Что получают при обогащении железных руд

Содержание:

Ни для кого не секрет, что на себестоимость выплавляемого металла огромное влияние оказывает качество применяемой руды. Именно поэтому на сегодняшний день все большее развитие получают производства, связанные с обогащением рудных ископаемых, которые позволяют получить высококачественный концентрат железной руды.

Преимущества применения обогащения руды.

Обогащение — первичная переработка руды с целью увеличения содержания железа и снижения количества вредных примесей. Применение такого дополнительного технологического процесса позволяет достичь следующих результатов:

В цифровом значении это выглядит так — каждый добавленный процент железа приводит к увеличению производительность на 2,4%, настолько же снизив при этом расход кокса.

Критерии оценки обогащения.

Эффективность данного технологического процесса должна подвергаться комплексной оценке, один тот факт, что в концентрате существенно повышается содержание железа, еще не говорит об эффективности обогащения. Для того, чтобы получить объективные данные следует контролировать следующие показатели.

Только информация обо всех этих данных способна показать реальную картину. Ведь можно значительно увеличить количество выпускаемого концентрата, но металла окажется в нем недостаточно, или наоборот.

О качестве получаемого концентрата свидетельствуют два коэффициента:

Способы обогащения железных руд.

В промышленных масштабах обогащение руд осуществляется несколькими способами, которые позволяют получать концентрат железной руды различного качества.

В завершение хотелось бы сказать следующее: рудный концентрат представляет собой тонкодисперсное вещество, поэтому подавать в печь его в таком виде не представляется возможным. Он поступает на технологические линии по агломерации или для получения окатышей. Только в таком окускованном виде концентрат можно применять в сталеплавильном производстве. Что касается экономической целесообразности обогащения железных руд, то, учитывая постоянно ухудшающееся качество добываемого материала, перспективы данного направления переработки очевидны.

Источник

Что получают при обогащении железных руд

Статьи

Технология обогащения железных руд

Из железных руд промышленное значение имеют главным образом :

По запасу железных руд Россия занимает первое место в мире. Руды залегают на Урале, в Курской области, Западной Сибири и других местах.

Для получения концентрата используется несколько способов обогащения руды.

Промывке чаще всего подвергаются руды, образовавшиеся среди отложений глин и песчаников. При этом способе обогащения струи жидкости, подаваемые под давлением, вымы­вают песчаную или глинистую пустую породу, очищая руду. Промывка бурых железняков позволяет увеличить в них содержание железа с 38% до 43 %. Производительность данного метода не велика (до 100 т/ч), поэтому ранее он и применялся на мелких предприятиях. Сейчас данный способ обогащения применяется только в комплексе с другими методами.

Промывка желез­ных руд является простейшим способом обогащения. Однако он возможен только при температурах больше 0°С. К минусам промывки также относится потребность с большому расходу воды с последующей ее очисткой.

При гравитационном методе обогащения используются специальные суспензии, обладающие большей плотностью по сравнению с плотностью пустой породы, но меньше чем у железа. В ходе процесса гравитации пустая порода всплывает на поверхность суспензии и удаляется, а железо выпадает в осадок на дно сепаратора. Производительность данного метода обогащения до 250 т/ч.

3) Магнитное обогащение.

Основным методом обогащения железной руды является электромагнитное обогащение. Этот метод основан на различной магнитной проницаемости веществ.

Различают 3 вида магнитного обогащения:

При сухом магнитном обогащении руду загружают на барабаны магнитных сепараторов. Используют маг­нитные сепараторы двух типов. Схема ленточного сухо­го сепаратора представлена на рис. 8. На питающую лен­ту подается

При мокром методе пульпа подается под специальные барабаны с электромагнитом, извлекающим из пульпы ферромагнит­ные минералы.

Применение флотационного метода обогащения:

Для тех задач, в которых требуется обогащение немагнитных бурых и красных железняков, руду вначале требуется подвергнуть магнетизирующему обжигу при температуре 600—800°С в печи с восстанови­тельной атмосферой. После такого обжига Fe2O3 частич­но переходит в оксид Fe3O4, и далее руда обогащается в магнитном сепараторе.

При флотации требуется контролировать содержание определенных элементов. Для анализа элементов в пульпе может использоваться потоковый анализатор АРП-1Ц. Прибор позволяет определять элементы от Ca до U непосредственно в технологических потоках без отбора проб (в транспортных ёмкостях, в пульпопроводе и т.п.) в цеховых условиях или условиях рудоконтролирующих станций.

Источник

Железная руда

Железная руда стала добываться человеком много веков назад. Уже тогда стали очевидными преимущества использования железа.

Найти минеральные образования, содержащие железо, довольно легко, так как этот элемент составляет около пяти процентов земной коры. В целом, железо является четвертым по распространенности элементом в природе.

В чистом виде найти его невозможно, железо содержится в определенном количестве во многих типах горных пород. Наибольшее содержание железа имеет железная руда, добыча металла из которой является наиболее экономично выгодным. От ее происхождения зависит количество содержащегося в ней железа, нормальная доля которого в составе около 15%.

Химический состав

Свойства железной руды, ее ценность и характеристики напрямую зависят от ее химического состава. Железная руда может содержать различное количество железа и других примесей. В зависимости от этого выделяют ее несколько типов:

Чем больше побочных примесей в составе железной руды, тем больше необходимо энергии на ее переработку, и тем менее эффективным является производство готовой продукции.

Состав породы может представлять собой совокупность различных минералов, пустой породы и других побочных примесей, соотношение которых зависит от ее месторождения.

Пустая порода также может содержать железо, но ее переработка экономически не целесообразна. Наиболее часто встречающиеся минералы представляют собой оксиды, карбонаты и силикаты железа.

Следует отметить, что в составе железистых пород может содержаться огромное количество вредных веществ, среди которых можно выделить серу, мышьяк, фосфор и другие.

Типы железных руд

На сегодняшний день выделяется множество видов железных руд, характеристики и названия которых зависят от состава.

Наиболее часто в природе встречается такой вид, как красный железняк, в основе которого лежит оксид под названием гематит. Этот оксид содержит в составе количество железа, превышающее 70%, и минимальное количество побочных примесей.

Физическое состояние данного оксида может варьироваться от порошкообразного до плотного.

Бурый железняк представляет собой оксид железа с содержанием воды. Его очень часто называют лимонитом. В его составе значительно меньше железа, количество которого обычно не превышает четверти. В природе такой железняк содержится в виде рыхлой, пористой породы, со значительным содержанием марганца и фосфора. Обычно обильно насыщен влагой, имеет в качестве пустой породы глину. Из него очень часто делают чугун, несмотря на незначительную часть железа, так как он очень легко перерабатывается.

Магнитные руды отличаются тем, что в их основе заложен оксид, имеющий магнитные свойства, но при сильном нагреве они теряются. Количество этого типа породы в природе ограничено, но содержание железа в нем может не уступать красному железняку. Внешне он выглядит как твердые кристаллы черно-синего цвета.

Шпатовый железняк представляет собой рудную породу, в основе которой лежит сидерит. Очень часто имеет в составе значительное количество глины. Этот тип породы относительно тяжело найти в природе, что на фоне малого количества содержимого железа делает его редко используемым. Поэтому отнести их к промышленным типам руд невозможно.

Кроме оксидов в природе содержаться другие руды на основе силикатов и карбонатов. Количество содержимого железа в породе очень важно для ее промышленного использования, но также важно наличие полезных побочных элементов, таких как никель, магний, и молибден.

Отрасли применения

Сфера применения железной руды практически полностью ограничена металлургией. Ее используют, в основном, для выплавки чугуна, который добывают с помощью мартеновских или конверторных печей. На сегодняшний день чугун используется в различных сферах жизнедеятельности человека, в том числе в большинстве видов промышленного производства.

Не в меньшей степени используются различные сплавы на основе железа – наиболее широкое применение обрела сталь благодаря своим прочностным и антикоррозийным свойствам.

Чугун, сталь и различные другие сплавы железа используются в:

Месторождения железной руды

Мировые запасы железной руды ограничены в количестве и своем местоположении. Территории скопления запасов руд называют месторождениями. На сегодняшний день месторождения железных руд делят на:

Месторождения таких руд можно встретить на территории всей нашей планеты. Наибольшее количество залежей сконцентрировано на территории постсоветских республик. В особенности Украины, России и Казахстана.

Крупнейшие месторождения железных руд в России

Большие запасы железа имеют такие страны как Бразилия, Канада, Австралия, США, Индия и ЮАР. При этом практически в каждой стране на земном шаре имеются свои разрабатываемыми месторождения, в случае дефицита которых, порода импортируется из других стран.

Обогащения железных руд

Как было указано, существует несколько типов руд. Богатые можно перерабатывать непосредственно после извлечения из земной коры, другие необходимо обогатить. Кроме процесса обогащения, переработка руды включает в себя несколько этапов, таких как сортировка, дробление, сепарация и агломерация.

На сегодняшний день существует несколько основных способов обогащения:

Применяется для очистки руд от побочных примесей в виде глины или песка, вымывание которых проводят с помощью струй воды под высоким давлением. Такая операция позволяет увеличить количество содержимого железа в бедной руде примерно на 5%. Поэтому его используют только в комплексе с другими типами обогащения.

Выполняется с помощью специальных типов суспензий, плотность которых превышает плотность пустой породы, но уступает плотности железа. Под воздействием гравитационных сил побочные компоненты поднимаются на верх, а железо опускается на низ суспензии.

Наиболее распространенный способ обогащения, который основывается на различном уровне восприятия компонентами руды воздействия магнитных сил. Такую сепарацию могут проводить с сухой породой, мокрой, или в поочередном сочетании двух ее состояний.

Для переработки сухой и мокрой смеси используют специальные барабаны с электромагнитами.

Для этого метода раздробленную руду в виде пыли опускают в воду с добавлением специального вещества (флотационный реагент) и воздуха. Под действием реагента железо присоединяется к воздушным пузырькам и поднимается на поверхность воды, а пустая порода опускается на дно. Компоненты, содержащие железо, собираются с поверхности в виде пены.

Источник

Технология обогащения полезных ископаемых

Технология обогащения железной руды и концентрата, анализ опыта зарубежных предприятий. Характеристика минерального состава руды, требования к качеству концентрата. Технологический расчет водно-шламовой и качественно-количественной схемы обогащения.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра обогащения полезных ископаемых

ПО КУРСУ «ОСНОВЫ ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ. ТЕХНОЛОГИЯ ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ

Студент Шифр: 8061344

«Разработать технологию обогащения полезного ископаемого и сделать расчеты качественно-количественной и водно-шламовой схем».

Часовая производительность по руде равна: Qфч = 1000 тонн в час;

Расчетные показатели берем на основании задания:

1. Обоснование и выбор схемы обогащения

1.1 Минеральный состав руды (полезного ископаемого)

1.2 Анализ технологии отечественных и зарубежных предприятий, перерабатывающих аналогичное сырье

1.3 Требования к качеству концентрата

1.4 Технология обогащения полезного ископаемого, принятая в работе

2. Технологический расчет

2.1 Расчет качественно-количественной схемы обогащения

2.2 Расчет водно-шламовой схемы

Список использованной литературы

Основными направлениями при разработке новых технологий обогащения полезных ископаемых являются повышение извлечения полезных компонентов из добываемых руд, увеличение содержания полезного компонента в концентратах, комплексность использования минерального сырья, внедрение более эффективных, менее энергоемких и экологически чистых процессов.

Как бы велики не были запасы природных ресурсов, крайне необходимо учитывать их постепенное сокращение и вовлечение в переработку, в связи с этим, все более бедных по содержанию полезного компонента руд. Исходя из этих условий, предстоит постоянно искать наиболее более рациональные методы добычи полезных ископаемых, разрабатывать и внедрять малоотходную и безотходную технологию обогащения руд.

Повышение эффективности обогащения железных руд является одной из важнейших проблем в области переработки минерального сырья и в значительной мере зависит от совершенства методов и критериев, на основе которых принимаются решения по выбору техники и технологии обогащения.

Процессы магнитного обогащения, основанные на различии магнитных свойств разделяемых компонентов, находят широкое применение для обогащения руд черных, редких и цветных металлов.

Основными объектами магнитного обогащения являются магнетитовые, окисленные железные, сидеритовые, хромитовые и марганцевые руды.

В настоящее время разделение материалов по магнитным свойствам осуществляется главным образом в постоянном магнитном поле. Наряду с магнитными свойствами разделяемых частиц на показатели обогащения оказывают влияние их плотность, крупность, структурно-текстурные характеристики перерабатываемых руд, а также конструктивные особенности магнитных сепараторов.

1. ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР СХЕМЫ ОБОГАЩЕНИЯ

1.1 Вещественный состав руды

Магнетит Ковдорского месторождения характеризуется пониженным содержанием железа, что обусловлено присутствием в его составе различных примесей. В чистом магнетите, отвечающем формуле Fe3O4, содержится 69% Fe2O3 и 31% FeO, а общее содержание железа составляет 72,4%.

Ковдорский горно-рудный узел расположен в юго-западной части Кольского полуострова. Строение рудной залежи сложное. В ее пределах выделяются следующие основные природно-технологические разновидности (типы) руд:

· штаффелит-магнетитовые и т.д.

Эти руды основные в Ковдорском месторождении, руды которого используются для комплексного обогащения.

В настоящее время из этих руд кроме железного концентрата выделяются еще апатитовый и бадделеитовый концентраты.

Физические свойства руды:

Химический состав руды:

Сырьем для обогатительного комплекса Ковдорского ГОКа служит смесь комплексных и маложелезистых руд, которые подразделяются на геолого-технологические сорта, отличающиеся вещественным составом, физическими и технологическими свойствами. Руды также неоднородны по структурно-текстурному строению и количественно-минеральному составу.

1.2 Анализ технологии отечественных и зарубежных предприятий, перерабатывающих аналогичное сырье

Основные отечественные и зарубежные горно-обогатительные комбинаты перерабатывают бедные магнетитовые руды и получают концентраты высокого качества (65-66% и до 68% по содержанию железа).

Гематитовые крупновкрапленные руды в больших объемах обогащаются только гравитационными методами. Обогащение тонковкрапленных гематитовых руд осуществляется в ограниченных объемах флотационным (США) и обжигмагнитным (Россия) методами. Объем обогащения бурожелезняковых и сидеритовых руд ограничен и сокращается в связи с низким качеством получаемых из них концентратов.

Технология обогащения магнетитовых руд характеризуется применением большого числа стадий магнитной сепарации, что позволяет максимально выводить пустую породу из процесса по мере ее раскрытия.

Тонкая вкрапленность магнетита определяет необходимость применения нескольких (2-3) стадий измельчения для оптимального раскрытия зерен полезного компонента.

В последние годы для обогащения железных руд применяются и более сложные схемы: увеличение количества стадий измельчения до четырех и магнитного обогащения до пяти. Подобные схемы мокрого магнитного обогащения применены на обогатительных фабриках ЮГОКа, Ингулецкого ГОКа, СевГОКа, НКГОКа и др.

При обогащении магнетитовых руд широко используются размагничивание, намагничивание и обесшламливание мелко- и тонко измельченных продуктов.

1.3 Требования к качеству концентрата

Железные руды и концентраты используются в доменном и в сталеплавильном производствах, а также в специальных процессах, таких, как прямое восстановление железа, порошковая металлургия, производство губчатого железа.

Руды и концентраты, поступающие в доменную плавку, должны удовлетворять требованиям, как по своим физическим свойствам, так и по химическому составу. Из физических свойств имеют значение: пористость, прочность при высоких температурах и крупность.

Технические требования к качеству на железный концентрат:

в зимний период не более 0,8% ГОСТ 12 764-73

1. допускается отгрузка концентрата с отклонением по содержанию железа 1,5% в количестве не более 2,0% месячной поставки комбината

2. нижний предел по фосфору не ограничивается

обогащение технологический руда концентрат

3. сроки сушки устанавливаются в зависимости от погодных условий (минусовых температур) и согласовываются с потребителем.

1.4 Технология обогащения полезного ископаемого, принятая в работе

Обогатительная фабрика была введена в эксплуатацию в конце 1962 года. Проектная технологическая схема включает четырехстадиальное дробление, сухую магнитную сепарацию, измельчение магнитной фракции в одну стадию, мокрую магнитную сепарацию и обезвоживание концентрата.

Размещение оборудования предусматривалось в корпусах крупного, среднего и мелкого дробления, обогащения, сопряженном со складом обезвоживания, и в корпусе сушки.

Крупное дробление производится в двухщековых дробилках ЩКД-2100/1500, установленных каскадно с конусными дробилками ККД-990/160. Руда в дробилки подается из приемного бункера пластинчатыми питателями. После крупного дробления она двумя конвейерами транспортируется в корпус среднего и мелкого дробления, в котором установлены две дробилки КСД-2200 и четыре КМД-2200. Перед дробилками КМД-2200 установлены грохоты для выделения готового продукта. Дробленая руда системой конвейеров подается либо в корпус обогащения, либо на склад дробленой руды напольного типа емкостью 60 тыс.т.

Выбор технологической схемы магнитного обогащения магнетитовых руд производим из схемы обогащения аналогичных руд.

Исследования на обогатимость железистых кварцитов установлено, что технологические показатели обогащения зависят от минерального состава и структурно-текстурных особенностей руды.

В принятую схему для получения кондиционной крупности учитывая, что руды Ковдорского месторождения являются комплексными и из них выделяется кроме железного еще апатитовый и бадделеитовый концентраты, включены две стадии измельчения.

Измельчение принимаем мокрое при содержании 75% твердого по массе.

Для магнитного обогащения в схему включены основная магнитная сепарация, для повышения качества концентрата вводим три перечистки с возвращением промпродукта 2 и 3 перечистки на классификацию. Такая схема обогащения позволит получать концентрат с содержанием в нем железа в = 66,0%. В схеме также предусмотрены операции фильтрации и сгущения чернового концентрата (рис. 1).

Рис.1 Качественно-количественная технологическая схема

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

2.1 Расчет качественно-количественной схемы обогащения

Часовая производительность по руде равна: Qфч = 1000 тонн в час;

При расчете качественно-количественной схемы обогащения определяем для всех продуктов обогащения числовые значения основных технологических показателей (Q, г, в, е).

Расчетные показатели берем на основании задания:

При расчете недостающих показателей используем основные формулы:

гnвn = гn+1в n+1+ г n+2в n+2; е = гв/б

Все расчетные данные сводим в таблицу 2.1:

Таблица 2.1. Баланс продуктов обогащения магнетитовой руды

Источник

Доменная плавка: подготовка железных руд

Современное доменное производство предъявляет к железорудным материалам очень высокие требования.

Эти материалы должны:

Железорудные материалы в естественном состоянии этим требованиям не удовлетворяют. Большинство руд имеют невысокую концентрацию железа или содержат большое количество пустой породы. При плавке таких руд образуется большое количество шлака, требующего повышенного расхода кокса. Некоторые руды содержат вредные примеси, снижающие качество металла или требующие дополнительного расхода на их удаление.

При добыче руд образуются очень крупные куски (до 1500 мм), присутствие которых в шихте снижает скорость восстановления и теплопередачи, а также много мелочи (до 10 мм), ухудшающей газопроницаемость шихты и вызывающей снижение хода процесса восстановления и, следовательно, производительности доменной печи.

Большинство месторождений железных руд имеют неодинаковый химический состав, даже в пределах одного забоя.

Все это требует специальной подготовки руд перед загрузкой их в доменную печь. Основными способами подготовки руд являются:

Дробление и измельчение

Добываемая из земных недр руда подвергается дроблению и измельчению, так как величина крупных кусков при добыче превышает размеры кусков руды, допустимых по условиям технологии доменной плавки.

Для крупного и среднего дробления используют установки, называемые дробилками, а для тонкого измельчения применяют мельницы. Дробление и измельчение – дорогостоящий и энергоемкий процесс. Стоимость процесса дробления и измельчения руды составляет от 35 до 75% от расходов на весь цикл обогащения. Поэтому всегда желательно соблюдать принцип “не дробить ничего лишнего”, то есть дробить руду только до нужных размеров. Для соблюдения этого принципа процесс дробления разделяют на несколько стадий, используя для каждой стадии подходящий тип дробилки, и перед каждой из них проводят классификацию с целью выделения готовых по размеру кусков и мелочи, чтобы не подвергать их повторному дроблению. Различают следующие стадии дробления:

Дробление выполняется следующими методами:

Для крупного и среднего дробления используют в основном щековые и конусные дробилки, для мелкого дробления – валковые и молотковые, а для тонкого измельчения – шаровые мельницы.

Щековая дробилка

Щековая дробилка состоит из трех основных частей:

Материал в дробилку загружают сверху. При сближении щек происходит разрушение кусков. При отходе подвижной щеки раздробленные куски опускаются под действием собственного веса и выходят из дробилки через разгрузочное отверстие.

Конусная дробилка

Конусные дробилки работают по такому же принципу, что и щековые, но отличаются от них по конструкции.

Конусная дробилка состоит из:

Ось подвижного конуса входит эксцентрично во вращающийся вертикальный стакан, благодаря чему подвижный конус совершает кругообразные движения внутри большого. При приближении подвижного конуса к какой-то части неподвижного происходит дробление кусков. А в диаметрально противоположной части дробилки, где поверхности конусов удалены на максимальное расстояние, происходит разгрузка дробленой руды.

Валковая дробилка

В валковой дробилке дробление руды происходит между двумя вращающимися навстречу друг другу стальными валками.

Загрузка осуществляется сверху, выгрузка происходит под собственным весом. Обычно один валок неподвижен, а второй имеет специальное устройство, позволяющее изменять зазор между валками, и раздвигать их в случае попадания недробимых кусков материалов.

Молотковая дробилка

Для дробления хрупких и глинистых руд обычно используются молотковые дробилки, в которых основной частью является вращающийся с большой скоростью ротор с закрепленными на нем стальными молотками.

Дробление материала происходит под действием многочисленных ударов молотков по падающим кускам материала.

Шаровая мельница

Мельницы работают в непрерывном режиме. Загрузка руды осуществляется в одну пустотелую цапфу, а выгрузка происходит через другую. Как правило, измельчение проводится в водной среде, благодаря чему устраняется пылевыделение и повышается производительность мельниц. Кроме того, происходит автоматическая сортировка частиц по крупности. Мелкие частицы переходят во взвешенное состояние и в виде пульпы (смеси частиц руды и воды) выносятся из мельницы.

Более крупные частицы, которые не могут находиться во взвешенном состоянии, остаются в мельнице и измельчаются дальше.

Технологические процессы дробления и измельчения почти всегда сочетаются с сортировкой и классификацией материала по крупности.

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

Обогащение руд

Обогащение руд представляет собой процесс обработки полезных ископаемых, целью которого является повышение содержания полезного компонента и снижения содержания вредных примесей путем отделения рудного минерала от пустой породы. В результате обогащения получают концентрат, более богатый по содержанию определенного металла, чем исходная руда, и остаточный продукт – хвосты, более бедный, чем исходная руда.

Применяемые на практике разнообразные способы обогащения основаны на общем принципе разделения зерен полезного минерала и пустой породы. Наиболее распространенными способами обогащения железных руд являются:

Промывка

Промывка используется для обогащения руд с глинистой и песчаной пустой породой. Обычно для этой цели используют вращающиеся барабаны, так называемые бутары, имеющие решетчатый конусный корпус. Руда внутри барабана продвигается вперед, скользя и перекатываясь по его стенкам. Под действием ударов кусков друг о друга пустая порода разрушается и смывается струями воды, подаваемой в барабан. Растворенная часть пустой породы вместе с водой проходит через отверстия барабана, образуя отходы (хвосты), а отмытый материал (концентрат) удаляется через разгрузочное устройство.

Гравитационный способ

Гравитационный способ используется в случае, когда имеется существенное различие плотностей полезного минерала и пустой породы.

Различают динамическое гравитационное обогащение и статическое (в тяжелых суспензиях).

Динамическое гравитационное обогащение

Динамическое гравитационное обогащение основано на различии скоростей падения частиц различной массы в жидкости. При этом используют аппараты, называемые отсадочными машинами, а способ обогащения – отсадкой.

Дробленую руду загружают на решетку, закрепленную в верхней части камеры, заполненной водой. Кривошипно-шатунный механизм сообщает диафрагме колебательные движения, благодаря чему периодически изменяется уровень воды. Когда диафрагма входит внутрь камеры, поток воды движется вверх через слой руды на решетке, взвешивая частички руды. При этом, скорость перемещения более легких (пустая порода) больше, чем более тяжелых зерен (полезный минерал). При движении потока вниз быстрее опускаются тяжелые зерна. В результате такого попеременного движения потока воды через слой руды происходит расслаивание его. В нижней части, ближе к решетке скапливаются тяжелые зерна концентрата, а в поверхностном слое – зерна пустой породы, которые смываются с решетки поверхностным слоем воды. В последние годы все шире применяют статическое гравитационное обогащение (в тяжелых суспензиях). Сущность способа заключается в том, что измельченную руду загружают в резервуар с жидкостью (суспензией), имеющей плотность больше плотности пустой породы, но ниже плотности рудного минерала. В этом случае пустая порода всплывает на поверхность жидкости, а зерна полезного минерала опускаются на дно резервуара. В качестве тяжелой жидкости обычно используют смесь воды с тонкоизмельченным ферросилицием.

Электромагнитное обогащение

Электромагнитное обогащение является наиболее распространенным способом обогащения железных руд. Способ основан на различии магнитных свойств железосодержащих минералов и частиц пустой породы, и заключается в том, что подготовленную соответствующим образом руду (измельченную до высокой степени тонкости) вводят в магнитное поле, под действием которого зерна, обладающие магнитными свойствами направляются в одну сторону, а немагнитные зерна выносятся из сферы действия магнитного поля в другую сторону.

Магнитное обогащение осуществляют в аппаратах, называемых магнитными сепараторами, в которых магнитное поле создается электромагнитами. По конструкции различают сепараторы барабанные, ленточные, шкивные, роликовые, кольцевые. Наибольшее распространение получили барабанные сепараторы.

Магнитное обогащение железных руд может осуществляться методами мокрой и сухой магнитной сепарации. Предпочтение обычно отдается мокрой магнитной сепарации, так как при этом устраняется пылеобразование.

Схема барабанного электромагнитного сепаратора для обогащения руд в водной среде:

Магнитную сепарацию принципиально можно применять для всех железорудных минералов, но эффективных результатов можно достичь лишь при сепарации сильномагнитных руд. Для слабомагнитных руд обычно применяется магнетизирующий обжиг с целью повышения их магнитной восприимчивости. Магнетизирующий обжиг представляет собой восстановление оксида железа Fe2O3 в магнитный оксид (магнетит) Fe3O4. Обжиг проводят в восстановительной атмосфере при сжигании топлива, с использованием оксида углерода и водорода в качестве восстановителя.

Флотация

Флотация применяется при обогащении окисленных железных руд. Метод основан на распределении зерен полезного минерала и пустой породы, обладающих различной смачиваемостью водой. Сущность метода состоит в следующем. В заполненную водой емкость с добавкой специальных реактивов вдувается снизу воздух, который в виде мелких пузырьков поднимается к поверхности. В емкость непрерывно засыпается мелкоизмельченная руда. При этом происходит множество контактов пузырей воздуха с частицами руды. Пузыри воздуха прикрепляются к зернам плохо смачиваемой (гидрофобной) поверхности и увлекают их вверх. Сцепление между пузырями воздуха и хорошо смачиваемыми (гидрофильными) частицами отсутствует и они опускаются на дно емкости.

Флотацию применяют в основном для обогащения руд цветных металлов. В черной металлургии флотацию используют для флотационной доводки железорудных концентратов, а также для доизвлечения металла из хвостов после магнитного и гравитационного обогащения. Длительное время применение флотации сдерживала дороговизна флотационных реагентов, а также сложность очистки сточных вод. С получением дешевых флотационных реагентов и совершенствованием способов очистки сточных вод применение флотации расширилось.

Усреднение руд

Состав рудных месторождений в большинстве случаев не однороден. Участки богатой руды перемежаются с более бедной. Поэтому, добываемые на одном месторождении руды, имеют непостоянный химико-минералогический состав.

Иногда, колебания содержания железа в руде достигает ± 10%. Колебания содержания основных компонентов руды затрудняют их дальнейшую переработку. При использовании неусредненных железных руд невозможно получить чугун постоянного химического состава, и плавку необходимо вести с перерасходом кокса. На современных рудоподготовительных предприятиях усреднение является обязательной операцией, при которой обеспечиваются отклонение по содержанию железа в шихте в пределах ± 0,3 – 0,5%.

Усреднение представляет собой перемешивание большой массы рудного материала. Обычно эта операция производится в штабелях, расположенных на усреднительных складах. Емкость штабелей может составлять до 100 тысяч тонн. Усреднительный склад имеет два штабеля, один из которых формируется путем загрузки материала параллельными слоями, расположенными обычно горизонтально, а другой служит, для отгрузки материла в переработку. Отгрузка или забор осуществляется тоже слоями, но в направлении перпендикулярном расположению слоев, формирующих штабель. Каждая порция при заборе материала, включающая все формирующие слои, имеет состав, равный среднему составу материала всего штабеля.

Окускование

Представляет собой процесс превращения мелких частиц рудных концентратов и некоторых других материалов в более крупные куски (20 – 40 мм), удовлетворяющие требованиям доменной плавки. Для окускования применяются в основном два способа:

Известен и третий способ окускования – брикетирование. Однако, для руд металлургического производства брикетирование не нашло широкого применения ввиду сложности обработки брикетов для получения необходимой их прочности и низкой стойкостью инструмента.

Агломерация и получение окатышей относятся к термическим способам окускования, когда кусковой продукт получается в результате спекания и сплавления частиц шихты, нагретых до высоких температур (1300 – 1500 °С). Благодаря этому, кроме физического процесса спекания протекают и химико-минералогические превращения (разложение карбонатов, окисление серы, удаление гидратной влаги и др.), улучшающие качество агломерата и окатышей.

Агломерация

Агломерация – это процесс окускования мелких материалов (руд, концентратов, колошниковой пыли) спеканием в результате сжигания топлива в слое спекаемого материала.

Агломерационная шихта включает следующие компоненты:

Агломерационная шихта, составленная из указанных компонентов, после смешивания и окомкования укладывается слоем на колосниковой решетки агломерационной машины, под которой создается разряжение для поддержания процесса горения топлива за счет просасывания атмосферного воздуха через шихту.

Основной частью агломерационной машины является своеобразный металлический желоб, образованный из плотно соединенных тележек с бортами (па-лет), перемещающихся по рельсам на роликах. Дном тележек являются колосниковые решетки. Движение тележек осуществляется по специальным направляющим.

Подготовленную шихту загружают на непрерывно движущиеся палеты, которые перемещаются под зажигательное устройство (горн), где происходит зажигание шихты. После зажигания в слой засасывается воздух, обеспечивающий нормальное течение агломерационного процесса или перемещение зоны формирования агломерата вниз. Скорость движения палет регулируется таким образом, чтобы зона формирования агломерата достигла колосников в момент, когда палета проходит над последней вакуум-камерой. При опрокидывании палеты агломерат под собственным весом падает, и после дробления и грохочения направляется на охлаждение.

Агломерацию следует рассматривать шире, чем окускование, так как при этом удаляются некоторые вредные примеси (сера и частично мышьяк), разлагаются карбонаты и получается кусковой пористый офлюсованный материал.

Условия сжигания топлива в этом процессе очень рациональны. В зоне горения температура достигает 1500 °С и продукты сгорания, проходя через слой шихты отдают свое тепло нижним слоям.

Топливо сгорает до окиси углерода по реакциям:

Оксиды железа восстанавливаются по реакциям:

3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2,

Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2.

Присутствие FeO облегчает получение FeO ⋅ SiO2 (фаялита), имеющего относительно невысокую температуру плавления (около 1200 °С), способствующему спеканию и упрочнению частиц.

При агломерации значительно выгорает сера, которая в шихте обычно находится в виде сульфида железа FeS2, называемого пиритом. Пирит в условиях агломерации выделяет серу по реакции:

3FeS2 + O2 = Fe3O4 + 6 SO2

Известняк разлагается по реакции:

Полученная СаО соединяется с FeO, SiO2, Fe2O3, образуя легкоплавкие соединения, имеющие температуру плавления 1200 – 1250 °С.

В настоящее время, получают в основном, офлюсованный агломерат. Основными преимуществами применения офлюсованного агломерата являются:

Применение офлюсованного агломерата дает сокращение расхода кокса на 6 – 15%.

Получение окатышей

Процесс получения окатышей нашел применение в связи с расширяющимся использованием бедных руд и со стремлением к более глубокому обогащению, связанному с тонким измельчением железорудных концентратов.

Наиболее целесообразным способом окускования тонкоизмельченных концентратов является получение окатышей. Технология производства железорудных окатышей состоит из двух стадий:

Состав шихты для получения окатышей включает три основные компонента:

Приготовленную шихту после тщательного смешивания направляют в грануляторы, в которых при увлажнении до 8 – 10% формируют окатыши определенного размера (шарики диаметром 10 – 20 мм).

Для обеспечения прочности окатыши подвергают упрочняющему обжигу при температуре порядка 1300 °С. Упрочнение окатышей при их обжиге достигается в результате припекания мелких рудных частичек друг к другу без образования жидкой фазы или при ее минимальном количестве. В процессе обжига окатышей происходит удаление большей части серы, диссоциация известняка, образование новых минералов.

Качество окатышей характеризуется гранулометрическим составом, прочностью и химическим составов. Высококачественные окатыши должны быть однородными по размерам (фракция 10 – 20 мм) и иметь достаточную прочность, чтобы выдерживать транспортировку, перегрузку и доменную плавку без значительных разрушений.

Источник