1. Предварительная подготовка железной руды

В настоящее время в практике доменного производства практически не используется железная руда, не прошедшая в той или иной степени стадии предварительной подготовки. Причины этого состоят в следующем:

- неоптимальный гранулометрический состав добытой руды, в том числе высокая доля мелкой фракции;

- практически исчерпаны запасы богатых (по железу) руд;

- низкая основность (CaO:SiO₂) пустой породы железной руды, затрудняющая формирование жидкотекучего реакционноспособного доменного шлака;

- наличие в составе руды химических элементов и соединений, негативно влияющих на работу доменной печи, на состав и свойства чугуна и стали.

В зависимости от конкретных условий на практике выбирается та или иная схема подготовки железных руд. После первичного дробления и разделения по фракциям богатая малосернистая руда с размером кусков >8 мм может использоваться доменными цехами, фракция <8 мм подвергается окускованию на агломерационных фабриках. Богатые сернистые руды дробят до крупности <8 мм и подвергают агломерации, в ходе которой из руд практически полностью удаляется сульфидная сера. Бедные руды измельчают до крупности <74 мкм и направляют на обогащение. Однако, так называемые «богатые руды» в ряде случаев целесообразно дополнительно обогащать, так как установлено, что повышение содержания железа в шихте на 1 % позволяет увеличить производительность доменной печи на 2,0 – 2,5 %.

1.1. Характеристика железной руды

Информация о способе добычи и химическом составе железной руды позволяет охарактеризовать ее по целому ряду параметров, том числе:

- определить тип рудного минерала;

- оценить физическое состояние руды, поступающей на обогатительную фабрику;

- охарактеризовать ее металлургическую ценность (ответить на вопрос, богатая руда или бедная);

- дать оценку руде по содержанию серы и фосфора;

- дать характеристику пустой породы, в том числе ее основности.

1. Тип рудного минерала

Железными рудами называют горные породы, из которых при данном уровне развития техники экономически целесообразно извле­кать железо. Железо, как известно, 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, диоксидом углерода и серой. Из большого числа встречающихся в земной коре железо­содержащих минералов промышленное значение имеют следующие.

Магнетит - магнитный оксид железа. Руду, содержащую в основном магнетит, назы­вают магнитным железняком или магнетитовой рудой. Магне­тит Fe₃O₄ (72,4 % Fe) можно рассматривать как соединение FeO • Fe₂O₃, содержащее 31,04% FeO и 68,96% Fe₂O₃.

Гематит - безводный оксид железа Fe₂O₃ (70 % Fe), в значительной мере окисленный магнетит. Руды, содержащие в основном гематит, относят обычно к красным железнякам или гематитовым рудам.

Водные оксиды железа mFe₂O₃ • nН₂О (52,3-62,9 % Fe) представлены в рудах минералами, различающимися числом молекул воды. Это – главным образом лимонит 2Fe₂O₃ • ЗН₂О и гетит Fe₂O₃ • Н₂О. Руды, содержащие в основном эти минералы, называют гидрогематитовыми или бурыми железняками.

Сидери­т – карбонат железа FeCO₃ (48,3 % Fe). Руды, содержащие в основном сидерит, называют шпатовыми железняками. Они обычно встречаются в виде плотных и крепких горных пород или глинистых железняков.

Информация о содержании в железной руде оксидов железа (FeO и Fe₂O₃), о соотношении их содержаний, а также о количестве компонентов руды, переходящих при нагревании в газ (ППП – потери при прокаливании) позволяет сделать вывод о типе рудного минерала. Данный вывод будет иметь упрощенный, оценочный характер, так как для более обоснованного вывода необходимо изучение структуры исследуемого минерала. Примеры оценки типа рудного минерала по химическому составу руды приведены в таблице 1.

Таблица 1. Оценка типа рудного минерала по химическому составу железной руды.

FeO, %	Fe2O3, %	ППП, %	Тип рудного минерала
11	27	2	магнетит
1	66	1	гематит
2	57	10	гидрогематит
37	2	35	сидерит