§ 2. Подготовка руд к плавке

Исходные материалы (шихта) перед загрузкой в печь специально подготавливают. В последнее время подготовке шихты к плавке уделяют большое внимание, так как от ее качества зависит производительность доменных печей.

Затраты на подготовку шихты значительно возросли и составляют 26 – 28 % всех расходов, при затратах на добычу – 25 – 27 %.

Наиболее просто подготавливают кокс. Отсеивают мелочь на роликовых или дисковых грохотах.

Флюсы дробят в дробилках, а затем отсеивают мелочь на грохотах.

Подготовка руд к плавке состоит из следующих операций:

• дробление;

• сортировка на классы по крупности;

• обогащение – для повышения содержания полезного окисла металла и снижение вредных примесей;

• окускование мелочи, получившейся в результате дробления или обогащения;

• усреднение химического состава.

Дробление руды.

Дробление руды может быть как самостоятельной операцией, так и подготовительной для дальнейшего обогащения и окускования. Для обеспечения нормального хода доменной печи руда и концентрат должны иметь пористость и определенные размеры кусков от 30 до 80 мм. Поэтому богатые руды с кусками больших размеров (более 100 мм) дробят, затем сортируют.

Процесс дробления заключается в разрушении кусков руды раздавливанием, раскалыванием, ударом, истиранием или комбинацией этих видов дробления.

Применяются щековые, конусные, грибовидные и валковые дробилки. Мягкие и хрупкие материалы дробят на молотковых дробилках.

Измельчение руды происходит в шаровых или стержневых мельницах.

Процессы дробления чередуются с рассевом – грохочением в стационарных или передвижных грохотах.

Обогащение руды.

В практике известно несколько процессов обогащения:

1. Промывка – перетирание комьев и отмывка глинистых частиц. Применяется для бурых железняков с песчано-глинистой пустой породой.

2. Гравитационное обогащение основано на разделении минералов по удельному весу в какой - либо среде. Например, отделение руды от другой более мелкой породы путем пропускания струи воды через дно вибрационного сита, на котором лежит руда. При каждом колебании сита пульсирующая струя отделяет более легкую пустую породу от более тяжелой руды и уносит ее.

3. Магнитное обогащение основано на различии магнитных свойств разделяемых компонентов. Оно заключается в том, что тонко измельченную бедную руду подвергают действию магнита, который притягивает к себе частицы руды, содержащие окислы железа, отделяя их от пустой породы. Применяют для этого сепараторы барабанного типа.

4. Магнетизирующий обжиг руд состоит в нагреве руды до 600 – 800°С в печах с целью перевода слабомагнитной окиси железа Fе₂О₃ в сильно магнитную закись железа Fе₃О₄ . Руду после обжига направляют на магнитное обогащение.

Окускование железных руд.

При добыче железных и марганцевых руд, а также при дроблении и отсеве руд образуется много мелочи. Рудная мелочь в доменной печи препятствует движению газового потока и плавному сходу шихтовых материалов. Поэтому в доменную печь можно загружать только кусковой материал.

Способы окускования мелких руд и концентратов делятся на три группы:

• брикетирование;

• спекание;

• окатывание.

Брикетирование – прессование руд в куски одинаковой формы. За прессованием следует термическая или химическая обработка брикетов, улучшающая их прочность.

Однако низкая производительность, невозможность удаления вредных примесей, снижение содержания железа и низкая прочность брикетов препятствует широкому применению брикетирования.

Агломерация (спекание).

Состоит в том, что руду, концентрат или их смесь с добавкой топлива смешивают до образования комочков, загружают на колошниковую решетку агломерационной машины, нагревают, горючее шихты не воспламенится и не начнет гореть за счет просасываемого атмосферного воздуха. При горении топлива рудные зерна нагреваются, частично плавятся и спекаются в куски.

Для агломерации используют рудную мелочь размером менее 10 мм, колошниковую пыль и рудный концентрат.

В процессе агломерации удаляется до 98 % сульфидной и до 70 – 80 % сульфатной серы. Фосфор, цинк, свинец и медь обычно не удаляется и полностью переходят в агломерат.

Агломерат имеет достаточную механическую прочность, высокую пористость. Железо из агломерата хорошо восстанавливается в доменной печи. Применение агломерата увеличивает производительность печи и сокращает расход топлива на 1 тонну чугуна.

Окомкование.

Процесс основан на способности тонко измельченных концентратов в увлажненном состоянии при обработке во вращающихся барабанах, чашах или других устройствах (окомкователях) окатываться в шарики диаметром 15 – 38 мм (окатыши). Последующий обжиг увеличивает прочность окатышей. Окатыши прочны, пористы и являются хорошим сырым материалом для доменной печи.