Неполный химический состав руд различного минералогического типа, %.

Тип руды	Feобщ	FeO	П.п.п.
Магнитный железняк	40-65	15-28	до 5,0
Красный железняк	50-60	до 2,5	до 5,0
Бурый железняк	35-50	до 2,0	10-12
Шпатовый железняк	25-35	>28,0	28-33

Обычно принимают, что в основном в потери при прокаливании (п.п.п.) в сидеритах входит CO₂, в остальных материалах - гидратная влага. При отсутствии данных о соединениях серы в материалах условно принимают, что вся сера в магнетитовых и полумартитовых рудах связана в пирит FeS₂; в других типах железных руд, а также в марганцевых рудах, известняке, колошниковой пыли – в сернистый ангидрит SO₂.

Тип руды в зависимости от степени окисления магнетита можно определить, следуя рекомендациям академика М.А. Павлова (табл. 1.3) [3].

В некоторых случаях минералогический тип исходной руды существенно отличается от минералогического типа концентрата обогащения этой руды. Например, в результате восстановительного обжига бурых железняков, сидеритов, железистых кварцитов (при этом снижаются п.п.п.) и последующего магнитного обогащения продукта обжига получают концентраты с характеристиками магнитных железняков. Другой причиной изменения типа руды может быть различная магнитная восприимчивость оксидов железа в исходной магнетитовой руде, приводящая к снижению общей степени окисления железа в концентрате магнитного обогащения этой руды вследствие уноса с хвостами части слабомагнитных с повышенной окисленностью железа рудных минералов.

Таблица 1.3

Определение минералогического типа руды в зависимости от степени окисления магнетита

Тип руды	Feобщ / FeFeO
Магнетитовая	< 3,5
Полумартитовая	3,5-7,0
Мартитовая	> 7,0

В связи с истощением запасов магнетитовых руд все в большей степени вовлекаются в передел руды, содержащие титаномагнетиты FeTiO₃ Fe₃O₄, которые, как и магнетитовые руды, отличаются высокой плотностью, низкой восстановимостью. Часто эти руды содержат ванадий. Подготовка этих руд к металлургическому переделу аналогична магнетитовым рудам, но участие их в доменном переделе ограничено содержанием в них оксидов титана (см. раздел 8).

Установление минералогического типа руды необходимо при подготовке исходных данных для составления материального и теплового балансов доменного процесса и процессов окускования и металлизации. Как правило, данные химического состава материалов отражают не все, а только основные компоненты, представляющие для металлургов интерес. Часто в химических составах содержание некоторых элементов указывается в свободном состоянии.

Понятно, что в таких случаях сумма компонентов химического состава будет меньше 100%. Обеспечить же сводимость материального баланса металлургических процессов можно лишь при равенстве суммы всех составляющих химического состава 100 %.

Пример

Аглофабрика работает на концентрате следующего химического состава, %: Fe - 52,0; Mn - 0,4; P - 0,04; S - 1,2; SiO₂ - 8,8; Al₂O₃ - 4,0; CaO – 5,6; MgO – 0,4; FeO – 20,0; п.п.п. – 1,8.

Проверить сумму компонентов химического состава на 100 %. Принять влажность шихты и содержание в ней углерода.

Решение:

Поскольку отношение Fe_общ / Fe_FeO = 52 72 / 20 56 <3,5, п.п.п. не превышает 5 %, рассматриваемый концентрат является магнетитовым, в котором сера связана в пирит FeS_2.

С серой связано железа 1,2 56 / 64 = 1,05 %.

В концентрате содержится пирита 1,05 120 / 56 = 2,25 %.

В FeO связано железа 20·56 / 72 = 15,56 %.

Количество железа в Fe₂ O₃ 52 - 1,05 - 15,56 = 35,39 %.

В концентрате содержится гематита (Fe₂ O₃) 35,39 · 160 / 112 = 50,56 %.

В концентрате содержание MnO и P₂ O₅ составит соответственно

MnO 0,4 *71 / 56 = 0,52 %. P₂ O₅ 0,04 * 142 / 62 = 0,09%.

После выполненных расчетов сложим содержание всех компонентов химического состава

2,25 + 50,56 + 20,0 + 0,52 + 0,09 + 8,8 + 4,0 + 5,6 + 0,4 + 1,8 = 94,02 % .

Неравенство суммы компонентов 100 % может быть вследствие неточности проведения химического анализа или ошибочно принятого распределения элементов по соединениям.

Пересчитаем химический состав концентрата на 100 % согласно выражению

K _i^{100 =} 100 · K_i ^исх / ∑ K_i ^исх;

где K_i ^исх - содержание компонента в исходном химическом составе, %;

K _i¹⁰⁰ - то же после перерасчета на 100 %;

∑ K_i ^исх - сумма содержаний компонентов в исходном химическом

составе, %.

Fe₂ O₃¹⁰⁰ = 50,56 *100 / 94,025 = 53,78 %⁰

Fe O¹⁰⁰ = 20 *100 / 94,02 = 21,27 %

Fe S₂¹⁰⁰ = 2,25 *100 / 94,02 = 2,39 %

P₂ O₅¹⁰⁰ = 0.09 *100 / 94.02 = 0,1 %

Mg O¹⁰⁰ = 0,4 100 */ 94,02 = 0,43 %

Si O₂¹⁰⁰ = 8,8 *100 / 94,02 = 9,36 %

Mn O¹⁰⁰ = 0,52 *100 / 94,02 = 0,55

Са O¹⁰⁰ = 5,6 *100 / 94,02 = 5,96 %

Al₂ O₃¹⁰⁰ = 4,0 *100 / 94,02 = 4,25 %

п.п.п. ¹⁰⁰ = 1,8 *100 / 94,02 = 1,91 %

Просуммируем новые значения содержания компонентов:

53,78 + 2,39 + 0,1 + 0,55 + 9,36 + 5,96 + 0,43 + 4,25 + 1,91 = 100 %.

Рассчитаем содержание в концентрате Fe, Mn, P и S в виде свободных элементов, исходя из пересчитанного содержания их соединений.

Fe = 53,78 *112 / 160 + 21,27 *56 / 72 +2,39 *56 / 120 = 55,31 %.

Mn = 0,55 *56 / 71 = 0,43 %.

P = 0,1 *62 / 142 = 0,044 %.

S = 2,39 *64 / 120 = 1,27 %.

Поскольку спеканию подвергается магнетитовый концентрат, принимаем (см. табл. 1.1) содержание углерода в шихте 4,0 %, влаги 7,5 % и насыпную плотность шихты 2,0 т/м³ .

Задание к работе 1

Оперируя данными, представленными в табл. П.1, определить минералогический тип руды и концентрата, проверить сумму составляющих компонентов на 100 %. Принять содержание влаги и углерода в агломерационной шихте и ее насыпную плотность.