Глава 2 оборудование обогатительных фабрик § 5. Общие сведения об обогатительной фабрике

Для повышения содержания железа в руде ее перерабатывают на гатителъных фабриках в концентрат, в котором содержание железа увеличивается до 60% и более.

Обогатительные фабрики в административном и техническом отношении являются самостоятельными предприятиями, не входящими чаще всего в состав металлургического завода. Однако для последовательного рассмотрения производства черных металлов ознакомимся кратко с их механическим оборудованием и процессами обогащения. Для получения чугуна в доменных печах в качестве основного сырья используют железную руду. Раньше использовали только кусковатые руды, содержащие большое количество железа (50-76%), а руды, бедные железом (15-16%), и мелкие или пылеватые направляли в отход. Это вело к хищнической эксплуатации месторождений руды. Особенно остро встал вопрос об обогащении руд во время Великой Отечественной войны, когда Советский Союз лишился богатых руд Криворожского бассейна и необходимо было использовать более бедные руды Урала. Учитывая, что запасы богатых руд в природе становятся все меньше и меньше, а по мере развития доменного производства потребность в больших количествах сырья растет, вопрос об использовании бедных железом и пылеватых руд был пересмотрен. Стали строить рудоподготовительные предприятия для подготовки сырых материалов к доменной плавке - обогатительные и агломерационные фабрики.

Для нормальной работы доменной печи требуется однородность руды по размеру кусков, при этом обеспечивается свободный доступ к каждому куску руды восстановительных газов.

Подготовленную руду сортируют обычно на несколько классов по размеру кусков и руду каждого класса, богатую железом, загружают в доменную печь отдельно - для обеспечения высокой газопроницаемости шихты.

При работе на мелких и пылеватых рудах вследствие того, что они заполняют просветы между более крупными кусками руды ухудшается газопроницаемость шихты и нарушается ровный ход печи. Это также приводит к большому выносу пыли с колошниковыми газами. Поэтому мелкую и пылеватую руду предварительно окусковывают путем окатывания в окатыши или путем агломерации. Для получения концентрата с высоким содержанием железа из бедной руды ее предварительно обрабатывают на обогатительных фабриках.

Предварительная обработка руды и флюсов включает в себя операции: дробления, грохочения, сортировки, обогащения, агломерации и др. Дробление железной руды проводится обычно в две, три и четыре стадии.

Тщательная подготовка сырых материалов обеспечивает ровный ход доменного процесса, уменьшает количество вводимого .в печь кокса, уменьшает стоимость перевозки руды - вследствие снижения содержания в ней пустой породы, увеличивает срок службы печей и, что особенно важно, значительно увеличивает их производительность. Экономический эффект, полученный от проведения данного мероприятия, покрывает все затраты, связанные со строительством рудоподготовительных фабрик.

Процессы обогащения предназначены для удаления из сырой руды нерудной части (пустой породы). Обогатительная фабрика состоит из ряда обособленных отделений или фабрик. В зависимости от состава перерабатываемого сырья, технологической схемы обогащения, рельефа местности и других условий, обогатительные фабрики разделяют на дробильные и дробильно-сортировочные фабрики, рудосортировочные фабрики или отделения, промывочные, флотационные и гравитационные фабрики.

Дробильные, дробильно-сортировочные и промывочные фабрики могут работать самостоятельно. Фабрики остальных типов работают совместно, причем сочетание их может быть различным.

Обогатительные фабрики чаще всего строят на рудниках, однако их располагают также вблизи металлургического завода или между заводом и рудником.

Современная обогатительная фабрика является крупным непрерывно действующим высокопроизводительным механизированным предприятием с поточным движением материалов. Так, например, обогатительная фабрика Качканарского горно-обогатительного комбината размещена в трех основных корпусах (крупного дробления, среднего и обогащения). Размеры корпуса обогащения в плане по осям составляют 120X758 м с высотой бункерного пролета более 60 м; корпуса крупного дробления - 34Х120 м с высотой «заемной части 43 ш и подземной 48 м. Общая масса монтируемого в них оборудования составляет более 10 тыс. т.

В состав обогатительной фабрики входит значительное количество одинакового оборудования, которое располагается по секциям; последние многократно повторяются.

На рис. 2 приведена одна из применяемых схем обогатительных фабрик.

Руда из карьера или шахты I подается на железнодорожных думкарах в корпус крупного дробления //, где она разгружается в приемный бункер 1. Из бункера пластинчатым питателем 2 руда подается на конусную или щековую дробилку 3 крупного дробления, а затем на грохот 4, где она просеивается и отделяются более крупные куски.

Дальше руда поступает в корпус среднего дробления /// на конусную дробилку 5, а затем после очередного просеивания на грохоте 6 передается в корпус мелкого дробления IV для большего измельчения на коротко-конусной дробилке 7 н просеивания на грохоте 8.

Раздробленная руда через бункер 9 поступает в отделение сухой сепарации на электромагнит 10, в результате этого отделяются так называемые хвосты (отходы обогащения, содержащие, кроме пустой породы, незначительное количество полезного сырья), а концентрат с высоким содержанием железа подается конвейерами в корпус обогащения V для дальнейшего измельчения в шаровых мельницах 11 и обогащения. Затем концентрат поступает на мокрую магнитную сепарацию в магнитные сепараторы 12, и для удаления воды его подают на классификаторы 13, вакуум-фильтры 14 и далее транспортируют в сушильное отделение, где его высушивают в барабанах 15.

Рис.2. Схема технологического процесса обогатительной фабрики

Передачу материалов из одного агрегата в другой осуществляют конвейерами, воронками и течками.

Крупное дробление производят преимущественно на щековых и конусных дробилках; среднее дробление - на конусных грибовидных дробилках и дробильных валках; мелкое дробление и тонкое измельчение - на кароткоконусных и молотковых дробилках, дезинтеграторах, шаровых и стержневых мельницах.

Для разделения руды на классы различной крупности применяют грохоты, рабочей частью которых является сетка (сито), листовая или колосниковая решетка. Грохоты бывают различных конструкций: барабанные, роликовые, эксцентриковые, инерционные, электровибрационные. На одном сите получают продукт двух размеров: верхний или «надрешетный», не прошедший через отверстия сита, и нижний, или «подрешетный» продукт

Если руда богата железом и не нуждается в обогащении, то ее после дробления передают в доменный цех, мелочь размером менее 6 мм отправляют на агломерационную фабрику для окускования.

Различают пять основных методов обогащения руд: рудоотборка, промывка, гравитационное обогащение, флотация и магнитная сепарация.

Метод рудоотборки основан на различии цвета и блеска кусков рудного минерала и пустой породы, процесс рудоотборки выполняется вручную, поэтому он в настоящее время для обогащения железных руд не применяется.

Промывка руд основана на разной степени размываемости кусков рудного минерала и пустой породы. Этим методом обогащают руды, пустая порода которых состоит из глинистых и песчанистых кусков с низкой механической прочностью, Наиболее часто это бывают бурые железняки, сидериты, марганцевые руды и иногда магнетиты. При этом процессе промывку руд осуществляют в корытных мойках, бутарах, скрубберах и промывочных башнях.

Обогащение руд промывкой сокращается в результате более прогрессивных методов обогащения и в настоящее время составляет в СССР около 6% общего количества обогащаемых руд.

Гравитационное обогащение руд основано на разделении в жидкой среде рудных минералов и пустой породы в зависимости от плотности-зерна. Этим способом обогащают руды, пустая порода которых состоит из обособленных зерен с высокой механической прочностью. Основными методами гравитационного обогащения являются отсадка и разделение в тяжелых суспензиях и на винтовых сепараторах.

Обогащение осуществляют в отсадочных машинах с неподвижным или подвижным решетом. Доля концентрата, получаемого гравитационными методами, составляет не более 2%.

Обогащение методом флотации основано на различии физико-химических свойств поверхности частиц рудного минерала и пустой породы. Метод применяется, когда руда обладает слабой магнитностью (кварциты). В процессе флотации Тонкоизмельченную руду перемешивают мешалкой с водой, к которой добавляют особые вещества - собиратель и вспениватель. Собиратель адсорбируется только на поверхности частиц минерала и делает их несмачиваемыми, а вспениватель образует пену. Несмачиваемые частицы рудного минерала увлекаются пенными пузырьками продуваемого через сосуд с жидкостью воздуха и всплывают на поверхность, а смачиваемые частицы пустой породы оседают на дно.

В СССР флотацией обогащают преимущественно руды цветных металлов.

Наиболее распространенным методом обогащения железных руд является магнитная сепарация. В Советском Союзе методами магнитного обогащения получают свыше 90% железорудного концентрата. Метод основан на том, что частички железа и его окислов обладают значительно большей магнитной восприимчивостью, т. е. большей способностью притягиваться к магниту, чем частички пустой породы. Поэтому, если измельченную руду в магнитном сепараторе подвергнуть действию магнита или электромагнита, то он притянет к себе частички железа и его окислов, отделив их от пустой породы.

Таким образом, обработка руды на обогатительных фабриках состоит из следующих стадий: подготовки к обогащению, собственно обогащения, обработки концентратов и хвостов - отходов обогащения.

Для осуществления всех этих стадий на обогатительных фабриках размещено основное и вспомогательное механическое оборудование для приема и хранения сырья, обогащения руд и хранения продуктов обогащения.