Основные способы обогащения

 

Обогащением руды называется операция, увеличивающая содержание железа или снижающая содержание вредных примесей в руде. Обогащение позволяет существенно повысить содержание железа в шихте доменных печей, улучшить условия восстановления железа, уменьшить выход шлака, улучшая, тем самым ход печи и снижая расход кокса при возрастающей производительности. Получаемые на обогатительных фабриках концентраты содержат до 65–68% Fe и более.

Для разделения используют различия свойств рудного минерала и пустой породы: цвет, блеск, твердость, плотность, смачиваемость, оптические, электрические, магнитные и другие характеристики.

Существуют следующие методы обогащения: рудоотборка, промывка, гравитационное, флотационное, магнитная сепарация.

Продуктами обогащения являются:

-концентрат – материал, содержащий полезного минерала больше, чем его было в исходной руде;

-хвосты – материал, состоящий в основном из пустой породы и содержащий небольшое количество полезного минерала;

-пром. продукт, занимающий по содержанию полезного элемента промежуточное положение между концентратом и хвостами – промпродукт, который подвергают дополнительному обогащению.

Эффективность обогащения характеризуется следующими показателями.

1. Содержание полезного элемента в руде (α), концентрате (β) и хвостах (υ). Чем выше содержание элемента в концентрате и ниже в хвостах, тем лучше качественные показатели обогащения.

2. Выход концентрата γ (%, доли), или соотношение масс концентрата (М_К) и руды, пошедшей на его получение (М_р) - какое его количество получается из 1 т руды:

 

.

 

3. Степень сокращения показывает, во сколько раз уменьшается количество концентрата по сравнению с количеством пошедшей на его получение руды, т.е. сколько требуется переработать тонн руды для получения 1 т концентрата:

 

.

 

4. Степень обогащения, или соотношение содержаний элемента в концентрате и исходной руде:

 

.

 

5. Степень извлечения полезного элемента в концентрат (ε) показывает, какая его часть, содержащаяся в руде, перешла в концентрат

 

.

 

Степень извлечения железа при обогащении железных руд в зависимости от метода обогащения и конструкции аппарата может изменяться от 60 до 95%.

Существуют следующие методы обогащения.

Рудоотборка основана на различной плотности и цветах минерала и пустой породы. Выполняется вручную.

Обогащение промывкой основано на том, что глинистая и песчаная пустая порода размывается водой и уносится ею, в то время как на рудный минерал вода не действует. Поэтому такому обогащению подвергаются бурые железняки, сидериты, марганцевые руды, известняки.

Корытная мойка (рисунок 3.11) представляет собой желоб длиной 8 м, диаметром 2,5 м. Внутри помещены вращающиеся валы-шнеки. Желоб имеет наклон 5-10°. В нижнюю часть желоба непрерывно подается вода. За счет вращения лопастей более легкие глинистые и песчаные составляющие уходят в слив, а более тяжелые частички концентрата выносятся на выдачу с противоположного конца. Производительность 50-100 т/ч концентрата. Расход воды 2-6 м³/т исходной руды.

Наиболее простым агрегатом для промывки являются бутара и скруббер,представляющие собой вращающийся барабан из перфорированного (бутара) или сплошного (скруббер) листового железа, через который пропускается смесь воды с рудой. При пересыпании руды глинистая порода растворяется в воде и уносится. Возможно сочетание сплошного и сетчатого барабанов, дающее бутару-скруббер. Диаметр таких устройств достигает 1300, длина – 5000 мм, а производительность – 500 т/ч. Основной недостаток скрубберов и особенно бутар – высокий расход воды, достигающий 2–10 м³/т материала.

1 – загрузка материала; 2 – подача воды; 3 – выдача рудного концентрата;

4 – слив; 5 – вращающиеся валы-шнеки

Рисунок 3.1 – Способ корытной мойки

 

1 – опорные ролики; 2 – загрузочный желоб; 3- перебрасывающие лопатки; 4 – привод (зубчатое колесо и приводная шестерня); 5 – выдача концентрата;

6 – подача воды.

Рисунок 3.2 – Промывочный барабан скруббер

 

Гравитационные методы обогащения являются более эффективными. Они основаны на том, что рудный минерал железных и марганцевых руд имеет большую плотность, чем порода.

Широкое распространение получил метод гравитационного обогащения называемый отсадкой. При отсадке осуществляется разделение зерен материалов разной плотности в восходящем или пульсирующем потоке воды, который создается различными способами. Расслоение происходит из-за различной скорости оседания в воде частиц рудного минерала и пустой породы – богатые железом и более тяжелы частицы скапливаются внизу, пустая порода - сверху.

Пульсирующие поток воды создается двумя способами: возвратно-поступательным движением сита с материалом в жидкости (рисунок 3.3, а) и поперечным перемещением жидкости через неподвижное сито с материалом (рисунок 3.3, б).

а б

1 – ёмкость с водой; 2 – решето; 3 – обогащаемая руда;

4 – эксцентриковый вал

Рисунок 3.3 – Отсадка в машинах с подвижным и неподвижным решетом

 

Камера такой отсадочной машины с подвижным решетом (рисунок 4.13, а) представляет собой ящик с жидкостью, в котором подвешен короб с решетом, соединенный с эксцентриковым валом. При возвратно-поступательном движении короба уровень воды в нем поднимается и опускается. Вместе с водой движутся зерна руды и происходит разделение на концентрат и хвосты. Размер решета составляет 1250х1250 мм, скорость движения 100–250 ходов решета в минуту Производительность наиболее крупных машин может достигать 2 - 30 т/ч.

Недостатками отсадки являются невозможность переработки мелких материалов (тонковкрапленных руд), что не позволяет получать концентраты с высоким содержание железа, а также недостаточная производительность машин, сложность их эксплуатации. Кроме того, отсадка требует одинакового по крупности, материала, поскольку скорость осаждения зерна в жидкости увеличивается с ростом его размера.