Подготовка железных руд к доменной плавке

Общая характеристика железных руд

Руды – природные образования, содержащие металлы в таких соединениях и концентрациях, при которых их промышленное использование технически возможно и экономически целесообразно. По химическому составу руды делят на : силикатные, кремнистые, оксидные, сульфидные, карбонатные, смешанные. По содержанию ценных компонентов: богатые и бедные.

К рудам черных металлов относят месторождения железа, марганца, хрома, титана и ванадия. К рудным месторождениям металлов (легких) относят руды с содержанием алюминия (бокситы, алниты и нифилины). К рудным месторождениям цветных металлов относят месторождения цинка, меди, кобальта и никеля. К рудным месторождениям редких металлов относят: олово, молибден, ртуть, бериллий, тантал и ниобий.

При содержании малого количества добываемого компонента в руде, осуществляется обогащение руд. Способы извлечения металлов из руд: 1. Гидрометаллургический (вода и водные растворы хим.реактивов) 2. Пирометаллургический (при высоких температурах) 3. Биотехнологический (деятельность микроорганизмов).

Руды подготавливают для дальнейшей переработки (дробление, обогащение, усреднение).

Коксохимическое производство

Коксохимическая промышленность — отрасль черной металлургии, занимающаяся переработкой каменного угля методом коксования.

Основная продукция коксохимической промышленности (в % к общему выпуску):

Каменноугольный кокс — 76-78 %

Коксовый газ — 14-15 %

Химические продукты (бензол, толуол, этилен, различные смолы, масла и пр.) — 5-6 %

Каменноугольный кокс используется в металлургии в качестве топлива в доменных и литейных производствах. Коксовый газ и другие продукты коксования служат сырьем для химических производств. На их основе выпускают различные полимеры, азотные удобрения, синтетические моющие средства, пестициды, лекарственные препараты и многое другое.

Кокс – основное топливо доменной плавки – представляет собой кусковой пористый материал из спекшейся углеродистой массы, получающийся при прокаливании каменного угля без доступа воздуха. Получают сухой перегонкой при температуре до 1100 по Цельсию без доступа воздуха, в коксовых печах представляющих собой камеры из динасового кирпича. Кокс обладает следующими свойствами: высокая прочность, высокая термостойкость, малое содержание золы, определенный размер кусков, малое содержание вредных примесей, малое и постоянное содержание влаги и высокая пористость. Кокс хорошего качества светло-серого цвета. Содержит 86-88% углерода, 8-13% золы, 0,7-1,5% летучих примесей, 0,5-5% влаги и др.

Подготовка железных руд к доменной плавке

Чем тщательнее подготавливают руду, тем выше производительность доменной печи, ниже расход кокса и выше качество чугуна. Оптимальная доменная шихта включает: офлюсованное железорудное сырье (крупность 5-8мм), кокс (25-60мм).

Руду, добытую в карьере или шахте, нельзя сразу подавать в печь, так как она неоднородна по химическому составу, содержит много пустой породы, вместе с очень крупными кусками имеется много пылевидной мелочи. На такой руде доменная печь будет работать непроизводительно, потребуется увеличенное количество топлива для выплавки 1 т чугуна. Поэтому перед доменным процессом железная руда подвергается предварительной подготовке, которая включает следующие операции: дробление, сортировку, обогащение, спекание, обжиг, усреднение.
Дробление сводится к измельчению специальными машинами— дробилками — крупных кусков руды до размеров 30 — 100 мм. При этом образуется некоторое количество мелочи, которая в случае попадания в доменную печь препятствует свободному движению газов. Поэтому мелочь отделяется от кусковатой руды путем сортировки и направляется на спекание.
Сортировка осуществляется на грохотах, представляющих собой сита с отверстиями заданного размера.
Обогащение руды состоит в отделении от нее пустой породы, что повышает процентное содержание железа.
Обогащают железные руды промывкой (мокрое обогащение), магнитной сепарацией и обжигом.
Мокрому обогащению подвергаются преимущественно руды, содержащие в пустой породе глину и песок. На промывочных машинах сильной струей воды отмывают глинистые и песчаные породы.
Магнитное обогащение применяется к рудам, обладающим магнитными свойствами, к таким, как магнитный железняк. Руду измельчают до размера зерен не более 0,2 мм и пропускают через магнитный сепаратор. Куски руды, попадая в поле действия электромагнита, прилипают к барабану сепаратора, отделяясь от пустой породы, не обладающей магнитными свойствами.
Обжиг руды при температуре 600—800° производится для удаления воды, углекислого газа и серы. После обжига руда делается пористой и свободной от вредных примесей—серы и мышьяка.
Спекание руды осуществляется на специальных агломерационных фабриках. Мелкая железная руда и рудная пыль, которая улавливается при выносе ее из доменной печи вместе с выходящими газами, смешиваются с измельченным топливом, увлажняются водой и в виде смеси подаются на специальные машины. Здесь под действием температуры сжигаемого топлива легкоплавкие частицы руды расплавляются и связывают другие частицы руды. Образующиеся пористые куски массы называются агломератом.
Усреднение железной руды заключается в смешивании руды различного химического состава. Для получения высоких технико-экономических показателей работы доменной печи важно, чтобы в печь подавалась руда одинакового химического состава.