Производство черных и цветных металлов
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
металла. Способы обогащения руд основаны на использовании различия физических свойств минералов, входящих в состав руды: плотностей ее составляющие, магнитной восприимчивости, физико - химических свойств поверхностей минералов.
Промывка руды водой позволяет отделить плотные составляющие рудных минералов от пустой рыхлой породы (песка, глины).
Гравитация (отсадка) основана на отделении руды от легкой пустой породы при пропускании струи воды через дно вибрирующего сита, на котором лежит руда. При этом легкие зерна пустой породы вытесняются в верхний слой и уносятся водой, а тяжелые, содержащие рудные минералы, опускаются вниз. Применяют также гравитационное обогащение в тяжелых средах: руду погружают в жидкость, плотность которой выше плотности пустой породы. Рудный минерал осаждается на дно, а пустая порода всплывает и удаляется.
Магнитная сепарация основана на различии магнитных свойств железосодержащих минералов и частиц пустой породы. Измельченную руду подвергают действию магнита, притягивающего железосодержащие минералы, отделяя их от пустой породы. Этим способом обогащают магнетитовые руды. Для обогащения бурых железняков их подвергают магнетизирующему обжигу при 600 - 800С в печах с слабовосстановительной атмосферой. В результате слабомагнитная окись железа Fе2О3 переходит в магнитную закись - окись. После такого обжига руду направляют на магнитную сепарацию.
Окускование производят для переработки концентратов, полученных после обогащения, в кусковые материалы необходимых размеров. Используют два способа окускования: агломерацию и окатывание.
Агломерация заключается в спекании шихты, состоящей из железной руды мелких фракций (40 - 50 %), известняка (15 20 %), возврата мелкого агломерата (20 - 30 %), коксовой мелочи (4 - 6 %), влаги (6 - 9 %) на специальной машине для улучшения их металлургических свойств. Эти материалы смешиваются с измельченным твердым топливом (коксом, углем), увлажняются и подаются в агломерационную машину. Спекание выполняют на агломерационных машинах при 1300 - 1500С. В процессе спекания из руды удаляются вредные примеси (сера, частично мышьяк), карбонаты разлагаются и получается кусковой пористый офлюсованный материал - агломерат.
Агломерационная машина ленточного типа состоит из большого числа паллетспекательных тележек с отверстиями в днище, двигающихся по направляющим рельсам (рис. 15). В загруженной паллете после зажигания газовыми горелками начинается горение топлива, причем фронт горения распространяется сверху вниз. Воздух просасывается сквозь пой шихты благодаря действию специальных вакуумных устройств, называемых эксгаустерами. Температура в слое шихты достигает 1300 - 1600 С.
Рис. 15. Схема агломерационной машины.
- паллеты, 2 - шихтовый материал, 3 - горелка, 4 - вакуум - камеры (эксгаустер), 5 - агломерат.
В результате восстановления оксидов железа в присутствии кремнезема образуется фаялит Fе2SiO4 по реакции
Fе304 + 3Si02 + 2СО = ЗFе2SiO4 + 2СO2.
В зоне горения фаялит, имеющий температуру плавления 1209С, плавится и смачивает зерна шихты, благодаря чему при охлаждении образуется твердая пористая масса - агломерат. Агломерат имеет высокую пористость (до 50 %) и хорошую восстановимость. Кроме того, в процессе спекания почти полностью выжигается сера, которая удаляется в виде сернистого газа. В металлургии обычно используют офлюсованный агломерат, для чего в шихту дополнительно вводят известняк.
Окатывание применяют для обработки тонко измельченных концентратов. Шихта, состоящая из измельченных концентратов, флюса, топлива, увлажняется и при обработке во вращающихся барабанах, тарельчатых чашах (грануляторах) приобретает форму шариков-окатышей диаметром до 30 мм. Окатыши высушивают и обжигают при 1200 - 1350С на специальных машинах.
Рис.16. Схема образования окатышей в грануляторе
- чаша, 2 - скребки, 3 - механизм изменения угла наклона чаши
После обжига окатыши приобретают высокую прочность при достаточной пористости. Использование агломерата и окатышей исключает отдельную подачу флюса - известняка в доменную печь при плавке, так как флюс в необходимом количестве входит в их состав. Это улучшает работу доменной печи, повышает ее производительность, снижает расход кокса. Шихта состоит из тонкоизмельченного концентрата (меньше 0,5мм), из известняка (флюса) и возврата (отбракованных окатышей). Для лучшего окатывания шихту увлажняют (8 - 10 %) и в ее состав добавляют связующее - бентонитовую глину (до 1,5 %). Образование окатышей диаметром 25 - 30 мм происходит в грануляторе - вращающейся со скоростью 6 - 9 об/мин неглубокой чаше. Далее окатыши подвергают сушке при температуре 200 - 400С, а затем обжигу при 1300 - 1400С, после чего они приобретают высокую прочность.
Выплавка чугуна.
Чугун выплавляют в вертикальных печах шахтного типа - доменных печах. Сущность процесса получения чугуна в доменных печах заключается в восстановлении окислов железа, входящих в состав руды, которую загружают в печь, окисью углерода, водородом и твердым углеродом, выделяющимися при сгорании топлива в печи.
Устройство и работа доменной печи.
Рис. 17. Схема доменной печи
Стенки печи выкладывают из огнеупорных материалов - в основном из шамота. Нижнюю часть горна и его основание (лещадь) выполняют из особо огнеупорных материалов - углеродистых (графитизированных) блоков. Для повышения стойкости огнеупорной кладки в ней устанавливают (примерно на