Beneficiation Process for Hematite

Beneficiation Process for Hematite

6.4.1 Washability of Hematite

The  separation  methods  of  hematite  include  magnetic   separation,flotation,gravity  separation,etc. These methods can be integrated to form different separation processes.

(1)Gravity  washability.The  density  of  hematite   is   generally  more  than   5.0g/cm³.When  the density  of  common  gangue  minerals  is   3-3.2g/cm³,the  gravity   concentration  criterion  is   1.82-2 and gravity concentration is relatively easy.But in the case of other iron minerals with the density of  4g/cm³,in  relation  to  the  same  gangue  minerals,the  gravity  concentration  criterion  is   1.36- 1.6,which means that gravity concentration is relatively difficult.Gravity concentration is easy for the  coarse-grained  ore  with  free  particle  size  greater  than  0.5mm,but  the  treatment  capacity  and separation efficiency can be significantly reduced for the medium or fine sized ore with free particle size  between  0.15mm  and  0.04mm.Gravity  concentration  is  too  difficult  to  be  used  to  treat  the finely disseminated iron ore with free particle size less than 0.03mm.

(2)Magnetic   washability.Hematite    is   of   weak    magnetic,while    pseudohematite   has    strong magnetism.Pseudohematite  can  be  recovered  in  a  medium  magnetic  separator  of  about   6000- 80000e.Hematite  needs  to  be  recovered  in  a  high  magnetic  separator  of  120000e.Specularite  is between  the  two  and  needs  a  field  strength  of  8000-100000e.Limonite  and  siderite  need  a  high intensity  of more  than  150000e.If there  are  weak  magnetic  silicate  minerals  such  as  garnet  and biotite in gangue minerals,it is difficult to  separate them  from  iron minerals in the high intensity magnetic  field  above  120000e.

(3)Floatability.The    floatability    decreases    as     a    sequence    of    hematite,specularite,siderite, and  limonite.If  the  ore  contains  nonferrous  sulfide  ore,flotation  is  generally  used  to  separate sulfide   ore   from   iron   ore.When   the    ore    contains    calcite,dolomite,magnesite,fluorite,apatite and  other  easily  floating  calcium  and  magnesium  minerals,flotation  method  is  often  used  to separate  them  from  iron  minerals,but  it  is  more  difficult  than  the  former,because  the  fatty  acid collector has poor  selectivity  and  can  also  collect  iron  minerals.In  addition,the  activation  of iron minerals by a large number of metal ions in the pulp and the presence of slime make the selectivity even worse.

6.4.2      Beneficiation Process of Hematite

6.4.2.1    Roasting   &Magnetic   Separation    ProcessRoasting  &magnetic  separation  used  to  be  one  of the  effective  methods  for  the  beneficiation  of hematite  but  caused  environmental  problems.Reduction  roasting  in  shaft  furnace  is  a  mature technique  and  has  long-term  production  practice.It  was  used  to  treat   lump  ore  of  20-75mm.  Rotary kiln was used for the magnetization roasting of 0-20mm but has less production practice.  Powder  ore  is  commonly  concentrated  by  the   combination   of  high-intensity  separation,gravity concentration,flotation  and  other  methods.

In  roasting  process,the  run-of-mine   ore  is   sized  and  roasted,using  magnetic  pulley  to   close the roasting circuit.The main disadvantages of roasting  &magnetic separation process involve high energy  consumption,high production  cost,and high  coercive  force  after  roasting  which may  cause entrainment   and    decrease   the    concentration   index.Therefore,this   kind    of   process    is   being replaced  by   other  combined  processes   such  as  high-intensity  magnetic   separation  and  reverse flotation.

6.4.2.2       Flotation  Processes

Flotation  has  been  paid   increasing   attention  because   of  its   advantages  of  low  size  limit,high separation  speed  and  easy  control.It  is  used  to  concentrate  magnetite  quartzite,hematite  quartzite and  taconite.There  are  four  kinds  of  flotation  processes  for  iron  ore:anionic  positive  flotation, cationic  reverse   flotation,anionic  reverse   flotation,and   selective   flocculation   flotation,in  which positive flotation is mainly used in hematite flotation.

In  anionic  positive  flotation,soybean  oil  fatty  acid  or  its  sulfated  soap,oxidized  paraffin  soap and crude tar oil can be used as collectors while the pulp is regulated to be weak alkaline(pH9- 9.5)by  Na₂CO₃,or  sodium  petroleum   sulfonate  can  be  used  as  collector  in  weak  acid  pulp(pH 6-6.5)regulated  by   sulfate  acid.The  disadvantages  of  anionic  positive   flotation   involve:frequent changes  in  technical  index  due  to  the  poor   adaptability  to  changes  in  ore  type  and  mineral composition,worsening  flotation  operation  conditions  due  to  the   increase  of-10μm  fine  particle content caused by continuous grinding,poor recovery for coarse-grained free iron ore particles and rich  locked  particles.

In  anionic  reverse  flotation,quartz  is  easily  activated  by  Ca²+,Mg²+and  iron  ions,while  the iron  minerals  can  be  effectively  depressed  by  starch,sulfonated  lignin  and  dextrin  if  the  pH  is greater  than  10.Sodium  hydroxide  or  mixed  with  sodium  carbonate  can be  used  as  the  medium regulator.The disadvantages of anionic reverse flotation involve high temperature requirements and difficult filtration caused by starch.

In cationic reverse flotation,alkaline pulp is generally needed to achieve the best depression on iron minerals.At the  same  time,the  surface  of silicate  minerals  is  negatively  charged  and  easy  to interact  with  amine  collectors.The  disadvantages  of  cationic  reverse   flotation  involve  the  big viscosity and difficult treatment of the froth,and its sensitivity to slime.Selective     flocculation     flotation    process(Fig.6.4)uses     cassava      starch,corn     starch,sodium humate  and  hydrolyzed polyacrylamide  are  used  as  flocculants  to  make  iron  minerals  flocculate, and  then  reverse  flotation  is  carried  out  after  removing  dispersed  and  suspended  gangue  slime.  Dispersant   can  be   sodium   hydroxide,water   glass,sodium  hexametaphosphate,etc.Collectors   can be anionic or cationic.

6.4.2.3     Combined     Process     of      High     and     Low      Intensity     Magnetic     Separation

Combined     process     of     high      and     low      intensity     magnetic     separation      as     shown      in     Fig.6.5      is traditionally    used     for     the     mixed     ore     of    magnetite     and     hematite.But     in     the     case     of    gangues contaminated       by       extremely        finely       disseminated       magnetite,the       magnetic        difference       between hematite   and   silicate    gangue   is   so    small   that   they   may   be   mixed   with    each   other   under    certain   field strength,resulting      in       iron-bearing       silicate      misplacement       into       the      iron       concentrate.To       further improve the grade,the concentrate of the high-intensity magnetic separation must be treated by other  methods.In  addition,the  loss  of  fine-grained  iron  minerals(less  than  0.03mm)in  strong magnetic   tailings    is    also    large,so    the   recovery    is    low.

6.4.2.4  Combination  of  High-intensity  Magnetic  Separation  and  Floation

Combination    of    high-intensity     magnetic     separation    and     flotation     is    widely     used     to    replace     high- intensity  magnetic  separation  process  to  improve  the  concentrate  grade  of  hematite.In  this process,the    gangue     minerals    such     as    quartz     and     easy-sliming    chlorite     in    the     ore     are    discharged under    the    condition    of    rough    grinding    by     high-intensity    magnetic    separation.Then    flotation     is    used to   produce    qualified    concentrate    after    the    coarse   concentrate   of   magnetic    separation    is    further   finely ground.

6.4.2.5   Combination   of   Gravity   Concentration,Magnetic   Separation   and   Floation

Combination  process  of  gravity   concentration,magnetic  separation  and  floation  is  used  for  the associated ore of magnetite and hematite,where gravity concentration and magnetic separation are used  to  recover  the  magnetite   first  and  flotation  is  used  to  recover  the  hematite  then.In  this process,staged grinding is adopted and the coarse and fine materials are beneficiated individually.  The process  can be  carried  out  in  the  sequence  of gravity  concentration,magnetic  separation  and anionic  reverse  floatation,or  in  the  sequence  of  magnetic  separation,gravity  concentration  and

anionic  reverse  floatation.Gravity  separation  is  mainly  used  for  the  separation  of  coarse-grained (2-20mm)and    medium-sized    hematite.Massive(>20mm)and    coarse-grained     ores    are    usually processed  by  heavy  medium  or  jigging.Medium  and  fine-grained  ores  are  processed  by  film concentration  methods  such  as  spiral  concentrator,shaking  table  or  centrifugal  concentrator.

6.4.2.6       Preconcentration  of  Hematite  OreHematite    is      sometimes    preconcentrated     by     jigging,heavy     medium     vibrating     chute,or electromagnetic induced roll.The particle  size  is  10-75mm  for  heavy  medium  separation  with  the cutting  density  of  2.7-3g/cm³,and-12mm   for  high-intensity  magnetic  separation  with  the  field intensity   over    1.5-1.7T.