Лекция 1. Черная металлургия
Доменное производство
Для обеспечения нормального хода металлургического процесса и получения чугуна, заданного сорта нужно получить шихту, состоящую из трех основных частей, взятых в заранее рассчитанном, строго определенном соотношении:
1. Железорудный материал;
2. Кокс – главный источник тепловой энергии, он выполняет также роль восстановителя (железо в рудах содержится обычно в окисленном состоянии)
3. Флюсы – материалы, необходимые для уменьшения температуры плавления пустой породы.
Любая руда или концентрат содержит большее или меньшее количество пустой породы. В состав железных руд в качестве пустой породы обычно входят следующие соединения:
Al2O3 (tпл= 20400C), CaO (tпл=25700C), SiO2 (tпл =17280C), MgO
(tпл =28000C). Однако при определенных соотношениях указанных оксидов образуются легкоплавкие составы, температура плавления которых не превышает 1300оС. Соотношение кислых и основных оксидов для этого должно быть близко к единице:
(Al2O3 + SiO2): (CaO + MgO) = 1:1
|
|
Обычно в пустой породе железных руд преобладают кислые оксиды (Al2O3 и SiO2), поэтому в качестве флюсов используется известняк или известь.
Общая характеристика железных руд
Железная руда - это горные породы, содержащие железо в такой форме и в таком количестве, что его экономически целесообразно извлекать при современном уровне развития техники. К железным рудам относятся:
- красный железняк (основной минерал - гематит – Fe2O3) – это богатые железные руды с содержанием железа не менее 55 %, содержат небольшое количество вредных примесей.
- магнитный железняк (основной минерал - магнетит – Fe3O4) отличается от остальных железных руд магнитными свойствами, содержит не менее 50 % железа, но часто содержит вредные примеси, особенно серу.
- бурый железняк (основной минерал - лимонит – Fe2O3 х nH2O) обычно это бедные железные руды, содержание железа не превышает 35-40 %.Часто содержат повышенное количество фосфора.
Подготовка руд к плавке
Перед загрузкой в доменную печь руду необходимо измельчить, усреднить, частично удалить пустую породу. Для этого руду подвергают той или иной подготовке.
В наиболее сложных случаях руда подвергается полному комплексу операций, который включает в себя:
1. Дробление, измельчение и классификация
2. Обогащение.
3. Усреднение.
4. Окускование.
Дробление, измельчение и классификация
Дробление проводят в несколько этапов:
- крупное дробление 1500-250 мм
- среднее дробление 250-50 мм
- мелкое дробление 50-5 мм
- измельчение до 02,-0,4 мм.
Для дробления используют щековые (рис.1) (для крупного и среднего дробления), конусные (рис.2) (для крупного, среднего и мелкого дробления), валковые (рис.3) (для среднего и мелкого дробления), молотковые (для среднего и мелкого дробления) дробилки.
|
|
Рис.1. Схема щековой дробилки: 1-подвижная щека; 2 – неподвижная щека; З - разгрузочное отверстие; 4 - привод дробилки; 5-распорные плиты; 6-регулировочнне пластины.
Измельчение проводят в шаровых или стержневых мельницах.
Грохочение – это разделение материала на классы крупности при помощи решеток или механических сит для частиц диаметром более 1 мм.
Классификация – разделение материалов по классам крупности на основе разности скоростей падения, для частиц меньше 1 мм (бывает водная и воздушная).