Подготовка железных руд к доменной плавке.
В большинстве случаев полезные ископаемые поступают на обогатительную фабрику в виде кусков различной крупности, представляющих сростки минералов. Без предварительного разрушения этих сростков невозможно отделить одни минералы от других, следовательно, невозможно и осуществить обогащение. Превращением полезного ископаемого в рыхлую смесь свободных или частично связанных между собой минералов достигается дроблением и измельчением.
Эти операции являются начальными в сложном, многоступенчатом процессе обогащения руды – повышение концентрации ведущего химического элемента полезного ископаемого (в нашем случае металлического железа) за счет использования различных технологических операций и процессов.
Современная черная металлургия уже длительное время использует только подготовленную к доменной плавке железную руду, несмотря на то, что эта подготовка удорожает шихтовый материал на 50% в сравнении с сырой рудой, добытой из недр земли.
Среднее содержание железа в отечественных рудах не превышает 36,3% и поэтому более 81% добываемой железной руды обогащается.
Размер кусков дробленой руды определяется как способом ее дальнейшей переработки, так и требованиями этого технологического процесса.
Например, фракционный состав доменной руды должен быть в пределах (40..100) мм, для агломерации – (5…10) мм, а для производства окисленных железорудных окатышей на ОЭМК – до 97% фракции 0,045 мм (45 мкм), тогда как размеры кусков взорванной руды на рудниках достигают (1,0…1,2) м.
Дробление руды может быть основной или подготовительной операцией подготовки ее плавке. Основной операцией оно является в тех случаях, когда дробленая руда направляется непосредственно в плавку без обогащения или окускования (в доменном, ферросплавном или сталеплавильном процессах).
Дробление и измельчение руды энергоемкий и дорогостоящий процесс. На обогатительных фабриках стоимость процесса дробления и измельчения руды составляет от 35 до 70 % от расходов на весь цикл обогащения, а стоимость дробильных устройств достигает 60 % от стоимости оборудования фабрики обогащения руды. Поэтому, желательно, соблюдать принцип «не дробить ничего лишнего», т. е. дробить руду только до нужных размеров и в необходимом количестве. Для соблюдения этого принципа процесс дробления руды разделяют на несколько стадий и перед каждой из них проводят классификацию с целью выделения таких размеров кусков и мелочи, чтобы не подвергать их повторному дроблению. Многостадийное дробление с грохочением (классификацией) обеспечивает экономию энергии, уменьшение износа оборудования, увеличение производительности установок.
Количество стадий дробления определяется максимальной крупностью исходной руды, заданной крупностью дробленого продукта, совокупностью физических свойств руды и, прежде всего, их твердостью.
Различают следующие стадии дробления: крупное дробление - из кусков размером 1200мм получают куски размером 100—350 мм; среднее дробление - от 100 - 350 до 40-60мм; мелкое дробление - от 40—60 до 6-25 мм; измельчение – от 6 – 25 до 1 мм; тонкое измельчение – менее 1 мм (“помол” железорудного концентрата).
Так как железные руды – это зерна окислов металла, сросшиеся с зернами пустой породы (чаще, с кварцитом – SiO2), то в дробилках механически разрушаются природные связи этих зерен для последующего отделения от них пустой породы теми или иными из описанных ниже способов.
Крупное, среднее и мелкое дробление осуществляют в установках, называемых дробилками, а измельчение – в мельницах.
Как правило, первичное дробление крупнокусковой добытой руды производят на горнорудных предприятиях (карьерах и рудниках).
Дробление можно выполнять следующими методами: раздавливанием, истиранием, раскалыванием, ударом и сочетанием перечисленных выше способов. Сущность этих способов схематически иллюстрируется рис. 3.1.
а б в г е ж з
Рис. 3.1 Схематическое изображение основных способов дробления:
а – раздавливание; б – истирание; в - раскалывание: г - удар. Конструктивные приёмы дробления раздавливанием (е, ж, з).
Раздавливание происходит или между плоскими качающимися щеками дробилки (рис. 3.1, е), или эксцентрически расположенными коническими поверхностями ее (рис. 3.1, ж), или между вращающимися навстречу друг другу валками (рис. 3.1, з). В соответствии с этим различают щековые, конусные и валковые дробилки.
Раскалывание осуществляется острыми зубьями или шипами разнообразной формы, например в валковых зубчатых дробилках, и применяется лишь для хрупких и мягких материалов (уголь, мел и др.).
Удар, в чистом виде, осуществляется либо движущимся “пестом”, либо вращающимися жестко закрепленными “пальцами”, либо вращающимися “молотками” или стержнями (молотковые и ударные дробилки). Этот способ дробления используют как для хрупких, так и для глинистых материалов.
Истирание, всегда соединенное с раздавливанием, происходит между вращающимися “жерновами” или плоской и цилиндрической поверхностями (“бегуны”). Широкое применение при измельчении находит удар в сочетании с истиранием, что осуществляется при работе мельниц.