L'acier est le métal le plus utilisé, représentant 95 % de la consommation totale de métaux chaque année. Il est non seulement essentiel au développement industriel, mais il a aussi un impact profond sur nos vies. Du mobilier courant aux automobiles en passant par la construction de ponts, l'acier est omniprésent.
Le minerai de fer est la matière première indispensable à la production d'acier. Pour un responsable d'usine de traitement de minerai, la connaissance des différents types de minerai de fer et des méthodes d'extraction appropriées est essentielle à la maîtrise des coûts et à l'utilisation optimale des ressources. Sandreck, fabricant d'équipements de traitement de minerai, présente dans cet article quatre types de minerai de fer et détaille leurs procédés d'extraction.
Types de minerai de fer
1. Magnétite
La magnétite (Fe₃O₄) possède la plus forte teneur en fer de tous les minerais de fer, pouvant atteindre 72,4 %. Elle peut donc être fondue directement pour produire un acier de haute qualité, pauvre en impuretés. La magnétite présente également un magnétisme naturel puissant. La séparation magnétique permet d'obtenir des concentrés de haute qualité, d'une pureté supérieure à 70 %, ce qui réduit considérablement les coûts de traitement.
La magnétite est généralement noire et sa dureté se situe entre 5,5 et 6,5. Outre son utilisation répandue dans la sidérurgie, elle est également couramment employée dans la production de pigments, de céramiques et de matériaux électroniques. L'Australie, le Brésil, l'Amérique du Nord et la Suède possèdent d'abondantes ressources en magnétite.
2. Hématite
L'hématite (Fe₂O₃) est un minerai de fer important dont la teneur en fer peut atteindre 70 %, mais elle n'est pas magnétique. Lorsque sa teneur en fer dépasse 60 %, cette hématite est qualifiée de « minerai à expédition directe » (DSO) et peut être utilisée directement pour la fusion.
L'hématite peut être rouge, rouge clair ou noire, et sa dureté se situe généralement entre 5,5 et 6,5. Ce minerai sert à la production de fer et est également largement utilisé dans la fabrication de pigments et de bijoux. Les réserves d'hématite sont abondantes et largement réparties, ce qui en fait le minerai de fer le plus important au monde. Les principaux pays producteurs d'hématite sont l'Australie, le Brésil et l'Inde.
3. Limonite
La limonite (FeO(OH)·n(H₂O)) est un mélange de divers minéraux d'oxyde de fer hydratés, comme le minerai de fer aciculaire. Sa teneur en fer est relativement faible, atteignant un maximum d'environ 59,8 %. En raison de sa forte teneur en eau, la limonite nécessite généralement un prétraitement de déshydratation avant fusion.
La limonite se décline en plusieurs couleurs, comme le brun jaunâtre, le brun foncé ou le gris foncé. Sa dureté se situe généralement entre 4 et 5,5. Malgré sa faible qualité, la limonite est encore utilisée dans la production de fer et entre également dans la composition des peintures et dans le secteur de la construction. La limonite est largement répandue, mais les grandes mines sont relativement rares.
En raison de son faible rendement et de sa forte teneur en eau, la limonite a longtemps été utilisée comme minerai de fer de faible qualité. La fusion directe de ce minerai est peu efficace et coûteuse ; il faut d’abord le comprimer en briquettes avant la fonte du fer.
4. Sidérite
La sidérite (FeCO₃) est un minerai de fer carbonaté, souvent associé à d'autres minéraux comme la barytine et le quartz. Sa teneur en fer est relativement faible, atteignant au maximum environ 48,2 %. C'est le minerai de fer le moins riche parmi les principaux types de minerais de fer et il est non magnétique.
La sidérite est généralement grise ou brun jaunâtre et sa dureté se situe entre 3,75 et 4,25. Ce minerai est utilisé dans la production de fer et d'acier. Grâce à sa couleur stable et à sa résistance à la décoloration, il constitue également une excellente matière première pour la fabrication de pigments. Les gisements de sidérite se forment principalement dans des environnements géologiques sédimentaires ou hydrothermaux.
La principale caractéristique de la sidérite est son caractère non magnétique et l'absence d'impuretés nocives telles que le soufre et le phosphore, ce qui permet d'obtenir un produit final de haute pureté. Ce minerai doit être calciné pour décomposer les carbonates et ainsi augmenter sa teneur en fer.
5. Tableau comparatif rapide
| Magnétite | Hématite | Limonite | Sidérite | |
| Teneur en fer | 72.4% | 70% | 59.8% | 48.2% |
| Magnétisme | Fort | Faible naturel | Faible | Non magnétique |
| Dureté | 5.5-6.5 | 5.5-6.5 | 4-5.5 | 3.75-4.25 |
| Couleur | Noir | Rouge, rouge clair | Brun jaunâtre, noir grisâtre | Gris, brun jaunâtre |
Procédés d'extraction du minerai de fer
Le type de minerai de fer détermine le choix du procédé d'extraction, ce qui influe directement sur votre rentabilité. Vous trouverez ci-dessous quatre procédés de valorisation du minerai de fer recommandés pour une extraction efficace.
1. Extraction de la magnétite
Le minerai brut est introduit dans un concasseur à mâchoires pour un concassage grossier, puis dans un concasseur à cône pour un concassage moyen à fin, produisant des particules de minerai de 10 à 20 mm. Le minerai concassé est ensuite introduit dans un broyeur à boulets pour être broyé à une granulométrie de 0,074 à 0,2 mm afin d'assurer la séparation complète des particules de magnétite. La suspension ainsi obtenue est introduite dans un séparateur magnétique pour séparation magnétique et obtention d'un concentré. Enfin, après déshydratation, on obtient un concentré de minerai de fer à haute teneur.
Équipement de base
Équipements de concassage : concasseur à mâchoires (concassage grossier), concasseur à cône (concassage moyen et fin), crible vibrant (calibrage).
Équipements de broyage : broyeur à boulets à treillis, classificateur à spirale.
Équipements de valorisation : séparateur magnétique (magnétisme faible).
Équipements de déshydratation : tamis de déshydratation haute fréquence, filtre-presse à chambres, épaississeur.
2. Extraction d'hématite
Le minerai brut est concassé grossièrement à l'aide d'un concasseur à mâchoires, puis finement concassé par un concasseur à percussion, et enfin broyé dans un broyeur à boulets afin de séparer l'hématite de la chondrite. Après broyage et classification, de la chaux est ajoutée à la suspension pour ajuster le pH. Ensuite, du silicate de sodium et du tanin sont ajoutés comme inhibiteurs (pour inhiber la formation d'hématite). Un précipitant cationique de type éther-amine est ensuite ajouté, et le mélange est vigoureusement agité afin d'assurer un mélange homogène du précipitant et de la suspension.
Enfin, la suspension est introduite dans une machine de flottation à agitation mécanique afin de séparer efficacement l'hématite de la gangue. Le de flottation doit ensuite être filtré et déshydraté pour répondre aux exigences de stockage et de transport.
Équipement de base
Équipements de concassage : concasseur à mâchoires, concasseur à percussion.
Équipements de broyage : broyeur à boulets, hydrocyclone, crible vibrant à haute fréquence.
Équipements de valorisation : cuve de mélange de boues, machine de flottation à agitation mécanique.
Équipements de déshydratation : filtre.
3. Extraction de limonite
Tout d'abord, un laveur de sable à roue est utilisé pour éliminer la boue et les impuretés de sable de la limonite afin d'éviter le colmatage des équipements de traitement ultérieurs. Ensuite, un crible vibrant est utilisé pour séparer le minerai grossier (2-30 mm) conforme aux normes de reconcentration. Ce minerai grossier est introduit dans un jig pour en extraire les veines. On obtient ainsi un concentré brut d'une teneur d'environ 45 %.
Le concentré brut reconcentré est ensuite introduit dans un broyeur à boulets et broyé à une granulométrie de 0,074 mm. Un séparateur magnétique permet ensuite de récupérer les fines particules de limonite, ce qui donne un concentré d'une pureté de 55 à 60 %. Enfin, le concentré est déshydraté par filtration sous pression et est prêt à être utilisé dans la production de fer et d'acier.
Équipement de base
Équipements de prétraitement : concasseur à mâchoires, laveur de sable à roue, crible vibrant autocentrant.
Équipements de tri : jigger.
Équipements de broyage : broyeur à boulets.
Équipements de séparation magnétique : séparateur magnétique puissant.
Équipements de déshydratation : filtre-presse, épaississeur.
4. Extraction de la sidérite
Le minerai brut est concassé à une granulométrie de 8 à 15 mm à l'aide d'un concasseur à mâchoires et d'un concasseur à cône. Il est ensuite introduit dans un séchoir rotatif afin d'atteindre une teneur en humidité superficielle inférieure ou égale à 5 %, ce qui permet d'éviter l'agglomération lors du grillage et, par conséquent, d'augmenter les coûts de traitement ultérieurs. Après séchage, le minerai est introduit dans un four vertical pour éliminer les carbonates de la sidérite et la transformer en magnétite, un matériau fortement magnétique. Après refroidissement, le minerai est extrait par un procédé d'extraction de la magnétite afin d'obtenir le concentré de minerai de fer.
Équipement de base
Équipements de prétraitement : concasseur à mâchoires, concasseur à cône, séchoir à tambour.
Équipements de grillage : four vertical.
Équipements de broyage : broyeur à boulets.
Équipements de valorisation : séparateur magnétique.
Équipements de déshydratation : filtre-presse.
Pour les responsables du traitement des minerais, l'identification des types de minerai de fer est essentielle pour déterminer la valeur minière et développer des techniques de traitement efficaces. Nous espérons que les quatre types de minerai de fer et leurs procédés d'extraction respectifs, décrits dans cet article, vous aideront à optimiser l'utilisation des ressources et l'efficacité minière.
Si vous avez des questions concernant le développement minier ou l'optimisation des procédés, Sandreck se fera un plaisir de vous aider.
