L’arricchimento del minerale di ferro è un processo a più fasi che il minerale di ferro grezzo subisce per purificarlo prima del processo di fusione, che comporta la fusione del minerale per rimuovere il contenuto di metallo. Il processo di arricchimento del minerale di ferro ha due obiettivi complementari e questi definiscono i metodi utilizzati per raffinarlo. Il contenuto di ferro del minerale deve essere aumentato e la ganga, che è roccia nativa e minerali di minor valore all’interno del minerale stesso, deve essere separata. Metodi come vagliatura, frantumazione e macinazione del minerale di ferro sono spesso utilizzati in vari modi per purificarlo, insieme a diverse fasi di separazione magnetica.
L’industria del minerale di ferro classifica il materiale in base alla concentrazione del metallo presente dopo che l’arricchimento del minerale di ferro è stato completato. Il minerale di ferro di alta qualità deve avere una concentrazione di ferro del 65% o superiore e una qualità media dal 62% al 65%. Il minerale di ferro di bassa qualità comprende tutte le miscele con una concentrazione di ferro inferiore al 62%, che non sono considerate tipi di minerale praticabili per l’uso in metallurgia. Esistono diversi tipi di minerale di ferro naturale, ma i due tipi più comuni utilizzati per la raffinazione dei metalli sono l’ematite, Fe2O3, che di solito è composta per il 70% di ferro, e la magnetite, Fe3O4, che è per il 72% di ferro. Esistono anche minerali di ferro di bassa qualità, come la limonite, che è ematite legata alle molecole d’acqua dal 50% al 66% di ferro, e la siderite, FeCO3, che è il 48% di ferro.
Uno degli approcci all’arricchimento del minerale di ferro prevede innanzitutto una vagliatura o un filtraggio di base del minerale e quindi la frantumazione utilizzando attrezzature come un frantoio a mascelle per rompere la roccia dal suo stato naturale fino alle dimensioni di singoli blocchi o rocce con dimensioni di lunghezza o altezza non superiore a 3.3 piedi (1 metro). Questa roccia viene poi ulteriormente polverizzata in frantoi a cono di livello medio e fine o frantoi a mascelle fini e vagliata fino a dimensioni delle particelle di 0.5 pollici (12 millimetri) o meno, e viene quindi passata a un processo di flottazione per la separazione. La separazione comporta l’utilizzo di campi magnetici a bassa potenza per estrarre il minerale con un alto contenuto di metallo dalle particelle metalliche di qualità inferiore. Il minerale di qualità inferiore a questo punto viene riportato nella fase di flottazione grezza per un’ulteriore raffinazione.
Il prodotto finale che emerge dalle apparecchiature di frantumazione e separazione magnetica viene quindi macinato in una consistenza simile alla polvere in un mulino a palle. Questo materiale viene poi ulteriormente raffinato attraverso l’arricchimento del minerale di ferro utilizzando un serbatoio di disidratazione per rimuovere il contenuto di acqua e applicando campi magnetici ad alta intensità generati da un separatore magnetico a disco. In questa fase, il minerale di bassa qualità che contiene ancora un valore di metallo viene rimesso all’inizio del ciclo e gli sterili, che sono anche residui di qualità inferiore, vengono rimossi come rifiuti.
L’estrazione del minerale di ferro si concentra spesso sulla ricerca di depositi di ematite noti come minerale di ferro rosso e magnetite, poiché hanno campi magnetici naturalmente deboli che aiutano nella loro purificazione. L’ematite, tuttavia, risponde meglio al processo di flottazione nell’arricchimento del minerale di ferro rispetto alla magnetite, quindi è il tipo di minerale preferito. Risponde meglio anche a ciò che è noto come separazione per gravità e per rifinirlo è possibile utilizzare diversi tipi di apparecchiature a gravità, inclusi jigger, separatori centrifughi e tavole vibranti.
L’industria globale per la purificazione del ferro ha perfezionato la metodologia per la raffinazione dell’ematite a partire dal 2011 più di altri tipi di minerale di ferro, e offre quindi la più alta resa in contenuto netto di ferro di qualsiasi minerale estratto fino ad oggi. I depositi di ematite in tutto il mondo sono considerati la migliore forma di minerale di ferro disponibile, anche se non è chiaro come si siano formati tali depositi. I depositi sono una risorsa naturale in diminuzione che si ritiene si sia formata sulla Terra da circa 1,800,000,000 a 1,600,000,000 di anni fa.