Строение металлов (стр. 12 из 48)

При добыче руд образуются очень крупные куски (до 1500 мм), присутствие которых в шихте снижает скорость восстановления и теплопередачи, а так-же 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 для уменьшения размеров кусков руды и сортировка по классам крупности;

- обогащение для снижения содержания пустой породы;

- усреднение, в результате которого уменьшаются колебания химического состава руд;

- окускование, благодаря которому становится возможным использова-ние пылевидных и мелкокусковатых материалов.

3.3.1 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 соблю-дения этого принципа процесс дробления разделяют на несколько стадий, испо-льзуя для каждой стадии подходящий тип дробилки, и перед каждой из них проводят классификацию с целью выделения готовых но размеру кусков и ме-лочи, чтобы не подвергать их повторному дроблению. Различают следующие стадии дробления:

- крупное дробление от 1500 до 250 мм;

- среднее дробление от 250 до 50 мм;

- мелкое дробление от 50 до 5 мм;

- тонкое измельчение до 0,04 мм.

Дробление выполняется следующими методами:

- раздавливанием;

- истиранием;

- раскалыванием;

- ударом;

- сочетанием перечисленных способов.

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 (рис. 3.2) состоит из трех основных частей:

- неподвижной вертикальной плиты, называемой неподвижной щекой;

- подвижной щеки, подвешенной в верхней части;

- кривошипно-шатунного механизма, сообщающего подвижной щеке колебательные движения.

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.

Конусные дробилки (рис.3.3) работают по такому же принципу, что и щековые, но отличаются от них по конструкции. Конусная дробилка состоит из:

- неподвижного конуса;

- подвижного конуса, подвешенного в верхней части;

- привода.

Рис.3.2 - Схема щековой дробилки: 1 - подвижная щека; 2 - неподвижная щека; 3 - разгрузочное отверстие; 4 привод; 5 - распорные плиты; 6 - регулировочное устройство.

Рис. 3.3. - Схема конусной дробилки:

1 - неподвижный конус; 2 - подвижный конус; 3 - привод

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 (рис.3.4) – дробление руды происходит между двумя вращающимися навстречу друг другу стальными валками.

Рис.3.4. Схема валковой дробилки:

1 - неподвижный валок; 2 - подвижный валок

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.

Для дробления хрупких и глинистых руд обычно используются молотковые дробилки (рис. 3.5) – основной частью в ней является вращающийся с большой скоростью ротор с закрепленными на нем стальными молотками.

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

Для тонкого размельчения наиболее распространены шаровые мельницы (рис. 3.6), в которых удар сочетается с истиранием. Они представляют собой вращающиеся вокруг горизонтальной оси цилиндрические барабаны, в которых вместе с кусками руды находятся стальные шары. В результате вращения барабана шары, достигнув определенной высоты, скатываются или падают вниз, осуществляя измельчение кусочков руды.

Рис.3.5. Схема молотковой дробилки:

1 - корпус; 2 - ротор; 3 - молотки

Рис. 3.6. Схема шаровой мельницы

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.

3.3.2 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.

В настоящее время более 90 процентов железных руд подвергаются обогащению. 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;

- гравитационный способ;

- электромагнитный способ;

- флотация.

Промывка. Используется для обогащения руд с глинистой и песчаной пустой породой. Обычно для этой цели используют вращающиеся барабаны, так называемые бутары (рис. 3.7), имеющие решетчатый конусный корпус. Руда внутри барабана продвигается вперед, скользя и перекатываясь по его стенкам. Под действием ударов кусков друг о друга пустая порода разруша-

ется и смывается струями воды, подаваемой в барабан. Растворенная часть пустой породы вместе с водой проходит через отверстия барабана, образуя

оходы (хвосты), а отмытый материал (концентрат) удаляется через разгрузочное устройство.

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

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

Рис. 3.7. Схема конической бутары

Динамическое гравитационное обогащение основано на различии скоростей падения частиц различной массы в жидкости. При этом используют аппараты, называемые отсадочными машинами (рис. 3.8), а способ обогащения - отсадкой.

Рис. 3.8. Схема отсадочной машины

I - решетка; 2 - привод диафрагмы; 3 - диафрагма

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.