Зачем необходима подготовка исходных материалов для доменного производства (процесса)? Опишите основные методы подготовки исходных материалов.

Добытые из земных недр руды не всегда пригодны для доменной плавки, так как редко удовлетворяют кондициям по грануло-метрическому составу,          а также по содержанию полезных элементов и вредных примесей. Поэтому сырые руды предварительно подготавливают.

Подготовка руд к плавке особенно необходима при современном уровне развития доменной техники, когда газопроницаемость, устойчивый ход и, следовательно, показатели работы печей большого объема в значительной мере зависят от крупности, прочности, равномерности состава и от содержания железа в шихтовых материалах.

Для подготовки руд к доменной плавке используют механические методы дробления руд с последующей их сортировкой, а также обжиг, обогащение, окускование и усреднение.

Дробление материалов. При подземной добыче руд крупность кусков достигает 300-350 мм, при открытой добыче 1500 мм. Руда такой крупности неприменима в доменном производстве, ее подвергают дроблению.

В зависимости от крупности продукта дробление бывает: крупное (размер кусков до 100 мм.), среднее (100-30 мм), мелкое (25-3 мм) и тонкое                        (менее 1 мм).

Крупное и среднее дробление осуществляется щековыми и конусными дробилками. Измельчение руд в этих дробилках достигается в основном прерывным раздавливанием с частичным изломом и истиранием.

Дробление в щековой дробилке (рис 1) осуществляется следующим образом. От вращения вала 7 приводится в движение шатун 8, который через диски 9 приближает подвижную щеку к неподвижной, вследствие чего происходит дробление руды. С опусканием шатуна подвижная щека отходит и измельченный материал проскакивает через открывающуюся щель выходного отверстия, размеры которого соответствуют заданной крупности дробления,

Производительность щековых дробилок крупного дробления колеблется от 55,5 до 139 кг/сек. (200-500 т/ч).

Грохочение материалов осуществляется на грохотах различных конструкций.

Обжиг руд в настоящее время совмещается в основном со спеканием их на агломерационных машинах. Восстановительный обжиг применим для повышения магнитной проницаемости железосодержащих минералов перед обогащением             на магнитных сепараторах.

Обогащение промывкой преследует цель отделить от руд глинистые пустые породы. Осуществляется это с помощью различных машин, наиболее 'распространенная из которых представлена на рис. 2.

Материал в бутару попадает через загрузочный лоток 5. При вращении остова бутары 2 глина и песок с водой оседают         в воронке 7.

Средняя производительность бутар составляет 16,5-41,5 кг/сек.

Гравитационное обогащение руд основано на разделении          в жидкой среде рудных и нерудных минералов в зависимости от их плотности, формы и крупности зерен.

Наиболее простой метод-отсадка               (рис. 3) заключается в следующем: при движении поршня 3 вода промывает руду, расположенную на решете (схема а); в схеме б руда промывается при движении решета.

Производительность отсадочных машин зависит от качества и крупности исходных материалов, от величины хода и частоты движения поршня и достигает 3,5 т на 1 м² площади решета.

Для немагнитных материалов перспективен метод обогащения в тяжелых суспензиях. При этом среда имеет большую плотность, чем пустая порода, поэтому легкие минералы всплывают на поверхность, а тяжелые концентрируются на дне сосуда, в котором происходит обогащение.

Метод удобен тем, что обогащение практически не зависит от крупности обрабатываемого материала. Наиболее распространенным материалом для тяжелых взвесей является тонкоизмельчённый порошок геленита, магнетита и ферросилиция.

К недостаткам этого метода обогащения относят возможность применения его для относительно крупновкрапленных руд и необходимость регенерации утяжелителя, так как часть его обычно уходит с продуктом обогащения.

Магнитное обогащение руд основано на разной магнитной восприимчивости минералов, вследствие чего одни, намагничиваясь, притягиваются к сердечнику магнита, а другие отделяются в виде пустой породы (рис. 4).

Различают верхнюю, нижнюю и вертикальную подачу материалов в магнитное поле сепаратора.

Верхнюю подачу материалов применяют в основном для сухой магнитной сепарация крупной кусковой сильномагнитной руды в барабанных сепараторах, производительность которых до 9 кг/сек.

Нижнюю подачу применяют для магнитной сепарации крупнокускового материала (до 150 мм) в ленточных сепараторах.

Мокрые магнитные сепараторы с нижней подачей предназначены Для сепарации руды крупностью 6-8 мм. Они имеют производительность до 4 кг/сек, на 1 м ширины барабана.

Вертикальная подача материала при сухой магнитной сепарации не получила распространения и больше применяется при мокрой.

В промышленности распространены и другие виды магнитных сепараторов: ленточные мокрые сепараторы, сепараторы с постоянным магнитом, индукционо-винтовые, роликовые и др.

Флотация, сущность которой основана на различии физико-химических свойств поверхностей разных минералов, практически сводится         к следующему.

Через среду, которая представляет собой смесь воды, тонкоизмельченной руды и флотореагента, пропускают воздух. Пузырьки воздуха увлекают с собой на поверхность плохо смачиваемые частицы руды, а хорошо смачиваемая пустая порода оседает на дно, образуя хвосты.

При хорошем измельчении руды методом флотации можно получить концентрат, содержащий до 70% Fe. Флотация марганцевых руд позволяет получить концентрат, содержащий до 45% Мn, что на 20-25% больше, чем в исходной руде. По сравнению с магнитными методами обогащения флотация экономически невыгодна ввиду высокой стоимости работ. Целесообразно применять флотацию лишь при обогащении рыхлых разновидностей гематитов или мартитов, шламов и др.

Усреднение материалов. На металлургические заводы руды поступают с различных месторождений и поэтому могут иметь значительные колебания химических, минералогических и гранулометрических характеристик. Большие колебания состава шихтовых материалов не могут обеспечить устойчивую работу печи, так как понижение содержания железа в руде способствует образованию кислых шлаков и некондиционных по кремнию и сере чугунов, а внезапное повышение содержания железа в руде может привести к нарушению теплового режима печи, требует перешихтовок. Поэтому и возникает необходимость усреднять руды, т.е. перемешивать их для получения продукта, однородного по составу. Сущность усреднения сводится к следующему. Прибывающая на рудный двор руда сначала поступает в разгрузочную траншею. Из траншеи руду разгружают грейфером рудного перегружателя на рудный двор. Разгрузка ведется тонкими слоями по ширине рудного двора. Каждая последующая порция руды разгружается поверх предыдущей, т.е. образуется послойный штабель руды. Чем крупнее куски руды, тем больше должна быть емкость штабеля. Из законченного штабеля руду берут с торца, что способствует смешению отдельных слоев, имеющих различный состав по высоте. Выборка руды ведется грейфером по всей вертикали штабеля, после чего грейфер перемещается на соседнюю вертикаль и выбирает руду в такой же последовательности.

На рудном дворе должно быть не менее двух штабелей, из которых один формируется, a другой вырабатывается. Размеры штабелей могут быть различны. В поперечном сечении штабель представляет собой трапецию, основание которой до 45 м и высота до 14 м. Емкость штабеля может быть 20-60 тыс.т и более.

Этот способ усреднения дает хорошие результаты, но недостаточен для надлежащей однородности химического состава. Поэтому усреднение должно начинаться на рудниках с рудоусреднительных» складов. Большая роль в усреднении принадлежит агломерации и обогащению руд.