Агломерация железных руд

СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………………..…………….……………

ГЛАВА I СЫРЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИХ ПОДГОТОВКА

1.1.   Железные руды……………………………………………………….…………………

1.2.    Основное месторождение железных руд…………....……………………….

ГЛАВА II ПОДГОТОВКА ЖЕЛЕЗНЫХ РУД К ДОМЕННОЙ ПЛАВКЕ

2.1. Дробление и измельчение………………………………………..………………….

2.2. Грохочение и классификация……………………………………………………..

2.3. Флотация……………………………………………………………………………………

2.4. Агломерация……………………………………………………………………………….

Заключение……………………………………………………………………….………………

ВВЕДЕНИЕ

Для производства черных и цветных металлов применяют различные сырые материалы, являющиеся полезными ископаемыми. или специально приготовленные материалы, а также отходы металлургического производства.
К сырым материалам металлургического производства прежде всего относят руды, топливо и флюсы. Необходимо уточнить, что понимают под рудой. Руда представляет собой полезное ископаемое, добываемое из недр земли. Это горная порода или минеральное вещество, из которого при данном уровне развития техники экономически целесообразно извлекать металлы или их соединения. Такая экономическая целесообразность прежде всего определяется содержанием ценных металлов в минеральном веществе, т.е. так называемым браковочным пределом по извлекаемому металлу. Браковочный предел даже для одного и того же металла различен, например для железа он составляет 30-60 %, меди 3—5, никеля 0,3—1,0 а для молибдена 0,005—0,02 %
Величина браковочного предела по содержанию ценного металла зависит от физических свойств и химического состава горной породы, а также условий ее добычи.
По мере развития техники указанные пределы постепенно снижаются и переработке подвергают все более бедные руды.
Руды обычно называют по одному или нескольким металлам, содержащимся в них, например железные, медные, алюминиевые и марганцевые или медно-никелевые, меднокобальто-никелевые и др.
Запасы руд того или иного месторождения делят в зависимости от степени их изученности на несколько категорий, обозначаемых буквами латинского алфавита:А,ВиС.
 

Глава 1 Сырые материалы и их подготовка

1.1. Железные руды

Железо является распространенным элементом в природе. Так, по распространению в земной коре оно занимает четвертое место (4,2 %) после кислорода (49,7 %), кремния (26 %) и алюминия (7,45 %). Железо как составная часть входит почти во все горные породы, однако многие нельзя считать рудами.
Конкретизируя понятие полезные ископаемые” применительно к железосодержащим ископаемым, железными рудами следует называть горные Породы, из которых при данном уровне развития техники экономически целесообразно извлекать железо.
Железо, как известно, обладает сравнительно большим сродством к кислороду и в силу этого в земной коре не обнаруживается в самородном виде, а находится главным образом в соединениях с кислородом и двуоксидом углерода.
Из большого числа встречающихся в земной коре железо- содержащих минералов промышленное значение имеют минералы, в которых железо в основном представлено магнитным оксидом Ге304 (72,4 % Ре), безводным оксидом Ре20, (70 % Ре), водными оксидами тРе2О3 ‘ пН2О с различным количество воды (52,3—62,9 % Ре), карбонатом железа РеСО3
(48,3 % Ре).
Магнитный оксид железа в рудах представлен минералом магнетитом. Руду, содержащую в основном магнетит, называют магнитным железняком или магнетитовой рудой. Магнетит Ре304 можно рассматривать как соединение FеО . Fе203, содержащее 31,04 % FеО и 68,96 % Fе203
Магнетит под действием влаги и кислорода атмосферы Постепенно окисляется. Оксид FеО в молекуле FеО Fе203 реагирует с кислородом воздуха по реакции 4FеО + 02 -

2Ре2О3. Образовавшийся минерал по своему химическому составу является гематитом, однако из-за отличия в кристаллической решетке называется мартитом.
Таким образом, в природных условиях магнетит в той или иной степени окислен. для характеристики окисленности магнетита принято пользоваться отношением Ре/Ре0. В
чистом магнетите это отношение равно 72,4 24,3 3,0, а в мартите оно бесконечно велико. Обычно к магнитным железнякам относят руды, в которых это отношение меньше 3,5. При отношении, равном 3,5—7,0, руды относят к полумартитам, а при отношении, большем 7, — к мартитам.
Магнетит характеризуется высокой магнитной восприимчивостью, и поэтому магнитные железняки пригодны для электромагнитного обогащения, являющегося одним из наиболее эффективных и распространенных способов обогащения железных руд.
Магнитный железняк обычно представлен крепкими, плотными кусковыми рудами. Он содержит обычно 55—60 % Ре (иногда лишь 16—30 % Ре), 0,02—2,5 % , 0,02—0,7 % Р и чаще всего кислую пустую породу (5i02, А1203).
Безводный оксид железа представлен в рудах минералом гематито..а. Руды, содержащие в основном гематит, относят обычно к красным железнякам или гематитовы.м рудам. Красный железняк — это продукт выветривания магнитных железняков, т.е. в значительной мере окисленный магнетит. В нем обычно содержится от 1 до 8 % магнетита.
Красный железняк, применяемый в металлургии, содержит обычно 55—60 % Ре, а некоторые разновидности — до 69,5 % Ре. В ряде случаев в рудах содержится мало серы и фосфора. Руды бывают кусковые, а иногда пьхлевидньте. Цвет красных железняков колеблется от красного до светло-серого и даже черного, но на фарфоровой пластинке красный железняк всегда дает красную черту. Пустая порода таких руд обычно состоит из 8i02 и А1203.
Водные оксидьт железа представлены в рудах главным образом минералами лимонито.м 2Ге2О3 3Н20 и гетитом Ге203 . Н20. Руды, содержащие в основном эти минеральх, называют бурыми железняками. Бурый железняк образуется при выветривании и окислении железных руд других типов. Обычно бурый железняк смешан с глиной или кварцем. В добываемьх рудах содержится 37—55 %, а чаще 37—40 % Ре. Они характеризуются повышенным содержанием фосфора (0,5— 1,5 %), иногда в них присутствует в небольшом количестве ванадий (0,03—0,06 %).
Бурый железняк наиболее распространен в земной коре. Обычно он беден и влажен, к тому же трудно поддается обогащению, поэтому его используют сравнительно в небольшом количестве.
Карбонат железа представлен в руде минералом сидеритом. Руды, содержащие в основном сидерит, называют шихтовыми железняками. Они обычно встречаются в виде плотных и крепких горных пород или глинистых железняков. В шпатовых железняках содержится 30—40 % железа.
Промышленно используемым является также минерал ильменит РеТiО3, встречающийся в сочетании с его необходимо удалять при переработке чугуна в сталеплавильных печах.
Ванадий и титан — полезные примеси.
Пустая порода руд в основном состоит из $i02, А1203, СаО и МО, которые обычно находятся в виде различных соединений. для доменной плавки желательно, чтобы отношение (СаО + МО)/($iО2 + А1203) 1. В этом случае не требуются флюс. Такую руду называют самоплавкой, однако встречается она очень редко. Чаще всего указанное отношение значительно менее 1, т.е. пустая порода руд является кислой.
магнетитом. Руды, в которых преобладает ильменит, называются титаномагнетитами.

Глава 2. Подготовка железных руд к доменной плавке

2.1. Дробление и измельчение

Чем тщательнее подготавливают руду к доменной плавке, тем выше производительность доменной печи, ниже расход топлива и выше качество выплавляемого чугуна.
В конечном итоге стремятся снабжать доменную печь шихтой, состоящей только из двух компонентов: офлюсованного железорудного сырья и кокса определенной кусковатости и не содержащих мелких фракций (ниже 5—8 мм для железосодержащей шихты и ниже 20—30 мм для кокса).
для обеспечения хорошей газопроницаемости плавильных материалов желательно, чтобы шихта была однородной по кусковатости. Рекомендуется, чтобы диаметр самого крупного куска не превышал диаметр самого мелкого куска более чем в два раза, т.е. целесообразно давать руду или окускованную шихту кусковатостью 10—20 или 20—40 мм.
Важным резервом повышения производительности доменных печей и снижения расхода топлива является увеличение содержания железа в шихте. Его увеличение на 1 % позволяет снизить расход кокса на 2—2,5 % и на столько же увеличить производительность печи.
Кроме того, при росте содержания железа в шихте снижается выход шлака при доменной плавке, что ведет к повышению технико-экономических показателей плавки.
для получения богатого железорудного сырья разработаны И внедрены эффективные способы обогащения железных руд. При решении вопроса об оптимальной степени обогащения железных руд нужно исходить из технико-экономических соображений.
По мере повышения. содержания железа в концентратах возрастают затраты на обогащение руд, что показано кривой С.О на рис. 1, в то время как затраты в доменном цехе сокращаются (кривая АВ). Пересечение кривых АВ и СВ н точке

Существующая подготовка шихт пока еще не удовлетворяет указанным требованиям. повышение однородности шихт по кусковатости и химическому составу и увеличение содержания железа в шихте край не необходимы. В зависимости от характеристики добываемые руды применяют следующие методы подготовки руд а) дробление; б) сортировку; в) обогащение; г) усреднение; д) окускование.

Крупкость добываемых руд в естественном виде очень различна. При открытой добыче размер отдельных кусков достигает 1000—1200 мм, а при подземной 300—800 мм.
для дальнейшего использования руда такой крупность должна быть предварительно подвергнута дроблению. дробление представляет собой процесс уменьшения размера куске твердого материала его разрушением под действием внешних сил и имеет целью придание кускам материала определенной крупности.
Размер крупности кусков дробленой руды определяет.
способом ее дальнейшей переработки и типом руды. для
доменной плавки верхний предел крупности кусков руды се
составляет 40—100 мм, для мартеновской плавки 20—40 мм, д
агломерации 6—10 мм, а для обогащения в ряде случаев требуется получение материала крупностью менее 0,1 мм. Поэтому дробление часто дополняют измельчением руды дробление и измельчение руды — энергоемкий и дорог. стоящий процесс. На обогатительных фабриках стоимость процесса дробления и измельчения руды составляет от 35 70 % от расходов на весь цикл обогащения а стоимость дробильных устройств достигает О % стоимости Оборудования фабрики. Поэтому всегда желательно соблюдать принцип не дробить ничего лишнего, те. дробить руду только до нужных размеров и Только В необходимом количестве.
для выполнения этого принципа процесс дробления руды разделяют на несколько стадий и перед каждой из них Проводят классификацию с целью выделения ГОТОВЫХ по размеру кусков и мелочи, чтобы д подвергать их повторному дроблению.
Обычно различают слелующие стадии дробления: крупное дробление — от кусков размером 1200 мм ло получения кусков размером 100—350 мм; среднее дробление — от 100—350 до 40—60 мм ы мелкое дробление - от 40—60 до 6-25 мм, измельчение ог б—25 ло 1 мм тонкое измельчение — менее 1 мм. Крупное, среднее и мелкое дробление Осуществляют в аппаратах, называемых дробилками, а измельчение в мельницах. дробление можно Выполнять следующими методами. раздавливанием, истиранем, раскалыванием, ударом и сочетанием перечисленых выше способов Основные мотивы применяемых дробилок представлены на рис. 3. Схема одной из разновидностей щековых дробилок показа на на рис. 3, а. дробимую руду загружают сверху в зазор между неподвижной пiской / и подвижной 2, подвешенной на оси З. Привод .дробилки через шкив 4 вращает

Рис. 3. Схема устройства дробилок:
а — пиковой; б — конусной; в — молотковой; г — валковой
вый вал 5, при этом шатун б двигается вверх—вниз. При подъеме шатуна распорные плиты 8 нажимают на подвижную щеку 2, она сближается с неподвижной и происходит дробление кусков руды; при опускании шатуна подвижная щека отходит назад под воздействием пружины 7 и тяги 9, и через зазор между щеками снизу высыпается дробленая руда. Производительность щековых дробилок составляет 10—700 т/ч.
В конусных дробилках (рис. 3, 6) основными рабочими элементами являются неподвижный 11 и подвижный 12 конусы, в зазор между которыми сверху засыпают дробимую руду. Верх вала 14 подвижного конуса закреплен в шарнире 13, а его нижней части придают с помощью приводного вала 15, зубчатой переда4и 16 и эксиентрика 10 вращательное движение. Подвижный конус при этом перекатывается по внутренней поверхности неподвижного конуса и в месте сближения конусов происходит дробление кусков, а с противоположной стороны через кольцевую щель просыпается дробленый продукт.
Конусные дробилки применяются для крупного, среднего и мелкого дробления. Производительность дробилок крупного дробления составляет 150—2300 среднего — от 8 до 580 мэ/ч, мелкого — от 24 до 260 м3/ч.
Молотковые дробилки (рис. 3, в) применяют для крупного, среднего и мелкого дробления мягких и средних по твердости пород. дробилка состоит из корпуса, внутри которого закреплены массивные отбойные плиты 17. В опорах конуса установлен вращающийся с большой скоростью вал 19 с насаженными на него несколькими дисками 18, на которых шарнирно закреплены стальные молотки (билы) 20. дробление происходит в результате ударов, наносимых кускам материала молотками; выдача дробленой руды происходит через отверстия колосниковой решетки 21. Производительность молотковых дробилок достигает 1500 т/ч и более.
Валковые дробилки применяют для среднего и мелкого дробления пород средней крепости. Чаще применяют двух- и четырехвалковые дробилки. В двухвалковой дробилке (рис. 3, г) дробление происходит между двумя вращающимися валками 23; оба валка приводные, один из них закреплен в раме 22 жестко, второй — подвижный и прижимается к неподвижному пружиной 24 либо гидравлическим, либо пневмогидравлическим устройством. Балки бывают гладкими и иногда рифлеными и зубчатыми.
для тонкого измельчения руд применяют шаровые мельницы и в последнее время мельницы бесшарового помола. Шаровая мельница (рис. 4, а) представляет собой вращаемый через зубчатый венец 5 футерованный плитами из износостойкой стали барабан 4 с польтми цапфами 2. Барабан почти наполовину заполнен чугунными или стальными шарами 3. Куски руды вместе с водой подают в цапфу через устройство 1, в барабане куски, испытывая удары падающих шаров, раскалываются, раздавливаются и истираются; измельченньтй продукт с водой (пульпа) выдается через противоположную ыапфу барабана. Производительность крупных шаровых мельниц достигает 150—200 т/сут.
На рис. 4, 6 показана мельница бесшарового помола типа “Аэрофол’. Крупные и мелкие куски руды вместе со сжатым

Рис. 4. Шаровая мельница (а) и Мельница для бесоiарового гюмола (б)
воздухом вводят через питаггель 2 во вращающийся барабан
1. Крупные куски играют роль дообящих шаров; измедьченный продукт уносится воздухом через пустотелую цанфу в шахту выдачи З, а затем скапливается в пылеуловителях.
 

2.2. Грохочечие и классификация

Разделение или сортировку материалов на классы крупности при помощи решеток или механических сит называют грохочением, а разделение в воде или воздухе на основе разности скоростей падения зерен различной крупности — гиравлической или воздушной классификацией Грохочением обычно разделяют материалы до крупности 1—3 мм, а более мелкие — классификацией.
Материал, поступающий на грохочение, называют исходным, остающийся на сите надрешетным продуктом, прошедший через отверстия сита — подрешетным продуктом.
Аппарат для грохочения называют грохотами, их основным рабочим элементом является решето или сито. Наибольшее распространение получили различные грохоты с колебательным движением решета; ограниченное применение находят неподвижные грохоты, а также барабанные. валковые или роликовые
Простейшим и малопроизводительным является неподвижный колосниковый грохот, применяемый в приемных отделениях горнорудных предприятий. Он представляет собой расположенную под углом 450 к горизонту решетку из параллельных стальных брусьев (колосников) с величиной щели
25—200 мм. Подаваемый сверху материал опускается по поверхности решетки, а мелочь просыпается сквозь щели решетки. Производительность грохота составляет 9—80 м3/ч на
1 м2 решетки, а к.п.д. не превышает 50—70 %.
дуговой гидравлический неподвижный грохот представляет собой изогнутую по дуге решетку, по которой сверху движется пульпа; через ячейки решетки проходят отделяемые час типы пульпх размером 0,3—1,0 мм.
Придание решету грохота колебательных движений сильно
повышает производительность и к.п.д. грохота (до
95—98 %). Из подобных грохотов в последнее время широко применяют самобалансные и самоцентрирующиеся инерционные грохоты. Самобалансный грохот (рис. 5) представляет собой опирающийся на пружины З короб 1 с просеиваюшим решетом
2. В боковых стенках короба на подшипниках установлены два дебалансных вала 4 (ось вала не совпадает с осью его вращения). Валы вращают с одинаковой скоростью в противоположных направлениях, при этом возникают инерционные силы, вызывающие колебания короба по направлению стрелок “А’, что обеспечивает подбрасывание груза и его перемещение вдоль решета с эффективным просеиванием мелочи. для самобалансных грохотов частота колебаний составляет 740—950 в минуту, амплитуда колебаний 4—9 мм, размеры решета достигают Зхб,4 м, производительность — 600 т/ч.

Рис. 6. Самодситрируюшийся инернионный грохот

Рис. 5. Схема самобалансного грохота

Самоцентрирующийся инерционный грохот показан на рис. 6. Грохот состоит из подвешенного на пружинах 4 короба 1 с одним или двумя ситами 2. В подшипниковых опорах короба закреплен вращаемым приводом через шкив б эксцентриковый вал 5, на концах которого имеются диски З с противовесами (дебалаксами) 7. Вращение вала с дебалансами вызывает перемещение короба по круговой траектории вокруг оси вала с амплитудой З—б мм. Частота составляет 520—1440 колебаний в минуту, производительность грохотов 2000 т/ч.
Гидравлическая классификация (разделение) тонкоизмельченных руд основана на том, что в воде более крупные частицы оседают быстрее, чем мелкие. Существует несколько разновидностей гидравлических классификаторов, наиболее распространенным является спиральный классификатор. Он выполнен в виде наклонного желоба, внутри которого расположены продольные вращающиеся двухфазовые  спирали. В желоб подают рудную пульпу; крупные частицы оседают на дне желоба и выносятся из желоба через его верх вращающимися спиралями, а мелкие частицы с водой сливаются из нижнего конца желоба. В маловодных районах применяют воздушную классификацию.
 

2.3. Обогащение

Руды, добываемые из недр земли, часто не удовлетворяют требованиям металлургического производства не только по крупности, но и в первую очередь по содержанию основного металла и вредных примесей, а потому нуждаются в обогащении:
Под обогащением руд понимают процесс обработки полезных ископаемых, целью которого является повышение содержания полезного компонента путем отделения рудного минерала от пустой породы или отделения одного ценного минерала от другого. 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.
Все применяемые на практике способы обогащения руд 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 магнитно

восприимчивости — магнитное обогащение, на использовании различных физико-химических поверхностных свойств основана флотация. Выбирая оптимальный способ обогащения, оценивают также экономическую эффективность того или иного способа.
Конечный результат обогашения характеризуют степенью извлечения (, %) полезного элемента, которую определяют из соотношения: с = (т З)/с, где ‘— выход концентрата (% от массы исходной руды), а и — соответственно содержание извлекаемого элемента в исходной руде и в концентрате, %.
Промывка. Промывка представляет собой процесс разрушения и диспергирования глинистых и песчаных пород, входящих в состав руды. Ее применяют для руд с плотными разновидностями рудных минералов, не размываемых водой, и с рыхлой пустой породой. К ним чаще всего относятся бурожелезняковые и мартитовые руды, а также многие марганцевые руды.
При обогащении промывкой потоки воды размывают и уносят глинистые и песчаные частицы, а также мелкую руду. Поэтому промывке обычно подвергают крупнокусковые руды, а мелкие классы направляют на дальнейшее обогащение другими методами.
Основными агрегатами для обогащения промывкой служат бутары, скрубберы, корытные мойки и промывочные башни.
Бутара представляет собой вращающийся цилиндр с решетчатой поверхностью (рис. 7). Руда внутри барабана продвигается вперед, скользя и перекатываясь по его стенкам. Ввиду наличия коротких уголков, укрепленных внутри бутары под прямым углом к направлению скольжения, куски руды разбиваются. Разрыхлению способствует вода, подаваемая из

Основной недостаток — высокий расход воды, составляющий 3_5 м3 на 1 т материала. Выход годного продукта равен примерно 75 % при Относительно высоком содержании железа в хвостах (25—26 %).
Более совершенными ЯВЛЯЮТСЯ корытные мойки. Корытная мойка (рис. 8) представляет собой наклонное корыто длиной 2,б—7,8м, шириной 0,8-2,7м. и глубиной в нижней части до
2,1 м. По продольной оси корыта расположены два вала с лопастями, которые вравхаются в противоположных направлениях с частотой 8—20 Об/МИН. Материал поступает в нижнюю часть корыта, на 2/з заполненную водой, и передвигается Лопастями навстречу струе воды, которая подается под давлением в верхнюю часть корыта.
С одного конца корыта избыток воды уходит в слив, унося с собой размытую породу, а с другого конца корыта промытая руда Выдается лопастями. Расход воды составляет 2—5 ма/т, а производительность 60—80 т/ч при степени извлечения железа 85—89 %.
Гравитация. При гравитационном обогащении Минералы разделяются по плотности. Гравитация может быть воздушной или мокрой. Воздушную гравитацию для обогащения железных и марганцевых руд не применяют, поскольку их рудные и нерудные минеральты сравнительно мало отличаются по плотности. Мокрую гравитацию чаще всего осуществляют отсадкой. В качестве жидкости обычно используют воду, но применяют и более тяжелые среды.
Наиболее распространенным методом является мокрая отсадка, при которой зерна различного удельного веса расслаиваются под действием струи ВОдЫ, пульсирующей в вертикальном направлении. При этом более легкие зерна вытесняются в верхний слой, а более тяжелые осаждаются внизу.
Применяемые для отсадки отсадочньте машины иногда делают с подвижным решетом, совершаюшим возвратнопоступательное движение в вертикальной плоскости, что создает пульсацию воды (рис. 9, в). Чаще применяют машины с неподвижным рецIетом, в которых вода движется под действием поршня (рис. 9, 6). Сушествуют и другие способы перемещения воды (подвижная диафрагма, качаюшийся конус, качающаяся перегородка, воздушный или гидравлический пульсатор).
Сравнительно простой и совершенный способ — это гранитационное 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.
При обогашении железных руд плотность жидкости должна составлять около 2800—3000 кг/м3. Органические жидкости с такой плотностью стоят дорого, поэтому прйменяют тяжелые суспензии — взвеси тонкого порошка какого-либо твердого тела, например ферросилипия (для обогащения железных руд) или свинцового блеска (для обогашения руд цветных металлов). для того чтобы плотность была неизменной в любой части аппарата, суспензия должна находиться в непрерывном движении. Кроме того, чтобы уменьшить скорость осаждения

ферросилиция, к суспензии добавляют глинистую породу — бентонит. Тяжелые суспензии применяют главным образом для обогащения руд цветных металлов; в этом случае используют конусные сепараторы различных конструкций.
для гравитационного обогащения применяют сепараторы или спирадьньте классификаторьт. Широко используют барабан- ный сепаратор, показанный на рис. 10.
Сепаратор состоит из наклонного барабана 5 диаметром 1,5—3 и длиной 3—10 м со спиралями 4 и кольцевым черпаковым элеватором 3. Руда поступает по желобу б, концентрат оседает в среде, передвигается спиралями 4 и разгружается черпаковым элеватором З по желобу 1. Всплывшая легкая фракция переливается через горловину 7. Расход суспензии восподняется через питатель 2.
Магнитная сепарация. Наиболее распространенным способом обогащения железных руд является магнитная сепарация, основанная на различии магнитных свойств железосодержащих минералов и частиц пустой породьт.
Важнейшая характеристика магнитных свойств веществ — их способность намагничиваться, выражаемая удельной магнитной восприимчивостью Ху,, Измеряемой в метрах кубических на килограмм.
По величине удельной магнитной восгiриимчивости все минералы делят на сильномагнитные, для которых х>?3 106м3/кг, слабомагнитные — х,=0,6• 106 — 0,015 106м3/кг и немагнитные х<0,015 . 106м3/хг.
К сильномагнитным железорудным минералам относят магнетиты, титано магнетиты и слабоокисленные мартиты; к слабомагнитным относят гематиты, бурые железняки и сидериты, а к немагнитным относят кварц, кальцит, полевой шпат и другие.
Среднемагнитными материалами являются полумартиты, мартиты, ильменит.

Магнитное обогащение заключается в том, что подготовленную соответствующим образом руду (дробленую до высокой степени раскрытия рудного зерна), содержащую магнитный минерал, вводят в магнитное поле, создаваемое магнитами. Силовые линии магнитного поля сгуiцаются в зернах магнитного минерала, намагничивают их, вследствие чего зерна гтритягиваются магнитом и, преодолевая постояннодействуютцие силы (тяжести, центробежные, сопротивления водной среды и др.), движутся в одном направлении, в то время как немагнитные зерна под действием этих сил движутся в другом направлении.
Магнитное обогащение осуществляют в аппаратах, называемых магнитными сепараторами, в которых магнитное поле создается электромагнитами постоянного тока или магнитными системами, состоящими из постоянных магнитов.
В зависимости от минералогического состава руд применяют сепараторы с разной напряженностью магнитного поля. Сильномагнитные руды обогащают на сепараторах, в которых создается меньшая напряженность магнитного поля (40—100 кА/м), а для слабомагнитных руд требуется высокая напряженность магнитного поля (160—1600 кА/м).
Магйитное обогащение железных руд осуществляют методами мокрой и сухой магнитной сепарации, а также комбинированными методами (сухая сепарация с последующей мокрой).
для обогащения магнитных железных руд крупностью более 3—б мм применяют только сухую магнитную сепарацию; руды меньшей крупности можно обогащать как сухим, так и мокрым методами, но применяют в основном мокрую сепарацию, поскольку при этом устраняется пьтление. для руд крупностью менее 0,1 мм применяют только мокрую сепарацию.
По конструктивным признакам различают сепараторьх барабанные, ленточньте, шкивные, роликовые и кольцевые. Наибольшее распространение для обогащения матнетитовых руд подучили барабанные сепараторы. Схема устройства и работы барабанного сепаратора для сухого обогащетiия показана на рис. 11. Внутри вращающегося барабана 1 из немагиитной стали закреплены неподвижные электромагниты 2. Обогащаемую руду подают на барабан сверху; частицы магнетита притягиваются электромагнитом к поверхности барабана и перемещаются на ней до выхода из зоны действия магнита. Здесь они тод действием силы тяжести падают вниз в прием-

Рис. 10. Барабанный сепаратор для гравитационного обогащения руд

электромагнитного сепаратора
для сухого обогащениа крупных
руд
ный бункер концентрата. Немагнитные частицы ссьтпаются с барабана там, где его поверхность перестает быть опорой частиц (крайнее правое положение), они попадают в бункер пустой породы (хвостов).
Барабанные сепараторы для мокрого обогащения в зависимости от направления подачи рудного материала и его движения по отношению к направлению вращения барабана под- разделяют (рис. 12) на три типа: с прямоточной, противоточной и полупротивоточной ваннами. Барабанньтй сепаратор с прямоточной ванной (рис. 12, а) применяют для обогащения руд крупностью 0—6 мм. Он включает вращающийся немагнитный барабан 2 с расположенными внутри него негтодвижными электромагнитами З. Рудную пульпу через загрузочную коробку 1 по лотку 9 подают под барабан в направлении, совпадающем с направлением его вращения. Магнитные частицы руды притягиваются к барабану и удерживаются на его поверхности до выхода из зоны действия магнитов, после

чего они под действием сил тяжести, гидросмыва 4 и щеткоснимателя 5 попадают в разгрузочный лоток 7 конденсата. Пустая порода остается в ванне 8 и удаляется в виде хвостов. Постоянный уровень пульпы в ванне обеспечивается за счет слива ее избытка через патрубок 10. Барабан имеет резиновое покрытие Сепараторы с противоточной ванной (рис. 12, 6) применяются для обогащения мелкозернистой (о—2 мм) руды. Руд ную пульпу подают по питающему лотку 12 навстречу направлению вращения барабана. Частицы магнетита извлекаются барабаном из ванны в противотоке и в месте окончания зоны действия магнитов З выдаются через сливной порог 11 в ло- ток 7 концентрата. Пустая порода с водой проходит под барабаном и удаляется из ванны с противоположной от места выдачи концентрата стороны (хвосты).
Сепараторы с полупротивоточной ванной (рис.12,в) применяются для обогащения тонкозернистых руд (частицы <0,2 мм). Пульпа подается к вращающемуся барабану снизу. Притягиваемые к барабану магнитные частицы разгружаются по ходу вращения барабана через лоток 7, а пустая порода (Хвосты) под действием потока воды удаляется с противоположной стороны через сливной порог 11
для слабомагнитных руд (гематит и др.) перспективным способом повышения магнитных свойств до уровня, необходимого для их обогащения на простых магнитных сепараторах долгое время считался магнетизирующий обжиг. Он заключается в том, что железную руду нагревают во вращающейся трубчатой печи или печи кипящего слоя до 600—800 0С в восстановительной атмосфере; при этом Ре203 восстанавливается до Ее304, обладающего высокими магнитными свойствами. Но после многолетнего опробования от этого способа в настоящее время отказались в связи со сложностью, высокой стоимостью и загрязнением окружающей среды выбросами обжиговых печей.
для обогащения слабомагнитных руд ограниченное применение находят валковые сепараторы с сильным магнитным полем, в них пульпа проходит через создаваемое между двумя магнитными полюсами поле напряженностью 1300 кА/м. Однако эти сепараторы сложны по устройству и малопроизводительных. для тонкоизмельченных слабомагнитных руд (крупность частиц <0,8 мм) применяются полиградиентные

Рис. 12 Схема барабанных сепараторов для мокрого обогащения руд

2.4. Флотация.

Под флотацией понимают метод обогащения, основанный на различии физико-химических свойств поверхностей различных минералов. для обогащения руд применяют только пенную флотацию. Она базируется на том, что одни минералы (в тонкоизмельченном состоянии в водной среде) не смачиваются водой, прилипают к пузырькам воздуха и поднимаются или, как говорят, всплывают и флотируют на поверхности 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.
для повышения эффективности флотации используют флотационные реагенты трех видов: коллекторы, регуляторы и вспениватели. Коллекторы — это органические вещества, избирательно адсорбирующиеся на поверхности минерала и усиливающие их гидрофобные свойства; для разных минера- лов — это различные вещества. Регуляторы — это многочисленные реагенты, одни из которых (активаторы) активизируют флотацию минералов, а другие (депрессоры) подавляют ее. Вспениватели способствуют созданию обильной минерализованной пеньи.
Обычно пенный продукт флотации состоит из зерен полезных минералов (кондентрата), но так как различные флотационные реагенты могут действовать на минералы избирательно, то в некоторых случаях флотацию ведут так, чтобы всплывали неполезные минералы — минералы пустой порог (хвосты). В первом случае процесс называют прямой флотацией, во втором — обратной флотацией.
флотационные машины, в которых осуществляется флотационный процесс, по своему действию делят на механические, пневматические и комбинированные. В первых для перемешивания пульпьи и засасывания воздуха используют механические мешалки, во вторых воздух подается по специальным трубкам под небольшим давлением, в третьих перемешивание происходит мешалками с дополнительной подачей воздуха.

Рис. 13. Схема действия механической
флотационной машины
Наиболее широкое распространение получили механические флотационные машины (рис. 13).
При вращении вала 1 мешалки б создается разрежение, пульпа и воздух засасываются в зону i перемешивания и аэрации. Пульпа, поступающая по трубе 2 в эту зону, смешивается с воздухом и отбрасывается цснтробежной силой мешалки кверху и в стороны. В зоне II разделения воздушные пузырьки, несущие минерал, поднимаются, а гидрофильные частички возвращаются в зону перемешивания через отверстия в разделительном диске. В зоне iii концентрации минерализованная пена собирается выше перегородки 4, отделяющей ее от разгрузочной стороны машины, и снимается вращающимся гребком 3, а промежуточный продукт спускается через специальное отверстие 5 в следующую машину. Производительность флотационной машины составляет 10—20 т/ч.
Флотацию широко применяют для обогащения руд цветных