 30 minutes. Processing times may range from 5 to 30 minutes, but longer processing times up to 60 minutes have been found to be effective. Electron microscopy images of goethite before and after treatment are shown in FIGS. Prior to processing, goethite appears as a single phase of nano-sized crystals. However, after treatment, the relatively pure iron-rich phase (light colored phase in FIG. 3) separated in a gangue-rich matrix (shown as the darker phase in FIG. 3). Form as particles. Applicants understand that this phase separation phenomenon is produced by the specific conditions selected for processing.

反応器２０からのオフガス３２は、オフガス３２からダストおよび微粒子を除去するための、サイクロン分離器３４などのガス（Ｇ）−固体（Ｓ）分離器に通される。固体を含まないガス流体３８が、サイクロン分離器３４から放出される。これは、処理されてもよく、雰囲気に放出されてもよい。 Off gas 32 from reactor 20 is passed to a gas (G) -solid (S) separator, such as cyclone separator 34, for removing dust and particulates from off gas 32. A solid-free gas fluid 38 is discharged from the cyclone separator 34. This may be processed or released to the atmosphere.

反応器２０からの処理された針鉄鉱粒子は、さらに粒子の径を減少させる、破砕または粉砕段階４０に送達される。本出願人は、処理された粒子が、破砕または粉砕される時、鉄が豊富な相と脈石が豊富な相との間の粒界に沿って分解する傾向を有することを発見した。したがって、破砕段階４０は、脈石が豊富な相からの分離のために利用可能な鉄が豊富な相を製造するために作用する。 Treated goethite particles from reactor 20 are delivered to a crushing or grinding stage 40 that further reduces the particle size. Applicants have discovered that when the treated particles are crushed or crushed, they have a tendency to break down along the grain boundaries between the iron-rich phase and the gangue-rich phase. Thus, the crushing stage 40 serves to produce an iron rich phase that is available for separation from a gangue rich phase.

破砕段階４０から出た、処理された鉱石は、磁気分離段階５０に通される。しかしながら、サイクロン分離器３４においてオフガス３２から除去された固体粒子およびダストは、ライン３６を通して送達され、処理され、かつ破砕された針鉄鉱と組み合わせられて、それも磁気分離ステーション５０を通過する。 The treated ore leaving the crushing stage 40 is passed to a magnetic separation stage 50. However, the solid particles and dust removed from the off-gas 32 in the cyclone separator 34 are delivered through the line 36, combined with the treated and crushed goethite, which also passes through the magnetic separation station 50.

磁気分離段階５０は、脈石が豊富な相から鉄が豊富な相を分離する磁場に、処理され、かつ破砕された粒子を曝露するために構成される。鉄が豊富な相は磁性であり、そして、例えば、それが磁石の表面に誘引されることによって磁場に反応する。次いで、鉄が豊富な粒子は、磁石から回収される。本出願人によって実験された試験研究によると、処理され、かつ破砕された粒子を１０００ガウス未満の磁場に暴露することは、磁石が、処理され、かつ破砕された針鉄鉱に適切な近位に配置される場合、脈石が豊富な相から鉄が豊富な相を分離するのに十分であることが明らかとなった。しかしながら、磁鉄が豊富な粒子は、１００〜２５０ガウスの範囲の磁場で分離され得る。脈石が豊富な相から鉄が豊富な相を分離するために、ドラム磁石が特に適切であることが見出された。鉄が豊富な相がドラムに誘引されると、ドラム磁石は、鉄が豊富な相からの脈石が豊富な相の分離によって作用すると考えられ得る。 The magnetic separation stage 50 is configured to expose the treated and crushed particles to a magnetic field that separates the iron-rich phase from the gangue-rich phase. The iron-rich phase is magnetic and reacts to the magnetic field, for example, by being attracted to the surface of the magnet. The iron rich particles are then recovered from the magnet. According to test studies conducted by the Applicant, exposing processed and crushed particles to a magnetic field of less than 1000 gauss makes the magnet proximal to the processed and crushed goethite. When placed, it was found to be sufficient to separate the iron-rich phase from the gangue-rich phase. However, particles rich in magnetic iron can be separated by a magnetic field in the range of 100-250 Gauss. Drum magnets have been found to be particularly suitable for separating iron-rich phases from gangue-rich phases. As the iron rich phase is attracted to the drum, the drum magnet can be considered to act by the separation of the gangue rich phase from the iron rich phase.

低強度磁場によって、脈石が豊富な相から鉄が豊富な相を分離することが可能であることは、相当により大きい磁場を必要とする従来の磁気分離プロセスを超える重要な改善である。したがって、上記処理プロセスは、磁気分離段階と関連する費用を低下させることを含む、針鉄鉱から鉄を回収することへの全体的な経済的インプットの低下に寄与する。 The ability to separate an iron-rich phase from a gangue-rich phase with a low-intensity magnetic field is a significant improvement over conventional magnetic separation processes that require a much larger magnetic field. Thus, the treatment process contributes to a lower overall economic input to recovering iron from goethite, including reducing the costs associated with the magnetic separation step.

鉄が豊富な相５４は、磁気分離段階５０から、採掘された針鉄鉱に含有される鉄の９０〜９５％を含んでなる還元された鉱石製品として回収される。 The iron rich phase 54 is recovered from the magnetic separation stage 50 as a reduced ore product comprising 90-95% of the iron contained in the mined goethite.

本出願人によって実行される検査研究には、低品位（豆石）針鉄鉱に上記の処理プロセスを受けさせるステップが関与する。特には、処理条件は、鉱石を２ｍｍ未満径に破砕するステップと、流動床反応器において、８００℃を超える温度で、主にＨ_２ガスまたは他の還元性ガスおよび残量のＮ_２ガスの還元雰囲気に鉱石を暴露するステップとを含んでなる。鉱石は、鉄を含む鉱物の６０％を超える金属化を達成するための期間、反応器で維持された。処理された鉱石は、次いで、１０００ガウス未満および１００ガウス程度の低い磁場に曝露することによって磁気分離を受けた。 The inspection studies carried out by the applicant involve the steps of subjecting a low-grade (legumstone) goethite to the treatment process described above. In particular, the processing conditions include the steps of crushing the ore to a diameter of less than 2 mm and in a fluidized bed reactor at a temperature above 800 ° C., mainly H ₂ gas or other reducing gas and the remaining N ₂ gas. Exposing the ore to a reducing atmosphere. The ore was maintained in the reactor for a period of time to achieve more than 60% metallization of minerals including iron. The treated ore was then subjected to magnetic separation by exposure to a magnetic field as low as less than 1000 gauss and as low as 100 gauss.

以下の表は、西オーストラリア州のピルバラ地域（Ｐｉｌｂａｒａｒｅｇｉｏｎ）のＭｅｓａＡ鉱山からの鉄鉱石廃物において実行された試験研究の結果のいくつかの例を示す。特に以下の表は、採掘されたままの鉱石、処理された鉱石、磁気分離ステップから得られる還元された鉱石製品および非磁性廃棄物の鉄、シリカおよびアルミナの含有量を示す。

The following table shows some examples of the results of test studies performed on iron ore waste from the Mesa A mine in the Pilbara region of Western Australia. In particular, the table below shows the iron, silica and alumina content of as-mined ores, treated ores, reduced ore products obtained from magnetic separation steps and non-magnetic waste.

本方法から得られた還元された鉱石製品は、約７９％の鉄含有量を有する。これは、わずかに５０％を超える、すなわち冶金プロセスに用いられる６０％の閾値より十分低い鉄含有量を含有する採掘されたままの鉱石の有意な改善である。したがって、上記の方法は、鉱石を、相当により高い鉄含有量を有する還元された鉱石に改善することが可能である。これは、低品位鉱石を、経済的に有価な資源を形成するために改善することができることを意味する。この方法が、選鉱くず、ハードキャップおよび鉱石廃物流、例えば、豆石および針鉄鉱を含む低品位鉱石を改善するために使用されてもよいことは予想される。この試験研究は、４５％程度の低い鉄含有量を有する鉱石が改善され、鉱石当量基準で６０％を超える鉄を含んでなる製品が形成され得ることを示唆する。 The reduced ore product obtained from this process has an iron content of about 79%. This is a significant improvement of as-mined ore that contains an iron content slightly above 50%, ie well below the 60% threshold used in the metallurgical process. Thus, the method described above can improve the ore to a reduced ore with a much higher iron content. This means that low grade ores can be improved to form economically valuable resources. It is anticipated that this method may be used to improve beneficiation scrap, hard caps and ore waste streams such as low grade ores including bean and goethite. This test study suggests that ores with iron contents as low as 45% can be improved and products comprising more than 60% iron on an ore equivalent basis can be formed.

鉄金属を得るために、（すなわち、１００％まで金属化を増加させることによって）、磁気分離から得られる製品を冶金プロセスの原料として使用する。溶融浴をベースとする冶金プロセスへの原料として製品が使用されてもよいが、製品の比較的微細な粒径は、製品がバードンを通過する還元ガスの流路を詰まらせるため、従来、鉄を含む材料を、溶鉱炉またはロータリー式炉などの還元性ガスに暴露することに依存する冶金プロセスに、それを直接添加することができないことを意味する。したがって、製品は、それが溶鉱炉またはロータリー式炉で使用されることができるように、凝塊形成、ブリケット化またはペレット化プロセスによって、適切に大きさが設定された塊に形成されてもよい。プロセスの範囲は、鉄含有材料の塊原料を形成するために既知である。それらのプロセスは何れも、塊原料を形成するために使用されてもよい。あるいは、製品は、微粉状石炭などにより、羽口を介して溶鉱炉に注入されてもよい。 In order to obtain ferrous metal (ie by increasing the metallization to 100%), products obtained from magnetic separation are used as raw materials for the metallurgical process. Although the product may be used as a raw material for a metallurgical process based on a molten bath, the relatively fine particle size of the product has traditionally been iron because the product clogs the reducing gas flow path through the bardon. Means that it cannot be added directly to metallurgical processes that rely on exposure to reducing gases such as blast furnaces or rotary furnaces. Thus, the product may be formed into a suitably sized mass by agglomeration, briquetting or pelletizing processes so that it can be used in a blast furnace or rotary furnace. A range of processes is known for forming a bulk material of iron-containing material. Any of these processes may be used to form a bulk material. Alternatively, the product may be injected into the blast furnace via the tuyere, such as with pulverized coal.

１つの方法実施形態が記載されたが、本方法が多くの他の形態で具体化されてもよいことを認識するべきである。 Although one method embodiment has been described, it should be appreciated that the method may be embodied in many other forms.

何れかの従来技術刊行物、あるいは既存または典型的プロセスが本明細書において参照される場合、そのような参照は、その刊行物またはプロセスが、オーストラリアまたは他の何れかの国において、当該技術分野において一般的な知識の一部を形成するという容認を構成しないことは理解されるべきである。 Where any prior art publication, or an existing or typical process, is referred to herein, such reference refers to the publication or process in Australia or any other country of the art. It should be understood that it does not constitute an admission that forms part of general knowledge.

以下の請求項および上記記載において、文脈が、言語または必要な意味を表すため、その他の場合を必要とする場合を除き、用語「含んでなる」および「含んでなっている」などの変形は、包括的な意味で使用され、すなわち、明示された特徴の存在を特定化するが、本明細書に開示される装置および方法の様々な実施形態における、さらなる特徴の存在または追加を排除しない。 In the following claims and above, variations such as the terms “comprising” and “comprising” are intended unless the context requires language or any other meaning to express the required meaning. Used in a generic sense, ie, specifying the presence of an explicit feature, but does not exclude the presence or addition of additional features in the various embodiments of the devices and methods disclosed herein.

Claims

脈石が豊富な成分から分離可能な鉄が豊富な成分を形成するための、針鉄鉱の処理方法において、前記針鉄鉱は、ナノ径結晶の単一相を含むものであり、（ａ）鉄が豊富な成分と脈石が豊富な成分との分離形成を引き起こし、かつ（ｂ）前記鉄が豊富な成分を磁性とさせる還元条件下で前記針鉄鉱を焙焼することによって、前記針鉄鉱を処理するステップを含んでなることを特徴とする方法。 In a method for treating goethite to form an iron-rich component that can be separated from a gangue-rich component, the goethite includes a single phase of nano-sized crystals, and (a ) iron by causes a separation formed between the rich component and gangue rich component, and (b) the iron roasting the goethite rich component under conditions place that is a magnetic, the needle A method comprising the step of processing iron ore .

請求項１に記載の方法において、処理条件が、少なくとも６０％まで前記針鉄鉱の金属化を増加させるために、還元条件に前記針鉄鉱を暴露するステップを含んでなることを特徴とする方法。 The method of claim 1, wherein the treatment conditions comprise exposing the goethite to reducing conditions to increase the goethite metallization to at least 60%.

請求項１または２に記載の方法において、前記処理前および／または後に前記針鉄鉱の粒径を減少させるステップをさらに含み得ることを特徴とする方法。 The method according to claim 1 or 2, further comprising the step of reducing the grain size of the goethite before and / or after the treatment.

請求項３に記載の方法において、前記処理および前記処理された針鉄鉱の粒径の減少の後、前記脈石が豊富な成分からの前記鉄が豊富な成分の乾燥磁気分離をさらに含んでなることを特徴とする方法。 4. The method of claim 3, further comprising dry magnetic separation of the iron-rich component from the gangue-rich component after the treatment and reduction of the treated goethite particle size. A method characterized by that.

請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法において、前記処理された針鉄鉱に、前記鉄が豊富な成分を前記脈石が豊富な成分から分離するために選択される１０００ガウス未満の磁場を受けさせることによって、前記鉄が豊富な成分を前記脈石が豊富な成分から分離するステップをさらに含んでなることを特徴とする方法。 5. The method of any one of claims 1-4, wherein the treated goethite is less than 1000 gauss selected to separate the iron-rich component from the gangue-rich component. Separating the iron-rich component from the gangue-rich component by subjecting to a magnetic field.

請求項１乃至５の何れか１項に記載の方法において、前記針鉄鉱を処理するための条件が、８００℃〜１２００℃の範囲の温度で前記針鉄鉱を焙焼するステップを含むことを特徴とする方法。 6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the conditions for treating the goethite include roasting the goethite at a temperature in the range of 800C to 1200C. And how to.

請求項６に記載の方法において、前記針鉄鉱を処理するための条件が、８５０℃〜９５０℃の範囲の温度で前記針鉄鉱を焙焼するステップを含むことを特徴とする方法。 The method of claim 6, a method of conditions for processing the goethite, characterized in that it comprises a step of roasting the goethite at a temperature in the range of 850 ° C. to 950 ° C..

請求項６または７に記載の方法において、前記条件が、５０〜１００体積％のＨ_２ガスおよび０〜５０体積％のＮ_２ガスを含んでなる酸素不足環境を含んでなることを特徴とする方法。 The method according to claim 6 or 7, wherein the condition is characterized by comprising an oxygen deficient environment comprising 50 to 100% by volume of _{H 2} gas and 0-50 vol% of _{N 2} gas Method.

請求項６または７に記載の方法において、前記条件が、必要とされる前記還元条件を提供するため、酸素分圧を制御するために、ＣＯ、ＣＨ_４（天然ガス）または他のガス状炭化水素などの燃料ガスを含む酸素不足環境を含んでなることを特徴とする方法。 The method according to claim 6 or 7, wherein the condition is, for providing the reducing conditions required, in order to control the oxygen partial pressure, CO, CH 4 _(natural gas) or other gaseous hydrocarbons A method comprising an oxygen-deficient environment containing a fuel gas such as hydrogen.

請求項１乃至９の何れか１項に記載の方法において、前記針鉄鉱が、１分〜６０分の範囲の時間で前記処理を受けることを特徴とする方法。 10. The method according to any one of claims 1 to 9 , wherein the goethite is subjected to the treatment for a time in the range of 1 minute to 60 minutes.

請求項６乃至１０の何れか１項に記載の方法において、請求項４に従属する場合、前記径減少ステップが、４ｍｍ未満の径を有する前記針鉄鉱の粒子を調製するステップを含んでなることを特徴とする方法。 11. A method according to any one of claims 6 to 10 , when dependent on claim 4, wherein the diameter reducing step comprises the step of preparing the goethite particles having a diameter of less than 4 mm. A method characterized by.

請求項４乃至１１の何れか１項に記載の方法において、請求項３に従属する場合、前記処理の後の前記針鉄鉱の前記粒径を減少するステップによって、前記鉄が豊富な成分を、前記脈石が豊富な成分から分離して利用できることを特徴とする方法。 The method according to any one of claims 4 to 11, when dependent on claim 3, the step of reducing the particle size of the goethite after the treatment, the iron-rich components, A method characterized in that the gangue can be used separately from abundant components.

請求項１１に記載の方法において、前記径減少ステップが、前記鉄が豊富な成分と前記脈石が豊富な成分との間の粒界に沿って前記処理された針鉄鉱が分解することを引き起こす径まで、前記処理された針鉄鉱を破砕するステップを含んでなることを特徴とする方法。 12. The method of claim 11, wherein the diameter reduction step causes the treated goethite to decompose along a grain boundary between the iron-rich component and the gangue-rich component. A method comprising crushing the treated goethite to a diameter.

請求項１２または１３に記載の方法において、前記径減少ステップによって、２ｍｍ未満の径を有する前記鉄が豊富な成分および前記脈石が豊富な成分の粒子が形成されることを特徴とする方法。 14. A method according to claim 12 or 13 , wherein the diameter reducing step forms particles of the iron-rich component and the gangue-rich component having a diameter of less than 2 mm.

請求項１乃至１４の何れか１項に記載の方法において、前記針鉄鉱に含有される少なくとも８０％の鉄を回収するために、酸素分圧および磁場強度を制御するステップをさらに含んでなることを特徴とする方法。 15. The method according to any one of claims 1 to 14, further comprising controlling oxygen partial pressure and magnetic field strength to recover at least 80% iron contained in the goethite. A method characterized by.

冶金プロセスのための鉄を含む原料を調製する方法において、
（ａ）鉄が豊富な成分および脈石が豊富な成分を製造するために、請求項１または２に記載の針鉄鉱を処理するステップと；
（ｂ）前記脈石が豊富な成分からの前記鉄が豊富な成分の乾燥磁気分離を可能にする粒径まで、前記処理された針鉄鉱の径を減少させるステップと；
（ｃ）前記鉄が豊富な成分を前記脈石が豊富な成分から分離するために、ステップ（ｂ）によって製造された前記処理された針鉄鉱に、磁場を適用するステップと
を含んでなることを特徴とする方法。 In a method of preparing a raw material containing iron for a metallurgical process,
Treating the goethite according to claim 1 or 2 to produce (a) an iron rich component and a gangue rich component;
(B) reducing the diameter of the treated goethite to a particle size that allows dry magnetic separation of the iron-rich component from the gangue-rich component;
(C) applying a magnetic field to the treated goethite produced by step (b) to separate the iron-rich component from the gangue-rich component. A method characterized by.

請求項１６に記載の方法において、冶金容器における冶金処理のための適切な形態に、前記鉄が豊富な成分を圧密化するステップをさらに含んでなることを特徴とする方法。 17. The method of claim 16 , further comprising consolidating the iron-rich component into a suitable form for metallurgical processing in a metallurgical vessel.

請求項１７に記載の方法において、前記圧密化ステップには、前記鉄が豊富な成分の凝塊形成、ブリケット化またはペレット化が関与することを特徴とする方法。 18. The method of claim 17 , wherein the consolidation step involves agglomeration, briquetting or pelleting of the iron-rich component.

請求項１６乃至１８の何れか１項に記載の方法において、前記冶金処理によって、前記鉄が豊富な成分の金属化を増加させることを特徴とする方法。 The method according to any one of claims 16 to 18, by the metallurgical process, wherein the benzalkonium increase the metallization of the iron-rich components.

請求項１６乃至１８の何れか１項に記載の方法において、前記冶金処理によって、前記鉄が豊富な成分から鉄金属を製造することを特徴とする方法。 The method according to any one of claims 16 to 18, wherein said by metallurgical processing, characterized by the Turkey to produce ferrous metals from the iron-rich components.