Технология обогащения железных руд

Среди многих материалов, используемых человеком, особая роль принадлежит черным металлам - сплавам железа с углеродом и другими элементами. Черная металлургия основана на предварительной выплавке чугуна из руд и последующем переделе его в сталь.

Из железных руд промышленное значение имеют главным образом :

• Красный железняк. Содержание оксида железа Fe2O3 от 60% до 70%
• Магнитный железняк. Содержание оксида железа Fe3O4 от 55% до 60%.

По запасу железных руд Россия занимает первое место в мире. Руды залегают на Урале, в Курской области, Западной Сибири и других местах.  

Более 70% железной руды в России добывается открытым способом. В открытых карьерах железную руду добывают взрывным способом, и далее отправляют на обогатительную фабрику. На первом этапе руду измельчают, затем на грохоте руду разделяют на крупную и мелкую фракции и подают на обогащение.  Рудный минерал и пустую породу разделяют, получая концентрат - продукт с повышенным содержанием оксида железа. Затем концентрат смешивается с флюсами - известняком или доломитом и коксом.

Для получения концентрата используется несколько способов обогащения руды. 

1) Промывка.  

Промывке чаще всего подвергаются руды, образовавшиеся среди отложений глин и песчаников. При этом способе обогащения струи жидкости, подаваемые под давлением, вымы­вают песчаную или глинистую пустую породу, очищая руду. Промывка бурых железняков позволяет увеличить в них содержание железа с 38% до 43 %. Производительность данного метода не велика (до 100 т/ч), поэтому ранее он и применялся на мелких предприятиях. Сейчас данный способ обогащения применяется только в комплексе с другими методами.

Промывка желез­ных руд является простейшим способом обогащения. Однако он возможен только при температурах  больше 0°С. К минусам промывки также относится потребность с большому расходу воды с последующей ее очисткой.

2) Гравитация.

При гравитационном методе обогащения используются специальные суспензии, обладающие большей плотностью по сравнению с плотностью пустой породы, но меньше чем у железа. В ходе процесса гравитации пустая порода всплывает на поверхность суспензии и удаляется, а железо выпадает в осадок на дно сепаратора. Производительность данного метода обогащения до 250 т/ч. 

3) Магнитное обогащение.

Основным методом обогащения железной руды является электромагнитное обогащение. Этот метод основан на различной магнитной проницаемости веществ.

Различают 3 вида магнитного обогащения:

• Сухой.
• Мокрый.
• Комбинированный (сухая сепарация с последующей мокрой).

При сухом магнитном обогащении руду загружают на барабаны магнитных сепараторов. Используют маг­нитные сепараторы двух типов. Схема ленточного сухо­го сепаратора представлена на рис. 8. На питающую лен­ту подается

При мокром методе пульпа подается под специальные барабаны с электромагнитом, извлекающим из пульпы ферромагнит­ные минералы. 

4) Флотация.

Метод флотации основан на различии в смачиваемости частиц. Для обогащения в специализированных камерах в пульпу (взвесь частиц руды и воды) подают специальную жидкость флотационный реагент, а далее - воздух. Частички железа, соединяясь с пузырьками воздуха, поднимаются вверх, в пенную шапку, с которой и удаляются из устройства. Пустая порода под своим весом опускается на дно установки. Флотация позволяет извлекать из руды до 90% железа, при этом его содержание в концентрате составляет 60%.

Применение флотационного метода обогащения:

• обогащение марганце­вых руд;
• доводка до кондиции железорудных концен­тратов;
• доизвлечение металла из хвостов после магнитного и гравитационного обогащения.

Для тех задач, в которых требуется обогащение немагнитных бурых и красных железняков, руду вначале требуется подвергнуть магнетизирующему обжигу при температуре 600—800°С в печи с восстанови­тельной атмосферой. После такого обжига Fe2O3 частич­но переходит в оксид Fe3O4, и далее руда обогащается в магнитном сепараторе. 

При флотации требуется контролировать содержание определенных элементов. Для анализа элементов в пульпе может использоваться потоковый анализатор АРП-1Ц. Прибор позволяет определять элементы от Ca до U  непосредственно в технологических потоках без отбора проб (в транспортных ёмкостях, в пульпопроводе и т.п.) в цеховых условиях или условиях рудоконтролирующих станций.