Файл: Сырьевая база и подготовка материалов к металлургическому переделу.doc

Создание научных основ малоотходной и безопасной технологии добычи и переработки минерального сырья, предусматривает:

1. 
   переработку отвалов пустых пород с целью их обогащения и получения строительных, огнеупорных и других материалов;
   
2. 
   сухое обогащение железных руд при подземной добыче с размещением хвостов обогащения в выработанных пространствах;
   
3. 
   дегазацию угольных пластов с целью создания безопасных условий работы угольных шихт и увеличения объемов горючих газов для использования в народном хозяйстве;
   
4. 
   получение тепловой энергии за счет сжигания углей в шахтах;
   
5. 
   утилизацию хвостов обогащения, сосредоточенных в действующих хламохранилищах для нужд промышленности, строительства и сельского хозяйства;
   
6. 
   комплексную переработку шахтных и карьерных вод, предусматривающих получение ценных минеральных веществ – карбоната кальция, оксида магния, сульфата и хлорида натрия.
   

Рациональное использование минеральных ресурсов предусматривает эффективно извлекать полезные компоненты. Отсутствие эффективных технологических решений приводит к тому, что при переработке сырья для черной металлургии теряются золото и серебро (Ингулецкий комбинат), германий, скандий и редкие элементы (Северный комбинат), гранат и редкие металлы (Центральный комбинат). В отдельных случаях из руды извлекаются по стоимости лишь половина содержащихся в ней ценных компонентов.

2.4 Физические и химические свойства руд, категории запасов

Физические свойства: газопроницаемость, насыпная масса, кусковатость, прочность, истираемость, угол естественного откоса.

Кусковатость характеризуется гранулометрическим составом. В доменных рудах необходимо минимальное содержание мелких фракций. По условиям работы доменных печей нижний предел крупности должен составлять 5-8 мм, однако по условиям грохочения он повышается до 10-12 мм. До – 10-12 мм – агломерационная руда, более – доменная. Верхний предел доменной руды должен быть 30- 50 мм, но практически бывает 60-100 мм. ТУ определяются нижний и верхний пределы, а также иногда и предельное содержание мелких фракций.

Прочность (способность куска руды противостоять разрушающим нагрузкам) – показатель необходимый для руд при дроблении перед обогащением. Прочность оценивают коэффициентом крепости f (по шкале Протодьяконова). f – колеблется в пределах 1-20 и имеет 7 категорий и 4 подкатегории от мягких (глины) до высшей степени крепких горных пород

---

f = 1,95 а^0,7,

где а = А/S;

а – удельная работа разрушения, Дж/м²;

А – затраченная работа, Дж;

S – площадь, вновь образованной при измельчении, поверхности, м².

Прочность и насыпная плотность некоторых руд приведены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 – Прочность и насыпная плотность некоторых руд

Руды	F	, т/м3
Магнетитовые кварциты Скарновые магнетитовые Магно магнетитовые Титано магнетитовые Гематитовые	15-20 14-18 8-14 10-11 8-16	3,0-3,5 3,1-3,4 3,2-4,6 2,8-3,0 2,8-3,4

Справочник “Доменное производство”, 1989 г.

Крупность руды и распределение зерен по классам характеризуются средним диаметром и фракционным составом

,

где l, b, h – размеры кусков.

Форма руды после дробления характеризуется коэффициентом сферичности .

 = S_ш / S_ч,

где S_ш – среднеарифметическая поверхность;

S_ч – действительная поверхность частицы.

Гранулометрический состав определяют рассевом на контрольных ситах. Полученные результаты рассева изображаются в виде кумулятивных кривых. Ось абсцисс – размер сит, ординат – суммарный выход классов крупности. Аналитически эта зависимость описывается уравнением Розина-Раммлера



Пористость определяется порометрией (ртутной). Определяют не только объем пор, но и распределение их по размерам. Пористость является важным показателем восстановимости руд. Ее определяют

,

где V_к и V_т – объемы куска и твердой составляющей куска после его разрушения и исчезновения пор.

Для определения количества пустот в насыпной массе материала введено понятие порозности. Порозность является важным показателем газопроницаемости слоя материалов.

Месторождения железных руд разделяются на генетические типы.

Таблица 2.4 – Химический состав руд важнейших месторождений Украины и России

---

Продолжение таблицы 2.4

---

2.4 Марганцевые руды

Марганец (Мn) является одним из главных, легирующих сталь, элементов, поэтому марганцевая руда почти всегда входит в шихту доменных и сталеплавильных печей. В доменной печи кроме обычного чугуна выплавляются ферросплавы: зеркальный чугун (10-25 % Мn и 2% Si) и ферромарганец (до 75 % Мn). Черная металлургия является основным потребителем марганцевых руд. Она расходует 90-95 % всей его добычи. В земной коре Мn всего 0,1 % (железа – 4,2 %)

Наиболее распространенными марганцевыми рудами являются руды на основе безводных и водных оксидов марганца и его карбонатов.

Пиролюзит МnО₂. Минерал черного цвета, плотность 4,7- 5,0 г/см³. Твердость кристаллических разновидностей 5-6, пористых разновидностей до 2. Может содержать до 63 % Мn. Примеси: Fe₂O₃, SiO₂, P₂O₅, CaO, BaO и др. Кроме металлургии, пиролюзит применяется в стекольном производстве, химической промышленности и в электротехнике.

Браунит МnОМnО₂. Минерал черного цвета. Плотность 4,7- 5,0 г/см³. Твердость 6. Минерал содержит до 45 % МnО, до 55 % МnО₂; общее содержание марганца доходит до 69,6 %. Содержание SiO₂ часто достигает 8 %. В некоторых разновидностях встречается до 10 % закиси железа.
Гаусманит Мn₂О₄. Минерал черного цвета. Плотность 4,7- 4,9 г/см³. Твердость 5. Минерал содержит до 38 % МnО₂; общее содержание марганца до 72 %. В качестве примесей содержатся также оксиды железа FeO и Fe₂O₃. Применяется в металлургии.
Псиломелан МnОМnО₂  уН₂О. Минерал цвета от черного до буровато-черного. Плотность 4,4-4,7 г/см³. Твердость колеблется от 4 до 6 в зависимости от содержания воды и физического состояния. Содержит 60-80 % МnО₂, 7-9 % МnО, 4-6 % Н₂О; общее содержание марганца доходит до 54 %. Кроме того, содержится 3-4 % ВаО, SiO₂, Fe₂O₃ и другие примеси. Псиломелан встречается в виде плотных масс и в виде шарообразных конкреций – оолитов; этот минерал – основная руда для черной металлургии.

Манганат

---

МnО₂Мn(НО)₂. Минерал цвета от черного до бурого. Плотность около 4,2 г/см³; у разновидностей, богатых адсорбированной водой, плотность может снижаться до 3,7 г/см³. Твердость 3-4. Минерал содержит марганца до 62,5 %. В качестве примесей встречаются Fe₂O₃, SiO₂, Al₂О₃ и др.

Родохрозит МnСО₃. Минерал розового или малинового цвета. Плотность 3,6 г/см³. Твердость 3,5-4,5. Содержит до 61 % МnО, до 38 % СО₂; в качестве примесей встречаются железо, магний, калий и реже другие элементы. Применяется в черной металлургии и в химической промышленности.

Как видно из приведенных данных, марганец входит в состав руд в виде закиси или двуокиси марганца, а примесями являются кремний, железо, фосфор, сера, глинозем и другие, обычные и для других руд. Кроме того, в марганцевых рудах встречаются и такие примеси, которые сравнительно редко бывают в железных рудах, например барий, кобальт, никель и др. Присутствие этих примесей усложняет анализ марганцевой руды.

Кремневая кислота, как и в железных рудах, частично входит в состав самой руды, а частично попадает из вмещающих руду пород. В богатых марганцем рудах содержание ее доходит до 10 %, в бедных рудах оно может повышаться до 35 %.

Сера в марганцевых рудах встречается главным образом в виде сульфатов: ВаSО₄, СаSО₄. Общее содержание серы в этих рудах невелико и редко превышает 0,1 %. В технических условиях содержание серы не нормируется.

Фосфор в марганцевых рудах встречается в виде фосфатов кальция, железа, марганца и др., которые входят в состав руды и вмещающих пород. Содержание его в рудах, колеблющееся от 0,1 до 0,5 %, служит важным показателем при оценке качества марганцевых руд.

Особенно опасен фосфор в рудах, предназначенных для выплавки ферросплавов.

При выплавке богатых марганцевых ферросплавов нежелательной примесью в рудах является железо, так как в условиях доменной плавки оксиды железа восстанавливаются быстрее оксидов марганца и железо полностью переходит в ферросплав, снижая тем самым общее содержание марганца в ферросплаве. При содержании в руде 5 % железа получение 85 %-ного ферромарганца невозможно, так как при расходе руды порядка двух единиц на единицу сплава в нем будет содержаться 10 % железа, помимо углерода – (7 %), кремния (до 1,0 %), фосфора и серы. Обычно для выплавки ферромарганца используют руды, в которых отношение Mn Fe  6-10.

Часть товарных марганцевых руд содержит большие количества влаги. В некоторых мелкозернистых мытых рудах содержание влаги доходит до 35 %. Высушенные марганцевые руды обладают большой гигроскопичностью, что вызывает затруднения при выполнении анализов.

---