Грохочение и классификация
Разделение или сортировку материалов на классы крупности при помощи решеток или механических сит называют грохочением, а разделение в воде или в воздухе на основе разности скоростей падения зерен различной крупности – классификацией. Грохочением разделяют материалы крупностью 1–3 мм, а более мелкие – классификацией.
Материал, поступающий на грохочение, называют исходным, остающийся на сите – надрешетным продуктом, прошедший через сита – подрешетным продуктом.
Аппараты для грохочения называют грохотами, их основным рабочим органом является решето или сито. Наибольшее распространение получили грохоты с колебательным движением решета. Придание решету грохота колебательных движений повышает производительность и КПД грохота до 95–98%. Колебания решетки обеспечивает подбрасывание исходного материала и его перемещение вдоль решета с эффективным просеиванием мелочи.
Гидравлическая классификация (разделение) тонкоизмельченных материалов основана на том, что в воде более крупные частицы оседают быстрее, чем мелкие.
Обогащение
Руды, добываемые из недр земли, не удовлетворяют требованиям металлургического производства по содержанию основного металла и вредных примесей, поэтому нуждаются в обогащении.
Под обогащением понимают процесс обработки полезных ископаемых, целью которого является повышение содержания полезного компонента путем отделения рудного минерала от пустой породы. В результате обогащения получают готовый продукт – концентрат, более богатый по содержанию определенного металла, чем исходная руда, и остаточный продукт – хвосты, более бедный, чем исходная руда.
Способы обогащения основаны на использовании различий в физических и физико-химических свойствах слагающих руду минералов. При хорошей размываемости минерала водой применяют промывку; при различной плотности – гравитационное обогащение, при магнитной восприимчивости – магнитное обогащение, на использовании различных физико-химических поверхностных свойств основана флотация.
Конечный результат обогащения характеризуют степенью извлечения (e, %) полезного элемента, которую определяют из соотношения e=(g·b)/ α, где g и b – соответственно содержание извлекаемого элемента в исходной руде и в концентрате, %.
Промывка представляет собой процесс разрушения и диспергирования глинистых и песчаных пород, входящих в состав руды, которую применяют для руд с плотными разновидностями рудных минералов, не размываемых водой, и с рыхлой пустой породой.
Сравнительно простой и совершенный способ – это гравитационное обогащение в тяжелых средах. Руду погружают в жидкость, плотность которой больше плотности пустой породы. Тяжелые зерна рудного минерала осаждаются на дно, а частицы пустой породы всплывают. Тяжелая среда представляет собой суспензию–взвесь тонкого порошка тяжелого вещества, например, ферросилиция (для обогащения железных руд).
Магнитная сепарация – наиболее распространенный способ обогащения железных руд, основанный на различии магнитных свойств железосодержащих минералов и частиц пустой породы. Магнитное обогащение состоит в том, что дробленную руду вводят в магнитное поле, где намагничиваются зерна, которые притягиваются магнитом и движутся в одном направлении, в то время как немагнитные зерна (пустая порода) движутся в другом направлении (рисунок 4.3).
Рисунок 4.3 – Схема барабанного магнитного сепаратора
для сухого обогащения крупных руд
Флотация базируется на том, что одни минералы (в тонкоизмельченном состоянии в водной среде) не смачиваются водой, прилипают к пузырькам воздуха и поднимаются, всплывают и флотируют на поверхность подобно воздушному шару, образуя минерализованную пену. Это гидрофобные тела. Другие минералы смачиваются водой, не прилипают к воздушному пузырьку и остаются в пульпе. Это – гидрофильные тела.
Усреднение вызвано непостоянством химического состава железных руд и их гранулометрического состава. Это крайне отрицательно влияет на показатели работы доменных печей. Особенно вредное влияние оказывает наличие мелочи в шихте. Увеличение содержания мелочи в шихте (менее 3 мм) на 10% приводит к увеличению расхода кокса на 4–7% и снижению производительности печи на 6–8%.
Вопросы оптимизации гранулометрического состава шихты решаются путем дробления агломерата и отсева мелочи от окускованной шихты. Задача усреднения железорудных материалов по химическому составу решается, в основном, на складах, где хранят запас руды перед агломерацией или окомкованием, а также рудных дворах в доменных цехах. Здесь за счет формирования рудного штабеля горизонтальными слоями и забора материала из штабеля поперек слоев (сверху донизу) обеспечивается усреднение отгружаемой со склада руды.