Агломерация железных руд

СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………………..…………….……………

ГЛАВА I СЫРЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИХ ПОДГОТОВКА

1.1.   Железные руды……………………………………………………….…………………

1.2.    Основное месторождение железных руд…………....……………………….

ГЛАВА II ПОДГОТОВКА ЖЕЛЕЗНЫХ РУД К ДОМЕННОЙ ПЛАВКЕ

2.1. Дробление и измельчение………………………………………..………………….

2.2. Грохочение и классификация……………………………………………………..

2.3. Флотация……………………………………………………………………………………

2.4. Агломерация……………………………………………………………………………….

Заключение……………………………………………………………………….………………

ВВЕДЕНИЕ

Для производства черных и цветных металлов применяют различные сырые материалы, являющиеся полезными ископаемыми. или специально приготовленные материалы, а также отходы металлургического производства.
К сырым материалам металлургического производства прежде всего относят руды, топливо и флюсы. Необходимо уточнить, что понимают под рудой. Руда представляет собой полезное ископаемое, добываемое из недр земли. Это горная порода или минеральное вещество, из которого при данном уровне развития техники экономически целесообразно извлекать металлы или их соединения. Такая экономическая целесообразность прежде всего определяется содержанием ценных металлов в минеральном веществе, т.е. так называемым браковочным пределом по извлекаемому металлу. Браковочный предел даже для одного и того же металла различен, например для железа он составляет 30-60 %, меди 3—5, никеля 0,3—1,0 а для молибдена 0,005—0,02 %
Величина браковочного предела по содержанию ценного металла зависит от физических свойств и химического состава горной породы, а также условий ее добычи.
По мере развития техники указанные пределы постепенно снижаются и переработке подвергают все более бедные руды.
Руды обычно называют по одному или нескольким металлам, содержащимся в них, например железные, медные, алюминиевые и марганцевые или медно-никелевые, меднокобальто-никелевые и др.
Запасы руд того или иного месторождения делят в зависимости от степени их изученности на несколько категорий, обозначаемых буквами латинского алфавита:А,ВиС.
 

Глава 1 Сырые материалы и их подготовка

1.1. Железные руды

Железо является распространенным элементом в природе. Так, по распространению в земной коре оно занимает четвертое место (4,2 %) после кислорода (49,7 %), кремния (26 %) и алюминия (7,45 %). Железо как составная часть входит почти во все горные породы, однако многие нельзя считать рудами.
Конкретизируя понятие полезные ископаемые” применительно к железосодержащим ископаемым, железными рудами следует называть 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 и двуоксидом углерода.
Из большого числа встречающихся в земной коре железо- содержащих минералов промышленное значение имеют минералы, в которых железо в основном представлено магнитным оксидом Ге304 (72,4 % Ре), безводным оксидом Ре20, (70 % Ре), водными оксидами тРе2О3 ‘ пН2О с различным количество воды (52,3—62,9 % Ре), карбонатом железа РеСО3
(48,3 % Ре).
Магнитный оксид железа в рудах представлен минералом магнетитом. Руду, содержащую в основном магнетит, называют магнитным железняком или магнетитовой рудой. Магнетит Ре304 можно рассматривать как соединение FеО . Fе203, содержащее 31,04 % FеО и 68,96 % Fе203
Магнетит под действием влаги и кислорода атмосферы Постепенно окисляется. Оксид FеО в молекуле FеО Fе203 реагирует с кислородом воздуха по реакции 4FеО + 02 -

2Ре2О3. Образовавшийся минерал по своему химическому составу является гематитом, однако из-за отличия в кристаллической решетке называется мартитом.
Таким образом, в природных условиях магнетит в той или иной степени окислен. для характеристики окисленности магнетита принято пользоваться отношением Ре/Ре0. В
чистом магнетите это отношение равно 72,4 24,3 3,0, а в мартите оно бесконечно велико. Обычно к магнитным железнякам относят руды, в которых это отношение меньше 3,5. При отношении, равном 3,5—7,0, руды относят к полумартитам, а при отношении, большем 7, — к мартитам.
Магнетит характеризуется высокой магнитной восприимчивостью, и поэтому магнитные железняки пригодны для электромагнитного обогащения, являющегося одним из наиболее эффективных и распространенных способов обогащения железных руд.
Магнитный железняк обычно представлен крепкими, плотными кусковыми рудами. Он содержит обычно 55—60 % Ре (иногда лишь 16—30 % Ре), 0,02—2,5 % , 0,02—0,7 % Р и чаще всего кислую пустую породу (5i02, А1203).
Безводный оксид железа представлен в рудах минералом гематито..а. Руды, содержащие в основном гематит, относят обычно к красным железнякам или гематитовы.м рудам. Красный железняк — это продукт выветривания магнитных железняков, т.е. в значительной мере окисленный магнетит. В нем обычно содержится от 1 до 8 % магнетита.
Красный железняк, применяемый в металлургии, содержит обычно 55—60 % Ре, а некоторые разновидности — до 69,5 % Ре. В ряде случаев в рудах содержится мало серы и фосфора. Руды бывают кусковые, а иногда пьхлевидньте. Цвет красных железняков колеблется от красного до светло-серого и даже черного, но на фарфоровой пластинке красный железняк всегда дает красную черту. Пустая порода таких руд обычно состоит из 8i02 и А1203.
Водные оксидьт железа представлены в рудах главным образом минералами лимонито.м 2Ге2О3 3Н20 и гетитом Ге203 . Н20. Руды, содержащие в основном эти минеральх, называют бурыми железняками. Бурый железняк образуется при выветривании и окислении железных руд других типов. Обычно бурый железняк смешан с глиной или кварцем. В добываемьх рудах содержится 37—55 %, а чаще 37—40 % Ре. Они характеризуются повышенным содержанием фосфора (0,5— 1,5 %), иногда в них присутствует в небольшом количестве ванадий (0,03—0,06 %).
Бурый железняк наиболее распространен в земной коре. Обычно он беден и влажен, к тому же трудно поддается обогащению, поэтому его используют сравнительно в небольшом количестве.
Карбонат железа представлен в руде минералом сидеритом. Руды, содержащие в основном сидерит, называют шихтовыми железняками. Они обычно встречаются в виде плотных и крепких горных пород или глинистых железняков. В шпатовых железняках содержится 30—40 % железа.
Промышленно используемым является также минерал ильменит РеТiО3, встречающийся в сочетании с его необходимо удалять при переработке чугуна в сталеплавильных печах.
Ванадий и титан — полезные примеси.
Пустая порода руд в основном состоит из $i02, А1203, СаО и МО, которые обычно находятся в виде различных соединений. для доменной плавки желательно, чтобы отношение (СаО + МО)/($iО2 + А1203) 1. В этом случае не требуются флюс. Такую руду называют самоплавкой, однако встречается она очень редко. Чаще всего указанное отношение значительно менее 1, т.е. пустая порода руд является кислой.
магнетитом. Руды, в которых преобладает ильменит, называются титаномагнетитами.

Глава 2. Подготовка железных руд к доменной плавке

2.1. Дробление и измельчение

Чем тщательнее подготавливают руду к доменной плавке, тем выше производительность доменной печи, ниже расход топлива и выше качество выплавляемого чугуна.
В конечном итоге стремятся снабжать доменную печь шихтой, состоящей только из двух компонентов: офлюсованного железорудного сырья и кокса определенной кусковатости и не содержащих мелких фракций (ниже 5—8 мм для железосодержащей шихты и ниже 20—30 мм для кокса).
для обеспечения хорошей газопроницаемости плавильных материалов желательно, чтобы шихта была однородной по кусковатости. Рекомендуется, чтобы диаметр самого крупного куска не превышал диаметр самого мелкого куска более чем в два раза, т.е. целесообразно давать руду или окускованную шихту кусковатостью 10—20 или 20—40 мм.
Важным резервом повышения производительности доменных печей и снижения расхода топлива является увеличение содержания железа в шихте. Его увеличение на 1 % позволяет снизить расход кокса на 2—2,5 % и на столько же увеличить производительность печи.
Кроме того, при росте содержания железа в шихте снижается выход шлака при доменной плавке, что ведет к повышению технико-экономических показателей плавки.
для получения богатого железорудного сырья разработаны И внедрены эффективные способы обогащения железных руд. При решении вопроса об оптимальной степени обогащения железных руд нужно исходить из технико-экономических соображений.
По мере повышения. содержания железа в концентратах возрастают затраты на обогащение руд, что показано кривой С.О на рис. 1, в то время как затраты в доменном цехе сокращаются (кривая АВ). Пересечение кривых АВ и СВ н точке

Существующая подготовка шихт пока еще не удовлетворяет указанным требованиям. повышение однородности шихт по кусковатости и химическому составу и увеличение содержания железа в шихте край не необходимы. В зависимости от характеристики добываемые руды применяют следующие методы подготовки руд а) дробление; б) сортировку; в) обогащение; г) усреднение; д) окускование.

Крупкость добываемых руд в естественном виде очень различна. При открытой добыче размер отдельных кусков достигает 1000—1200 мм, а при подземной 300—800 мм.
для дальнейшего использования руда такой крупность должна быть предварительно подвергнута дроблению. дробление представляет собой процесс уменьшения размера куске твердого материала его разрушением под действием внешних сил и имеет целью придание кускам материала определенной крупности.
Размер крупности кусков дробленой руды определяет.
способом ее дальнейшей переработки и типом руды. для
доменной плавки верхний предел крупности кусков руды се
составляет 40—100 мм, для мартеновской плавки 20—40 мм, д
агломерации 6—10 мм, а для обогащения в ряде случаев требуется получение материала крупностью менее 0,1 мм. Поэтому дробление часто дополняют измельчением руды дробление и измельчение руды — энергоемкий и дорог. стоящий процесс. На обогатительных фабриках стоимость процесса дробления и измельчения руды составляет от 35 70 % от расходов на весь цикл обогащения а стоимость дробильных устройств достигает О % стоимости Оборудования фабрики. Поэтому всегда желательно соблюдать принцип не дробить ничего лишнего, те. дробить руду только до нужных размеров и Только В необходимом количестве.
для выполнения этого принципа процесс дробления руды разделяют на несколько стадий и перед каждой из них Проводят классификацию с целью выделения ГОТОВЫХ по размеру кусков и мелочи, чтобы д подвергать их повторному дроблению.
Обычно различают слелующие стадии дробления: крупное дробление — от кусков размером 1200 мм ло получения кусков размером 100—350 мм; среднее дробление — от 100—350 до 40—60 мм ы мелкое дробление - от 40—60 до 6-25 мм, измельчение ог б—25 ло 1 мм тонкое измельчение — менее 1 мм. Крупное, среднее и мелкое дробление Осуществляют в аппаратах, называемых дробилками, а измельчение в мельницах. дробление можно Выполнять следующими методами. раздавливанием, истиранем, раскалыванием, ударом и сочетанием перечисленых выше способов Основные мотивы применяемых дробилок представлены на рис. 3. Схема одной из разновидностей щековых дробилок показа на на рис. 3, а. дробимую руду загружают сверху в зазор между неподвижной пiской / и подвижной 2, подвешенной на оси З. Привод .дробилки через шкив 4 вращает

Рис. 3. Схема устройства дробилок:
а — пиковой; б — конусной; в — молотковой; г — валковой
вый вал 5, при этом шатун б двигается вверх—вниз. При подъеме шатуна распорные плиты 8 нажимают на подвижную щеку 2, она сближается с неподвижной и происходит дробление кусков руды; при опускании шатуна подвижная щека отходит назад под воздействием пружины 7 и тяги 9, и через зазор между щеками снизу высыпается дробленая руда. Производительность щековых дробилок составляет 10—700 т/ч.
В конусных дробилках (рис. 3, 6) основными рабочими элементами являются неподвижный 11 и подвижный 12 конусы, в зазор между которыми сверху засыпают дробимую руду. Верх вала 14 подвижного конуса закреплен в шарнире 13, а его нижней части придают с помощью приводного вала 15, зубчатой переда4и 16 и эксиентрика 10 вращательное движение. Подвижный конус при этом перекатывается по внутренней поверхности неподвижного конуса и в месте сближения конусов происходит дробление кусков, а с противоположной стороны через кольцевую щель просыпается дробленый продукт.
Конусные дробилки применяются для крупного, среднего и мелкого дробления. Производительность дробилок крупного дробления составляет 150—2300 среднего — от 8 до 580 мэ/ч, мелкого — от 24 до 260 м3/ч.
Молотковые дробилки (рис. 3, в) применяют для крупного, среднего и мелкого дробления мягких и средних по твердости пород. дробилка состоит из корпуса, внутри которого закреплены массивные отбойные плиты 17. В опорах конуса установлен вращающийся с большой скоростью вал 19 с насаженными на него несколькими дисками 18, на которых шарнирно закреплены стальные молотки (билы) 20. дробление происходит в результате ударов, наносимых кускам материала молотками; выдача дробленой руды происходит через отверстия колосниковой решетки 21. Производительность молотковых дробилок достигает 1500 т/ч и более.
Валковые дробилки применяют для среднего и мелкого дробления пород средней крепости. Чаще применяют двух- и четырехвалковые дробилки. В двухвалковой дробилке (рис. 3, г) дробление происходит между двумя вращающимися валками 23; оба валка приводные, один из них закреплен в раме 22 жестко, второй — подвижный и прижимается к неподвижному пружиной 24 либо гидравлическим, либо пневмогидравлическим устройством. Балки бывают гладкими и иногда рифлеными и зубчатыми.
для тонкого измельчения руд применяют шаровые мельницы и в последнее время мельницы бесшарового помола. Шаровая мельница (рис. 4, а) представляет собой вращаемый через зубчатый венец 5 футерованный плитами из износостойкой стали барабан 4 с польтми цапфами 2. Барабан почти наполовину заполнен чугунными или стальными шарами 3. Куски руды вместе с водой подают в цапфу через устройство 1, в барабане куски, испытывая удары падающих шаров, раскалываются, раздавливаются и истираются; измельченньтй продукт с водой (пульпа) выдается через противоположную ыапфу барабана. Производительность крупных шаровых мельниц достигает 150—200 т/сут.
На рис. 4, 6 показана мельница бесшарового помола типа “Аэрофол’. Крупные и мелкие куски руды вместе со сжатым

Рис. 4. Шаровая мельница (а) и Мельница для бесоiарового гюмола (б)
воздухом вводят через питаггель 2 во вращающийся барабан
1. Крупные куски играют роль дообящих шаров; измедьченный продукт уносится воздухом через пустотелую цанфу в шахту выдачи З, а затем скапливается в пылеуловителях.
 

2.2. Грохочечие и классификация

Разделение или сортировку материалов на классы крупности при помощи решеток или механических сит называют грохочением, а разделение в воде или воздухе на основе разности скоростей падения зерен различной крупности — гиравлической или воздушной классификацией Грохочением обычно разделяют материалы до крупности 1—3 мм, а более мелкие — классификацией.
Материал, поступающий на грохочение, называют исходным, остающийся на сите надрешетным продуктом, прошедший через отверстия сита — подрешетным продуктом.
Аппарат для грохочения называют грохотами, их основным рабочим элементом является решето или сито. Наибольшее распространение получили различные грохоты с колебательным движением решета; ограниченное применение находят неподвижные грохоты, а также барабанные. валковые или роликовые
Простейшим и малопроизводительным является неподвижный колосниковый грохот, применяемый в приемных отделениях горнорудных предприятий. Он представляет собой расположенную под углом 450 к горизонту решетку из параллельных стальных брусьев (колосников) с величиной щели
25—200 мм. Подаваемый сверху материал опускается по поверхности решетки, а мелочь просыпается сквозь щели решетки. Производительность грохота составляет 9—80 м3/ч на
1 м2 решетки, а к.п.д. не превышает 50—70 %.
дуговой гидравлический неподвижный грохот представляет собой изогнутую по дуге решетку, по которой сверху движется пульпа; через ячейки решетки проходят отделяемые час типы пульпх размером 0,3—1,0 мм.
Придание решету грохота колебательных движений сильно
повышает производительность и к.п.д. грохота (до
95—98 %). Из подобных грохотов в последнее время широко применяют самобалансные и самоцентрирующиеся инерционные грохоты. Самобалансный грохот (рис. 5) представляет собой опирающийся на пружины З короб 1 с просеиваюшим решетом
2. В боковых стенках короба на подшипниках установлены два дебалансных вала 4 (ось вала не совпадает с осью его вращения). Валы вращают с одинаковой скоростью в противоположных направлениях, при этом возникают инерционные силы, вызывающие колебания короба по направлению стрелок “А’, что обеспечивает подбрасывание груза и его перемещение вдоль решета с эффективным просеиванием мелочи. для самобалансных грохотов частота колебаний составляет 740—950 в минуту, амплитуда колебаний 4—9 мм, размеры решета достигают Зхб,4 м, производительность — 600 т/ч.