1.1.3. Залізні та марганцеві руди

У природних умовах майже всі метали, крім платини, золо­та, срібла й самородної міді, перебувають у сполуках з іншими хімічними елементами.

Руда є гірською породою, з якої економічно вигідно вилуча­ти метал. Руда складається з рудної речовини, пустої породи й домішок. До рудної речовини входять сполуки металу: оксиди, гідроксиди та карбонати. Пуста порода звичайно містить піско­вик (Si0₂), глиняні речовини (А1₂0₃ • Si0₂ • 2H₂0), рідше вапняк (СаС0₃) і доломіт (СаС0₃- MgC0₃). Шкідливі домішки — це фос­фор, сірка, арсен. У рудах, наприклад залізних, можуть бути також корисні домішки: марганець, хром, нікель, ванадій, воль­фрам, молібден.

Залізні руди. Найпоширенішими залізними рудами є заліз­няки: магнітний, червоний, бурий і шпатовий. За запасами за­лізних руд Україна посідає перше місце в світі

Магнітний залізняк Fe₃0₄ — мінерал від сірого до чорного кольору, містить 55...65 % заліза, дуже щільний і тому важко відновлюється, має магнітні властивості.

Червоний залізняк Fe₂0₃ має колір від червоного до темно-сірого, містить 55...60 % заліза, пористий, тому легко віднов­люється, має мало шкідливих домішок. Це найпоширеніша в світі руда. ї поклади маємо в Кривому Розі.

Бурий залізняк 2Fe₂0₃ • ЗН,0 від жовтого до буро-жовтого кольору, містить ЗО...50 % заліза, найлегше відновлюється

серед залізних руд. Руди бурого залізняку із багатьох басейнів мають значну кількість фосфору й сірки. Добувають бурий за­лізняк у Керчі.

Шпатовий залізняк FeCO, містить 30...40 % заліза. Колір

а

руди від сірого до жовтого. Руда легко відновлюється.

Вміст заліза в промислових рудах має тенденцію до змен­шення, оскільки запаси багатих руд поступово вичерпуються.

Марганцеві руди. Марганець у рудній речовині є у вигляді оксидів і карбонатів: Мп0₂, Мп₂0₃, Мп₃0₄, МпС0₃. Пустою поро­дою є переважно глина й пісковик. Кількість марганцю в рудах становить 25...45 %. Україна за запасами марганцевих руд за­ймає перше місце в світі. Найбільші їх родовища в Нікополі — близько ЗО % світових запасів.

1.1.4. Флюси

Флюсом називається матеріал, що утворює легкоплавку речовину з тугоплавких золи палива й пустої породи руд. Отри­мана речовина — шлак. Водночас флюси можуть знижувати кількість шкідливих домішок у металі. Густина шлаку мен­ша від густини металу, в зв'язку з чим шлак спливає на по­верхню металу й захищає його від атмосфери печі. Щоб уни­кнути взаємодії шлаку з футерівкою печі, в кислі печі вво­дять кислі флюси, а в основні печі — основні флюси. До кис­лих флюсів належить кварцевий пісок, в основі якого Si0₂, до основних — вапняк СаС0₃, або доломітизований вапняк, що містить СаС0₃ і MgC0₃. Здебільшого пуста порода руд має надлишок Si0₂. Тому для утворення шлаку додають основ­ний флюс. Найкращі за складом запаси вапняків є в Донбасі й у Криму.

1.1.5. Підготовка залізних руд до плавлення

Техніко-економічні показники роботи доменної печі знач­ною мірою залежать від складу залізної руди. Тому попередньо її спеціально обробляють, щоб підвищити вміст заліза й досяг­нути однорідності за хімічним складом. Для цього застосову­ють: подрібнення, просіювання, збагачення та грудкування.

19

Руду подрібнюють на грудки потрібної величини на спеці­альних дробарках різних конструкцій. Процес енергомісткий, отже, й дорогий.

Після подрібнення руду просіюють або осаджують у воді, щоб розділити її на різні фракції за розмірами грудок. Для виплавлення у доменній печі розмір грудок становить 10... 80 мм, для агломерації — 5...8 мм, для магнітного збагачення — 0,1 мм.

Збагачують руду (на вміст заліза) шляхом промивання, маг­нітної сепарації тощо.

Промивання сильним струменем води відокремлює від руди частинки піску й глини, так що частка заліза зростає на 2...З %.

Магнітна сепарація — головний спосіб збагачення залізних руд. Вона зводиться до притягування електромагнітом із тонко подрібненої руди частинок, які мають магнітні властивості, й подальшого їх відокремлення від пустої породи.

Агломерація полягає в спіканні дрібних частинок руди, флюсу та коксу при температурі 1300...1500 °С на агломераційних ма­шинах, під час якого пуста порода руди й флюс у вигляді вап­няку частково розплавляються, виділяються шкідливі доміш­ки (сірка, арсен), розкладаються карбонати й утворюються шмат­ки пористого офлюсованого матеріалу — агломерату. Під час цього руда частково відновлюється до Fe₃0₄ і незначною мірою — до FeO.

Грудкування застосовують, щоб отримати грудки завбіль­шки 5...40 мм зі зволоженої тонкорозмеленої суміші залізної руди, флюсу й твердого палива в спеціальному пристрої, що обертається. Для кращого злипання між собою частинок сумі­ші додають незначну кількість (1...2 %) високоякісної глини — бентоніту. Грудки висушують і обпалюють при 1200...1300 °С з метою надання їм високої міцності й пористості. Порівняно з агломератом, грудки міцніші й тому менше руйнуються під час транспортування.

Використання агломерату й грудок для виплавлення чавуну дає змогу уникнути подачі в доменну піч флюсу, підвищує її продуктивність і зменшує витрати коксу.