Лекция №2

Подготовка железных руд к доменной плавке

Чем тщательнее подготавливают руду к доменной плавке, тем: производительность доменной печи; ниже расход топлива ;

выше качество выплавляемого чугуна.

.

По мере повышения содержания железа в концентратах возрастают затраты на обогащение руд, что показано кривой CD на рисунке, в то время как затраты в доменном цехе сокращаются (кривая АВ). Пересечение кривых АВ и CD в точке К указывает на оптимальную степень обогащения железных руд. Пересечение этих кривых обычно соответствует минимальной себестоимости чугуна (кривая EF).

Содержание железа в шихте, %,

Оптимальное содержание железа в концентратах для доменной плавки находится в пределах 64–67 %.

2

,

В зависимости от характеристики добываемой руды применяют следующие методы подготовки руды:

•дробление;

• сортировку;

•обогащение;

•усреднение;

•окускование.

Дробление и измельчение

Для доменной плавки верхний предел крупности кусков руды составляет 40-100 мм, для мартеновской плавки 20-40 мм, для агломерации 6—10 мм, а для обогащения в ряде случаев требуется получение материала крупностью менее 0,1мм. Чем тоньше измельчена руда, тем полнее рудные зерна могут быть отделены от пустой породы в процессе обогащения. Поэтому дробление часто дополняют измельчением руды.

3

.

Обогаще

ние

Под обогащением руд понимают процесс обработки полезных ископаемых, целью которого является повышение содержания полезного компонента путем отделения рудного минерала от пустой породы или отделения одного ценного минерала от другого.

Способы обогащения руд основаны на использовании различий в физических и физико-химических свойствах слагающих руду минералов:

•при хорошей размываемости минерала водой применяют- промывку;

•при различной плотности – гравитационное обогащение,

•при магнитной восприимчивости – магнитное обогащение;

•на использовании различных физико-химических поверхностных свойств основана флотация.

Конечный результат обогащения характеризуют степенью извлечения (ε,%) полезного элемента, которую определяют из соотношения:

ε= (γ • β)/α

.

Магнитное обогащение

Подготовленную­ соответствующим образом руду (дробленую до высокой степени раскрытия рудного зерна), содержащую магнитный минерал, вводят в магнитное поле, создаваемое магнитами. Силовые линии магнитного поля сгущаются в зернах магнитного­ минерала, намагничивают их, вследствие чего зерна притягиваются магнитом и, преодолевая постоянно действующие силы, движутся в одном направлении, в то время как немагнитные зерна под действием этих сил движутся в другом направлении.

Магнитное обогащение осуществляют в аппаратах, называемых­ магнитными сепараторами, в которых магнитное поле создается:

электромагнитами постоянного тока

магнитными­ системами, состоящими из постоянных магнитов.

Магнитное обогащение железных руд осуществляют методами:­

мокрой магнитной сепарации

сухой магнитной сепарации

комбинированным­ методом (сухая сепарация с последующей мокрой).

5

.

Обогащения магнитных железных руд в зависимости от крупности

> 3—6 мм применяют только сухую магнитную сепарацию

< 3 мм обогащают как сухим, так и мокрым методами

Барабанный сепаратор для сухого обогащения

Внутри вращающегося барабана 1 из немагнитной стали закреплены неподвижные электромагниты 2. Обогащаемую­ руду подают на барабан сверху; частицы магнетита притягиваются электромагнитом к поверхности барабана и перемещаются на ней до выхода из зоны действия магнита. Здесь они под действием силы тяжести падают вниз в приемный бункер концентрата. Немагнитные частицы ссыпаются с барабана там, где его поверхность перестает быть опорой частиц, они попадают в бункер пустой породы (хвостов).

6

Флотация

Флотация - метод обогащения, основанный на различии физико-химических свойств поверхностей различных минералов. Для обогащения руд применяют только пенную флотацию. Она базируется на том, что одни минералы, не смачиваются водой, прилипают к пузырькам воздуха и поднимаются или, как говорят, всплывают и флотируют на поверхности подобно воздушному шару, образуя минерализованную пену. Это – гидрофобные тела. Другие минералы смачиваются водой, не прилипают к воздушному пузырьку и остаются в пульпе. Это – гидрофильные тела.

Используют флотационные реагенты трех видов:

коллекторы

регуляторы

вспениватели

Коллекторы — это органические вещества, избирательно адсорбирующиеся на поверхности минерала и усиливающие их гидрофобные свойства;

Регуляторы — это многочисленные реагенты, одни из которых (активаторы) активизируют флотацию минералов, а другие (депрессоры) подавляют ее.

Вспениватели способствуют созданию обильной минерализованной пены.

7

Обычно пенный продукт флотации состоит из зерен полезных минералов (концентрата), но так как различные флотационные реагенты могут действовать на минералы избирательно, то в некоторых случаях флотацию ведут так, чтобы всплывали неполезные минералы — минералы пустой породы (хвосты). В первом случае процесс называют прямой флотацией, во втором — обратной флотацией.

Флотационные машины, в которых осуществляется флотационный процесс, по своему действию делят на

Механические

Пневматические

Комбинированные

Наиболее широкое распространение получили механические флотационные машины.

8

1 - вал

2 - труба

3 -вращающийся гребок

4 -перегородки

5 -отверстие для промежуточного продукта

6 - мешалки

Зоны:

I перемешивания и аэрации

II разделения воздушных пузырьков III сбора минерализованной­ пены

Производительность­ флотационной машины составляет 10—20 т/ч.

Флотацию широко применяют для обогащения руд цветных металлов.

9

Агломерация

Агломерация - процесс окускования мелких руд, концентратов и колошниковой пыли спеканием в результате сжигания топлива в слое спекаемого материала.

Продукт спекания (агломерации)— агломерат представляет собой кусковой пористый продукт черного цвета; упрощенно можно характеризовать его как спеченную руду или спеченный рудный концентрат

Агломерационная шихта и ее подготовка

Основные составляющие агломерационной шихты:

железосодержащие материалы (рудный концентрат, руда, колошниковая пыль);

возврат (отсеянная мелочь ранее произведенного агломерата);

топливо (коксовая мелочь);

влага, вводимая для окомкования шихты;

известняк, вводимый для получения офлюсованного агломерата.

10