Méthodes et procédés de désulfuration du minerai de fer

Iron ore desulfurization is the process of removing sulfur-bearing minerals and reducing sulfur content in minerai de fer before further beneficiation or ironmaking. Sulfur is an undesirable impurity because excessive sulfur in the feed can negatively affect iron ore concentrate quality, blast furnace operation, and the properties of the final iron and steel products. Therefore, effective desulfurization is an important part of iron ore beneficiation and pretreatment.

The appropriate desulfurization method depends largely on the sulfur content, mineralogical composition, liberation characteristics, magnetic properties, and particle size of the ore. Common methods include magnetic separation, flotation, roasting, hydrometallurgical treatment, and, in some cases, biological treatment or combinations of several processes.

 

Méthodes de désulfuration du minerai de fer

The desulfurization of iron ore mainly improves its quality and reduces environmental emissions during subsequent processing. There are many methods and processes for iron ore desulfurization, including:

Séparation magnétique

Magnetic separation utilizes magnetic properties to separate sulfur-bearing minerals from iron ore. The ore is subjected to a magnetic field, and the sulfur-bearing minerals are attracted to the magnetic surface while the iron ore particles remain unaffected. The separated sulfur-bearing minerals can be further processed or discarded.

Flottation

La flottation est une technique couramment utilisée pour désulfurer le minerai de fer. Dans ce processus, le minerai finement broyé est mélangé à de l'eau et à des produits chimiques, tels que des collecteurs et des mousseurs. De l'air est ensuite insufflé dans le mélange, ce qui permet aux minéraux contenant du soufre de s'attacher aux bulles d'air et de remonter à la surface sous forme d'écume, tandis que les particules de minerai de fer coulent au fond de l'eau. L'écume contenant du soufre peut être retirée, laissant derrière elle du minerai de fer désulfuré.

Torréfaction

Le grillage consiste à chauffer le minerai de fer à des températures élevées en présence d'air ou d'oxygène. Ce processus oxyde le soufre contenu dans le minerai, le transformant en dioxyde de soufre (SO2) ou en d'autres composés soufrés, qui peuvent être facilement séparés du minerai de fer. La torréfaction peut avoir lieu dans un four rotatif, un réacteur à lit fluidisé ou tout autre équipement approprié.

Biological Desulfurization

Les méthodes biologiques consistent à utiliser des micro-organismes pour éliminer sélectivement le soufre du minerai de fer. Certaines bactéries ou certains champignons peuvent oxyder les composés sulfurés du minerai et les transformer en formes solubles qui peuvent être éliminées par lavage. La désulfuration biologique est une approche respectueuse de l'environnement, mais elle est encore en cours de développement et n'a pas encore été largement utilisée à l'échelle industrielle.

Hydrometallurgical Processes

Les méthodes hydrométallurgiques utilisent des agents de lixiviation chimique pour dissoudre et éliminer le soufre du minerai de fer. Un exemple est le processus de lixiviation acide, où le minerai est traité avec une solution acide qui dissout sélectivement les minéraux sulfurés. La solution de lixiviation est ensuite séparée du résidu solide contenant le minerai de fer désulfuré.

Combination Methods

Diverses combinaisons des méthodes susmentionnées peuvent être utilisées pour obtenir une désulfuration efficace, en fonction des caractéristiques spécifiques du minerai de fer et de l'efficacité souhaitée de l'élimination du soufre.

 

Le choix de la méthode de désulfuration dépend de facteurs tels que la teneur en soufre et la minéralogie du minerai de fer, l'efficacité souhaitée de l'élimination du soufre, la viabilité économique du procédé et les considérations environnementales. Des gisements de minerai de fer différents peuvent nécessiter des approches de désulfuration différentes. Il est donc essentiel de procéder à des essais et à des évaluations approfondis pour déterminer la méthode la plus adaptée à un minerai particulier.

 

 

Procédés de désulfuration du minerai de fer

Le processus de désulfuration du minerai de fer associé à la pyrite, la pyrrhotite, comprend le broyage, la désulfuration, le processus combiné de désulfuration par séparation magnétique et flottation, et le processus combiné de désulfuration par torréfaction et séparation magnétique et flottation.

• Minerai de fer à granulométrie fine et à teneur unique en soufre : Il est adapté à l'adoption de procédés de broyage et de désulfuration ;
• Minerais de fer fortement magnétiques contenant divers types de soufre : Le processus de désulfuration combinée séparation magnétique-flottation est approprié ;
• Minerais de fer faiblement magnétiques contenant divers types de soufre : Le processus de désulfuration combiné grillage-séparation magnétique-flottation est approprié.

Technologie associée de désulfuration du minerai de fer et de séparation du fer

1. Broyage par étapes, séparation par étapes, désulfuration et processus de séparation du fer

La finesse de broyage influence considérablement les indicateurs de traitement des minéraux. Les produits ayant des finesses de broyage différentes ont des compositions granulométriques différentes, ce qui affecte la dissociation et la sélection des monomères des minéraux. Le minerai de fer à grains fins nécessite un broyage fin pour dissocier les monomères minéraux. Pour le minerai de fer dont la taille des particules est plus fine et dont la composition en monomères est plus fine, un broyage fin est nécessaire. Dans le cas des minerais contenant un seul type de soufre (pyrite et pyrrhotite), des procédés de broyage et de séparation par étapes sont généralement utilisés pour augmenter la teneur en fer et réduire la teneur en soufre.

 

2. Séparation magnétique-flottation processus combiné de désulfuration et de séparation du fer

La magnétite actuellement sélectionnée en Chine contient une grande quantité de pyrrhotite et de pyrite en raison de la taille fine de ses particules, ce qui rend l'impact négatif de l'agglomération magnétique dans la séparation très évident. Il est de plus en plus difficile d'améliorer la qualité du concentré en s'appuyant sur une seule méthode de séparation magnétique. La combinaison de la séparation magnétique et de la flottation anionique inverse permet d'obtenir des avantages complémentaires dans le processus de séparation du minerai d'aimant, ce qui permet d'améliorer la teneur du concentré de séparation du minerai d'aimant. Le procédé combiné de séparation magnétique et de flottation est l'un des procédés les plus efficaces pour augmenter la teneur en fer et réduire la teneur en soufre du minerai de fer à forte teneur en pyrite en Chine.

 

3. Procédé combiné de désulfuration par torréfaction, séparation magnétique et flottation

Le procédé de séparation magnétique par réduction et grillage du minerai de fer domestique n'a pas été largement utilisé en raison du coût élevé et de la faible teneur du concentré de fer. Ce procédé convient principalement aux minerais de fer présentant d'importantes pertes par combustion, tels que la limonite et la sidérite. Pour le minerai de fer faiblement magnétique à faible teneur théorique et divers types contenant du soufre, il est possible d'obtenir un concentré de minerai de fer à faible teneur en impuretés grâce à un processus combiné de grillage, de séparation magnétique et de flottation, ce qui permet d'améliorer considérablement la qualité du produit.

 

Conclusion

After undergoing desulfurization, iron ore demonstrates significant technical and economic advantages. The process yields multiple measurable benefits:

1. Economic Value Creation

• Increases iron grade by 3-5% on average
• Boosts recovery rates by 5-8 percentage points
• Reduces downstream processing costs by 15-20%

2. Operational Advantages

• Stabilizes blast furnace operations by maintaining sulfur content below 0.02%
• Decreases coke consumption by 8-12% in subsequent ironmaking
• Extends refractory lifespan in smelting equipment

3. Environmental Compliance

• Reduces SOx emissions by 30-50% from subsequent processing
• Lowers energy consumption per ton of output by 10-15%
• Ensures compliance with increasingly stringent emissions regulations

Modern desulfurization methods show particular effectiveness when tailored to specific ore characteristics:

• Flotation achieves 75-85% sulfur removal for sulfide-rich ores
• Combined processes can reach 90%+ desulfurization efficiency
• Emerging biological methods show promise for low-grade deposits

The strategic implementation of these technologies creates sustainable competitive advantages, transforming environmental compliance into economic value while future-proofing operations against evolving regulatory requirements.