Для чего железорудный концентрат подвергают окускованию

Окускование

Окускование полезных ископаемых — это процесс превращения мелких классов полезных ископаемых в куски с заданными свойствами для их более эффективного использования. Получаемые в результате глубокого обогащения концентраты руд чёрных и цветных металлов, как правило, непригодны для непосредственного использования в плавке или других технологических процессах и требуют окускования. В зависимости от вида полезного ископаемого и его последующего передела окускование осуществляется агломерацией, окомкованием или брикетированием.

В результате окускования частиц получают:

Окусковывают материалы крупностью частиц менее 10 мм.

Окускование широко используется при подготовке железорудных концентратов (агломерация), угля (брикетирование). В связи с непрерывным снижением крупности металлургического и угольного сырья актуальность окускования возрастает.

Ссылки

Полезное

Смотреть что такое «Окускование» в других словарях:

ОКУСКОВАНИЕ — подготовка рудной мелочи или концентратов к плавке, заключающаяся в укрупнении их путем агломерации, окатывания (окомкования) или брикетирования … Большой Энциклопедический словарь

Окускование — (a. agglomeration; н. Sintern, Stuckigmachen, Stuckigmachung; ф. agglomeration; и. aglomeracion) процесс укрупнения рудной мелочи или тонкоизмельчённых концентратов c получением кусковых агрегатов разл. формы и размеров путём физ., хим.,… … Геологическая энциклопедия

окускование — сущ., кол во синонимов: 1 • окусковывание (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

окускование — Подготовка рудной мелочи и концентратов к плавке: укрупнение ее агломерацией, окомкованием (окатыванием) или брикетированием. При окусковании повышаются металлургические свойства рудного сырья (вводятся необходимые для плавки флюсы, удаляются… … Справочник технического переводчика

окускование — подготовка рудной мелочи или концентратов к плавке, заключающаяся в укрупнении их путём агломерации, окатывания (окомкования) или брикетирования. * * * ОКУСКОВАНИЕ ОКУСКОВАНИЕ, подготовка рудной мелочи или концентратов к плавке, заключающаяся в… … Энциклопедический словарь

Окускование — процесс подготовки рудной мелочи или концентратов к плавке, заключающийся в укрупнении их путём агломерации (См. Агломерация), окатывания (См. Окатывание) (окомкования) или брикетирования (См. Брикетирование). При О., кроме того,… … Большая советская энциклопедия

ОКУСКОВАНИЕ — обработка пылевидных и мелких рудных материалов с целью их укрупнения при подготовке к плавке. Применяются след. способы О.: агломерация, брикетирование, окатывание (окомкование ) … Большой энциклопедический политехнический словарь

окускование — окусков ание, я … Русский орфографический словарь

Окускование — [pelletizing] подготовка рудной мелочи и концентратов к плавке: укрупнение ее агломерацией, окомкованием (окатыванием) или брикетированием. При окусковани повышаются металлургические свойства рудного сырья (вводятся необходимые для плавки флюсы,… … Энциклопедический словарь по металлургии

окускование — окомкование … Cловарь химических синонимов I

Источник

Металлолом

Все о металле, его обработке и переработке

§ 4. Окускование железных руд и концентратов

В результате обогащения получают мелкий желез­ный концентрат, который не может использоваться в доменной печи. Мелкий порошок должен быть превращен в кусковой железорудный материал. Наиболее распро­страненным процессом окускования железных руд яв­ляется агломерация.

Агломерация железных руд

—^Агломерацией называется процесс окускования руд­ной мелочи концентратов и колошниковой пыли путем спекания. Целью агломерации является не только окус­кование руды, но и введение флюса, удаление серы и мышьяка для улучшения металлургических свойств. сырья. Наиболее производительным методом агломера­ции является спекание с просасыванием воздуха. Сущ­ность процесса агломерации заключается в следующем. Измельченные рудный концентрат или богатую желез – ную руду тщательно смешивают с колошниковой пылью, мелким коксиком мм) и известняком, увлажняют и загружают в спекательный аппарат слоем 200—350 мм. Затем при помощи интенсивного источника поджигают топливо, находящееся в слое шихты. Через слой шихты эксгаустером, расположенным под агломерационным устройством, просасывается воздух. Горение, начавшись в верхнем слое шихты, постепенно распространяется на всю толщину и заканчивается у колосниковой решетки аппарата. При сгорании топлива температура достигает 1400°С; этого достаточно для частичного сплавления ку­сочков шихты и спекания их между собой. После окон­чания процесса горения весь слой шихты представляет собой пористый, ноздреватый кусковой продукт. Для со­хранения колосниковой решетки и избежания потерь на решетку укладывают слой возврата агломерата («пос­тель») крупностью

Для процесса спекания (агломерации) характерно следующее: 1)топливо сгорает без пламени; 2) воздух, поступающий для горения, проходит через слой раска­ленного агломерата и, охлаждая его, нагревается до температуры, близкой к температуре агломерата; 3) теп­ло от газов к шихте передается благодаря развитой по­верхности контакта.

Процессы спекания можно разделить на несколько стадий:

1. Подготовительная. После воспламенения топлива на поверхности слоя шихты горячие газы проходят через холодный слой шихты вниз и отдают ей свое тепло. Испа­ряющаяся из верхних слоев влага конденсируется в хо­лодных нижних слоях. По мере опускания вниз зоны спекания количество влаги в нижних слоях шихты уве­личивается. Верхние слои все более подсушиваются, на­греваются газами и теплом, поступающим от приближа­ющейся зоны спекания, до температуры воспламенения топлива. Начинается вторая стадия агломерации.

2. Стадия сгорания. Топливо воспламеняется, частич­но восстанавливаются оксиды железа, образуются жид­кие фазы, оплавляющие отдельные твердые частички же­лезной руды. Сгорание топлива в слое шихты существен­но отличается от горения угля или кокса в топке. Если в обычной топке углерод полностью сгорает до СОг, то на ленте агломерационной машины появляются значитель­ные количества СО.

3. Стадия охлаждения. Топливо в слое сгорело, куски руды сварились, спеклись при помощи легкоплавкой

3—398 жидкой фазы. Спекшийся материал охлаждается холод­ным воздухом, поступающим сверху. При агломерации протекают следующие химические процессы:

1. FeaO3 превращается в магнитный оксид Fe3O4 по реакции 3F203+C0 = 2Fe304+C02; 6Fe203 = 4Fe304 + O2. В свою очередь, магнитный оксид железа может превра­щаться в FeO: Fe304+C0 = 3Fe0+C02.

При высокой температуре происходит взаимодейст­вие магнитного оксида железа с кремнеземом по реак­ции: 2Fe304+3Si02+2C = 3 (2FeO • SiO2) + 2С0.

Основными минералами, входящими в состав агло­мерата, являются магнетит Fe3O4, гематит F2O3, оксид железа FeO и металлическое железо, образование кото­рого возможно при большом избытке топлива в шихте, алюмосиликаты, силикаты, фаялит.

Подготовка шихты для агломерации

Основная задача при подготовке шихты заключается в выборе оптимальных значений крупности материалов и степени увлажнения, необходимых для создания хо­рошей газопроницаемости шихты. Это обеспечивает про­изводство пористого и прочного агломерата. При плохой газопроницаемости количество воздуха, поступающего в зону сгорания, становится недостаточным, начавшееся горение идет вяло и даже может совсем прекратиться. Выделяющегося тепла будет недостаточно для образо­вания жидкой фазы и агломерат не образуется.

Большое количество мелкой фракции уменьшает про­ходы для газов; чем больше крупных кусков, тем прохо­ды между зернами становятся шире и газопроницаемость шихты улучшается. На газопроницаемость влияет и ко­личество влаги. При увлажнении образуются комочки шихты. Чем больше влаги, тем больше комочков. Но увеличение влажности выше критического предела вы­зывает разрушение образовавшихся комочков, снижение газопроницаемости. Количество добавляемой влаги за­висит от физических свойств шихты. Для плотных руд влаги требуется меньше, для мягких руд — больше; для мелкой руды влаги добавляют больше, для более круп­ной—меньше. Для магнетитовых и мартито-гематитовых руд оптимальное количество влаги составляет 9 %, для бурых железняков 28 %. Крупность шихты может изме­няться от 0,1 до 10—12 мм.

Шихта для агломерации имеет следующий примерный состав, %: 40—50 % руды (концентрата) фракции (0— 8 мм); 15—20% известняка (0—2 мм); 20—30 % воз­врата агломерата (0—30 мм); 4—6 % коксика (0,1—3,0 мм); 6—9 % воды.

Оптимальное содержание топлива в шихте определя­ется качеством рудного сырья (для магнетито-гематито – вых руд 5—6%, для бурых железняков 9—10%). При недостатке топлива агломерат содержит небольшое ко­личество FeO — такой агломерат хорошо восстанавлива­ется, но механически непрочен. При высоком расходе топлива и при большом количестве кремнезема в шихте получается оплавленный агломерат с высоким содержа­нием FeO. Такой агломерат прочный, но хуже восстано­вим.

Устройство агломерационных машин

Спекание агломерата производится на ленточных ма­шинах. Схема машины представлена на рис. 12. Основ­ная часть машины — бесконечная лента, составленная из тележек-паллет. На машине АКМ-312 установлено 130 тележек. Паллета — это ящик на роликах с двумя бортами по краям и дном в виде колосниковой решетки. Паллеты движутся по рельсам. Движение паллет проис­ходит при помощи пары ведущих зубчатых колес, кото­рые захватывают своими зубьями паллету снизу, вытал­кивают ее наверх и толкают до тех пор, пока зубья ко­лес остаются сцепленными с роликами паллеты. При этом каждая предыдущая паллета толкает последующую. Скорость движения паллет составляет 3,2—8,0 м/мин. Движение зубчатых колес создает нажим одной паллеты на другую, что устраняет возникновение зазора между паллетами. В разгрузочной части машины ролики палле­ты переходят на нижний рельсовый путь и тележка ка­тится к зубчатым колесам под действием собственного веса под уклон.

Под верхним рельсовым путем машины расположены вакуум-камеры, связанные с эксгаустером, создающим

Рнс. 12. Схема агломерационной машины:

1 — барабанный питатель шихты; 2 — зажигательный гори; 3 — паллеты;: 4 — вакуум-камеры

Разрежение 16 кПа. Уплотнение между паллетой и коро­бом создается с помощью полоза паллеты, расположен­ным с внутренней стороны по отношению к роликам, ко­торый скользит по пластине гидравлического уплотнения вакуум-камеры, прижимаемой к полозу резинотканевым шлангом, наполненным водой под давлением и находя­щимся внутри пластины. Применяют также пружинные уплотнения. Сверху над лентой расположены два бунке­ра питателя: первый — для загрузки постели из возвра­та агломерата и второй—по ходу ленты основной шихто­вой бункер. Рядом располагается зажигательный горв для поджигания шихты. В кожухе горна имеется не­сколько газовых горелок по всей ширине паллеты.

Агломерационные машины имеют площадь спекания до 800 м2 с шириной паллет до 8 м. Длина машины AKM – 800 достигает 102 м при скорости движения до 2—12 м/мин. Производительность таких машин достигает 30000 т агломерата в сутки. Эксгаустеры для откачки воздуха, обслуживающие машины, имеют производитель­ность до 9000 м3/мин при разрежении 7,8—9,8 кПа. Аг­ломерационная фабрика представляет собой сложное сооружение, включающее систему подачи руды и кокса, помольное, сортировочное, смесительное отделения. Все работы на фабрике механизированы. Грузопотоки мате­риалов следуют по транспортерам (рис. 13). Железная руда, концентрат и возврат крупностью не более 8—10 мм поступают в шихтовые бункера смесительного отде­ления аглофабрики. Коксик, известняк предварительно дробят до 0—3 мм. Затем при помощи дозаторов опреде-

Концентрат Коксовая КоксОвая мелочь– Известняк Пелочь 0-3нн ¦ ‘ N ¦

Рис. 13. Схема технологического процесса аглофабрики:

/ — шихтовые буикера; 2— транспортер; 3— барабанный смеситель; 4 — агломашина; 5 — барабаииый окомкователь; 6—эксгаустер; 7 — Зажигательный гори; 8 — слой спекаемой шихты; 9 — грохот

Ленные порции составляющих шихты поступают на тран­спортер и далее загружаются в барабанный смеситель, в котором шихта увлажняется и перемешивается. Затем шихта поступает в барабанный окомкователь, в котором она приобретает зернистую структуру. После окомкова – ния шихта подается в бункера агломерационной маши­ны, откуда она равномерным слоем ложится на паллеты. Предварительно на паллеты укладывают шихту из воз­врата агломерата, что называется постелью. В тот мо­мент, когда паллета продвигается под зажигательным горном, поджигается шихта, и в то же время паллета оказывается над вакуум-камерой. Отходящие газы очи – щак^т от пыли до 0,15 г/м3. После того как агломерат готов, он некоторое время движется на паллетах машины и через него просасывается воздух, ускоряя его охлаж­дение. В момент, когда зона горения достигает слоя по­стели, паллета выходит в закругление разгрузочной части ленты и опрокидывается.

Пирог готового агломерата выгружается на стацио­нарный колосниковый грохот, где он разделяется на фракции. Фракции с размером более 10 мм направляют в доменный цех, более мелкие возвращаются для агло­мерации. Для получения однородного агломерата по всей высоте слоя, уложенного на решетку паллеты, в нижний слой шихты вводят меньшее количество коксика. Для повышения прочности агломерата применяют нагретый воздух. На ряде установок агломерат охлаждают в спе­циальных круглых (кольцевых) или линейных (ленточ­ных) охладителях.

В зависимости от назначения различают несколько видов агломерата. Марганцовистый получают с добавка­ми марганцевой руды. Применение такого агломерата сокращает расход марганцевой руды в доменной печи благодаря уменьшению ее выноса из печи, повышается степень восстановления марганца, улучшаются условия спекания. Марганцевый агломерат применяют при про­изводстве чугуна с повышенным содержанием марганца.

Офлюсованный агломерат (основной вид агломерата) получают в результате добавки к шихте для агломера­ции известняка для полного офлюсования содержащейся в агломерате кремнекислоты. Применение офлюсован­ного агломерата дает большой эффект. Во-первых, в до­менной печи исключается процесс разложения известня­ка, сокращается расход топлива и тепла на разложение CaCO3, а также на реакцию восстановления CO2. Во-вто­рых, улучшается восстановимость агломерата, так как известь образует с кремнеземом силикаты, освобождая оксиды железа из химических соединений. В-третьих, уменьшается объем материалов, загружаемых в домен­ную печь-. В-четвертых, улучшаются условия шлакообра­зования в доменной печи благодаря равномерному рас­пределению шлакообразующих в кусках агломерата, что способствует более ровному сходу материалов.

Добавка в агломерационную шихту известняка улуч­шает спекание материала, так как выделяющаяся при разложении известняка CO2 разрыхляет слой шихты и улучшает газопроницаемость. Это особенно важно при спекании мелких концентратов.

При переходе с обычного агломерата на офлюсован­ный расход известняка уменьшился с 322 до 70 кг, рас­ход кокса на 11 %, а производительность печи возросла на 12 %. При полной замене руды в доменной печи на офлюсованный агломерат загрузка доменной печи мо­жет быть ограничена только двумя материалами: коксом и агломератом. В настоящее время в СССР применяют только офлюсованный агломерат.

Агломерат должен быть прочным, пористым, хорошо восстановимым. О прочности агломерата судят по испы­танию на прочность, которое проводится в глухом сталь­ном барабане. В барабан загружают 20 кг агломерата и вращают в течение определенного промежутка времени. По количеству образовавшейся мелочи судят о прочно­сти агломерата (мелочи в кусках 0—25 мм не должно быть больше 25 %). По содержанию FeO в агломерате судят о его пористости и восстановимости. Так, при спе­кании криворожских руд содержание FeO должно со­ставлять 18—24 %• При более высоком содержании FeO восстановимость агломерата снизится.

Прочность и восстановимость агломерата зависят от его структуры. Формирование структуры начинается в зоне подогрева шихты. По мере повышения температу­ры в первую очередь расплавляются вещества, образо­вавшиеся в зоне подогрева. Образовавшаяся жидкая фаза пропитывает твердые частички шихты и химически взаимодействует с ними. Пропитка и обволакивание час­тиц зависят от смачиваемости их жидкой фазой. Смачи­вающий расплав создает более плотную и прочную струк­туру агломерата. Структура агломерата продолжает формироваться и в процессе охлаждения, кргда образу­ются стекловидные вещества, которые обладают повы­шенной хрупкостью и снижают прочность агломерата. Чем ниже скорость охлаждения агломерата, тем в мень­ших количествах образуются стекловидные вещества и тем прочнее агломерат. В условиях доменной печи заме­на пылеватой руды агломератом достаточной прочности улучшает восстановительную работу газов, так как рас­пределение газового потока в толще шихты становится более равномерным благодаря’ повышенной пористости и газопроницаемости кусков агломерата.

В настоящее время использование агломерата в ших­те доменных печей СССР составляет 74 %. Значение агломерата возрастает в связи с тем, что на рудниках увеличивается количество пылеватых руд. Применение агломерата позволяет экономить кокс, так как газовый поток в доменной печи становится более равномерным и улучшается контакт газа-восстановителя с оксидами железа. Вследствие этого улучшается восстановительная работа газов и использование их физического тепла. При­менение агломерата повышает производительность печи, что объясняется возможностью подавать в печь больше воздуха и тем самым форсировать ход печи. Примерная стоимость 1 т агломерата 11 руб.

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