1.2. Обоснование технологической схемы подготовки руды к доменной плавке

По результатам анализа 1.1.1. – 1.1.4. следует разработать и обосновать технологическую схему подготовки руды. Технологическая схема может включать в себя следующие операции:

- дробление;

- измельчение;

- грохочение (классификация);

- обогащение;

- агломерация.

По каждому элементу технологической схемы необходимо сформулировать перечень решаемых задач, дать краткое описание применяемого технологического оборудования и определить его количество.

1.2.1. Дробление, измельчение, грохочение

Исходя из первоначальных размеров кусков руды и требуемых размеров железорудного продукта (агломерат, концентрат), определить тип дробильного и мельничного оборудования и его количество. Обычно различают следующие стадии дробления (измельчения):

- крупное дробление от 1200 мм до 100 – 350 мм;

- среднее дробление от 100 – 350 мм до 40 – 60 мм;

- мелкое дробление от 40 – 60 мм до 6 – 25 мм;

- измельчение от 6 – 25 мм до 1 мм;

- тонкое измельчение <1 мм.

При расчете количества дробильного оборудования величину степени дробления руды (отношение максимальных размеров кусков на входе и выходе из дробилки, ) следует принять в диапазоне: для щековых дробилок (крупное и среднее дробление) 4 – 6; для конусных дробилок при крупном и среднем дроблении 5 – 6, при мелком – 10. Применяемые в настоящее время шаровые мельницы и мельницы бесшарового помола позволяют проводить измельчение железорудного материала исходной крупностью 5 – 12 мм до <80 мкм. Для обеспечения гарантированного максимального размера кусков дробимого материала целесообразно применять замкнутую схему дробления с возвратом надрешетного продукта на повторное дробление.

1.2.2. Обогащение

Обогащение железной руды – операция, позволяющая увеличить содержание железа в рудном материале. Продуктами обогащения являются: концентрат и хвосты.

Показателями процесса обогащения являются:

- содержание железа в исходной руде, % масс. ();

- содержание железа в концентрате, % масс. ();

- содержание железа в хвостах, % масс. ();

- выход концентрата, доли ед. ();

- выход хвостов, доли ед. ();

- степень извлечения железа в концентрат, доли ед. ();

- степень извлечения железа в хвосты, доли ед. ();

- коэффициент обогащения, показывающий во сколько раз содержание железа в концентрате больше, чем в исходной руде, доли ед. ();

- коэффициент сокращения, показывающий во сколько раз масса концентрата меньше массы исходной руды, доли ед. ();

- коэффициент глубины обогащения, показывающий во сколько раз содержание железа в концентрате меньше, чем в рудном минерале, доли ед. ().

На практическом занятии следует провести расчет показателей процесса обогащения. При этом следует учесть, что содержание железа в концентрате и хвостах задано (см. Приложение 2), а выход концентрата и хвостов можно определить как:

Различие в химическом составе и физических свойствах рудного минерала и пустой породы, характерное для всех типов железных руд предопределило многообразие способов их обогащения: обжиг, промывка, магнитная сепарация (сухая и мокрая), флотация и т.д. Строго говоря, состав продуктов обогащения (концентрата и хвостов) зависит от множества факторов, среди которых химический состав исходной руды, тип рудного минерала и характер пустой породы, способ обогащения и т.д., что затрудняет определение химического состава железорудного концентрата. Обогащение руды проводят преимущественно по отношению к железу, содержащемуся в рудном минерале. Другие химические элементы характеризуются той или иной степенью равномерности распределения между рудным минералом и пустой породой. Для марганца, серы и фосфора путем статистической обработки литературных данных установили средние значения соотношения содержаний указанных элементов в концентрате и руде:

;

;

Для остальных рудных составляющих для простоты расчета примем, что соотношение компонентов в руде и концентрате одинаково (постоянно). Тогда состав концентрата можно рассчитать следующим образом.

Содержание железа в исходной руде равно:

,

где и - содержание железа в руде соответственно в виде и .

Аналогично содержание железа в концентрате определяется как

,

где и - содержание железа в концентрате соответственно в виде и .

В свою очередь, массу железа, присутствующего в концентрате в виде и , можно определить, используя величину степени извлечения железа из руды в концентрат

Тогда содержание оксидов железа в концентрате будет численно равно

Проверка: , результат должен совпадать с заданным содержанием железа в концентрате.

Долю пустой породы в руде без оксидов марганца, фосфора серы можно рассчитать как

Аналогичная величина для концентрате составит

.

Тогда содержание, например, CaO в концентрате можно рассчитать следующим образом:

.

Содержание остальных компонентов концентрата (кроме оксидов железа) определяется аналогично. Результаты расчета оформляются в виде таблицы (Таблица 1).

Таблица 1. Химический состав железорудного концентрата

Содержание компонентов железорудного концентрата, % масс.
FeO	Fe2O3	MnO	SiO2	Al2O3	CaO	MgO	SO3	P2O5	ППП