Материалы, используемые для производства металлов и сплавов.

Руда – полезное ископаемое в виде горной породы, из которой целесообразно получать основные металлы.

Руда составляет процентное содержание: железо (20-60%), медь (1-3%), никель (0,3-1%), молибден (0,005-0,02%).

Топливо: кокс, природный газ, мазут.

Флюсы имеют меньшую плотность, чем основной металл, поэтому располагаются над жидким металлом, защищая его от воздуха и газа.

Огнеупорные материалы применяют для изготовления внутреннего слоя (футеровки) металлургических печей.

Огнеупорные материалы разделяются на: 1)Кислые огнеупоры, содержащие кремнезём в виде кварцевого песка (95% CiO2, динасовый кирпич); 2)Основные, содержащие CaO и MgO (магнезитовый кирпич); 3)Нейтральные, содержащие большое количество Al2O3 и Cr2O3 (хромо-магнезитовый кирпич).

Топливо, флюсы, огнеупорные материалы.

Топливо: кокс, природный газ, мазут.

Флюсы служат для придания легкоплавкости пустой породы руды, ошлакования золы кокса и получения жидкоподвижного шлака.

Флюсы – это известняки.

Огнеупорные материалы применяют для изготовления внутреннего слоя (футеровки) металлургических печей.

Огнеупорные материалы разделяются на: 1)Кислые огнеупоры, содержащие кремнезём в виде кварцевого песка (95% CiO2, динасовый кирпич); 2)Основные, содержащие CaO и MgO (магнезитовый кирпич); 3)Нейтральные, содержащие большое количество Al2O3 и Cr2O3 (хромо-магнезитовый кирпич).

Материалы для получения чугуна.

Исходное сырьё металлургического предприятия (шихта): 1) Руда (после обогащения и окускования); 2)Каменный уголь (кокс); 3)флюсы.

Обогащение – повышение содержания полезного компонента в руде.

Окускование – производство массы железосодержащего материала приблизительно одного размера.

Каменный уголь используется в доменной шихте в виде кокса.

Флюсы служат для придания легкоплавкости пустой породы руды, ошлакования золы кокса и получения жидкоподвижного шлака.

Руды железа, примеси в них.

Железные руды – представляют собой горные породы, из которых целесообразно добывать железо.

5% верхнего слоя земной коры (16 километров толщиной) составляет железо, входящее в более 350 минералов горных пород.

Магнетит (магнитная окись железа) встречается в виде крупных кусковых руд, содержит: 55-60% железа, 0,02-2,5% серы, 0,02-0,7% фосфора. Содержит кислую пустую породу CiO2 – глинозём.

Гематит содержит: 50-60% железа, 0,02-2,5% серы, 0,08-0,7 фосфора. Кислая пустая порода.

Бурый железняк содержит: 25-50% железа, 0,5-1,5% фосфора, 1-2% серы. Бывают загрязнения с примесями мышьяка. Кислая пустая порода – глинистая и кремнисто-глинистая.

Шпатовый железняк содержит: 30-40% железа и серу.

Вредные примеси в руде: сера, фосфор, свинец и мышьяк.

Полезные примеси в руде: марганец, никель, хром, ванадий и титан.

Подготовка железных руд к доменной плавке.

Требования, предъявляемые к железосодержащим материалам: 1)Руды должны иметь высокое содержание железа; 2)Иметь низкую концентрацию вредных примесей; 3)Должны иметь оптимальный размер кусков (20-40 миллиметров); 4)Должны иметь высокую прочность (не образовывать пыль и мелкие частицы).

Основные способы подготовки руд: 1)Дробление (уменьшение размера кусков и сортировка по классам крупности); 2)Обогащение (снижение содержания пустой породы); 3)Окускование (для использования мелких кусков и пыли).

Различают следующие стадии дробления: 1)Крупное (1500-250 миллиметров); 2)Среднее (250-50 миллиметров); 3)Мелкое (50-5 миллиметров); 4)Тонкое (до 0,04 миллиметров).

Дробление осуществляют следующими методами: раздавливание, истирание, раскалывание, ударные, комбинированные.

Для крупного и среднего дробления используют щековые и конусные дробилки.

Для мелкого дробления используют валковые и молотковые дробилки.

Для тонкого измельчения используют шаровые мельницы.

Обогащение – это процесс обработки полезных ископаемых с целью повышения содержания полезного компонента и снижения содержания примесей, путём отделения рудного минерала от пустой породы.

В результате обогащения получают концентрат.

Способы обогащения железных руд: 1)Промывка; 2)Гравитационный способ; 3)Электромагнитный способ; 4)Флотация.

Промывка применяется для обогащения руд с глинистой и песчаной пустой породой, применяют вращающиеся барабаны, называемые бутары, имеющие решётчатый конусный корпус.

Гравитационный способ применяется, когда имеется большая разница в плотности полезного минерала и пустой породы.

Электромагнитный способ – руду, измельчённую до некоторой степени тонкости, вводят в магнитное поле, и частицы с магнитными свойствами будут притягиваться магнитом.

Флотация – в ёмкость, заполненную водой, засыпается мелкоизмельчённая руда, снизу ёмкости подаётся воздух в виде мелких пузырьков, при этом происходи контакт пузырьков воздуха с частицами руды, и частицы с плохосмачеваемой поверхностью увлекаются наверх, а частицы с хорошосмачеваемой поверхностью опускаются вниз.

Окускование – процесс превращения мелких частиц рудных концентратов в более крупные куски.

Способы окускования: 1)Агломерация; 2)Получение окатышей.

Агломерация – процесс окускования мелких материалов спеканием, в результате сжигания топлива.

Агломерационная шихта: 1)Железосодержащие материалы 40-50%; 2)Флюс 10-15%; 3)Возврат 20-30%; 4)Твёрдое топливо 4-6%; 5)Влага 6-9%.

Вся перечисленная шихта смешивается, делаются комки, укладываются на решётки и происходит процесс горения топлива за счёт подачи атмосферного воздуха снизу.

Получение окатышей состоит из двух стадий: 1)Получение сырых окатышей; 2)Упрочняющий обжиг.

Шихта для получения окатышей: 1)Тонко измельчённый рудный концентрат; 2)Бетонит (особый сорт глины); 3)Известняк.

Полученную шихту смешивают и посылают в грануляторы, в которых при увлажнении формируются окатыши определённого размера (10-20 миллиметров), которые подвергаются упрочняющему обжигу.