Способы дробления, грохочения, кл. и обогощение руд

Определение оптимального сод-ия железа в железосодержащей части шихты.

Подготовка железных руд к доменной плавке имеет важное зн-ие, поскольку, чем чательнее подготовлена руда к дом-ой плавке, тем выше производительность печи, меньше расход топлива и выше качество полученного чугуна. Для обеспечения хорошей газопроницаемости шихтовых материалов желательно, чтобы они были однородными по кусковатости и размер самого большого куска не превышал размер самого малого больше чем в 2 раза. Важнейший резерв повышения производительности доменных печей состоит в увеличении сод-ия железа в шихте, поскольку, повышение концентрации железа на 1% обеспечивает уменьшение расхода кокса на 1 – 3%. Для обогащения железных руд и подготовки их к дом-ой плавке используются эффективные процессы, позволяющие получать концентраты с сод-ем железа 63 – 67%, а в отдельных случаях 69 – 72%. Однако для обогащения требуются дорогие и сложные схемы, что также вызывает увеличение себестоимости жидкого чугуна.

Крупность добываемой железной руды существенно различается, и для открытой добычи куски имеют размеры 1000-1200 мм, а при закрытой – 300-800 мм. Размеры кусков дробленной руды определяется способом её дальнейшей переработки для дом-ой плавки верхний придел по крупности составляет 40-100 мм., для мартеновской плавки 20-40 мм, а для обогащения в некоторых случаях требуются материалы менее 0,1 мм. Чем тоньше измельченна руда, тем более полно можно провести процесс обогащения и отделить рудные минералы от пустой породы. Дробление и измельчение руд – энергоёмкий и дорогостоящий процесс. Поэтому стараются не дробить ни чего лишнего и перед дроблением следует отделять мелкие фракции.

Дробление различают:                                                                                                                        - крупное дробление (1200 до 100-350 мм)                                                                                     - среднее (100-350 до 40-60 мм)                                                                                                       - мелкое (40-60 до 6-25 мм)                                                                                                                - измельчение (6-25 до 1 мм)                                                                                                                         - тонкое измельчение (менее 1 мм)                                                                                                                Крупное и среднее дробление производится при помощи щёковых и конусных дробилок, мелкое – волковыми дробилками

Измельчение и тонкое измельчение.

Для тонкого измельчения применяют шаровые и стержневые мельницы, в которых удар сочетается с истиранием.

В технологической схеме дробление и измельчение всегда комбинируются с сортировкой и классификацией материала по крупности. Разделение по крупности при помощи решёток наз-ют грохочением. Разделение в воде или на воздухе за счёт разности скоростей падения зёрен различной крупности наз-ют гидравлической или воздушной классификацией.                                                                                                        Используемые грохоты:

- подвижные (используются барабанные, плоскокачающиеся, полувибрационные, вибрационные)

- неподвижные (наиболее широко используется дуговые грохоты, к-ые позволяют выделять фракция 1 – 0,3 мм)

Грохоты

1-загрузочный бункер

2-колосниковая решётка

3-бункер для мелкой фракции

4-ленточный транспортёр(для крупной фракции)

Обогащение: руды, добываемые из недр земли, не удовлетворяют требованиям мет-ого производства не только по крупности, но в первую очередь по сод-ию основного Ме-ла и вредных примесей, и поэтому нуждаются в обогащении.                                             Обогащение – это процесс обработки полезных ископаемых с целью повышения сод-ния полезного компонента и снижения сод-ния вредных примесей путём отделения рудного минерала от пустой породы или одного ценного минерала от другого. Методы обогащения основаны на различии физ. св-в минералов: плотностей, магнитной восприимчивости, физ.-хим. св-в их поверхностей. К способам обогащения относится:                                             - промывка                                                                                                                                                - гравитация                                                                                                                                            - магнитная сепарация                                                                                                                                                        - флотация

Промывка – это процесс разрушения и диспергирования глинистых и песчаных пород, входящих в состав руды. Применяют для руд с плотными разновидностями минералов, не размываемых водой и с рыхлой пустой породой. Основные агрегаты для обогащения промывкой – это бутары, скрубберы, промывочные башни, корытные мойки.              

  Гравитация – это обогащение минералов за счет разделения по плотностям. Бывает:         - воздушная                                                                                                                 - мокрая

Для железных руд воздушная гравитация не пригодна, т.к. малая разница в плотностях рудных минералов и пустой породы. Мокрую гравитацию чаще всего производят отсадкой. В качестве жидкости обычно используют воду или более тяжёлые среды. При обогащении железных руд плотность жидкости должна составлять 2800-3000кг/мᵌ. Органические жидкости с такой плотностью дорогие, поэтому руду погружают в жидкость, плотность к-ой выше плотности пустой породы. Тяжёлые зёрна рудного минерала осаждаются на дно, а частицы пустой породы всплывают. В качестве жидкости применяют тяжёлые суспензии – это взвеси мелкого порошка ферросилиция в воде с добавлением бентонита, к-ый уменьшает скорость осаждения ферросилиция.

Магнитная сепарация – основана на различии магнитных св-в железосодержащих минералов и частиц пустой породы. Магнитное обогащение состоит в том, что подготовленную соответствующим образом руду вводят в магнитное поле, при этом магнитные минералы намагничиваются и притягиваются магнитом, а пустая порода свободно проходит через магнитное поле. Лучший эффект достигается при сепарации сильно магнитных руд, т.е. сод-щих Fe₃O₄, для слабомагнитных руд может быть применён так называемый магнетизирующий обжиг с целью повышения их магнитной восприимчивости. Его проводят в восстановительной атмосфере, при сжигании топлива в результате чего оксиды Fe восстанавливаются оксидом углерода или водорода до оксидного магнитного железа:

Fe ₂ O ₃ + CO → Fe ₃ O ₄ + CO ₂ Fe ₂ O ₃ + H ₂ → Fe ₃ O ₄ + H ₂ O

Флотация – это метод обогащения, основанный на различии физ.-хим. св-в поверхностей различных материалов. Для обогащения руд применяют только пенную флотацию. Она базируется на том, что некоторые минералы в тонко измельченном состоянии в водной среде не смачиваются водой, прилипают к пузырькам воздуха и поднимаются вверх – это гидрофобные тела. Если при флотации всплывает полезный продукт, а пустая порода тонет – это прямая флотация. Если всплывает пустая порода, а рудные минералы тонут – это обратная флотация. Наиболее широко флотация используется для обогащения руд цветных Ме-лов. Флотационная доводка используется при обогащении марганцевой руды и железорудных концентратов, содержащих

 

 

Агломерация руд

Агломерация – это процесс окускования мелких руд, концентратов и колошниковой пыли спеканием в результате сжигания топлива в слое спекаемого материала или подводе высокотемпературного тепла извне. Агломерация была предложена в1886, в 1911 – она была внедрена в производство и с небольшими изменениями используется в наше время. Для агломерации используется шихта, следующего состава:

1 – руда, концентраты, колошниковая пыль, шламы, окалина – всё крупностью до 8 мм, доля 40-50%

2 – CaCO₃ или MgCO₃ - фракция до 3 мм, кол-во 20-30%

3 – возврат производства или мелкий агломерат – фракция до 10 мм, 20-30%

4 – кокс – фракция до 3 мм, 4-6%; влага 6-9%

Для получения однородной шихты её перемешивают и подают на ленту спекальной машины, к-ая представляет собой пластинчатый конвейер шириной 2-4 м, состоящий из паллет высотой 200-250 мм, при кол-ве 70-130 в ленте. В нижней части паллеты имеется колошниковая решётка на к-ую укладывается мелкий агломерат и формируется постель.

Скорость продвижения зоны горения 20-30 мм/мин. Скорость движения

t-ра плавления фаялита 1205 ͦC. Кроме фаялита возможно образование тройной легкоплавкой эвтектики фаялит – FeO – SiO ₂ t пл =1100   ͦC

Образовавшаяся закись железа FeO образует твердый раствор Fe₃O₄ называемый вюстит, к-ый в дальнейшем окисляется до Fe₂O₃. Легкоплавкие соединения растворяют SiO₂, Al₂O₃ и др. тугоплавкие оксиды и скрепляют их в прочные пористые куски при затвердевании. В железных рудах всегда присутствуют соединения серы в виде FeS₂ – перрит; CaSO₄·2H₂O – гипс; BaSO₄ - барит

В процессе агломерации сульфидная сера из FeS₂ выгорает на 90-98%, а сульфатная из CaSO₄, BaSO₄ на 70-80%. Нижний предел относится к офлюсованному агломерату. Верхний – к не офлюсованному.                                                                                                       При агломерации протекают сл. процессы:                                                                                         - частичное восстановление оксидов железа                                                  - происходит диссоциация карбонатов                                                                                  - удаление серы                                                                                           - образование прочных пористых кусков агломерата, за счёт выделения легкоплавкой эвтектики и фаялита                                                      Требования к агломерации:                                                                            - необходимая прочность                                                                                             - хорошая восстановимость                                                                                            - равномерный химический и зерновой состав                                                                        - высокое сод-ние Fe

В последнее время наиболее широко при агломерации получают офлюсованный агломерат, к-ый обладает следующими приимуществами перед простым агломератом:

- из дом-ой плавки исключается эндотермическая р-ция разложения карбонатов, к-ая требует расхода тепла и кокса.

- улучшается восстановительная способность газов в дом-ой печи, т.к. исключается их разбавление CO₂.

- улучшается восстановимость агломерата, т.к. CaO вытесняет FeO из трудно восстановимых силикатов Fe.

- сокращается кол-во материалов, подаваемых в дом-ую печь.

- улучшается процесс шлакообразования, т.к. в офлюсованном агломерате оксиды плотно контактируют друг с другом.

    

 

  6. Производство окатышей и обл. их использования: тонкоизмельчённый железорудный концентрат плохо подвергается агломерации в следствии низкой газопроницаемости, поэтому для окускования таких руд в США 1945-1955 гг была предложена и внедрена технология окатывания мелких руд, к-ая в наст. время широко используется во всех странах мира

I – 300-600 ͦС→ зона сушки

II – 1200-1300 ͦС→ восстановительный обжиг (СО)

III – охлаждение

1- шихтовые бункера

2- ленточный транспортёр

3- воронка

4- смесительный барабан

5- наклонный ленточный транспортёр

6- бункер с бентонитом (глина)

7- форсунка с водой

8- тарельчатый гранулятор

9- лента спекальной машины

10- коласниковая решётка

11- лента для транспортировки готовых окатышей

Тарельчатые грануляторы обеспечивают производительность 125-150 тонн/час. Оптимальные условия окатывания достигаются подбором угла наклона тарели (40-60 ͦ) и частоты вращения (6-9 оборотов/мин).

 

7.Определение оптимальное содержание железа в шихте для д.п. Технико-экономические показания доменной плавки

Определение оптимального сод-ия железа в железосодержащей части шихты.

Подготовка железных руд к доменной плавке имеет важное зн-ие, поскольку, чем чательнее подготовлена руда к дом-ой плавке, тем выше производительность печи, меньше расход топлива и выше качество полученного чугуна. Для обеспечения хорошей газопроницаемости шихтовых материалов желательно, чтобы они были однородными по кусковатости и размер самого большого куска не превышал размер самого малого больше чем в 2 раза. Важнейший резерв повышения производительности доменных печей состоит в увеличении сод-ия железа в шихте, поскольку, повышение концентрации железа на 1% обеспечивает уменьшение расхода кокса на 1 – 3%. Для обогащения железных руд и подготовки их к дом-ой плавке используются эффективные процессы, позволяющие получать концентраты с сод-ем железа 63 – 67%, а в отдельных случаях 69 – 72%. Однако для обогащения требуются дорогие и сложные схемы, что также вызывает увеличение себестоимости жидкого чугуна.

Основными показателями, характеризующими работу дом. печей явл-ся:

1. Производительность в ед. времени,

2. расход кокса на тонну выплавляемого чугуна

3. себестоимость тонны жидкого чугуна.

Для оценки производительности дом. печей различного объема применяют относительный показатель КИПО(коэф. использования полезного объема), который равен отношению полезного объема дом. печи к среднесуточной производительности

КИПО= V/p [м³* сутки/тонну]

Данный показатель составляет 0,55-0,45. За величину полезного объема принимается V дом. печи от уровня завалки на колашнике до оси чугунной лётки. Для сравнения эффективности дом. печей, производящих разные чугуны и ферросплавы, используются переводные коэф-ты.

Для предельного чугуна коэф-т=1. Для литейных-1.15-1.4, для ферросилиция=2,5; для феррофосфора=4.

Средний расход кокса на тонну выплавляемого чугуна для лучших печей мира составляет 360-400 кг/т. Себестоимость чугуна, учитывает затраты материалов живого труда и основных фондов в денежном выражении. В структуре себестоимости чугуна сырые материалы-42%(флюсы и агломерат), технологическое топливо-50%, з/п-1,5%, амортизация-1,5%, прочие расходы-5%