Le minerai de manganèse, matière première essentielle dans la production d'acier, la fabrication de batteries et l'industrie chimique, a un impact direct sur les coûts de la chaîne d'approvisionnement et les avantages environnementaux grâce à son efficacité de traitement. Cependant, les modèles de traitement traditionnels sont confrontés à de nombreux défis, notamment la difficulté de traiter les minerais à faible teneur, une consommation énergétique élevée, une usure rapide des équipements et un contrôle complexe de la pollution. Cet article décrit de manière systématique la voie pratique vers des solutions intelligentes en intégrant les flux de processus, les configurations d'équipements et les technologies innovantes.
I. Flux de travail et principaux défis du traitement du minerai de manganèse
1. Flux de traitement et paramètres techniques typiques
Étape de concassage et de criblage : L'utilisation d'une combinaison « concasseur à mâchoires (concassage primaire) + concasseur à cône (concassage secondaire/tertiaire) » réduit la granulométrie du minerai de ≤ 750 mm à 30-50 mm. Par exemple, le concasseur à mâchoires PE-750×1060 atteint une capacité de traitement de 150 à 220 t/h, tandis que le concasseur à cône hydraulique HPT300 contrôle la granulométrie de sortie à 10-30 mm.
Étape de broyage : Les broyeurs à boulets (par exemple, le MQY3785) et les broyeurs verticaux (LM3700) fonctionnent en tandem pour broyer le minerai à une maille de 80 à 200. Parmi ces équipements, les broyeurs à rouleaux haute pression, nouveaux équipements économes en énergie, réduisent la consommation d'énergie de 20 à 30 % par rapport aux broyeurs à boulets traditionnels, ce qui en fait un choix idéal pour l'étape de broyage fin.
Étape d'enrichissement : Selon les propriétés du minerai, les procédés comprennent la séparation gravimétrique, la séparation magnétique (intensité du champ magnétique : 800 à 1 600 kA), la flottation ou des méthodes combinées. Par exemple, un projet indonésien a obtenu des teneurs en concentré de 46 à 50 % grâce à un procédé « concassage en trois étapes + jig » ; un projet sud-africain a obtenu un enrichissement efficace grâce à une combinaison de concasseur à mâchoires C6X, concasseur à cône HST et sableuse VSI6X.
2. Principaux défis techniques
Traitement des minerais à faible teneur : Les méthodes traditionnelles présentent une efficacité de séparation insuffisante pour les minerais dont la teneur en manganèse est inférieure à 15 %, ce qui entraîne un gaspillage de ressources.
Consommation énergétique élevée : La consommation énergétique des broyeurs à boulets représente plus de 30 % des coûts de traitement, ce qui nécessite des mises à niveau technologiques urgentes pour économiser l’énergie.
Usure des équipements : La dureté Mohs de 5 à 6 du minerai de manganèse réduit la durée de vie des marteaux et des chemises du broyeur à 60 % de celle des minerais conventionnels.
Pollution environnementale : Chaque tonne de sulfate de manganèse produite génère 0,8 à 1 tonne de scories de manganèse, qui peuvent contaminer les sols et les cours d’eau en cas de traitement inapproprié.
Complexité du contrôle du procédé : Nécessite la coordination de plus de 10 paramètres, dont la pression différentielle (500-800 Pa), les vibrations (< 2 mm/s) et la température (80-120 °C), avec des taux d’erreur de manipulation pouvant atteindre 15 %.
II. Configuration des équipements de base et mises à niveau intelligentes
1. Optimisation du système de concassage
Équipement de concassage grossier : Concasseur à mâchoires PE-750×1060 avec une granulométrie ≤ 750 mm et une capacité de traitement de 150 à 220 t/h, associé à un alimentateur vibrant 960×3800 pour un approvisionnement uniforme en matériaux.
Équipement de concassage moyen-fin : Concasseur à cône hydraulique HPT300 avec une granulométrie de 10 à 30 mm et une capacité de traitement de 80 à 150 t/h, formant un système de criblage en boucle fermée avec un crible vibrant circulaire 2500×8000.
Application innovante : La station de concassage mobile est dotée d'une conception modulaire, réduisant le temps d'installation de 50 % et s'adaptant aux terrains miniers complexes.
2. Innovation dans le système de broyage et de classification
Broyeur à boulets : Broyeur à boulets à débordement MQY3785 d'une capacité de 80 à 120 t/h, associé à un classificateur à spirale 2400 × 9000 pour former un système en circuit fermé, augmentant l'efficacité du broyage de 20 %.
Broyeur vertical : Le modèle LM3700 est adapté au traitement des poudres fines, avec une capacité de 15 à 30 t/h. La finesse du produit peut atteindre 80 % à -200 mesh.
Broyeur à rouleaux haute pression : Grâce au principe du concassage laminaire, la consommation d'énergie est réduite de 25 % par rapport aux broyeurs à boulets traditionnels, et le surbroyage est réduit de 30 %.
3. Modernisation des équipements de traitement des minéraux
Équipement de séparation magnétique : Des aimants permanents en terres rares augmentent l'intensité du champ magnétique à 1,5 T, permettant ainsi une économie d'énergie de 40 % par rapport aux séparateurs électromagnétiques traditionnels.
Séparateur flottant : La technologie de génération de microbulles augmente les taux de récupération des minéraux de manganèse à grains fins de 10 à 15 %.
Procédé combiné : Les minerais multimétaux utilisent un procédé intégré de « séparation magnétique-flottation », permettant d'atteindre des taux de récupération du manganèse supérieurs à 85 %.
III. Analyse de cas typiques de lignes de production
1. Configuration 300 t/h (usine nationale)
Système d'alimentation : alimentateur vibrant 960 x 3800 + équipement d'alimentation 600 x 600, améliorant l'uniformité de l'alimentation de 30 %.
Système de concassage : 2 concasseurs à mâchoires PE600 x 900 + 2 concasseurs à mâchoires 250 x 1000, atteignant une capacité de traitement de 320 t/h.
Système de classification : classificateur hélicoïdal 2400 x 9000 pour une distribution granulométrique de 75 % à 200 mesh.
Système de séparation magnétique : séparateur magnétique haute intensité associé à un agitateur 3000 x 3000, atteignant une teneur en concentré de 42 %.
2. Configuration de 3 000 tonnes par jour (études de cas internationales)
Projet indonésien : Utilisation d’un procédé de concassage en trois étapes (« concasseur à mâchoires + concasseur à cône + concasseur fin ») associé à un équipement de jigging, permettant d’obtenir une teneur en concentré de 46 à 50 % tout en réduisant la consommation d’énergie par tonne de minerai de 18 %.
Projet sud-africain : Équipé d’un concasseur à mâchoires C6X, d’un concasseur à cône HST et d’un sableur VSI6X, réduisant le taux de défaillance des équipements à moins de 5 %.
IV. Tendances du développement technologique et approches intelligentes
1. Tendances du contrôle intelligent
Application du système DCS : Le réglage automatisé des paramètres tels que la pression de concassage (500 à 800 Pa) et la concentration de broyage (65 à 75 %) via des systèmes de contrôle distribués réduit les interventions manuelles de 70 %.
Algorithmes d'optimisation de l'IA : Des modèles de réseaux neuronaux entraînés à partir de données historiques prédisent les pannes d'équipement et ajustent préventivement les paramètres de processus, réduisant ainsi les temps d'arrêt de 40 %.
2. Technologies de fabrication verte
Utilisation complète des résidus : Équipé d'épaississeurs haute performance de 200 t/h, atteignant un taux d'empilement à sec de 90 % des résidus, utilisables comme matériaux de construction ou comme remblai.
Adoption d'équipements écoénergétiques : Les broyeurs à cylindres haute pression, les broyeurs verticaux et autres équipements écoénergétiques représentent désormais 60 % des installations, réduisant la consommation d'énergie par unité de produit de 25 %.
3. Modularisation et production flexible
Station de concassage mobile : Intègre les fonctions de concassage, de criblage et de transport, avec une installation et une mise en service réalisées en 7 jours pour répondre aux besoins des sites miniers éloignés.
Système de changement rapide de matrice : utilise des dispositifs de changement rapide hydrauliques pour remplacer différentes spécifications de maille de tamis en 10 minutes, augmentant ainsi l'efficacité du réglage de la taille des particules du produit de 5 fois.
V. Considérations de sélection et recommandations industrielles
1. Compatibilité des types de minerai
Minerais d'oxyde de manganèse : Privilégier les laveuses à spirale et les cribles vibrants pour éliminer les impuretés argileuses, augmentant ainsi l'efficacité du lavage de 30 %.
Minerais de carbonate de manganèse :
Améliorer le broyage fin pour obtenir une granulométrie de 80 % à 200 mesh, grâce à un procédé en circuit fermé avec broyeurs verticaux et classificateurs.
Minerais polymétalliques :
Recommander un procédé combiné « séparation magnétique-flottation », augmentant la récupération de manganèse de 15 % par rapport aux méthodes à procédé unique.
2. Bilan environnemental et économique
Traitement des résidus : Choisir un épaississeur haute performance d'une capacité de 200 t/h, associé à des filtres-presses pour le recyclage de l'eau, permettant ainsi de réaliser 80 % d'économies d'eau.
Gestion du cycle de vie des équipements : Adopter des revêtements en alliage à haute teneur en chrome pour prolonger la durée de vie des marteaux du concasseur à 1 200 heures, réduisant ainsi les coûts de maintenance de 40 %.
3. Parcours de mise à niveau intelligent
Mise en œuvre progressive : Prioriser le déploiement de systèmes DCS et d’équipements de surveillance en ligne, en introduisant progressivement des modules de maintenance prédictive basés sur l’IA.
Prise de décision basée sur les données : Établir des modèles jumeaux numériques des opérations minières pour optimiser les paramètres de processus par simulation, réduisant ainsi les coûts d’essais-erreurs.
L’industrie du traitement du minerai de manganèse est en pleine transformation, passant d’opérations « extensives » à des opérations « intelligentes et écologiques ». Des solutions innovantes telles que la technologie de broyage à rouleaux haute pression, les systèmes de contrôle DCS et la conception modulaire répondent efficacement aux défis tels que le traitement du minerai à faible teneur, la forte consommation d’énergie et l’usure des équipements. À l’avenir, l’intégration de la 5G et des technologies de l’Internet industriel permettra une automatisation de bout en bout et une utilisation efficace des ressources dans le traitement du minerai de manganèse, assurant ainsi un approvisionnement durable en matières premières pour les industries mondiales.
