Sumber
Bijih besi utama adalah sulfida , karbonat dan oksida.
Bijih besi sulfida, mineral utama adalah pirit dan pirhotit, tidak pernah digunakan secara langsung untuk produksi besi karena efek melemahnya sulfur pada paduan besi. Di sisi lain, mereka merupakan bahan utama yang penting untuk produksi sulfur dioksida, diperoleh dengan memanggang. Masih ada residu oksida besi ("abu pirit") yang berbentuk bubuk dan mungkin masih mengandung sejumlah sulfur yang menyusahkan, oleh karena itu penggunaannya sebagai bijih besi dapat menimbulkan masalah.[6][7]
Bijih besi karbonat, siderit atau siderosis, FeCO3, yang memberikan oksida pada kalsinasi. Di udara lembap, sideritis berubah menjadi lepidocrocitis atau, lebih jarang, goethitis. Siderit sering dikaitkan dengan pirit, magnesia, kapur, mangan. Kita dapat membedakan besi karbonat spatik, bijih kristal putih, agak kekuningan, sangat tersebar luas, dan sferosiderit, dalam massa bulat, dicampur dengan bahan tanah, jarang di Prancis. Bijih besi dari deposit batubara mengandung arang: warnanya hitam dan mudah dipanggang. Di Inggris dikenal sebagai blackband.[8][9][10][11]
Bijih besi magnetit, spinel ferrimagnetik Fe3O4, adalah mineral besi terkaya dalam logam. Hal ini sering dikaitkan dengan hematit dalam deposit yang sama, tetapi deposit magnetit murni juga diketahui. Berat jenis 5.15, warna hitam, kilau logam, sering disertai dengan kotoran seperti silika, kapur, alumina dan fosfor.[12][13][14]
Bijih besi hematit α-Fe2O3, merupakan komponen terpenting dari mineral besi yang diproses dalam industri baja. Ini memiliki beberapa jenis:
- oligist mengkristal dalam rhombohedra.
- specularite terdiri dari agregat kristal hematit dengan permukaan yang halus seperti cermin.
- hematit merah biasa terjadi pada massa berserat, atau kompak.
- hematit merah oolitik terbentuk dari bola kecil yang diaglomerasi.
- martite adalah pseudomorphs hematit dari magnetit.
Bijih besi maghemite, γ-Fe2O3, adalah bentuk hematit metastabil, α-Fe2O3, yang terbentuk dari magnetit melalui oksidasi progresif. Ini memiliki karakteristik magnetik yang sama dengan magnetit, sedangkan hematit bersifat magnetis lemah. Strukturnya spinel, tetapi dengan kekosongan atom besi.
Bijih besi limonite (atau hematit coklat) adalah campuran dari hidroksida dari besi mikrokristalin. Hidroksida ini merupakan "tutup besi". Ini adalah bijih sedimen yang berisi goethite, dari lepidocrocite dan sejumlah kecil hematit, dari hidroksida dari aluminium, yang merupakan silika koloid, anorganik tanah liat, dari fosfat, dari arsenates, serta senyawa organik. Dalam massa berserat, limonitcukup murni, tetapi ketika terjadi dalam massa padat atau tanah, ia kehilangan nilai bajanya, karena mengandung sulfida (dari besi, juga timbal), fosfat dan arsenat. Di Prancis, ada sedikit limonit, tetapi ditemukan juga di Amerika Serikat, Rusia, dan Skandinavia.
Ilmenit struktur mineral hematit digunakan sebagai pengganti untuk ekstraksi titanium, besi dengan bunga tambahan.
Silikat tidak digunakan untuk ekstraksi besi, karena proses pengayaan yang kompleks. Selain itu, tanpa perlakuan, mereka tidak sesuai dengan penggunaan dalam tanur tinggi karena ketika mereka dalam bentuk pasir mereka tidak memiliki permeabilitas yang diperlukan untuk memungkinkan gas pereduksi bersirkulasi.
Kandungan besi unsur mineral besi utama bervariasi dalam batas-batas khas:
- magnetit  : Fe = 50 - 67%
- hematit  : Fe = 30 - 65%
- limonit  : Fe = 25 - 45%
- siderit  : Fe = 30 - 40%
| Mineral | Rumus kimia | Kandungan besi teoretis dalam mineral (dalam%) | Kandungan besi teoretis setelah kalsinasi (dalam%) |
|---|
| Hematit | Fe2O3 | 69,96 | 69,96 |
| Magnetit | Fe3O4 | 72,4 | 72,4 |
| Magnesioferrite | MgOFe2O3 | 56-65 | 56-65 |
| Goetit | Fe2O3H2O | 62,9 | 70 |
| Hydrogœthite | 3Fe2O34H2O | 60,9 | 70 |
| Limonit | 2Fe2O33H2O | 60 | 70 |
| Siderite | FeCO3 | 48,3 | 70 |
| Pirit | FeS2 | 46,6 | 70 |
| Pyrrhotite | Fe1-xS | 61,5 | 70 |
| Ilmenit | FeTiO3 | 36,8 | 36,8 |
Besi metalik hampir tidak dikenal di permukaan Bumi kecuali sebagai besi-nikel paduan dari meteorit dan bentuk yang sangat jarang xenoliths mantel yang mendalam. Meskipun zat besi adalah unsur yang paling berlimpah keempat dalam kerak bumi, yang terdiri dari sekitar 5%, sebagian besar terikat dalam mineral silikat atau karbonat lebih jarang. Hambatan termodinamika untuk memisahkan besi murni dari mineral-mineral yang tangguh dan energi yang intensif, oleh karena itu semua sumber besi yang digunakan oleh industri manusia mengeksploitasi mineral oksida besi relatif jarang, bentuk utama yang digunakan sedang hematit.
Sebelum revolusi industri, besi sebagian besar diperoleh dari goethite banyak tersedia atau bijih rawa, misalnya selama Revolusi Amerika dan perang-perang Napoleon. Masyarakat prasejarah digunakan laterit sebagai sumber bijih besi. Secara historis, banyak bijih besi dimanfaatkan oleh masyarakat industri telah ditambang dari deposit didominasi hematit dengan nilai lebih dari 60% Fe. Deposit ini biasanya disebut sebagai "bijih pengiriman langsung" atau "bijih alami". Peningkatan permintaan bijih besi, ditambah dengan menipisnya bermutu tinggi bijih hematit di Amerika Serikat, setelah Perang Dunia II menyebabkan perkembangan tingkat rendah sumber bijih besi, terutama pemanfaatan taconite di Amerika Utara. Tingkat rendah sumber bijih besi umumnya memerlukan benefisiasi. Magnetit sering dimanfaatkan karena magnet, dan karenanya mudah dipisahkan dari mineral gangue dan mampu menghasilkan konsentrat bermutu tinggi dengan tingkat yang sangat rendah dari kotoran. Karena kepadatan yang tinggi relatif terhadap gangue hematit silikat terkait, benefisiasi hematit biasanya melibatkan kombinasi dari menghancurkan, gravitasi penggilingan, atau berat pemisahan media, dan flotasi buih silika. Salah satu metode bergantung pada melewati bijih ditumbuk halus di atas penangas larutan yang mengandung bentonit atau agen lainnya yang meningkatkan densitas dari solusi. Saat densitas larutan benar dikalibrasi, hematit akan tenggelam dan fragmen mineral silikat akan mengapung dan dapat dihapus.
Metode penambangan bijih besi berbeda-beda menurut jenis bijih yang ditambang. Ada empat jenis utama dari deposito bijih besi bekerja saat ini, tergantung pada mineralogi dan geologi dari deposito bijih. Ini adalah magnetit, titanomagnetite, hematit besar dan deposito ironstone pisolitic.
Pelet taconite olahan seperti yang digunakan dalam industri pembuatan baja, dengan Triwulan US ditampilkan untuk skala. Banded formasi besi (BIF) yang bermetamorfosis batuan sedimen terdiri dari mineral terutama zat besi dan silika tidur tipis (seperti kuarsa). Sekarang mineral besi mungkin siderit karbonat, tetapi mereka digunakan sebagai bijih besi mengandung oksida atau magnetit hematit [3]. Banded Besi formasi dikenal sebagai taconite di Amerika Utara.Pertambangan BIF melibatkan menghancurkan formasi kasar dan penyaringan, diikuti oleh kasar menghancurkan dan fine grinding untuk menumbuk bijih ke titik di mana magnetit mengkristal dan kuarsa cukup baik bahwa kuarsa yang tertinggal ketika bubuk yang dihasilkan lewat di bawah pemisah magnetik.
Pertambangan melibatkan pergerakan jumlah besar bijih dan limbah. Sampah datang dalam dua bentuk, batuan di tambang (sampah) yang tidak bijih, dan mineral yang tidak diinginkan yang merupakan bagian intrinsik dari batuan bijih sendiri (gangue).Para sampah ditambang dan ditumpuk di tempat pembuangan sampah, dan gangue dipisahkan selama proses benefisiasi dan dibuang sebagai tailing. Tailing taconite sebagian besar kuarsa mineral, yang secara kimia inert. Bahan ini disimpan dalam jumlah besar, kolam menetap air diatur.
Parameter ekonomi kunci untuk bijih magnetit menjadi ekonomi adalah kristalinitas dari magnetit, kelas besi dalam batuan induk BIF, dan unsur-unsur kontaminan yang ada dalam magnetit konsentrat. Rasio ukuran dan strip dari sumber daya magnetit yang paling tidak relevan karena BIF formasi dapat ratusan meter tebal, dengan ratusan kilometer mogok, dan dapat dengan mudah datang ke lebih dari 3.000 juta atau lebih, ton bijih yang terkandung.
Nilai khas dari besi di mana pembentukan besi magnetit-banded menjadi bantalan ekonomi kira-kira 25% Fe, yang umumnya dapat menghasilkan pemulihan 33% sampai 40% dari magnetit berat, untuk menghasilkan lebih berkonsentrasi grading Fe 64% oleh berat badan. Besi magnetit berkonsentrasi bijih khas memiliki kurang dari 0,1% fosfor, silika 3-7% dan kurang dari 3% aluminium.
Ukuran butir dari magnetit dan derajat Percampuran dengan groundmass silika menentukan ukuran menggiling batu yang harus comminuted untuk memungkinkan pemisahan magnetik efisien untuk memberikan konsentrat magnetit yang tinggi kemurnian. Ini menentukan input energi yang dibutuhkan untuk menjalankan operasi penggilingan. Deposito magnetit umumnya paling BIF harus tanah untuk antara 32 dan 45 mikrometer untuk menghasilkan konsentrat magnetit silika rendah. Magnetit umumnya berkonsentrasi nilai lebih dari Fe 63% berat dan fosfor biasanya rendah, aluminium rendah, titanium rendah dan silika yang rendah dan permintaan harga premium.
Saat ini bijih besi magnetit (taconite) ditambang di Minnesota dan Michigan di Amerika Serikat, dan Kanada Timur. BIF bantalan magnetit saat ini ditambang secara luas di Brasil, yang mengekspor jumlah yang signifikan ke Asia, dan ada besi magnetit industri bijih baru lahir dan besar di Australia.:v
Pengiriman langsung (hematit) bijih
Langsung pengiriman bijih besi (DSO) deposito (biasanya terdiri dari hematit) saat ini dieksploitasi di semua benua kecuali Antarktika, dengan intensitas terbesar di Amerika Selatan, Australia dan Asia. Deposito besi bijih hematit paling besar bersumber dari besi formasi diubah terbalut dan akumulasi jarang beku.
Deposito DSO biasanya jarang daripada BIF magnetit-bantalan atau batuan lainnya yang membentuk sumber utama atau rock protolith, tetapi jauh lebih murah untuk tambang dan proses karena mereka memerlukan benefisiasi kurang karena kandungan zat besi yang lebih tinggi. Namun, bijih DSO dapat mengandung konsentrasi signifikan lebih tinggi dari elemen penalti, biasanya yang lebih tinggi fosfor, kadar air (akumulasi sedimen terutama pisolite) dan aluminium (tanah liat dalam pisolites). Ekspor bijih kelas DSO umumnya dalam kisaran 62-64% Fe [kutipan diperlukan].
Deposit bijih magnetit
Kadang-kadang granit dan batuan beku ultrapotassic memisahkan kristal magnetit dan massa bentuk magnetit cocok untuk konsentrasi ekonomi. Sebuah deposit bijih besi Beberapa, terutama di Chili, yang terbentuk dari arus vulkanik yang mengandung akumulasi yang signifikan dari fenokris magnetit.Chili magnetit deposit bijih besi di Gurun Atacama juga telah membentuk akumulasi aluvial magnetit di sungai terkemuka dari formasi tersebut vulkanik.
Beberapa forsiterite magnetit dan deposito hidrotermal telah bekerja pada masa lalu sebagai bermutu tinggi memerlukan deposit bijih besi benefisiasi kecil. Ada beberapa granit terkait deposito alam ini di Malaysia dan Indonesia.
Sumber-sumber lain bijih besi magnetit termasuk akumulasi bijih magnetit metamorf masif seperti di River Savage, Tasmania, dibentuk oleh geser ultramafics ofiolit.
Lain, kecil, sumber bijih besi akumulasi intrusi magmatik di berlapis yang mengandung titanium biasanya bantalan magnetit sering dengan vanadium. Bijih ini membentuk ceruk pasar, dengan spesialisasi smelter digunakan untuk memulihkan besi, titanium dan vanadium. Ini bijih yang beneficiated dasarnya mirip dengan banded pembentukan bijih besi, tetapi biasanya lebih mudah ditingkatkan melalui penghancuran dan penyaringan.Tingkatan titanomagnetite khas berkonsentrasi 57% Fe, Ti 12% dan 0,5% V2O5 [kutipan diperlukan].
Besi adalah logam dunia yang paling umum digunakan - baja, dimana bijih besi adalah bahan utama, yang mewakili hampir 95% dari logam semua digunakan per tahun [2] Hal ini digunakan terutama dalam aplikasi teknik struktural dan dalam tujuan maritim, mobil, dan. umum aplikasi industri (mesin).
Kaya zat besi batuan di seluruh dunia umum, tetapi bijih kelas operasi penambangan komersial didominasi oleh negara-negara yang tercantum dalam tabel samping. Hambatan utama untuk ekonomi untuk deposit bijih besi belum tentu kelas atau ukuran dari deposito, karena tidak terlalu sulit untuk membuktikan secara geologis cukup tonase batu ada. Kendala utama adalah posisi dari bijih besi relatif terhadap pasar, biaya infrastruktur rel untuk mendapatkannya untuk pasar dan biaya energi yang dibutuhkan untuk melakukannya.
Pertambangan bijih besi adalah volume bisnis margin tinggi rendah, sebagai nilai besi secara signifikan lebih rendah dari logam dasar. [5] Hal ini sangat padat modal, dan memerlukan investasi yang signifikan dalam infrastruktur seperti rel untuk transportasi bijih dari tambang ke sebuah kapal barang [5]. Untuk alasan ini, produksi bijih besi terkonsentrasi di tangan beberapa pemain utama.
Dunia produksi rata-rata dua miliar ton metrik bijih mentah per tahun. Produsen terbesar di dunia bijih besi adalah penambangan perusahaan Vale Brasil, diikuti oleh Anglo-Australia BHP Billiton dan perusahaan Rio Tinto Group. Sebuah pemasok Australia lebih lanjut, Fortescue Metals Group Ltd telah membantu membawa produksi Australia untuk kedua di dunia.
Perdagangan yg berlayar di laut dalam bijih besi, yaitu, bijih besi untuk dikirim ke negara-negara lain, 849m ton pada tahun 2004 [5]. Australia dan Brasil mendominasi perdagangan yg berlayar di laut, dengan 72% dari pasar. [5] BHP, Rio dan Vale kontrol 66% dari pasar ini di antara mereka [5].
Di Australia besi bijih menang dari tiga sumber utama: pisolite "saluran besi deposito" bijih diturunkan oleh erosi mekanis besi primer banded formasi dan akumulasi di saluran aluvial seperti di Pannawonica, Australia Barat; dan pembentukan metasomatically-diubah besi dominan banded terkait bijih seperti di Newman, Range Chichester, Range Hamersley dan Koolyanobbing, Australia Barat. Jenis lain dari bijih yang datang ke permukaan baru-baru ini, seperti hardcaps mengandung besi teroksidasi, misalnya deposito bijih besi laterit di dekat Danau Argyle di Australia Barat.
Cadangan dipulihkan total bijih besi di India sekitar 9.602 juta ton hematit dan 3.408 juta ton magnetit [kutipan diperlukan]. Madhya Pradesh, Karnataka, Jharkhand, Orissa, Goa, Maharashtra, Andhra Pradesh, Kerala, Rajasthan dan Tamil Nadu India adalah produsen utama bijih besi.
Dunia konsumsi bijih besi tumbuh 10% per tahun [kutipan diperlukan] rata-rata dengan konsumen utama sedang Cina, Jepang, Korea, Amerika Serikat dan Uni Eropa.
Cina saat ini konsumen terbesar bijih besi, yang diterjemahkan menjadi produsen baja terbesar di dunia negara produsen. Itu juga merupakan importir terbesar, membeli 52% dari perdagangan yg berlayar di laut dalam bijih besi pada tahun 2004 [5]. Cina diikuti oleh Jepang dan Korea, yang mengkonsumsi sejumlah besar bijih besi mentah dan batu bara metalurgi. Pada tahun 2006, China memproduksi 588 juta ton bijih besi, dengan pertumbuhan tahunan sebesar 38%.
Peletisasi bijih besi
Pelet bijih besi biasanya berbentuk bola berukuran 6–16 mm (0,24–0,63 in) untuk digunakan sebagai bahan baku tanur sembur. Mereka biasanya mengandung 64-72% Fe dan berbagai bahan tambahan yang menyesuaikan komposisi kimia dan sifat metalurgi pelet. Biasanya batu kapur, dolomit dan olivin ditambahkan dan Bentonit digunakan sebagai pengikat.[15][16]
Proses pelletizing menggabungkan pencampuran bahan baku, membentuk pelet dan perlakuan panas memanggang pelet mentah lunak ke bola keras. Bahan mentah digulung menjadi bola, kemudian dibakar di tungku pembakaran atau di jeruji untuk mensinter partikel menjadi bola keras.
Konfigurasi pelet bijih besi sebagai bola yang dikemas dalam tanur tinggi memungkinkan udara mengalir di antara pelet, mengurangi resistensi terhadap udara yang mengalir ke atas melalui lapisan material selama peleburan. Konfigurasi serbuk bijih besi dalam tanur sembur lebih padat dan membatasi aliran udara. Inilah alasan mengapa bijih besi lebih disukai dalam bentuk pelet daripada dalam bentuk partikel yang lebih halus.
- Persiapan bahan baku
Bahan tambahan ditambahkan ke bijih besi untuk memenuhi persyaratan pelet akhir. Hal ini dilakukan dengan menempatkan campuran dalam pelet, yang dapat menampung berbagai jenis bijih dan aditif, dan pencampuran untuk menyesuaikan komposisi kimia dan sifat metalurgi pelet. Secara umum tahapan-tahapan berikut termasuk dalam periode pengolahan ini: konsentrasi/pemisahan, homogenisasi rasio zat, penggilingan, klasifikasi, peningkatan ketebalan, homogenisasi pulp dan penyaringan.
Pembentukan pelet bijih besi mentah, juga dikenal sebagai peletisasi, memiliki tujuan untuk menghasilkan pelet dalam ukuran pita yang sesuai dan dengan sifat mekanik, kegunaan yang tinggi selama tekanan pemindahan, pengangkutan, dan penggunaan. Baik gaya mekanik dan proses termal digunakan untuk menghasilkan sifat pelet yang benar. Dari sudut pandang peralatan, ada dua alternatif untuk produksi industri pelet bijih besi: drum dan piringan pelet.
- Pemrosesan termal
Untuk memberikan ketahanan tinggi mekanika metalurgi pelet dan karakteristik yang sesuai, pelet dikenakan pemrosesan termal, yang melalui beberapa tahap pengeringan, pemanasan awal, pembakaran, setelah pembakaran dan pendinginan. Durasi setiap tahap dan suhu pelet yang dikenakan memiliki pengaruh yang kuat pada kualitas produk akhir.
