Characterization of Mertainen Iron Ore Deposit for Mineral Processing

Abstract

In 2006, LKAB tackled a challenging expansion strategy that included studying known iron ore deposits in Northern Sweden to investigate the possibilities of increasing the ore resources and, in an extension, to have the opportunity to mine iron ore at several sites in the future. One of the iron ore deposits under investigation is the Mertainen iron ore deposit, in which magnetite is the main and practically the only ore mineral of economic value. The most important gangue mineral in the ore deposit is dark green actinolite. Magnetite is also locally accompanied by some apatite and calcite.

At LKAB, the iron ore deposits and their amenability with respect to mineral processing have earlier been characterized and evaluated mainly based on the grade of important elements such as iron (Fe), phosphorus (P), vanadium (V) and silicon (Si). However, there are drawbacks when the crude ore shows more complex mineralogy and where a specific element is distributed in several different minerals. There are several challenges with the mineralogy of the Mertainen iron ore deposit. A high amount of SiO₂ including alkali (Na and K) might end up in the final concentrate without successful beneficiation process. Another challenge is the loss of fine magnetite material that can occur in the separation via flotation.

A process design for the test work in pilot scale, corresponding to the flotation process at the LKAB’s beneficiation plant in Svappavaara suite was established at the Geological Survey (GTK) in Finland. The results from the pilot flotation test work showed that the required silica grade (0.50% SiO₂) was achieved at an iron (Fe) recovery of over 95% with both tested flotation collectors.

Zusammenfassung

Im Jahr 2006 startete LKAB mit Planungsarbeiten für eine herausfordernde Expansion, welche die Untersuchung bekannter Eisenerzvorkommen in Nordschweden umfasste, um die Möglichkeit zur Erhöhung der Erzressourcen zu untersuchen und in Zukunft die Gelegenheit zu haben, Eisenerz an mehreren Standorten abzubauen. Eines der untersuchten Eisenerzvorkommen ist jenes in Mertainen, in dem Magnetit das wichtigste und praktisch einzige wirtschaftlich nutzbare Wertmineral ist. Das wichtigste Gangmineral in dem Erzvorkommen ist dunkelgrüner Aktinolith. Magnetit wird auch stellenweise von etwas Apatit und Calcit begleitet.

Bei LKAB wurden die Eisenerzvorkommen und ihre Zugänglichkeit für die Aufbereitung in Vorprojekten mit Schwerpunkt auf die Gehalte an wichtigen Elementen wie Eisen (Fe), Phosphor (P), Vanadium (V) und Silizium (Si) charakterisiert und bewertet. Dabei stellte sich heraus, dass die Mineralogie des Eisenerzvorkommens in Mertainen mit mehreren Herausforderungen verbunden ist. Zum einen weist das Roherz komplexe Verhältnisse hinsichtlich der mineralogischen Zusammensetzung auf, indem sich z. B. einige Elemente auf mehrere verschiedene Mineralphasen verteilen. Zum anderen zeigten aufbereitungstechnische Untersuchungen, dass eine hohe Menge an SiO₂ einschließlich Alkali (Na und K) in Silikaten gebunden ist, die ohne erfolgreichen Aufbereitungsprozess im Magnetit-Konzentrat ausgebracht werden. Reinigt man die Magnetscheidungs-Konzentrate mittels Flotation nach, stellen die Verluste von feinkörnigem Magnetit eine weitere aufbereitungstechnische Herausforderung dar.

Beim Geologischen Dienst (GTK) in Finnland wurde ein Prozessdesign für das Testverfahren im Pilotmaßstab erstellt, das dem Flotationsprozess in der Aufbereitungsanlage von LKAB in Svappavaara entspricht. Die Ergebnisse der Flotationsversuche in der Pilotanlage zeigten, dass der maximal erlaubte Gehalt an Kieselsäure (0.50 % SiO₂) bei einem Ausbringen an Eisen (Fe) von über 95 % mit beiden getesteten Sammlern erreicht werden konnte.