Для дробления используют щековые, конусные и валковые дробилки. Для тонкого измельчения применяют мельницы, в которых удар сочетается с истиранием.

Обогащение руды:

Обогащение руды – разделение рудного сырья на концентрат с более высоким содержанием извлекаемого металла и пустую породу с небольшим содержанием полезных составляющих.

В соответствии с этим различают следующие способы обогащения руд: промывка, гравитация, магнитная сепарация и флотация.

• Промывка – отделение плотных составляющих от пустой породы.

• Гравитация (отсадка) – отделение руды от пустой породы при пропускании струи воды через дно вибрирующего сита. Гравитация может быть воздушной или мокрой.

• Магнитная сепарация основана на различии магнитных свойств железосодержащих минералов и частиц пустой породы.

• Флотация (пенная флотация) основана на том, что отдельные мелкие частицы всплывают на поверхность воды вместе с пеной. Флотация широко применяется для обогащения руд цветных металлов, а также для доизвлечения железа из пустой породы после магнитного обогащения, а также для повторного обогащения концентратов железных руд в целях получения суперконцентрата, содержащего 70…72 % железа.

Материалы для доменного производства чугуна.

Исходными материалами для доменного производства являются руда, флюсы, топливо, огнеупоры.

Железная руда состоит из железосодержащих минералов и пустой породы.

Для производства чугуна используются руды: магнитный железняк (до 70% Fe, имеет тёмный цвет, прочный, плотный); красный железняк (до 60% Fe, легко измельчается и восстанавливается); бурый железняк (до 50% Fe, относительно рыхлая, легко восстанавливаемая порода) шпатовый железняк (до 40% Fe).

Флюы – специально вводимые в доменную печь материалы снижающие температуру плавления пустой породы и отделяющие металл от пустой породы. Выбор флюса зависит от состава пустой породы.

Основным видом топлива в доменном производстве служит кокс, иногда дополнительно с воздухом подают природный газ или угольную пыль.

Огнеупоры служат для сооружения рабочего пространства доменной печи. Они должны обладать термостойкостью, механической прочностью и химической стойкостью. По химическому составу огнеупоры делят на: кислые основные нейтральные.

Выплавка чугуна в доменной печи. Продукты доменной плавки.

Доменная печь – шахтная конструкция состоящая из колошника, шахты, распара, заплечиков, горна и лещади. Через шлаковый затвор загружают шихту (руда, кокс, известь).

Шахта имеет форму усечённого конуса расширяющегося к низу, что способствует свободному опусканию шихты по мере плавления. На уровне распара и заплечиков образуется губчатое железо, которое плавится и стекает в горн.

Заплечики снижаются к низу, поэтому шихта удерживается в этом положении, где она окончательно расплавляется.

В горне идёт горение и накапливание жидкого чугуна и шлака.

Вблизи заплечиков, по окружности, размещены 20 отверстий – фурм. Через которые под давлением подаётся подогретый до 600-1000гр. воздух, обеспечивающий горение топлива.

Часть горна располагающаяся ниже фурм, называется металлоприёмником, где расположена шлаковая летка (отверстие для выпуска шлака), а в самой нижней части – чугунная летка.

Доменный процесс:

Горн до фурм наполняется дровами, затем загружается кокс с известняком и подаётся руда. Разжигают дрова и подают горячий воздух, когда печь разогревается начинают прибавлять руду и флюс. По мере опускания шихты ведётся загрузка печи.

Доменный процесс состоит из 3-х этапов:

• Восстановление железа из оксидов

• Науглероживание железа и превращение его в чугун

• Образование шлака из пустой породы

Образующийся в доменной печи чугун выпускается через 3-4 часа, через чугунную летку по желобу в разливочный ковш. Шлак удаляется через шлаковую летку, чаще чем чугун.

Производство стали. Сущность процесса, этапы выплавки стали.

Сталь — это сплав железа с углеродом, содержание которого не превышает 2,14 %. Кроме того, в ней содержатся постоянные примеси (Мп, Si, S, Р) и в ряде случаев легирующие элементы (Ni, Сг, V, Mo, W и др.). Сырьем для производства стали является передельный чугун, выплавляемый в доменных печах, лом и ферросплавы.

Если сравнить содержание основных примесей в чугуне и стали, можно сделать вывод, что сталь отличается от чугуна только их количеством: в чугуне содержание углерода, кремния, марганца, серы и фосфора выше, чем в стали. Поэтому основная задача передела чугуна

В сталь состоит в удалении части этих примесей с помощью окислительных процессов. Механизм этого окисления не зависит от типа сталеплавильной печи. Наиболее часто для этой цели используют мартеновский, кислородно-конвертерный и электродуговой способы.

Независимо от типа печи характер процессов, сопутствующих переделу чугуна в сталь, остается неизменным. В первом приближении можно выделить два периода плавки.

Первый период называют окислительным. Так как сталь отличается по химическому составу от чугуна только уровнем содержания примесей (С, Si, Мп), то основной задачей первого периода является возможно быстрое выжигание (окисление) этих примесей. Параллельно решаются и другие, второстепенные задачи, такие как снижение содержания растворенных газов, фосфора и неметаллических включений второй (восстановительный) период плавки. Проводить его можно двумя способами: диффузионным и осадочным

Раскислением. Возможны два способа диффузионного раскисления. По первому способу при переходе ко второму периоду удаляют образовавшийся шлак и наводят новый из извести, песка и плавикового шпата. По второму способу шлак не снимают, а прямо в него забрасывают раскислители.

Производство стали в мартеновских печах, виды мартеновских процессов.

Мартеновская печь состоит из рабочего пространства ограниченного сверху сводом, а снизу подом. Передняя стенка имеет заволочные окна, через которые загружается шихта. В задней стенке имеются отверстия для выпуска стали и шлака. С боковых сторон расположены каналы, которые соединяют печь с теплогенератором.

Горючий газ и воздух, нагретый в теплогенераторах до температуры 1200гр. подаются в печь. Продукты горения используются для нагрева теплогенератора.

Процесс плавки длится 8-10 часов. Вместимость печей 100-500 тонн.

Мартеновские печи позволяют получать большие объемы стали одинакового состава, но они малопроизводительны и в них нельзя получать высоколегированные стали в связи с большим угаром и трудностью растворения ферросплавов. Последнее связано с невысоким перегревом расплава стали.

Производство стали в кислородных конвертерах и электропечах.

Конвернторные: Сырьём для получения стали является передельный чугун, скрап, железорудные окатыши. Для получения стали из чугуна необходимо удалить избыток углерода, кремния, марганца и др. примесей.

Конвентор имеет грушевидную форму и внутри футеруется магнезитовым кирпичом. Вместимость конвентора 100-400 тонн.

Шихта состоит из скрапа скрапа (20%), известняка (10%), жидкого передельного чугуна (70%).

Конвентор поворачивают в вертикальное положение, вводят через горловину водоохлождаемую медную фурму и подают кислород под давлением. Кислород вступает в взаимодействие с железом, углеродом и примесями и происходит выгорание этих компонентов, частичного перехода в шлак.

После продувки полученная сталь раскисляется. Сталь выливается из конвентора через желоб, а шлак – через горловину. Длительность процесса до 1 часа. Выход годной стали до 1 %.

Электропечи: Существует 2 вида печей для электроплавки: дуговые и индукционные. В электропечах можно получить любые марки стали при минимальном угаре металла.

Электродуговая печь состоит из металлического корпуса, внутри выложена огнеупорным кирпичом. Через свод печи пропущены угольные или графитовые электроды. Спереди в печи находится смотровое окно, а сзади – отверстие с желобом для выпуска стали. Загрузка ведётся через свод печи. Дуга горит между электродами и металлом и создаёт температуру внутри почти 7000гр. Ёмкость печей достигает 400 тонн. Длительность плавки 2-6 часов.