Размещено на http://www.allbest.ru/Размещено на http://www.allbest.ru/
Современное металлургическое производство – это сложная система различных производств, базирующихся на месторождениях руд, коксующихся углей, энергетических комплексах.
Железные руды представляют собой полиминеральную горную породу, содержащую рудные минералы, представленные в виде оксидов, реже карбонатов или силикатов и пустую породу. Различают следующие минералогические типы железных руд.
1. Красный железняк – руда, образованная безводным оксидом железа Fe2O3 – гематитом. Красный железняк является самым распространенным видом руды, обычно характеризуется высоким содержанием железа (до 55-58%) и низким содержанием вредных примесей. Месторождения красных железняков обычно экзогенного либо метаморфогенного происхождения.
2. Бурый железняк – руда, образованная водными оксидами железа Fe2O3·nH2O.
Бурые железняки содержат до 40% железа, обладают высокой пористостью и восстановимостью, имеют обычно осадочное происхождение.
3. Магнитный железняк – руда, образованная магнитным оксидом железа Fe3O4 – магнетитом (содержание железа 30-50% и серы до 4,0%). Они, как правило, магматогенного происхождения. От других железосодержащих минералов отличается магнитными свойствами, что позволяет ее эффективно обогащать магнитной сепарацией.
4. Сидеритовая руда (шпатовый железняк) - образована карбонатом железа – сидеритом FeСО3. Имеет осадочное или гидротермальное происхождение, характеризуется низким содержанием железа (28–35%) и высокой восстановимостью. При воздействии влаги и кислорода атмосферы на верхние слои месторождения сидериты могут преобразовываться в бурые железняки, так как оксид железа (II) в молекуле FeO·CO2 окисляется и поглощает влагу.
5. Ильменит FeTiO3 – титанат железа. Эти руды магматического происхождения называются титаномагнетитовыми.
Практически не встречаются железные руды, в которых все железо находилось бы в виде одного соединения (оксида или карбоната). Даже в самом «чистом» красном железняке есть незначительное количество оксида FeO, поэтому при определении минералогического типа следует исходить из содержания преобладающего оксида.
Критерием оценки железных руд являются:
1. Содержание железа;
2. Тип основного железосодержащего минерала;
3. Состав и свойства пустой породы;
4. Содержание вредных примесей;
5. Стабильность химического состава;
6. Восстановимость;
7. Куксоватость;
8. Прочность;
9. Пористость;
10. Влажность;
В настоящее время более 90 % добываемых руд перед загрузкой в доменные печи подвергают специальной подготовке, в процессе которой перечисленные выше характеристики руд значительно изменяются, однако многие из них сильно влияют на качество и свойства конечного продукта. При оценке железной руды прежде всего обращают внимание на содержание в ней железа, которое колеблется в очень широких пределах. Чем выше содержание железа в железной руде, тем экономичнее и производительнее работает доменная печь. К богатым рудам относят руды, содержащие железа 60-68 %, к средним 50-60 % и к бедным 40-50 %. Кусковые руды с высоким содержанием железа могут перерабатываться в доменной печи без предварительной подготовки, но таких руд мало, и они в основном используются при выплавке стали. Используются также и руды с содержанием железа менее 40 %. Эти руды подвергают обогащению. Нижний предел содержания железа в рудах определяется выгодностью их использования.
Руды черных металлов — железа, марганца и хрома — подвергают металлургическому переделу (плавке) как в естественном, так и в обогащенном виде.
В естественном виде руды используют в тех случаях, когда они удовлетворяют требованиям металлургов (кондициям) по содержанию основных металлов и других элементов; руды с низким содержанием основных металлов подвергать непосредственной плавке экономически невыгодно.
Кроме железа, марганца и хрома, руды могут содержать вредные примеси, которые, переходя при плавке в готовый продукт, делают его непригодным для дальнейшего металлургического передела и использования. Поэтому во всех случаях, когда руды черных металлов загрязнены нежелательными компонентами в повышенном количестве или бедны основными элементами, их подвергают обогащению.
Однако даже руды, удовлетворяющие требованиям металлургического передела по химическому и минеральному составу, не всегда могут быть пригодны для плавки по физическим свойствам. Так, плотные твердые руды при добыче имеют повышенное содержание крупных кусков (до 1000—1500 мм в диаметре) и в таком виде не могут быть подвергнуты плавке.
Крупнокусковое и порошковатое рудное сырье может быть доведено до кондиций, соответствующих металлургическому переделу, с помощью механических и других способов обработки, совокупность которых называется рудоподготовкой.
Технологическая схема рудоподготовки не является постоянной и разрабатывается в каждом отдельном случае в зависимости от качества сырья и требований, предъявляемых к конечному продукту.
Если руда соответствует техническим требованиям по химическому и вещественному составу, ограничиваются простейшими операциями, изменяющими физические свойства (гранулометрический состав и прочее). В этом случае рудоподготовка сводится к дроблению некондиционных кусков, сортировке материала по крупности, усреднению готового сырья и окускованию мелочи.
Руды, непригодные для плавки по содержанию основных элементов и вредным примесям, обычно подвергают подготовке по сложным технологическим схемам с применением различных обогатительных процессов. Обогащение приобретает особо важное значение в связи с истощением запасов богатых руд и вовлечением в использование руд с низким содержанием основных металлов или повышенным количеством вредных примесей.
Необходимость подготовки руд к доменной плавке обуславливается стремлением улучшить технико-экономические показатели работы доменных печей и использовать для получения чугуна сравнительно бедные железные руды. Чем выше содержание железа в шихте и лучше ее газопроницаемость, тем выше производительность печи, ниже расход кокса и флюсов и лучше качество чугуна. Повышения содержания железа в доменной шихте достигают обогащением железных руд, а улучшения газопроницаемости шихты в доменной печи – окуксованием мелких железных руд и концентратов. Расчетами и опытом установлено, что при повышении содержания железа в руде на 1 % производительность печи возрастает на 2,0 – 2,5 %, а расход кокса снижается на 1,4 – 2 %.
месторождение руда угль дробилка
Дробление
Руда может быть в виде кусков до 1500 мм при открытой добыче и до 300 мм при подземной добыче. Дробление руд применяется как самостоятельная операция для получения кусков руды требуемого размера и как вспомогательная операция при обогащении руд для разрушения механических связей между железосодержащим минералом и пустой породой.
Пустой породой железных руд называются балластные соединения, не содержащие железо. Указанные выше рудные минералы в чистом виде практически не встречаются, они всегда сопровождаются большим или меньшим количеством пустой породы, которая может органически входить в структуру руды или примешиваться в процессе добычи. Количественное соотношение рудного минерала и пустой породы, прежде всего, определяет богатство руды.
Независимо от последующей схемы подготовки руды к плавке вся добываемая руда проходит, прежде всего, стадию первичного дробления, так как величина крупных кусков и глыб при добыче намного превышает размер куска руды, максимально допустимый по условиям технологии доменной плавки. Техническими условиями на кусковатость в зависимости от восстановимости предусматривается следующий максимальный размер кусков руды: До 50 мм для магнетитовых руд, до 80 мм для гематитовых руд и до 120 мм для бурых железняков. Верхний предел крупности кусков агломерата не должен превышать 40 мм.
Цель дробления – придание кускам материала определённых размеров или освобождение зерен рудного минерала для последующего обогащения.
Существуют следующие способы дробления (рисунок 1): раздавливание (а), истирание (б), раскалывание (в), удар (г), раздавливание совместно с раскалыванием (д), раздавливание совместно с изгибом (е).
Рисунок 1 – Способы дробления
Наиболее дешевым методом дробления является раздавливание, а наиболее дорогим – истирание, связанное с наибольшим расходом энергии. По принципу истирания производится тонкое измельчение. На выбор метода дробления большое влияние оказывают свойства материалов.
Дробление и измельчение могут быть сухими и мокрыми. Обычно крупное, среднее и мелкое дробление осуществляют сухим способом.
При дроблении глинистых руд в рабочую зону дробилок иногда подают воду для обеспечения лучшей проходимости руды в процессе дробления, но такой метод нельзя отнести к мокрому дроблению.
Мелкое дробление и измельчение осуществляют сухим или мокрым способом в зависимости от характера последующих процессов обогащения и свойств полезных ископаемых.
Процесс дробления очень сложный и зависит от следующих факторов: размеров, формы и взаимного расположения отдельных кусков материалов в рабочей зоне дробилки, физических свойств руды (прочность, твердость, вязкость, плотность, однородность, трещиноватость, влажность), а также конфигурации рабочих органов оборудования, траектории их движения, массы, скорости и угла встречи с обрабатываемыми рудами.
Выбор способа дробления и типа дробилок зависит от физических свойств материала, начальной и конечной крупности его кусков. Твердые и вязкие материалы рациональнее дробить раздавливанием, ударом и истиранием; хрупкие – раскалыванием. Дробилки бывают щековые, конусные , грибовидные, молотковые , валковые .
Измельчение материалов, являющееся подготовительной операцией перед обогащением, выполняется в барабанных мельницах, в которые загружают дробленую руду крупностью от 8 до 50 мм после второй, третьей и даже четвертой стадий дробления. Измельчение происходит за счет свободно падающих дробящих тел в шаровых или стержневых мельница. Измельчение может производиться как в присутствии воды (мокрое), так и без нее (сухое). Как правило, мокрое измельчение производится, если последующее обогащение руды идет в водной среде.
При вращении мельницы за счет трения между шарами и ее стенкой шары начнут подниматься в сторону вращения до тех пор, пока угол подъема не превысит угла естественного откоса, после чего они начнут падать вниз, измельчая материал. В зависимости от частоты вращения барабана в мельнице создаются различные режимы измельчения: каскадный , смешанный , водопадный .
Руду загружают в мельницу через пустотелую цапфу с одной стороны, а с другой – измельченный продукт выходит из мельницы.
По методу разгрузки измельченного продукта различают мельницы со свободным выходом продукта и с принудительной разгрузкой через решетку.
Мельницы заполняют шарами на 30–50% их объема. Перегрузка и недогрузка мельницы шарами нерациональны: перегрузка ведет к повышенным расходам энергии и шаров, а недогрузка снижает производительность.