Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Обогащение железной руды

Лабораторная работа

Обогащение железнорудных материалов

Цель: изучить технологический процесс обогащения железнорудных материалов, состав оборудования, принцип его работы.

Теоретическое введение

Обогащение железной руды

Руды, добываемые из недр земли, часто не удовлетворяют требованиям металлургического производства не только по крупности, но и, в первую очередь, по содержанию основного металла и вредных примесей, а потому нуждаются в обогащении.

Под обогащением руд понимают такой процесс обработки полезных ископаемых, целью которого является повышение содержания полезного компонента и снижение содержания вредных примесей, путем отделения рудного минерала от пустой породы или отделения одного ценного минерала от другого. В результате обогащения получают готовый продукт – концентрат, более богатый по содержанию определенного металла, чем исходная руда, и остаточный продукт – “хвосты”, более бедный, чем исходная руда.

Все применяемые на практике способы обогащения руд являются, по существу, механической обработкой их и основаны на использовании различий в физических и физико-химических свойствах слагающих руду минералов. При хорошей размываемости минерала водой применяют промывку; при различной плотности – гравитационное обогащение, при магнитной восприимчивости – магнитное обогащение, на использовании различных физико-химических поверхностных свойств основана флотация.

Технология обогащения определяется совокупностью свойств руды: ее минералогическим составом, характером распределения рудных и нерудных минералов, их физическими свойствами, а также требованиями к качеству готовой продукции и условиями производства. Однако, в конечном счете, выбор оптимальной технологической схемы обогащения руд определяют, исходя из экономического анализа возможных вариантов подготовки и использования полезных ископаемых в промышленном производстве.

Технические результаты обогащения сырой железной руды (его экономическая эффективность) оцениваются либо по выходу концентрата, либо по степени извлечения железа из сырой руды:

где g - выход концентрата;

P; K; O – соответственно, содержание железа в сырой руде, концентрате и в отходах процесса (“хвостах”), %.

Степень извлечения железа из сырой (исходной) руды:

Например, если обогащают железную руду, содержащую 40% Fe в различных окислах, а получают железорудный концентрат с содержанием железа 65% и в “хвостах” – 10%, то:

- выход концентрата: ;

- степень извлечения железа из руды: ;

- потери железа в “хвостах”: 100 – 88,56 @ 11,4%.

Существует несколько методов обогащения железных руд, описанных в последующих разделах учебника.

Породоотборка

После грохочения (удаления мелочи) на транспортере вручную отбираются куски минерала, резко отличающегося по своему внешнему виду от основной массы (технология характерна для драгоценных и им подобных минералов). В черной металлургии породоотборка имеет ограниченное применение. Процесс может быть механизирован с помощью радиометрических приборов и сепараторов, хотя достаточно большое количество полезного минерала будет уходить в “хвосты”, которые должны быть повторно обогащены.

Промывка

Промывка представляет собой процесс разрушения, а также диспергирования глинистых и песчаных пород, входящих в состав руды. Ее применяют для руд с плотными разновидностями рудных минералов, не размываемых водой, и с рыхлой пустой породой. К этим типам руд чаще всего относят железные и марганцевые руды.

Промывка может быть самостоятельным процессом обогащения или подготовительной операцией для других способов обогащения. При обогащении промывкой потоки воды размывают и уносят глинистые и песчаные частицы, а также мелкую руду. Поэтому промывке, обычно, подвергают крупнокусковые руды, а мелкие классы направляют на дальнейшее обогащение другими методами (раздел 3.6 учебника).

Основными агрегатами для обогащения промывкой служат бутары, скрубберы, корытные мойки и промывочные башни.

Бутара (рис. 1) представляет собой вращающийся барабанный грохот с решетчатой поверхностью.

Рис. 1 Коническая бутара

Внутри барабана руда продвигается вперед, вдоль оси симметрии барабана, скользя и перекатываясь по его стенкам. Ввиду наличия коротких металлических направляющих, выполненных из “углового” профиля проката и закрепленных внутри бутары перпендикулярно направлению движения материального потока (скольжения кусков руды),куски руды разбиваются вращающимися “уголками”. Разрыхлению руды способствует вода, подаваемая по оросительной трубе, расположенной снаружи вдоль барабана с решетчатой поверхностью. Вода с растворенной пустой породой и мелкими зернами руды проходит через отверстия в решетке бутары, а крупные куски отмытого материала удаляются через разгрузочный торец бутары. Производительность бутары (150…190) т/ч.

Основной недостаток бутары – высокий расход воды, составляющий (3…5) м³ на 1 т материала. Выход годного продукта, около, 75% при, относительно, высоком содержании железа в “хвостах” (25…26)%, которые должны повторно обогащаться.

Более совершенными являются корытные мойки. Корытная мойка (рис.2) представляет собой наклонное корыто (желоб) длиной (2,6…7,8) м, шириной (0,8…2,7) м и глубиной в нижней части до 2,1 м. По продольной оси корыта расположены два вала с лопастями (шнеки), которые вращаются в противоположных направлениях с частотой (8…20) об/мин. Угол наклона желоба – (5…10)° к горизонту.

Рис. 2 Схема корытной мойки

Материал непрерывно поступает в нижнюю часть корыта, на 2/3 заполненную водой, и передвигается лопастями навстречу струе воды, которая подается под давлением в верхнюю часть корыта. С одного конца корыта избыток воды уходит в слив, унося с собой размытую породу, а с другого конца корыта промытая руда выдается лопастями. Расход воды составляет (2…5) м³/т, а производительность (60…80) т/ч при степени извлечения железа (85…89)%.

Содержание железа в промытой руде возрастает с 38 до 45%. Более высокой производительностью (до 500 т/ч) обладают вращающиеся бутары или скрубберы, в которых при их вращении происходит вымывание пустой породы потоком воды.

Промывке чаще всего подвергаются руды, образовавшиеся среди отложений глин и песчаников (кварцитов). Это – простейшая технология обогащения руд, однако она может осуществляться только при температурах выше точки замерзания воды. Кроме того, промывке могут подвергаться руды с определенным минералогическим составом; требуется большой расход воды и ее последующая очистка.

Для промывки марганцевых руд применяют “ бичевые” промывочные машины, состоящие из трех последовательно расположенных ванн с “бичами” (прутьями). Производительность таких моек составляет (130…140) т/ч при расходе воды 3 м³/т и извлечении марганца в концентрат, равном (76…78)%

Гравитация

При гравитационном обогащении минералы разделяются по плотности. Гравитация может быть воздушной или мокрой. Воздушную гравитацию для обогащения железных и марганцевых руд не применяют, поскольку их рудные и нерудные минералы сравнительно мало отличаются по плотности. Мокрую гравитацию чаще всего осуществляют отсадкой. В качестве жидкости обычно используют воду, но применяют и более тяжелые среды.

Наиболее распространенным методом является мокрая отсадка, при которой зерна различного удельного веса расслаиваются под действием струи воды, пульсирующей в вертикальном направлении. При этом более легкие зерна вытесняются в верхний слой, а более тяжелые осаждаются вниз.

Применяемые для отсадки отсадочные машины иногда делают с подвижным решетом, совершающим возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости, что создает пульсацию воды. Чаще применяют машины с неподвижным решетом, в которых вода движется под действием поршня. Существуют и другие способы перемещения воды (подвижная диафрагма, качающийся конус, качающаяся перегородка, воздушный или гидравлический пульсатор).

Сравнительно простой и совершенный способ — это гравитационное обогащение в тяжелых средах. Руду погружают в жидкость (суспензию), плотность которой больше плотности пустой породы. Тяжелые зерна рудного минерала осаждаются на дно, а частицы пустой породы всплывают.

При обогащении железных руд, плотность суспензии должна составлять около (2800…3000) кг/м³. Органические жидкости с такой плотностью стоят дорого. Поэтому применяют тяжелые суспензии – взвеси тонкого порошка какого-либо твердого тела (минерала), например, ферросилиция (для обогащения железных руд) или свинцового блеска– галенита, сульфида свинца – PbS (для обогащения руд цветных металлов). Для того чтобы плотность суспензии была неизменной в любой части аппарата, суспензия должна находиться в непрерывном движении. Кроме того, чтобы уменьшить скорость осаждения ферросилиция, к суспензии добавляют глинистую породу – бентонит (»60% SiO₂ и»25% Al₂O₃; раздел 4.2.1. учебника). Тяжелые суспензии применяют главным образом для обогащения руд цветных металлов; в этом случае используют конусные сепараторы различных конструкций.

Для гравитационного обогащения применяют сепараторы или спиральные классификаторы. Широко используют барабанный сепаратор, показанный на рис. 3.

Сепаратор состоит из наклонного барабана (5) диаметром (1,5…3) и длиной (3…10) м со спиралями (4) и кольцевым черпаковым элеватором (3). Руда поступает по желобу (6), концентрат оседает в суспензии, передвигается спиралями (4) и разгружается черпаковым элеватором (3) по желобу (1). Всплывшая на суспензии легкая фракция переливается через горловину (7). Расход суспензии восполняется через питатель (2).

Рис. 3 Барабанный сепаратор для гравитационного обогащения руд

Сохраняет свое производственное значение и гравитационный метод, называемый отсадкой. Зерна минералов разной плотности разделяются в восходящем потоке воды. Тяжелые зерна поднимаются медленнее легких частиц в потоке воды и поэтому они, быстрее осаждаясь (опускаясь виз), концентрируются в нижней части аппарата, а более легкие – в его верхней части.

12 3 Следующая ⇒