Билет 41. Виды железных руд, их обогощение

Руда Руда — это горная порода, содержащая металл; обычно в руде содержатся металлы в таком количестве, которое позволяет экономически выгодно извлекать металл из рудыВ зависимости от химического состава железные руды подразделяются на следующие группы:Магнитный железнякМагнитный железняк (магнетит), представляющий собой магнитную окись железа Fe3O1. В чистом виде магнетит содержит 72,4% железа и 27,6% кислорода и обладает магнитными свойствамиНаиболее мощным месторождением магнитного железняка является Магнитогорское месторождение, в котором содержание железа доходит до 62%.В 1940 г. добыча магнитогорской руды составляла 22,5% от общей добычи руды в СССР.Красный железнякКрасный железняк (гематит) — безводная окись железа (Fe2O3). В химически чистом виде гематит содержит 70% железа и 30% кислорода.Наиболее крупным в СССР месторождением красных железняков (гематитов) является Криворожское месторождение. В переплавку направляются руды, содержащие 40—60% железаБурый железнякБурый железняк (лимонит) — водная окись железа (2Fe2O3 * Н2O). В чистом виде лимонит содержит 59,88% железа и 14,43% гидратной воды.Наиболее крупным месторождением бурых железняков является Керченское месторождение, содержание железа в котором составляет 32,36%.Руды этого месторождения отличаются также высоким содержанием фосфора (от 0,4 до 1,3%) и присутствием мышьяка от 0,05 до 0,2%.Содержание марганца в этих рудах доходит до 11% (в среднем 1,5%).Шпатовые железняки Шпатовые железняки (сидериты) FeCO3. В чистом виде сидерит содержит 48,3% железа и 37,9% СO2.Крупное месторождение шпатовых железняков находится на Южном Урале вблизи Бакальского месторождения бурых железняков.

Обогащением руды называется операция, увеличивающая содержание железа или снижающая содержание вредных примесей в руде. Обогащение позволяет существенно повысить содержание железа в шихте доменных печей, улучшить условия восстановления железа, уменьшить выход шлака, улучшая тем самым ход печи и снижая расход кокса при возрастающей производительности. Установлено, что в средних условиях плавки повышение содержания железа в шихте на 1% позволяет увеличить производительность печи на 2—2,5% при снижении удельного расхода кокса на 2—2,5%. Рисунок 1. Магнитные сепараторы а - барабанный для мокрой сепарации; б - ленточный для сухой сепарации Получаемые на обогатительных фабриках концентраты содержат до 65—68% Fe. Эффективность обогащения оценивается по величине показателей обогащения. На обогатительных фабриках ежесменно определяют содержание железа в исходной руде, в концентрате и в отходах обогащения - хвостах. Чем выше содержание железа в концентрате и чем ниже оно в хвостах, тем эффективнее считается обогащение. Выходом концентрата называется соотношение масс концентрата и исходной руды (последняя принята за единицу). Аналогично вычисляется и выход хвостов. На обогатительной фабрике сумма масс концентрата и хвостов равна массе исходной руды, т. е. сумма выходов концентрата и хвостов равна единице. Выход концентрата при обогащении может быть вычислен по содержаниям железа в руде, концентрате и хвостах. Извлечением железа в концентрат называется соотношение масс железа в концентрате и в исходной руде. Наконец, вычисляются коэффициенты обогащения и сокращения. Первый из них показывает, во сколько раз содержание железа в концентрате больше, чем в исходной руде, а второй — во сколько раз масса концентрата меньше массы исходной руды. Эффективность обогащения необходимо оценивать по всем показателям обогащения одновременно. Так, высокое содержание железа в концентрате может сопровождаться низким выходом концентрата и низким извлечением железа в концентрат. Наоборот, высокий выход концентрата связан с пониженным содержанием железа в нем и т. д. Выполним пример подсчета показателей обогащения для условий Качканарского ГОКа (Северный Урал), где содержание железа в руде, концентрате и хвостах составляет соответственно a = 15,9%; В = 61,38%; V = 6,55% (1984 г.). Выход концентрата: Выход хвостов: Yхв = 100 - 17,05 = 82,95%. Извлечение железа в концентрат: Извлечение железа в хвосты: Eхв = 100 - 65,82 = 34,18%. Коэффициент обогащения: Kо =(BFe/aFe = 61,38/15,9 = 3,87. Коэффициент сокращения: Кс = 1/Yк = 1/0,1705 = 5,86. Таким образом, из 1 т руды получают 170,5 кг концентрата. При этом 65,82% Fe используется затем в металлургическом переделе, а 34,18% Fe теряется безвозвратно с хвостами. Общий расход электроэнергии на дробление, измельчение и обогащение составляет на КачГОКе 68,8 кВт-ч/т концентрата. Наиболее древним способом обогащения руд является мойка, в ходе которой на дробленую руду во вращающемся барабане направляется сильная струя воды, способная отделить глинистую пустую породу от рудного вещества. На концентрационных столах, в отсадочных машинах для разделения рудных минералов и пустой породы используется различие плотности этих компонентов руды: 2,65 г/см3 для кварцита и 5,26 г/см3 для гематита. Обогащение руды флотацией основано на неодинаковых гидрофильности и гидрофобности минералов. Наибольшее распространение получил метод магнитной сепарации руды, когда измельченную руду пропускают через магнитное поле. Удельная магнитная восприимчивость магнетита высокая (до 97350*10-6 см3/г), в то время как кварц относится к диамагнетикам (-0,47*10-6 см3/г). В барабанном магнитном сепараторе Эдисона неподвижный электромагнит 1 располагается внутри вращающегося барабана 2, на внешнюю поверхность которого подаются обогащаемая руда с водой. Частицы пустой породы оседают на дно бака, а частицы магнетита притягиваются к поверхности вращающегося барабана и могут быть смыты с нее только вне магнитного поля, что позволяет выделить концентрат магнитной сепарации (шлих). На рисунке показана также конструкция ленточного магнитного сепаратора для обогащения (сухой сепарации) сильно магнитных руд. Конструкция включает транспортерную 7 и убирающую 2 ленты и делительную перегородку 3. Производительность магнитных сепараторов достигает 45-50 т/ч при обогащении тонкоизмельченных магнетитовых железных руд.