вход Вход Регистрация



У земній корі залізо знаходиться у виді різних складних з’єднань, головним чином, із киснем, що входить до складу мінералів, іменованих залізними рудами. Руди ці розташовуються в земній корі по-різному. Деякі поклади руд розташовуються близько до поверхні землі, і для їхнього видобутку не треба будувати глибокі шахти, їх добувають т.зв. відкритим чи кар'єрним способом. Але іноді руда залягає дуже глибоко, і для її добування приходиться будувати дорогі шахти. У районі великих родовищ будують гірничо-збагачувальні комбінати (ГЗК), де руду не тільки добувають, але й збагачують її (підвищують уміст заліза) і підготовляють до плавки, перетворюючи тонко здрібнені концентрати в окатиші чи агломерат.

Залізо, як уже відзначалося, є одним із найрозповсюдженіших у природі елементів. Його вміст у земній корі (кларк) складає 4,2%. Більше міститься в ній тільки кисню - 49,7%, кремнію - 26% і алюмінію - 7,4%. Залізо як складова частина входить майже в усі гірські породи, однак не всі ці породи можна вважати рудами.

Рудними копалинами, або рудами, називають такі мінеральні маси (гірські породи), з яких економічно доцільний видобуток металу чи необхідного елемента. Досвід показує, що експлуатація залізорудного родовища доцільна в тому випадку, коли запаси складають не менш 100 млн. т, тому що для роботи, наприклад, металургійного заводу із двома доменними печами обсягом 1300 м куб. на 40 років потрібно 100 млн. т руди, що містить 53% заліза.

Руда складається з рудного (рудо утворюючого) мінералу, порожньої породи й домішок. Елемент, що добувається, знаходиться в рудному мінералі.

Рудні мінерали залізних руд являють собою оксиди заліза, карбонати заліза й деякі інші сполуки. Головними з них є:

Гематит, що має хімічний склад Fe2O3, - безводний оксид заліза. Гематит містить 70% заліза. Утворена гематитом руда називається червоним залізняком і є найрозповсюдженішим типом руди. Він, звичайно, характеризується високим умістом заліза й малим умістом шкідливих домішок.

Магнетит, що має хімічний склад Fe3O4, - магнітний оксид заліза. Він містить 72,4% заліза. Відрізняється від інших мінералів промислових залізних руд магнітними властивостями, що втрачаються при нагріванні вище 5700С (крапка Кюрі). Магнетитові руди називаються магнітними залізняками, чи магнетитами. Вони менш поширені, чим гематити, характеризуються більш високим умістом заліза, але зниженою відновлюваністю.

Водяні оксиди заліза Fe2O3 .2O у залежності від значення n утворюють різні гідрооксиди, але всі утворені ними руди називаються бурими залізняками. Найбільше часто зустрічаються бурі залізняки на основі лимоніту 2Fe2O3 . 3H2O.

Бурі залізняки характеризуються зниженим умістом заліза, пухкі, часто супроводжуються марганцем, фосфором.

Сидерит, що має хімічний склад FeCO3, - карбонат заліза, містить 48,2% Fe. Руда на основі FeCO3 називається шпатовим залізняком.

Ільменіт, що має хімічний склад FeTiО3, - залізна сіль титанової кислоти. Ільменіт містить 36,8% Fe і 31,8% Ti. Утворені ільменітом руди називаються титаномагнетитами. Титаномагнетит є щільною рудою, що дає густі й тугоплавкі шлаки. Має магнітні властивості й добре збагачується магнітною сепарацією. Часто супроводжується ванадієм.

Порожньою породою залізних руд називаються баластові з'єднання, що не містять заліза. Порожня порода залізних руд складається з різних складних мінералів, складовими частинами яких є: кремнезем SiО2, глинозем Al2O3, вапно CaО й магнезія MgО. В ідеальному випадку порожня порода при розплавлюванні повинна давати готовий шлак. Нормальний доменний шлак характеризується відношенням (CaО + MgО ) до (SiО2+Al2O3) на рівні 0,9 –1,4. Тут CaО, MgО, Al2O3, SiО2 - уміст відповідних оксидів у шлаку. Саме такий склад шлаку забезпечує потрібні температури плавлення, в'язкість, здатність поглинати сірку з металу. Це відношення називається основністю шлаку.

Якщо склад порожньої породи не відповідає цьому відношенню, то його необхідно створити, додаючи або основні, або кислотні оксиди. В більшості випадків у породі руд переважають SiО2 і Al2O3, тому необхідно додавати СаО й МgО у виді кускового вапняку в доменну піч чи дроблений вапняк, вапно, черепашник, крейду безпосередньо в агломераційну шихту. Найбільш коштовною є так називана самоплавка руда, що має основність порожньої породи близько 1,0.

У залізних рудах завжди зустрічається деяка кількість домішок. Ці домішки можуть бути корисними й шкідливими.

Корисними домішками є Mn, Cr, Ni, V, W, Mo і ін. Корисність їх визначається, головним чином, позитивним впливом на якість одержуваної сталі. Найбільш розповсюджена домішка - марганець, у хімічному відношенні - аналог заліза. У звичайних умовах плавки марганець вводиться в чавун за рахунок марганцевої руди, подаваної в аглошихту. Наявність Mn у залізній руді дозволяє усунути витрати на марганцеву руду й знизити собівартість чавуну.

Хром і нікель є коштовними легуючими елементами, які переходять у чавун, а потім у сталь, і поліпшують її якість. Вони дозволяють знизити витрату дорогих ферохрому й феронікелю. Уміст Cr і Ni у рудах, звичайно, невелике й складає від десятих часток до декількох відсотків.

Ванадій у значних кількостях звичайно міститься тільки в титаномагнетитах. Вольфрам і молібден є корисними домішками, однак у рудах зустрічаються вкрай рідко.

Шкідливими домішками залізних руд є сірка, фосфор, миш'як, цинк і свинець.

Сірка викликає зниження міцності сталі при температурах біля 10000С і тому у всіх випадках є домішкою шкідливою.

Фосфор шкідливо впливає на якість сталі, знижує її міцність при низьких температурах і тому в переважній більшості випадків є також шкідливою домішкою. У доменній печі фосфор відновлюється, і майже цілком переходить у чавун, а потім частково в сталь.

Миш'як у хімічному відношенні аналогічний фосфору й дія його на якість сталі приблизно така ж. В усіх випадках ця домішка шкідлива. У доменній печі миш'як цілком відновлюється, і переходить у чавун. У рудах знаходиться у виді FeAs, при агломерації майже не усувається.

Цинк є шкідливою домішкою, хоча й не переходить у чавун. Переходячи в пару в нижній частині доменної печі, він конденсується в кладці верха печі, і викликає її руйнування.

Свинець теж є шкідливою домішкою. Накопичуючись у горні печі, він руйнує кладку і провокує прорив горна.

Світові запаси залізних руд оцінюються більш ніж у 100 млрд. тонн. Великими запасами залізних руд володіють Бразилія, Індія, США, КНР, Швеція, Франція, Венесуела, ПАР. Приблизно третина всіх світових запасів залізних руд знаходиться на території країн СНД - у Росії, Україні й Казахстані.

За даними міжнародного інституту заліза й сталі (IISI) видобуток залізних руд у світі в 2005 р. склав понад 1 млрд. т, у тому числі по країнах і регіонах світу (перша п'ятірка): Китай - 224 млн. т., Бразилія - 209, Австралія й Океанія - 170; країни СНД - 159, у тому числі Росія - 83, Україна - 55, Казахстан - 15;

Майже всю добуту з надр залізну руду з метою підвищення вмісту заліза піддають збагаченню на збагачувальних фабриках..

Так, наприклад, у результаті збагачення бідних криворізьких залізистих кварцитів з 20-45% Fe одержують концентрати з 60-65% Fe. Основним способом збагачення залізної руди в нашій країні є магнітний. Сутність сухої магнітної сепарації полягає в тому, що тонко здрібнену руду поміщають у магнітне поле, де магнітні частки руди відокремлюються від порожньої породи. При мокрій сепарації руда при впливі на неї магнітного поля одночасно промивається водою. Цей спосіб більш екологічний, чим попередній, при якому виділяється багато пилу.

Серед інших методів збагачення найбільш розповсюджені гравітаційний: відсадження й поділ у важких суспензіях, у яких рудний мінерал тоне, а частки порожньої породи спливають.

Для видалення пухкої піщаної й глинистої порожньої породи застосовують також найбільш простий і дешевий спосіб - промивання водою. Отримані в результаті такого збагачення залізорудні концентрати йдуть на аглофабрики, де з них одержують агломерат, або на фабрики окатишів, де з них одержують окатиші.

Агломерат - продукт спікання шихти, що містить здрібнений залізорудний матеріал, вапняк і кокс. Спікання відбувається за рахунок горіння коксу при просмоктуванні повітря через шар шихти. При введенні добавок, що регулюють основність агломерату, одержують офлюсований агломерат.

Окатиші - продукт обкатування дисперсних залізорудних концентратів у тарілчастих чи барабанних огрудковувачах. Окатиші утворюються за рахунок злипання окремих часток шихти в кульки діаметром 15-20 мм при зволоженні шихти водою або спеціальним розчином. Сирі окатиші піддаються сушінню й зміцнюючому відпалу, іноді частково металізуються відновленням для одержання необхідних властивостей по міцності.

© 2018
  • Сайт "Литературка"
  • мы собираем различную техническую, образовательную, научную литратуру