Железные руды. Способы их обогащения.

Железной рудой называются природные минеральные образования, которые содержат железо в больших количествах и таких химических соединениях, что его извлечение возможно и целесообразно. Важнейшими минералами являются: магнетит, магномагнетит, титаномагнетит, гематит, гидрогематит, железистые хлориты. Железные руды разделяют на богатые (более 50% железа), рядовые (50-25%) и бедные (менее 25% железа). В зависимости от химического состава их применяют для выплавки чугуна в естественном виде или после обогащения.

Месторождения железной руды разделяют по происхождению. Выделяют 3 группы: магматогенные образуются в основном при воздействии на различные соединения высоких температур, экзогенные месторождения возникли в долинах рек при отложении осадков и выветривании горных пород, метаморфогенные — ранее существовавшие осадочные месторождения, преобразовавшиеся в условиях высоких давлений и температур.

Обогащением руды называется операция, увеличивающая содержание железа или снижающая содержание вредных примесей в руде (+Повышается содержание в материале железа, уменьшается количество получаемого шлака). Руды, требующие обогащения, подразделяются на легкообогатимые и труднообогатимые. К легкообогатимым рудам относятся магнетитовые руды и магнетитовые кварцы, к труднообогатимым – железные руды,

Способы обогащения железных руд. Самый простой (старый) - промывка водой. Производительность не слишком велика, применялся на некрупных предприятиях. Флотация основано на неодинаковых гидрофильности (хорошо смачиваемых водой) и гидрофобности (плохо смачиваемые водой) минералов. Части железа, соединяясь с пузырьками воздуха, выносятся вверх, в пенную шапку, с которой и удаляются из устройства. Метод магнитной сепарации руды, когда измельченную руду пропускают через магнитное поле, гравитационный метод основан на применении смесей (суспензий), плотность которых подобрана таким образом, что она большая, чем у пустой породы, но меньшая чем у железа.

К железным рудам относится магнитный железняк Fe3O4 (55-60% Fe), красный железняк Fe2O3 (55-60% Fe)

 

 1) Схема металлургического производства. Материалы, необходимые для металлов и сплавов.

Для производства чугуна, стали и цветных металлов используют руду, флюсы, топливо и огнеупорные материалы

Современное металлургическое производство представляет собой сложный комплекс различных предприятий, базирующийся на месторождении руд, коксующихся углей, энергетических мощностях. Оно включает в себя следующие предприятия: 1 – шахты, карьеры по добыче руд и каменных углей; 2 – горно-обогатительные комбинаты, где подготавливают руды к плавке (обогащают); 3 – коксохимические заводы или цехи, где готовят угли, коксуют их и извлекают полезные химические продукты; 4 – энергетические цехи для получения сжатого воздуха, кислорода, очистки газов металлургических производств; 5 – доменные цехи для выплавки чугуна и ферросплавов; 6 – заводы для производства ферросплавов; 7 – сталеплавильные цехи (конверторные, мартеновские, электросталеплавильные); 8 – прокатные цехи, где слитки перерабатывают в сортовой прокат (балки, рельсы, проволоку, лист и т.д.).

Основной продукцией металлургического производства являются следующие продукты: черная металлургия, цветная металлургия.

 

3) Топливо, огнеупорные материалы, флюсы в металлургии. Их назначение при производстве металлов.

Флюсы – материалы, загружаемые в плавильную печь для образования легкоплавкого соединения с пустой породой или концентратом и золой топлива (шлака). (Назначение флюса: 1 – удаление окислов пустой породы; 2 – удаление золы топлива; 3 – удаление вредных примесей (серы, фосфора).

Топливом в плавильных печах является кокс, природный газ, доменный газ. (Кокс получается на коксохимических предприятиях путем сухой безвоздушной перегонки каменного угля коксующихся сортов. Важным показателем качества кокса является зольность и содержание серы, которые должны быть минимальны.)

Огнеупорные материалы применяют для изготовления внутреннего облицовочного покрытия металлургических печей и ковшей для расплавленного металла. Покрытие должно быть образованно из оксидов одного типа с флюсом (основным, кислотным или нейтральным). В противном случае произойдет разрушение покрытия. По химическим свойствам огнеупорные материалы разделяют на группы: кислые (кварцевый песок), основные (магнезитовый кирпич, магнезитохромитовый кирпич), нейтральные (шамотный кирпич, выдерживающий нагрев до 1750 оС).

 

4) Производство чугуна. Исходное сырье. Сущность процесса.

Чугун – сплав железа с углеродом с концентрацией углерода более 2.14%.

Исходным сырьем являются железные руды (содержит железо в различных соединениях: оксидов, гидроксидов, карбонатов, пустой породы), топливо и флюсы. Агрегатом для выплавки чугуна служит доменная печь.

Сущность процесса. Чугун производится из железняка (бурый Fe2O3, магнитный Fe3O4, шпатовый FeCO3).

Сущность процесса получения чугуна в доменных печах заключается в восстановлении оксидов железа, входящих в состав руды, оксидом углерода, водородом и твердым углеродом, выделяющимся при сгорании топлива в печи.

Цель доменного производства состоит в получении чугуна, представляющего собой много компонентный сплав железа с углеродом, кремнием, марганцем, фосфором и серой.

Передельный чугун [C] =4 – 4.25% (предназначен для переплавки в сталь в конвертерах или мартеновских печах.)

Литейный чугун [C] =2.75-3.25% (применяется на машиностроительных предприятиях для производства фасонных отливок.)

5) Производство стали. Исходное сырье. Сущность процесса. Металлургические агрегаты для производства стали.

Сталь - это железоуглеродистый сплав, в котором содержится практически до 1, 5% углерода.

Исходными сырьем является предельный чугун и стальной лом.

Сущность процесса переплавки чугуна в сталь заключается в снижении концентрации углерода и удаления вредных примесей, путем избирательного их окисления и перехода в шлак или газ.

Основные агрегаты для производства стали — мартеновские печи, конвертеры и электропечи.

Конвертерным процессом называют передел жидкого чугуна в сталь продувкой его газами, содержащими кислород, либо технически чистым кислородом

Электросталеплавильный процесс — плавка стали в электрических печах. Для плавки используется тепло электрической дуги. Главное достоинство - возможность достижения высоких температур плавления (до 2500 °С)

Мартеновский процесс в период 70-х годов 20 века являлся главным способом производства стали. Способ характеризуется не особо большой производительностью. Благодаря такому способу можно получить качественную сталь. Вместительность печи составляет приблизительно от 200 до 900 тонн. (Кислородно-конвертерный процесс более производительный, чем плавка стали в мартеновских печах)

Разливка металла

1. Разливку в изложницы подразделяют на два вида:

В изложницы сверху – металл наливается непосредственно из ковша (применяют для обычных углеродистых сталей). После заполнения каждой изложницы ковш транспортируют к следующей изложнице. Разливка сверху для рядовых марок стали является более экономичной, чем разливка сифоном

При сифонной разливке сталью заполняют сразу несколько изложниц (применяется при разливке высококачественных и легированных сталей).

2. Сущность способа непрерывной разливки заключается в том, что жидкую сталь непрерывно заливают в водоохлаждаемую изложницу без дна - кристаллизатор, из нижней части которого вытягивают затвердевший по периферии слиток с жидкой сердцевиной. Далее слиток движется через зону вторичного охлаждения, где полностью затвердевает, после чего его разрезают на заготовки определенной длины. (Главные преимущества: в уменьшении затрат ручного труда; в улучшении условий труда при разливке; в возможности автоматизации процесса разливки.)

Изложницы представляют собой чугунные формы, используемые для изготовления слитков.

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: