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 елементами.

Руда є гірською породою, з якої економічно вигідно вилучати метал. Руда складається з рудної речовини, пустої породи й домішок. В рудну речовину входять сполуки металу: оксиди, гідроксиди та карбонати. Пуста порода зви­чайно містить пісковик (SiO₂), глиняні речовини (Al₂O₃-SiO₂-2H₂O), рідше вапняк (СаСО₃) і доломіт (CaCO,MgCO₃). Шкідливі домішки — це фосфор, сірка, миш'як. У рудах, наприклад залізних, можуть бути також корисні домішки: марганець, хром, нікель, ванадій, вольфрам, молібден. 18

Залізні руди. Найпоширенішими залізними рудами є залізняки: магнітний, червоний, бурий і шпатовий.

Магнітний залізняк Fe₃O₄ — мінерал від сірого до чорного кольору, містить 55.-Г65 % заліза, дуже щільний і тому важко відновлюється, має магнітні властивості.

Червоний залізняк Fe₃O₄ має колір від червоного до темносірого, містить 55...60 % заліза, пористий, тому легко відновлюється, має мало шкідливих домішок. Це найпоширеніша в світі руда. її поклади маємо в Кривому Розі.

Бурий залізняк 2Fe₂O₃-3H₂O, від жовтого до бурожовтого кольору, містить 30...50 % заліза, найлегше відновлюється серед залізних руд. Руди бурого залізняка із багатьох басейнів мають значну кількість фосфору й сірки. Добувають бурий залізняк у Керчі.

Шпатовий залізняк FeCO₃ має ЗО...40 % заліза. Колір руди від сірого до жовтого. Руда легко відновлюється.

Вміст заліза в промислових рудах має тенденцію до зменшення, оскільки запаси багатих руд поступово вичерпуються. Якщо частка заліза в рудах СРСР, що добувалися в 1940 році, становила 55 %, то в 1987 році вона впала до 33 %.

Марганцеві руди. Марганець у рудній речовині є у вигляді оксидів і кар­бонатів: МпО„ Mn₂O₃, Mn₃O₄, MnCO_v Пустою породою є звичайно глина й пісок. Кількість марганцю в рудах становить 25...45 %. Україна за запасами марганцевих руд займає перше місце в світі. Найбільші їх родовища в Нікополі — близько 30 % світових запасів.

1.1.4. Флюси

Флюсом називається матеріал, що утворює легкотопку речовину з важко-топких золи палива й пустої породи руд. Отримана речовина називається шлаком. Водночас флюси можуть знижувати кількість шкідливих домішок у металі. Густина шлаку менша від густини металу, в зв'язку з чим шлак випливає на поверхню металу й захищає його від атмосфери печі. Щоб уникнути взаємодії шлаку з футеровкою печі, в кислі печі вводять кислі флюси, а в основні печі — основні флюси. До кислих флюсів належить кварцевий пісок, в основі якого є SiO₉, до основних — вапняк СаСО₃, або доломітизований вапняк, що містить СаССХ і MgCO₃. Здебільшого пуста порода руд має надлишок SiO_r Тому для утворення шлаку додають основний флюс, Найкращі за складом запаси вапняків є в Донбасі й у Криму.

7.7.5. Підготовка залізних руд до витоплювання

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

19

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

Після дроблення руду просіюють або осаджують у воді, щоб розділити її на різні фракції за розмірами грудок. Для витоплювання у доменній печі розмір грудок становить 10.. .80 мм, для агломерації— 5.. .8 мм, для магнітного збагачення — 0,1 мм[3,с.18].

Збагачують руду на залізо шляхом промивання, магнітної сепарації тощо.

Промиванням сильним струменем води відокремлюють від руди частинки піску й глини, так що частка заліза зростає на 2...З % [1].

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

Агломерація полягає в спіканні дрібних частинок руди, вапняку й коксу при температурі 1300... 1600 °С на агломераційних машинах, під час якого руда й флюс частково розтоплюються, виділяються шкідливі домішки (сірка, частково миш'як), розкладаються карбонати й утворюються грудки пористого офлюсованого матеріалу — агломерату. Під час цього руда частково віднов­люється до Fe,O₄ і незначною мірою — до FeO.

Грудкування застосовують щоб отримати грудки (ошурки) 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 [3, с. 22]. Грудки висушують і обпалюють при 1200...1350 °С з метою надання їм високої міцності й пористості. Порівняно з агломератом, грудки міцніші й тому менше руйнуються під час транспортування.

Використання агломерату й ошурків для витоплювання чавуну виключає подачу в доменну піч флюсу, підвищує її продуктивність і зменшує витрати коксу. Доменні печі в нашій країні забезпечені агломератом і ошурками на 95 % [11].