Железные руды

Алан-э-Дейл       02.05.2022 г.

Содержание

ВЕДЕНИЕ 2

1.
подготовительные процессы 8

1.1.
ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ 8

1.2
ДРОБЛЕНИЕ 10

1.3.
грохочение 14

1.4.
ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ 17

1.5.
ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ 20

2.
ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ ОБОГАЩЕНИЯ 23

2.1.
ГРАВИТАЦИОННЫЙ МЕТОД ОБОГАЩЕНИЯ 23

2.3.
МАГНИТНЫЙ МЕТОД ОБОГАЩЕНИЯ 35

2.4.
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОБОГАЩЕНИЕ 39

2.5.
специальные МЕТОДЫ ОБОГАЩЕНИЯ 43

2.6.
КОМБИНИРОВАННЫЕ МЕТОДЫ ОБОГАЩЕНИЯ 48

3
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ ОБОГАЩЕНИЯ 49

3.1.
ОБЕЗВОЖИВАНИЕ ПРОДУКТОВ ОБОГАЩЕНИЯ 49

3.2.
ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЕ 53

3.3.
ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД 54

3.3
ОПРОБОВАНИЕ, КОНТРОЛЬ И АВТОМАТИЗАЦИЯ 55

4.
ОБОГАТИТЕЛЬНЫЕ ФАБРИКИ 55

Плавление.

Плавление – это химический процесс, происходящий при высоких температурах, в ходе которого ценный металл и пустая порода переходят в расплавленное состояние. Поскольку металл имеет более высокую плотность и нерастворим в расплавленной пустой породе, он отделяется от последней и погружается на дно. Метод плавления имеет свои специфические особенности для каждого металла. Например, свинцовый концентрат смешивается с твердыми реагентами в определенных соотношениях, чтобы получить загрузку печи такого состава, которая при нагревании до достаточно высоких температур приводит к образованию за счет пустой породы сложных силикатов (шлака), остающихся на поверхности расплавленного металлического свинца. При выпускании металла со дна печи получается черновой свинец. При наличии в свинцовом концентрате меди образуются три слоя: нижний слой свинца, средний слой сульфида меди (штейн) и верхний слой шлака. Они выпускаются из печи раздельно. Штейн затем перерабатывается в другой печи (конвертере), через которую продувают воздух для удаления серы, получая в результате черновую (пористую) медь.

Комплексность использования медных руд

В медных и медно-пиритных рудах часто содержится золото. Улавливание свободного золота в цикле измельчения и классификации осуществляется посредством установки отсадочных машин, центробежно-гидравлических ловушек, щелевых (струйных) концентраторов (устанавливаемых на песках классификатора с уклоном 12-14° вместо пескового желоба), флотационных камер с ловушкой для золота. На шлюзах с ворсистой поверхностью извлекают мелкое золото из промпродуктов, на кордероевых шлюзах — из хвостов флотации и других продуктов. В цикле перечисток черновой концентрат пропускают через короткоконусный гидроциклон или щелевой шлюз (концентратор). В песках гидроциклона или концентрате шлюза концентрируются трудно-флотируемые частицы золота (крупные зерна с покровными образованиями, пластинки со вкованными в их поверхность минералами породы, сростки и др.), с трудом перешедшие в черновой концентрат и легко теряемые при перечистках.

Золото, связанное с сульфидами меди и неизвлеченное гравитационными методами, «свободное» золото выделяют обычно флотацией с применением сульфгидрильных собирателей в золотомедный концентрат или непосредственно из руды, подавляя пирит и другие сульфиды железа, или по схеме с предварительным получением коллективного золотомедно-пиритного концентрата и последующим разделением его на золотомедный и пиритный продукты.

На некоторых фабриках принимают специальные меры для извлечения имеющейся в рудах водорастворимой меди. Так, на фабрике «Маунт Морген» руду перед измельчением промывают в реечных классификаторах и из жидкой фазы их слива цементируют медь на железной стружке. В осадок извлекают до 2% всей меди, получаемой на фабрике.

С целью повышения комплексности использования медно-магнетитовых руд их подвергают флотации и магнитной сепарации с получением медного и железного концентратов («Палабора», «Толедо», «Филекс» и другие фабрики).

Хвосты обогащения на ряде фабрик сгущают и используют для закладки горных выработок или перерабатывают для извлечения из них минералов тяжелых, редких или радиоактивных металлов, фосфатов, вермикулита, кварцевых и других продуктов.

ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБОГАЩЕНИЯ

Химические методы обогащения включают, в качестве предварительного этапа, измельчение руды, которое открывает доступ химическим реагентам к ценным компонентам руды, после чего облегчается извлечение этих компонентов. Химические методы могут быть применены как непосредственно к рудам, так и к концентратам, полученным в результате обогащения руд механическими методами. Терминология методов химического обогащения до некоторой степени запутана. В рамках этой статьи разделение в расплаве относится к процессу плавления, а разделение путем селективных химических реакций – к процессу выщелачивания.

Месторождения и запасы

Залежи различных руд, из которых добывают ценные и простые металлы, разбросаны по всему миру. Запасы металлических примесей, по оценкам экспертов в мировом масштабе, составляют более восьмидесяти миллиардов тонн. Основные залежи расположены на территории таких стран как:

  • Россия;
  • Бразилия;
  • Австралия.

Самые богатые из месторождений, известных добычей железных руд – это Горно-обогатительные комбинаты, расположенные на территории Курской магнитной аномалии, которую считают самым крупным мировым источником ресурса. Кроме этого известны такие месторождения, как Белорецкое, Оленегорское, Костомукшское, Качканарское и Магнитогорское.

Характерным отличием железных руд, обнаруженных в последнем из перечисленных месторождений, является избыток серы в составе руды, чего нет у ископаемых, которые добывают в других местах. Именно этим она и представляет ценность.

В развитых странах, геологи занимаются поиском и находят рудные породы, а промышленники выполняют добычу и переработку руд в необходимое сырье. Некоторые слаборазвитые страны, которые располагают большими залежами железной руды, занимаются добычей и экспортом сырья. Например, Венесуэла добывает 20 млн. т полезных руд, большую часть которых, отправляет в США.

В последние годы изделия из металла стараются заменить новыми современными полимерными материалами. Однако это не уменьшает спрос на металлическое сырье, а лишь конкретизирует сферы, которые не могут обойтись без заготовок, изготовленных из железных руд.

Рейтинг: /5 —
голосов

Проблема потерь ценной породы при обогащении

Как ненужные примеси остаются в массе полезного концентрата, так и ценная порода может выводиться вместе с отходами. Для учета таких потерь используются специальные средства, позволяющие рассчитать допустимый уровень оных для каждого из технологических процессов. То есть для всех методов отделения разрабатываются индивидуальные нормы допустимых потерь. Допустимый процент учитывается в балансе обрабатываемых продуктов с целью покрытия расхождений в расчете коэффициента влаги и механических потерь. Особенно такой учет важен, если планируется обогащение руды, в процессе которого используется глубокое дробление. Соответственно, повышается и риск потерь ценного концентрата. И все же в большинстве случаев утрата полезной породы происходит из-за нарушений в технологическом процессе.

Комбинированные схемы с предварительным кислотным выщелачиванием меди

Комбинированные схемы с предварительным кислотным выщелачиванием меди широко применяются в следующих случаях:

  • переработка труднообогатимых руд, в которых медь представлена в основном «связанной» медью, в виде хризоколлы, фосфатов и алюмосиликатов меди, а также медью, связанной с гидроксидами железа и марганца или пропитывающей пустую породу, когда флотация не обеспечивает удовлетворительного ее извлечения;
  • наличие в рудах минералов породы, исключающих возможность селективного отделения их от медных минералов, или растворимых минералов меди, не позволяющих без значительного усложнения технологической схемы получать приемлемые показатели обогащения;
  • вовлечение в эксплуатацию бедных или забалансовых руд, вскрышных пород и хвостовых отвалов, сложный вещественный состав которых и низкое содержание меди делают практически невозможным применение для их переработки традиционных схем и процессов обогащения.

Предварительное кислотное выщелачивание во всех этих случаях обеспечивает вполне удовлетворительное извлечение меди в раствор, если исходная руда или материал не содержат значительных количеств карбонатных и других кислоторастворимых минералов породы. Основным: растворителем при  выщелачивании окисленных медных минералов является серная кислота (1,5-15 кг/кг меди). Выщелачивание осуществляется подземным, кучным или чановым способами.

Для выделения меди из растворов выщелачивания при переработке окисленных и смешанных руд по комбинированным схемам используют: электролиз; цементацию железом; осаждение известью в виде гидроксида меди или сернистым натрием в виде сульфидов меди; сорбцию на твердых ионообменных смолах; жидкостную экстракцию с последующим электролитическим осаждением меди. Наиболее часто в настоящее время применяют цементацию железом и жидкостную экстракцию с последующим электролизом меди.


Рис. 3.2. Технологическая схема переработки руд на медном комбинате «Лейкшор»

Примером комплексного использования сырья при одновременной переработке сульфидных и окисленных руд на предприятии является технология, принятая, например, на комбинате «Лейкшор» (рис. 3.2).

Электростатическая сепарация.

Электростатическая сепарация основана на различной способности минералов пропускать электроны по своей поверхности, когда они находятся под поляризующим воздействием электрического поля. В результате частицы разного состава заряжаются в разной степени при определенных значениях напряженности этого поля и времени его воздействия и, как следствие, по разному реагируют на одновременно действующие на них электрические и другие силы, обычно гравитационные. Если таким заряженным частицам предоставить возможность свободно перемещаться, то направления их движения будут различаться, что и используется для разделения.

Технология

Под технологией обогащения руд подразумевается совокупность отдельных процессов (операций) — подготовительных, основных и вспомогательных.

  • Подготовительные процессы (операции) предназначены для подготовки руды к обогащению: уменьшение крупности кусков руды, раскрытие сростков рудных и нерудных минералов и др. К подготовительным процессам относятся дробление и руды, грохочение, гидравлическая классификация, магнетизирующий обжиг.
  • Основными являются процессы собственно обогащения руды. Они основаны на использовании различий в физических и физико-химических свойствах разделяемых при обогащении компонентов (минералов) руды — цвете и блеске, промываемости, плотности, магнитной восприимчивости, смачиваемости поверхности и др. Различают следующие методы обогащения руд: рудоразборка, промывка, гравитационное обогащение, магнитная сепарация и флотация.
  • Вспомогательные процессы применяются для обработки продуктов, получаемых в результате обогащения. К ним относятся сгущение шламов и осветление моечных вод, обезвоживание продуктов обогащения и др.

Полученные при обогащении руд продукты классифицируются на два и более классов отличных по качеству, более богатый продукт называют концентратом, самый бедный — хвостами, продукты со средним содержанием называют промежуточными (промпродуктами), они обычно возвращаются на переработку. Для современных руд цветных, редкоземельных и радиоактивных элементов отходы процессов обогащения полезных ископаемых (хвосты) составляют от 90 до 99 % исходной руды. Процесс рудоподготовки вносит от 50 до 60 % затрат в стоимость переработки руды, где используется дорогое и быстроизнашивающееся оборудование.

При обогащении руд чёрных металлов используют три способа разделения минералов и их сростков:

  • сортировку кусковых фракций (+ 10 мм) — обычно используют как рудоподготовительную операцию на пришахтных дробильно-сортировочных фабриках, например для выборки породы или кусков мартеновских и карбонатных руд;
  • сепарацию потока минеральных зерен или их флокул с помощью конкурирующих силовых полей, перемещающих фракции в водной или воздушной среде — используется для основных операций обогащения кусковатой и измельченной бедной руды и промпродуктов. Он осуществляется путем погружения или притяжения и удерживания крупнозернистых частиц рудных минералов, когда равнодействующая конкурирующих сил, участвующих в разделении, направлена вниз. При обработке мелкозернистых руд используют извлечение рудных зерен или всплывание их, когда эта сила направлена вверх. Удерживание обычно обеспечивает большой выход, а извлечение — более высокое качество концентрата;
  • сепарацию потока шламов с помощью особых переносчиков рудных частиц (воздушных пузырьков при флотации, магнитных носителей при высокоградиеитиой сепарации, зерен ионнообменных смол при экстракционных процессах) — используется при флотационном обогащении слабомагнитных тонковкрапленных руд, а в последнее время при обогащении их методом подиградиентной сепарации путем ввода и вывода из рудной пульпы индукционных магнитов-носителей с притянувшимися к ним частицами слабомагнитных рудных минералов, а также при обогащении комплексных рул в сорбционных аппаратах, где частицы минералов цветных и редких металлов удерживаются зернами поглотителей (ионообменных и других смол).

В урановой промышленности используют обогащение руды по удельному весу и химические и физико-химические методы. Обычно используется цепочка дробление — измельчение — доводка. Также используется радиометрическое обогащение.

Обогащение железных руд

В недрах земли железная руда хранится в первозданном виде, непригодном для использования человеком в народном хозяйстве. Чтобы отделить металлы от минералов, применяют метод обогащения. При этом используют свойства руд различного характера. В результате этого процесса, повышают концентрацию ценных минералов, а пустые и ненужные элементы удаляют. Технологический процесс обогащения состоит из нескольких отдельных операций, в результате чего получают минерал в том состоянии, которое необходимо.

В первую очередь, сортируют и предварительно обрабатывают сырье, полученное после разработки железных руд. К предварительным работам относят грохочение, дробление и обжиг. После этого, заготовки железной руды направляют на основную переработку, которая основана на различиях свойствах составляющих компонентов сырья:

  • влагопоглощаемости;
  • магнитной способности;
  • плотности заготовок;
  • промываемости;
  • других специфических свойствах.

Процесс обогащения железной руды повышает концентрацию ценных элементов. Выполняют процедуру следующими методами:

  • механическим;
  • физическим;
  • химическим.

Механические методы выделяют металлическое включение железной руды, используя дробление, размалывание или грохочение. Целью такой обработки является получение измельченного сырья определенной фракции. В зависимости от типа применяемого оборудования, получают заготовки грубого, среднего или тонкого помола.

Форма полученных частиц и состав гранул позволяет увеличить дисперсность ценных элементов, которые необходимо выделить в процессе обогащения. Железная руда, после обогащения механическими методами становится устойчивой к колебаниям температуры, имеет однородность смеси, улучшает глубину и скорость химических реакций при воздействии других элементов.

Механические методы обогащения руды могут выполняться посредством классификаторов лоточного или конусного типа. Железные включения иногда отделяют с использованием водной среды.

При обогащении физическими способами применяют методы отсадных машин, гравитации, тяжелых сред, магнитной и электростатической сепарации, концентрации и флотации. Последний из этих способов позволяет отделить в рудах гидрофобные элементы от гидрофильных частиц, при этом масляные капли или пузырьки газа соединяются с трудно смачиваемыми взвесями и поднимают их на поверхность. Флотация способствует получению высококонцентрированных соединений, благодаря взаимодействию с частицами тяжелых металлов.

Химическое обогащение применяют как для обработки самих руд, так и для рудных концентратов, полученных в результате механического или физического воздействия. Такую обработку выполняют посредством плавления, обжига или выщелачивания.

Метод плавления использует различные свойства металлов и способствует полному избавлению от пустых пород и концентрированию железных элементов. Обжиг используют, как предварительную обработку перед выщелачиванием, которое выполняют в водной среде или растворителе с применением и газообразных реагентов.

Извлечение металлических включений находящихся в руде после обогащения, выполняют, применяя электролиз или химическое осаждение. Возможно использование различных растворителей, которые отделят необходимый ценный элемент.

Что делают из железной руды — применение железной руды

Понятно, что железная руда используется для получения металла. Но, еще две тысячи лет назад металлурги поняли, что в чистом виде железо довольно мягкий материал, изделия из которого немного лучше бронзы. Результатом стало открытие сплава железа с углеродом – стали.

Сегодня из этого металла изготавливается огромный список изделий, оборудования и машин. Однако, изобретение стали было связано с развитием оружейного дела, мастера в котором пытались получить материал с прочными характеристиками, но в то же время, с отличной гибкостью, ковкостью, и прочими техническими, физическими и химическими характеристиками. Сегодня высококачественный металл имеет и другие добавки, легирующие его, добавляя твердость износоустойчивость.

Вторым материалом, который производится с железной руды, является чугун. Это также сплав железа с углеродом, которого в составе имеется более чем 2,14%.

Длительное время чугун считался бесполезным материалом, который получался либо при нарушении технологии выплавки стали, или как побочный металл, оседающий на дне плавильных печей. В основном его выбрасывали, его невозможно ковать (хрупкий и практически не пластичный).

Сегодня чугун используют во многих отраслях, особенно в машиностроении. Также этот металл используется для получения стали (мартеновские печи и бессмеровский способ).

С ростом производства требуется все больше материалов, что способствует интенсивной разработке месторождений. Но развитые страны считают более целесообразным импортировать относительно недорогое сырье, сокращая объемы собственного производства. Это позволяет основным странам экспортерам наращивать добычу железной руды с дальнейшим ее обогащением и продажей в качестве концентрата.

Минеральный состав и технологические задачи при обогащении медных руд

Медь извлекают из сульфидных, окисленных и смешанных медных и медно-пиритных руд.

К промышленным сульфидным рудам относятся руды, содержащие более 0,3 – 0,4 % меди, которая не менее чем на 85 – 90 % представлена сульфидными минералами (халькопиритом, барнитом и халькозином). Неизменным спутником сульфидов меди в рудах является сульфид железа – пирит.

Окисленные и смешанные медные руды находятся в верхних горизонтах месторождений меди. К легкофлотируемым окисленным медным минералам относятся малахит, азурит, атакамит, куприт, тенорит; к труднофлотируемым – хризоколла, диоптаз, практически неизвлекаемые алюмосиликаты и фосфаты меди, а также медь, тесно связанная с гидроксида ми железа и марганца.

Основным методом обогащения окисленных и смешанных руд является флотация. Гравитационные и магнитные методы обогащения играют подчиненную роль. При этом решаются задачи эффективного отделения сульфидных и окисленных минералов меди от породы, разделения сульфидов меди и железа, получения окисленных концентратов, повышения комплексности использования сырья за счет доизвлечения благородных металлов, магнетита и других ценных компонентов в отдельные продукты или концентраты. Из труднофлотируемых и “упорных” руд медь извлекают гидрометаллургическими методами или по комбинированным схемам, предусматривающим использование методов металлургии и обогащения. Получаемые при обогащении медные концентраты содержат 15 – 40 % меди, пиритные концентраты от 38 до 50% серы и не более 1% свинца и цинка.

Обогащение марганцевых руд гравитационно-магнитофлотационными методами

Добываемая из недр марганцевая руда (сырая) вследствие высокого содержания компонентов пустой породы (нерудных минералов — кварца, каолиновой глины и др.) не может быть использована в металлургическом переделе, поэтому подвергается обогащению с применением различных методов: гравитационного, магнитного, флотационного в различном их сочетании

Этим методам предшествует стадия (так называемая промывка сырой руды), которая в общей технологической схеме обогащения всех видов марганцевой руды (оксидной, смешанной, карбонатной) имеет важное значение

Материальная база

Марганцеворудная промышленность СНГ для переработки исходной сырой руды и производства товарных концентратов имеет мощный потенциал обогатительных фабрик, входящих в основном в три горно-обогатительных комбината: Марганецкий (МГОК), Орджоникидзевский (ОГОК) и ПО «Чиатурмарганец». На введенном в 1987 г. новом четвертом Таврическом ГОКе (ТГОК) мощности по обогащению добываемой руды пока что отсутствуют. Небольшая обогатительная фабрика на Джездинском рудном комбинате (РК) (Казахстан). Структура основных фондов обогатительных фабрик по ГОКам приведена в табл. 6.6. В целом по отрасли в структуре основных фондов стоимость зданий составляет 30,24 %, сооружений 43,02 %, рабочих машин и оборудования 14,18 %, передаточных устройств 9,25 %. По отдельным ГОКам стоимость основных фондов по статьям составляет: зданий от 27 до 37 %, сооружений от 30 до 50 %, рабочих машин и оборудования от 12 до 30 % и передаточных устройств от 5 до 10 %.

В составе ОГОК функционируют три обогатительные фабрики: Чкаловская (сооруженная в 1965 г.;, Богдановская (сооруженная в 1959 г.) и Александровская (сооруженная в 1934 г.).

На МГОКе работают две фабрики — Грушевская (1961 г.) и Центральная (1949 г.). На балансе ПО «Чиатурмарганец» находится восемь обогатительных фабрик, в том числе ЦОФ РУ им. Ленина, ЦОФ-2 РУ им. Патаридзе (1957 г.), ОФ-25 РУ Перевеси, ОФ-29 РУ им. Калинина, ОФ-Дарквети РУ им. Димитрова (1961 г.), ПерОФ им. Орджоникидзе (1940 г.), Центральная доводочная фабрика (ЦДФ) и Центральная флотационная фабрика (ЦФФ).

В 1987 г. на все фабрики поступило для обогащения 21908,8 тыс. т сырой марганцевой руды (натуральной массы) или 17327,8 тыс. т (сухой массы). Средняя влажность сырой руды составила 20,91 %. Среднее содержание марганца в руде было в 1986 г. 22,09 %, в 1987 г. 22,06 %. Выпуск товарных концентратов в 1987 г. достиг 9355,7 тыс. т натуральной массы или 7955,2 тыс. т сухой массы. Среднее содержание марганца в обогащенной руде (бессортном концентрате) составило 35,44 %, а влажность 14,97 %. Выход концентрата несколько снизился с 46,01 % в 1987 г. Извлечение марганца из марганцевой руды, поступившей на обогащение, в товарные концентраты составило 73,74 % в 1987 г. (в 1986 г. 74,12 %). Производство товарных концентратов в 1987—1990 гг. па ГОКах отрасли характеризовалось, данными, приведенными в табл. 6.7.

Показатели, характеризующие процесс

Показатель способности полезных ископаемых к разделению на соответствующие продукты, при их обогащении называется обогатимостью.

Выход концентрата рассчитывается по формуле:

γ=α−ϑβ−ϑ100,%,{\displaystyle \gamma ={\frac {\alpha -\vartheta }{\beta -\vartheta }}100,\%,}

где α{\displaystyle \alpha } — содержание металла в исходной руде, %; β{\displaystyle \beta } — содержание металла в концентрате, %; ϑ{\displaystyle \vartheta } — содержание металла в хвостах, %.

Извлечение металла в концентрат рассчитывается по формуле:

ε=β(α−ϑ)α(β−ϑ)100=γβα100,%.{\displaystyle \varepsilon ={\frac {\beta (\alpha -\vartheta )}{\alpha (\beta -\vartheta )}}100={\frac {\gamma \beta }{\alpha }}100,\%.}

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.