9(2). Подготовка железорудного сырья к плавке

Подготовка железной руды к плавке имеет большое значение, так как от этого зависит поступление в печь железорудного сырья определенной крупности, равномерного химического состава, хорошей восстановимости и, главное, с высоким содержанием железа. В зависимости от характеристики применяемой руды применяют следующие методы ее подготовки: а) дробление и сортировку по классам крупности; б) обогащение; в) усреднение; г) окускование.

Дробление и измельчение. Дробление представляет собой процесс уменьшения размера кусков твердого материала его разрушением под действием внешних сил до определенной крупности. Крупность кусков дробленой руды определяется способом ее дальнейшей переработки и типом руды. 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 0,1 мм.

Дробление и измельчение руды – энергоемкий и дорогостоящий процесс. Многостадийное дробление с грохочением (классификацией) обеспечивает экономию энергии, уменьшение износа оборудования, увеличение производительности установок.

Для крупного и среднего дробления используют в основном дробилки, работающие по способу раздавливания или раскалывания. Для тонкого измельчения применяют главным образом мельницы, в которых удар сочетается с истиранием. Наиболее распространены вращающиеся мельницы, в которых измельчение осуществляется вращающимися телами во время их вращения. В качестве дробящих тел применяют шары и стержни, а иногда твердые окатанные куски горной породы (гальку).

Грохочение и классификация. Разделение или сортировку материалов по классам крупности при помощи решеток или механических сит называют грохочением, а разделение в воде или воздухе с использованием разности скоростей падения зерен различной крупности – гидравлической или воздушной классификацией. Грохочением обычно разделяют материалы крупностью 1-3 мм, а более мелкие – классификацией.

Применяемые для грохочения устройства разделяют на подвижные и неподвижные колосниковые, полувибрационные и вибрационные, барабанные. Основной рабочей частью грохота является решето или сито, которое разделяет материал по крупности на классы.

Классификацию материала мельче 1 мм, как правило, выполняют не на грохотах, а в воде, так как такой материал нецелесообразно разделять в сухом виде из-за сильного пылеобразования. Избежать этого увлажнением нельзя, так как тогда материал забивает сита. Аппараты, используемые для мокрой классификации, называют гидравлическими классификаторами. К недостаткам мокрой классификации следует отнести большой расход воды.

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

Все применяемые на практике способы обогащения руд являются по существу механической обработкой их и 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.

Наиболее распространенным способом обогащения железных руд является магнитная сепарация, основанная на различии магнитных свойств железосодержащих минералов и частиц пустой породы. Магнитное обогащение заключается в том, что подготовленную соответствующим образом руду (дробленную 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 (тяжести, центробежные и др.), движутся в одном направлении, в то время как немагнитные зерна под действием этих сил движутся в другом направлении. Известны три способа разделения частиц по магнитным свойствам: отклонение магнитных частиц, удерживание их и извлечение.

Усреднение. Химический состав добываемых железных руд непостоянен, и это обстоятельство вызывает при их дроблении непостоянство гранулометрического (зернового) состава. Особенно важное значение имеет постоянство содержания железа, так как его снижение приводит к разогреву печи, а повышение к похолоданию. Естественно, что при непостоянстве доменной шихты по содержанию железа приходится вести плавку с некоторым избытком топлива с тем, чтобы исключить или хотя бы резко сократить число случаев похолодания печи, являющегося расстройством процесса, вызывающим ухудшение показателей ее работы.

Процесс усреднения осуществляется на всех этапах подачи и подготовки руд к плавке – от места добычи до загрузки в печь, при этом в большинстве случаев пока пользуются оборудованием, предназначенным для погрузки и транспортировки железорудных материалов.

Окусковывание – это процесс превращения мелких железорудных материалов (руд, концентратов, колошниковой пыли) в кусковые необходимых размеров, применение которых значительно улучшает показатели работы металлургических агрегатов. Для подготовки сырья к доменной плавке широко применяются два способа окускования: агломерация и окомковывание (окатывание).

Агломерация – это процесс окускования мелких руд, концентратов и колошниковой пыли спеканием в результате сжигания топлива в слое спекаемого материала или подвода высокотемпературного тепла извне. Агломерацию следует рассматривать шире, чем окускование, так как при этом удаляются некоторые вредные примеси (сера и частично мышьяк), разлагаются карбонаты и получается кусковой пористый, к тому же офлюсованный материал.

В состав агломерационной шихты входят железорудный концентрат или железная руда, коксик (мелкодробленый кокс), флюсы и возврат агломерата