ANALYSIS OF MODERN SCIENTIFIC RESEARCH ON PRACTICAL APPLICATION OF APPROACHES TO GRINDING MAGNETITE QUARTZITES
DOI:
https://doi.org/10.32782/3041-2080/2026-7-28Keywords:
magnetite quartzites, grinding, high-pressure grinding rolls, magnetic properties, nanostructural approach, explosive ore preparation, improved channel detonator, ore preparationAbstract
The article presents a systematic analysis of modern scientific research in the field of grinding magnetite quartzites – one of the most energy-intensive processes in the iron ore beneficiation cycle. Five key directions are considered: technological, mineralogical, magnetomineralogical, mathematical-modeling, and ecological. It is established that the use of high-pressure grinding rolls (HPGR) in a closed circuit with a vibrating screen ensures a higher degree of ore grain liberation at lower specific energy consumption compared to conventional ball milling. It is shown that prolonged grinding is accompanied by degradation of the magnetic properties of magnetite due to disruption of the domain structure and partial oxidation with the formation of maghemite and hematite. From the standpoint of the nanostructural approach, it is substantiated that the observed degradation is a natural consequence of the transition of mineral grains into the nanoscale range (1–100 nm) under excessive mechanical dispersion. The concept of explosive ore preparation as a nanostructurally oriented pre-dispersion method is introduced into scientific use – in particular, the improved channel detonator (ICD) method, protected by Ukrainian patents. It is proven that increasing the explosive impulse intensity by 40 times compared to standard blasting ensures preliminary microcracking along the grain boundaries of magnetite and quartz at the quarry stage, which allows reducing the duration of subsequent mill grinding, preserving the magnetic properties of the ore mineral, and reducing the environmental load on tailings storage facilities
References
Стоялов В. В. Технологія рудопідготовки залізистих кварцитів Первомайського родовища із застосуванням валків високого тиску : дис. канд. техн. наук. Криворізький національний університет, 2024.URL: http://ds.knu.edu.ua/jspui/handle/123456789/6824
Li L., et al. Evaluating the performance of an industrial-scale high pressure grinding rolls (HPGR)-tower mill comminution circuit. Minerals Engineering. 2023. 183. 107592. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2022.107973
Morrell S. Helping to reduce mining industry carbon emissions: A step-by-step guide to sizing and selection of energy efficient high pressure grinding rolls circuits. Minerals Engineering. 2022. 176. 107340. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2022.107431
Caibin Wu, Junquan Lai et al. Energy saving and grinding circuit optimization in tungsten ore processing plant through high pressure grinding rolls and one stage grinding design: An industrial case study. Minerals Engineering. 2025. 224. 109228. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2025.109276
Armando F. d. V. Rodrigues, Homero Delboni Junior, Klaydison Silva. Transforming iron ore processing – Simplifying the comminution and replacing reverse flotation with magnetic and gravity separation. Minerals Engineering, 2023. 198. 108115. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2023.108112
Ballantyne G. R., Powell M. S. Benchmarking comminution energy consumption for the processing of copper and gold ores. Minerals Engineering. 2014. 65. 109–114. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2014.05.017
Pedro A. Calderón Bedoya, Pablo M. Botta, María A. Fanovich. Influence of the milling materials on the mechanochemical synthesis of magnetic iron oxide nanoparticles. Journal of Alloys and Compounds. 2023. 938. 168527. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2023.168720
Carvalho R. M. S., et al. Synthesis of magnetite nanoparticles by high energy ball milling. Applied Surface Science. 2013. 275. 84–87. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2013.01.118
Jianbo Guo, Shuai Wang, Zhengbin Liu, Shuwei Wu, Wei Guan, Haoyan Zhang. Simulation and analysis of high-pressure grinding rolls performance based on DEM-PRM. Minerals Engineering. 2024. 218. 108963. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2024.109039
Campos T. M. B., et al. Modeling comminution of iron ore concentrates in industrial-scale HPGR. Powder
Technology. 2021. 383. 244–255. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2020.12.075
Luis Felipe dos Santos Lara, Gustavo Filemon Costa Lima, Laís Resende, Augusto Cesar da Silva Bezerra. Recent advances and perspectives of eco-efficient building materials from iron ore tailing: characterization, performance, and consumption. Journal of Cleaner Production. 2025. 499. 145091. https://
doi.org/10.1016/j.jclepro.2025.145488
Nielsen K., Malvik T. Grindability enhancement by blast-induced microcracks. Powder Technology. 1999. 105(1–3). 52–56. https://doi.org/10.1016/S0032-5910(99)00117-5
Amir Khademian, Raheb Bagherpour (2017). Alteration of grindability of minerals due to applying different explosives in blasting operation. Minerals Engineering, 111, 1–6. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2017.06.016
Губіна В. та ін. Мінеральні та фізико-хімічні зміни магнетитових кварцитів Валявкинського та Ново-
криворізького родовищ Кривбасу в процесах їх переробки. Вісник Київського національного універси-
тету імені Тараса Шевченка. Геологія. 2024. 1(104). 36-48. DOI: https://doi.org/10.17721/1728-2713.104.05
Лавриненко О. М. та ін. Потенційний вплив продуктів диспергування магнетитових кварцитів на довкілля. Вісник НТУУ «КПІ». Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження. 2022. № 3. 85–93. DOI: https://doi.org/10.20535/2617-9741.3.2022.265364
Верховцев В. Г., Покалюк В. В., Губіна В. Г. та ін. Зміни магнітних властивостей магнетитових кварцитів Інгулецького родовища Кривбасу в процесі збагачення. Геохімія техногенезу. № 7. 42-46. DOI:https://doi.org/10.32782/geotech2022.35.07
Антоненко Т., Снісар В., Овсієнко В. Окиснення мінеральної фази магнетиту в процесі механічного подрібнення. Scientific Collection «InterConf». 2024. № 188. С. 344–347. URL: https://archive.interconf. center/index.php/conferenceproceeding/article/view/5428
Білецький В. С., Олійник Т. А., Смирнов В. О., Скляр Л. В. Основи техніки та технології збагачення корисних копалин : навч. посіб. Київ : Ліра-К, 2020. 634 с.
Олійник Т. А., Невзоров В. В. Аналіз математичних моделей розділення матеріалу за крупністю з урахуванням властивостей обладнання, характеристик матеріалу та умов процесу грохочення. Геотехнічна механіка. 2024. Вип. 171. С. 47–58. DOI: https://doi.org/10.26642/ten-2025-2(96)-259-272
Yadav T. P., Yadav R. M., Singh D. P. Mechanical Milling: a Top Down Approach for the Synthesis of Nanomaterials and Nanocomposites. Nanoscience and Nanotechnology. 2012. Vol. 2, No. 3. P. 22–48. DOI: https://doi.org/10.5923/j.nn.20120203.01
Joy J. та ін. Recent Developments on the Synthesis of Nanocomposite Materials via Ball Milling Approach for Energy Storage Applications. Applied Sciences. 2022. Vol. 12. P. 9312. DOI: https://doi.org/10.3390/app12189312
Zahid M. S., Alabdullah F. A., Bassyouni M. Sustainable Approaches to Nanomaterial Synthesis Using Mechanical Grinding Methods. International Journal of Industry and Sustainable Development. 2026. Vol. 7, No. 1. DOI: https://doi.org/10.21608/ijisd.2026.446142.1094
Гапоненко К. А., Бровко Д. А., Андрєєв Б. М., Кононенко В. В., Хворост В. В., Гапоненко Р. К., Олійник Т. А. Спосіб формування свердловинного заряду вибухової речовини. Патент на корисну модель №158695. МПК F42D 1/02, F42D 1/08, F42D 3/04, F42B 1/01, F42B 3/08, F42B 3/16, F42B 3/18. Номер заявки u 2024 04579. Дата подання заявки 23.09.2024. Дата опублікування 05.03.2025, Бюл.№10. 4 с.
