Глава 3 Подготовка железных руд к доменной плавке

Подготовка имеет большое значение, т.к. сырьё должно поступать определенной крупности, равномерного химического состава, хорошей восстановимости и с высоким содержанием железа. От этого зависит производительность доменной печи, снижается расход топлива и повышается качество выплавляемого чугуна. В итоге, для доменной печи стремятся готовить шихту, состоящую только из двух компонентов: офлюсованного железорудного сырья и кокса, определённой кусковатостью без мелких фракций (ниже 5-8мм для железосодержащей шихты и ниже 20-30 мм для кокса). Для обеспечения хорошей газопроницаемости материалов в печи, и желательно чтобы диаметр не превышал диаметр более крупного больше чем в 2 раза.

Главным резервом повышения производительности печи и снижения расхода топлива, является увеличение железа в шихте; если на 1% увеличится содержание железа, то расход кокса уменьшится на 1-3% и производительность возрастает примерно в тех же пределах, в каких снижается расход топлива. Кроме того, снижается выход шлака, что также обеспечивается снижением расхода кокса и увеличением содержания железа в шихте. Для получения сырья с высоким содержанием железа используют эффективные способы обогащения руд, обеспечивающие содержание железа на уровне 63-67% и даже до 69-72%. Однако требуются дорогие и сложные схемы, поэтому определяют оптимальную степень обогащения руд следующим образом:

По расчётам оптимальным содержанием являются пределы от 64-67%.

В зависимости от характеристики добываемой руды применяют следующие методы её подготовки:

а) дробление и сортировку по классу крупности;

б) обогащение;

в) усреднение;

г) окускование;

Дробление.

Добытая руда для дальнейшего использования должна быть предварительно подвергнута дроблению – это процесс уменьшения размера кусков твердого материала разрушением под действием внешних сил до определенной крупности.

Крупность руды при открытой добычи достигает 1000-1200мм., а при подземной 300-800мм., поэтому руду необходимо дробить. Крупность кусков дробленной руды определяется способами её дальнейшей переработки и типами руды. Для доменной плавки верхних предел крупности 40-100мм.; для мартеновской 20-40мм.; для агломерации 6-10мм.; а для обогащения иногда менее 0,1мм. Дробление может быть основной и подготовительной частью производства.

Современные дробильные устройства позволяют получать крупность 6-15мм., но для обогащения этого не достаточно, необходимо дробить до 1 или 0,1мм. Дробление и измельчение дорогостоящий процесс. Его стоимость на обогатительных фабриках составляет от 35% до 75%, а стоимость дробильных устройств достигает 60% от всего оборудования.

Количество стадий дробления определяется максимальной крупностью исходной руды, заданной крупностью дробленого продукта и совокупностью физических свойств руды и прежде всего их твердостью.

Существует несколько стадий дробления:

Крупное дробление (до 100-300мм)

Среднее дробление (до 40-60мм)

Мелкое (6-25мм)

Измельчение (до 1мм)

Тонкое измельчение (менее 1мм)

Крупное, среднее и мелкое дробление осуществляют в установках – дробилках, а измельчения – в мельницах.

Используют 4 основных способа дробления:

1)раздавливание;

2)истирание;

3)раскалывание;

4)удар;

5) сочетание способов.

Для крупного и среднего дробления используют дробилки по способу раздавливания или раскалывания. Большое распространение получили конусные дробилки. В них дробление происходит непрерывно между двумя усеченными конусами по мере приближения подвижного к неподвижному.

Для тонкого измельчения применяют мельницы, в которых удар сочетается с истиранием. Наиболее распространены вращающиеся мельницы, в которых измельчение осуществляется дробящими телами во время их вращения. В качестве дробящих тел применяют шары и стержни, а иногда окатанные куски горных пород (гальку)

Грохочение – разделение или сортировк материалов по крупности, при помощи решеток или механических сит. Разделение в воде или в воздухе с использованием разности скоростей падения зёрен различной крупности называется гидравлической или воздушной классификацией.

Грохочением разделяют материалы крупностью 1-3мм, а классификацией более мелкое. Материал, поступающий на грохочение, называют исходным, остающийся в сите – надрешетным продуктом, а прошедший через отверстия сита – подрешетным продуктом. Устройство для грохочения подразделяют на подвижные и неподвижные колосниковые, полувибрационные и вибрационные, барабанные.

Основная рабочая часть грохота - решето или сито, которое разделяет материал по крупности на классы. Классификацию выполняют в воде из-за сильной пыли (мокрая или гидравлическая классификация). В маловодных районах используют воздушную.

Обогащение.

Процесс обработки полезных ископаемых с целью с целью повышения содержания полезного компонента и уменьшение содержания вредных примесей, путём отделения рудного материала от пустой породы или отдельного минерала от другого. В результате полученный готовый продукт – концентрат, более богаты по содержанию металла, чем руда, и остаточный продукт – хвосты, более бедный чем исходная руда. Все применяемые на практике способы обогащения руд являются их механической обработкой и основаны на использование физических и физико-химических свойствах слагающих руду минералов. При хорошей размываемости применяют промывку; при разной плотности – гравитационное обогащение; при магнитной восприимчивости – магнитное обогащение; при флотации используют различные физико-химические поверхностные свойства.

Промывка – процесс разрушения и диспергирования глинистых и песчаных пород, входящих в состав руды. Используют для обогащения бурожелезняковых руд, мартитовых и многих марганцевых руд. Основными агрегатами служат:

1)бутары (барабанный грохот с решётчатой поверхностью);

2)скрубберы;

3)корытные мойки (наклонное корыто до 8м. в длину и глубиной до 2м. с двумя лопастями на валах);

4)промывочные башни;

5)барабанные сепараторы для гравитационного обогащения;

6)магнитные сепараторы и т.д.

При гравитационном обогащении минералы разделяются по плотности. Гравитация может быть воздушной или мокрой.

Наиболее распространенным способом обогащения является магнитная сепарация, основанная на различии магнитных свойств минералов и пустой породы. Магнитное обогащение заключается в том, что подготовленную руду (дробленную до высокой степени раскрытия рудного зерна) вводят в магнитное поле, создаваемое магнитами. Зерно притягивается к магнитам и преодолевая силы тяжести, центробежные и сопротивление водной среды движутся в одном направлении, а немагнитные под действием этих сил в другом.

При флотации используют способность минералов в измельченном состоянии смачиваться водой, а других не смачиваться в результате они прилипают к пузырькам воздуха и поднимаются – флотируют, образуя минерализованную пену – гидрофобные тела, другие смачиваются и остаются в пульпе – это гидрофильные тела.