1.1. Темір кендері. Темір кендерінің қалдықтарынан металды бөліп алудың ерекшеліктері

Темір кендерін шартты түрде бөлуге болады:

• Қоңыр теміртас;

• Магнетиттер;

• Титаномагнетиттер;

• Ильменит-титаномагнетиттер;

• Сидериттер.

Темір кендерін құрамындағы темірдің мөлшеріне, бос жыныстың құрамына,зиянды қоспалардың мөлшеріне, физикалық күйіне байланысты бағалайды. Бұл факторлар кеннің құрамын, кенді балқытуға дайындау әдісін және шойынның белгілі бір сұрыптары үшін олардың қолданылу мүмкіндігін анықтайды.

Темір кендерінің негізгі бөлігі темірдің мөлшерін арттыру үшін, бос жынысты және зиянды қоспаларды азайту үшін байытуды қажет етеді.

Темір кендеріне техникалық шарттар 5-і кестеде келтірілген.

Кесте 5

Темір кенді концентрат үшін техникалық шарттар

Кен орны,кәсіпорын	Концентрат түрі	Ірілігі, мм	Ылғалдылық, мас.%	Fe мөлшері мас.%	Темір мөлшері бойынша жіберілетін ауытқушылықтар	Зиянды қоспалар мөлшері, мас.%
						P	S
Бакальское	Сидеритті	8...60	Н.н.	50	2,5	0.2	Н.н.
	Сидеритті	8...60	Н.н.	46	0,2	0.25	Н.н.
КМАкен	Магнетитті	0,1...0	10,5	64	Н.н.	Н.н.	Н.н.
Богословское	Магнетитті	30...0	2,5	53	1,0	Н.н.	0,1
	Магнетитті	25...0	2,5	51	2,0	3.6-0.9	0,07
Ковдорское	Магнетитті	0,2...0	1,5...3,0	60	1,5	0,4	0,25
Дашкесанское	Магнетитті	0,2...0	Н.н.	61	-	-	-
	Магнетитті	12...28	1,0	50,5	1,5	0,2	Н.н.
	Магнетитті	6...0	6,0	56	1,5	0,2	Н.н.
	Магнетитті	12...28	6,0	57,8	1,5	0,2	Н.н.
Лисаковское	Қоңыр теміртасты	2...0	6...12	49	0,5	0,08	0,80
Лебединское	Магнетитті	0,1...0	10...5	66	Н.н.	Н.н.	Н.н.
Оленегорское	Гематитті- магнетитті	0,5...0	1...1,8	63,5	1,0	Н.н.	Н.н.
Соколовско-Сарыбаевское	Магнетитті	0,1...0	3...10	63,5	-	1,5	-
Коршуновское	Магнетитті	0,2...0	10,0	61	Н.н.	Н.н.	0,2

Н.н.-нөмірленбеген

Отандық және шетелдік фабрикалардағы байыту көлеміне қарай темір кендері былай бөлінеді: магнетиттік – 57%, магнетитті- гематиттік – 23%, қоңыр теміртасты – 4%, сидеритті - 3%.

Шикізатты байытудың оптимальды тереңдігі (дәрежесі) туралы мәселені шешуде технико-экономикалық ойлар тау-кен байыту комбинаттары мен металлургия зауыттарының талаптарын ескере отырып жасалады. Концентраттағы метал мөлшері артқан сайын, байыту шығымы мен жоғалымдары арта түседі(2-сурет).

2-сурет. Байытудың оптимальды тереңдігінің балқыма көрсеткішіне әсерін анықтау. а- домна пештерінде (В.Г. Воскобойников бойынша) б- электр пештерінде (П.Е. Остапенко бойынша). 1- Южнокоробковск ТКБК концентраты, 2- Лебединск ТКБК концентраты.

Сол уақытта домна цехіндегі металдардың шығымы мен жоғалымы қысқарады. 1 және 2 қисықтардың К нүктесінде қиылысуы кеннің байытудың оптимальды тереңдігін көрсетеді. Бұл қисықтардың қиылысуы әдетте шойын мен ферроқорытпаның минимальды өзіндік құнына сай келеді(3-қисық).

Егер концентратты қабылдау үшін техникалық шарттар баяндалған шартқа сәйкес құралса, онда байытудың оптимальды тереңдігін (дәрежесі) анықтау біршама жеңілдейді.

Байытылған концентраттарды алу үлкен экономикалық және техникалық мағынаға ие. Мысалы, құрамында 68...71% Fe бар темір концентрат домналық үрдісті біраз қарқындатуға мүмкіндік береді.

Темір кендерін байыту технологиясы темір емес кендерді аршу және периодты түрде дайын өнімді кен және кен емес деп бөлуге негізделген.

Осылайша, магнетитті кендерге әр түрлі сатылы байыту мөлшері (1-5) қолданылады, кесектелген кенді құрғақ магнитті байытуды қоса отырып. Әр түрлі кендерді байыту нәтижелері мен концентраттағы темір мөлшерінің байыту сатысының мөлшеріне тәуелділігі - барлық магнетит кендері үшін саты мөлшері жоғарылаған сайын концентраттағы темір мөлшері артады.

3-сурет. Концентраттағы темір мөлшерінің байыту сатысының мөлшеріне тәуелділігі: 1- ірі кірмелі магнетитті кварциттер (90% - 0,05мм); 2 – орташа кірмелі магнетитті кварциттер (90% - 0,95мм); 3 – магнетитті кендер (82% - 0,044мм ); 4 – жіңішке кірмелі магнетитті кварциттер (90%- 0,05мм); 5 – титаномагнетитті кендер (92...94% – 0,05мм ); 6- өте жіңішке кірмелі магнетитті кварциттер (90% - 0,05мм).

4-ші суретте Лебединск ТКБК-дағы магнетитті кварциттердің байыту схемасы көрсетілген, онда байыту кезінде концентраттан бөлек, темір алынғанға дейін қайта өңдеу концентраттың құрамының алыну дәрежесін арттыратын қалдық та түзілетіні көрсетілген. Байыту қалдықтары классификация, магнитті сепарация және де басқа әдістерді қолдана отырып қайта өңделеді.

4 – сурет. Лебединск ТКБК-ғы жеңіл байытылатын магнетитті кварциттерді байыту схемасы. Шартты белгіленулер: - өнімнің шығуы, % бастапқыға қатысты; - Fe мөлшері, % мас.; - концентрат құрамына темірдің алынуы % қатысты.

Ресейдің Лисаковск кендерінің және Германияның қоңыр теміртастарының байыту көрсеткіштері 6-шы кестеде көрсетілген.

Кесте 6

Лисаковск (Қазақстан) және Ильзеде-Пейне (Германия) кендерінің байыту нәтижелері

Көрсеткіштер	Қазақстан	Германия
Темір мөлшері % мас. бастапқы кенде концентратта қалдықта	39,2 58,3 20,1	27...29 38...40 8...9
Концентрат шығуы, % қатысты	42,3	70,0
Темірдің концентратқа алынуы, % қатысты	64,6	92,94

Шетелдерде тау-кен байыту комбинаттарының кекті тоғандарында жиналған қалдықтарды екіншілік байыту үшін карусельді-фильтр сепараторлар қарапайым схема бойынша қолданылады.(5-сурет)

5-сурет.Үйінді қалдықтарды карусельді сепараторларда қайта өңдеу схемасы («Стросса» фабрикасы, Швеция)

«Стросса» фабрикаларының біреуінде карусельді сепаратор ірілігі 40мкм-ден аз болатын қалдықтарды жылына 0,5 млн тоннасын қайта өңдейді, және ұсақ елеуден кейін құрамында 50% темір болатын кондиционды гематитті концентрат алады.(6-сурет)

6-сурет. «Сала» жүйесінің әлсіз магниттелген кендердің ұсақталған класы мен кектерін жоғары градиентті магнитті фильтрация жолымен байытуға арналған карусель типті фильтр-сепаратор.

7-кестеде Магнитная және Малый Кубайс қаласының кендерінің үйінді аймағындағы топырақ сараптамасының нәтижелері келтірілген, онда 1 м тереңдіктегі топырақ марганец, мыс, мырыш, қорғасын және мышьякпен ластанғаны және ауыл шаруашылықта қолданысқа ие бола алмйтындығы көрсетілген.

Кесте 7

Магнитная (I) және Малый Кубайс (II) қаласының кендерінің үйінді аймағындағы топырақтағы ауыр металдар құрамы

Үйінді аймағы	Тереңдік, см	Ауыр металдар құрамы, мг/кг
		Mn	Cu	Zn	Pb	As
I	2	1520	368	511	164	96
	61	279	40	65	13	27
	102	1062	90	66	8	32
II	2	1515	98	172	43	11
	61	769	18	134	34	23
	102	1268	91	168	24	28

Титаномагнетиттің бірнеше ондық кен орыны Ресей Федерациясының шикізат базасын құрайды.

Қазіргі уақытта Ресейде өңделетін негізгі кен орны Качканарское (Свердловск облысы) болып табылады. Темір кенінің жалпы қоры миллиардтаған тоннаны құрайды, ал кендегі ванадий қоры 6...9 млн т бағаланады. Бұл кендер комплексті, сондықтан ванадийден бөлек кен құрамында титан, скандий, кобальт, платина тобындағы металдар және т.б. бар. Кедей титаномагнетитті кендерде ванадийді жолай өндіріп алу оларды шойын өндірісінде тиімді қылды. Бұл Уралдың және күллі Ресейдің ірі кәсіпорындардың ванадий шикізатымен қамтамасыз ету мәселесін шешті.

Качканарское кен орнының кендері жер бетіне жақын орналасқан және оңай алынады. Кең таралған байыту әдісі магнитті сепарация болып табылады, алайда бағалы металдың 26...27 % қалдық құрамына кетеді.

Қазіргі уақытта миллиардтаған тоннаға бағаланатын темірге, ванадийге, және титанға бай тағы бірнеше қатарлы кен орындарын (Куранахское, Чинейское т.б.) байыту әдістері ойлап табылуда.

Ресейдің негізгі перспективті кен орындарының титаномагнетитті кендері қара металлургия өндірісінде қызығушылық туғызып отыр, олар оксидті титанның құрамының жоғары болуымен ерекшеленеді, және де олар орта титанды, сирек жоғары титандыға жатады. Металлургия өндірісіне орта және жоғары титанды темір шикізаттарын, ванадийді сатылы алу ғана емес, сонымен қатар титанды алу сұрақтары да актуальды болып табылады.

Чинейский кендерінің (Сібір) көптеген зерттеулері бастапқы кен сатылы ұсақтау, ұнтақтау, құрғақ және ылғал магнитті сепарация (ММС) технологиясы бойынша тиімді байытылатынын көрсетті. Кеннің әр түрлі темір құрамды сынамаларын байыту нәтижелері, темір кендерін байыту заңдылықтары бойынша бастапқы кендегі жалпы темірдің мөлшерінің өсуімен титаномагнетитті концентраттың мөлшері де тік сызықты тәуелділікпен артады. Сол сияқты заңдылықтар темір, титан диоксиді, ванадий үшін алынды (7-сурет).

7-сурет.Титаномагнетитті концентрат шығуы ММС және чинейский кеніндегі темірдің жалпы мөлшеріне байланысты титаномагнетитті концентратқа ММС алыну дәрежесі

Чинейский, Курнахский, Гремяха-Вырмес, Медведевский, Копанский, Пудожгорский және т.б. ильменитті-титаномагнетитті кен орындарының оптимальды үрдістерін кешенді қолдану ғылыми-зерттеу орындары мен металлургия зауыттарының негізгі мәселесіне айналып отыр.