Структурная схема металлургического завода с полным производственным циклом
11
Железные руды
ЖЕЛЕЗНЫЕ РУДЫ
Железо является распространенным элементом в природе. По распространению в земной коре оно занимает четвертое место (4,2 %) после кислорода (49,7 %), кремния (26 %) и алюминия (7,45 %). Железо как составная часть входит почти во все горные породы, однако многие нельзя считать рудами.
Железо обладает сравнительно большим сродством к кислороду и в силу этого в земной коре не обнаруживается в самородном виде, а находится главным образом в соединениях с кислородом.
Из большого числа встречающихся в земной коре железосодержащих минералов промышленное значение имеют минералы, в которых железо в основном представлено как:
магнитный оксид Fe3О4 (72,4 % Fe),
безводный оксид Fe2О3 (70 % Fe),
водные оксиды mFe2О3 • nН2О с различным количеством воды (52,3—62,9 % Fe),
карбонат железа FeCO3 (48,3 % Fe).
12
Железные руды
1. Носитель железа – магнитный оксид Fe3О4 (72,4 % Fe)
Fe3O4 – соединение FeO • Fe2O3, содержащее 31,04% FeO и 68,96% Fe2O3.
Минерал – магнетит.
Руда – магнитный железняк или магнетитовая руда. Окисление магнетита: оксид FeO в молекуле FeO • Fe2O3
реагирует с кислородом воздуха по реакции
4FeO + O2→ 2Fe2O3.
Окисленность магнетита: К = 3. В процессе окисления К растет. Принадлежность к магнитным железнякам: К < 3,5.
Состав магнитного железняка: Fe – 55…60 % (иногда 16…30%) S – 0,02…2,5%
P – 0,02…0,7 %
пустая порода (обычно кислая, с SiО2, А12О3 ) – прочее
13
Железные руды
2. Носитель железа – безводный оксид Fe2О3 (70 % Fe)
Минерал – гематит.
Руда – красный железняк или гематитовая руда. Продукт выветривания магнитных железняков, т.е. в значительной мере это окисленный магнетит. Содержится от 1 до 8 % магнетита.
Состав красного железняка: Fe – 55…60 % (иногда до 69,5%)
S, Р – в малых количествах (иногда)
пустая порода (обычно кислая, с SiО2, А12О3 ) – прочее
14
Железные руды
3. Носитель железа – водные оксиды mFe2О3 • nН2О
Минералы – лимонит 2Fe2О3 • 3Н2О и гетит Fe2О3 • Н2О.
Руда – бурый железняк Наиболее распространен в земной коре.
Обычно беден и влажен, трудно поддается обогащению.
Состав бурого железняка:
Fe – 37…55 % (чаще 37…40 %)
Р – 0,5…1,5% (повышенное содержание) V – 0,03…0,06%
15
Железные руды
4. Носитель железа – карбонат железа FeCO3 (48,3 % Fe).
Минералы – сидерит, ильменит FeTiО3,
Руда – шпатовый железняк.
Если преобладает ильменит, то руда – титаномагнетит
Состав шпатового железняка: Fe – 30—40 %
16
Примеси
ПРИМЕСИ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД
1. ВРЕДНЫЕ ПРИМЕСИ
Сера – красноломкость стали Цинк – возгонка, проникновение в швы кладки, рост кладки,
разрыв металлического кожуха доменной печи.
Мышьяк – хладноломкость стали, ухудшение ее свари ваемости
2. ПОЛЕЗНЫЕ ПРИМЕСИ Ванадий и титан— полезные примеси.
Фосфор, никель, хром и медь – полезные при выплавке чугуна некоторых марок, в остальных же случаях их, особенно фосфор и медь, относят к вредным примесям. Фосфор вызывает хладноломкость стали.
17
Примеси
ПРИМЕСИ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД
3. ПУСТАЯ ПОРОДА РУД
В основном состоит из SiО2, Аl2Оэ, СаО и MgO.
Для доменной плавки желательно, чтобы
К = (СаО + MgO)/(SiО2 + Al2О3) ≈ 1. (не требуются флюсы).
Такую руду называют самоплавкой, встречается очень редко.
Чаще всего К << 1, т.е. пустая порода руд является кислой.
18
Основные месторождения
ОСНОВНЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД
Европейская часть Российской Федерации
Курская магнитная аномалия (КМА)
Балансовые запасы – более 42 млрд т, перспективные запасы
– 200…250 млрд т.
Протяженность – 600 км двумя полосами шириной до 25 км каждая при расстоянии между полосами 50—60 км. Рудное тело залегает на глубине 100—600 м, его толщина достигает 2 —3 км и более.
Богатые руды (50—62 % Fe) и бедные магнетитовые (35— 40%Fe).
Руды чистые по фосфору (0,02—0,09 %) и сере (0,1—0,6 %) Богатые руды КМА легко восстановимы, а магнетитовые легко обогащаются методом магнитной сепарации.
19
Основные месторождения
Европейская часть Российской Федерации
Оленегорское месторождение (Мурманская область)
Балансовые запасы – 0,6 млрд т.
Руда – 32% Fe, низкое содержание фосфора (< 0,08 %) и серы (< 0,045 %).
Разрабатывается с 1955 г. открытым способом.
Ено-Ковдорское месторождение (Мурманская область)
Балансовые запасы – 0,5 млрд т.
Руда – 30% Fe, высокое содержание фосфора (1,7…4,0%); сера – 0,15…0,20 %.
Пустая порода – основная (не кислая):
11…17 % СаО и 12…6 % MgO. Разрабатывается с 1955 г. открытым способом.
20