Размещено на http: //www. allbest. ru/

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Мурманский арктический государственный университет»

в г. Апатиты

(филиал МАГУ в г. Апатиты)

Кафедра горного дела, наук о Земле и природообустройства

Дисциплина: Обогащение полезных ископаемых

Реферат

на тему: «Методы обогащения железных руд»

Выполнила: студент 2 курса

Группы: Горное дело, направление

ПРРМ, Гайнутдинов Даниил

Проверил: д.т.н.,проф., заведующий кафедры горного дела,

Терещенко Сергей Васильевич

Апатиты 2020

Содержание

• Введение
• 1. Выбор схем рудоподготовки
• 1.1 Щековые дробилки
• 1.2 Конусные дробилки
• 1.2.1 Конусные дробилки крупного дробления
• 1.2.2 Конусные дробилки среднего дробления
• 1.2.3 Конусной дробилки мелкого дробления
• 1.3 Грохочение
• 1.4 Стержневые мельницы
• 1.5 Шаровые мельницы
• 1.6 Гравитационное обогащение
• 1.7 Электромагнитное обогащение
• 1.8 Флотация
• 1.9 Усреднение железной руды
• Заключение

Список литературы

Введение

Обогащение руд представляет собой процесс обработки полезных ископаемых, целью которого является повышение содержания полезного компонента и снижения содержания вредных примесей путем отделения рудного минерала от пустой породы. Повышение эффективности обогащения железных руд является одной из важнейших проблем в области переработки минерального сырья и в значительной мере зависит от совершенства методов и критериев, на основе которых принимаются решения по выбору техники и технологии обогащения.

Значение обогащения полезных ископаемых обуславливается не только тем, что во многих случаях лишь только после него становится возможным дальнейшие технологические процессы, но в результате обогащения получают концентрат, более богатый по содержанию определенного металла, чем исходная руда, и остаточный продукт - хвосты, более бедные. Увеличение содержания полезного компонента в концентратах, комплексность использования минерального сырья, внедрение более эффективных, менее энергоемких и экологически чистых процессов.

1. Выбор схем рудоподготовки

Схема рудоподготовки, включающая операции дробления, грохочения, измельчения и классификации, выбирается исходя из свойств руды, технологических характеристик оборудования, которое можно применить и опыты переработки аналогичных по свойствам и составу руд. Физические свойства руды: крепость, гранулометрический состав, влажность, содержание глины, дробимость, грохотимость, измельчаемость определяют способ и схему дробления, схему измельчения и тип аппаратов для выполнения этих операций.

Один из важнейших процессов в технологии, используемой при обогащении полезных ископаемых это дробление, а важное оборудованием участвующее в этом процессе - дробильное оборудование или дробилки [1].

1.1 Щековые дробилки

Такие дробилки, которые для разрушения материала используют сжатие между специальными плоскими поверхностями, называемыми щёками.

Одна дробящая поверхность при этом неподвижная, а дробление происходит за счет приближения подвижной щеки к неподвижной. Дробящие поверхности при этом располагаются под небольшим углом друг относительно друга и сбли-жаются в нижней части.

Подвижная дробящая поверхность щековой дробилки совершает возвратно-поступательные движения, тем самым попеременно уменьшая или увеличивая зазор между щеками, что приводит к возникновению больших напряжений сжатия и сдвига, разрушающих материал.

Крупные куски измельчаемого материала подаются в рабочее пространство между щеками дробилки при сжимающей нагрузке, при приближении подвижной щеки к неподвижной дробятся на более мелкие. Во время отвода подвижной щеки от неподвижной уже измельченные куски дробимого материала опускаются вниз, а более крупные куски, остающиеся выше, в свою очередь опускаются на освободившееся место и повторно измельчаются при следующем цикле приближения подвижной щеки. Регулируя ширину зазора между щеками и частоту их сближения можно влиять на конечную крупность раздробленного материала на выходе и расход измельчаемого продукта [1].

В технологических процессах горной промышленности щековые дробилки применяют в основном при крупном (1500-350 мм) и среднем (350-100 мм) дроблении руд чёрных и цветных металлов, углей, сланцев, нерудных и других полезных ископаемых.

Операции дробления применяются для подготовки полезного ископаемого к измельчению в мельницах или подготовки его непосредственно к операциям обогащения, в случае, если руда с крупной вкрапленностью полезных минералов.

1.2 Конусные дробилки

Конусная дробилка это оборудование предназначенное для механического воздействия на твердые материалы с целью их разделения на более мелкие части (разрушения). Добилки в первую очередь подразделяются по особенностям конструктивного исполнения рабочего дробящего органа. А в этой поговорим о дробилках конусных.

Конусная дробилка это машина для дробления твёрдых материалов методом раздавливания кусков в пространстве между двумя коническими поверхностями. Одна из поверхностей дробящего органа неподвижная, а другая совершает вращательное и сложное качательное движение.

Конический рабочий орган конусной дробилки совершает вращательно-колебательное, называемое так же гирационным, движение внутри неподвижной чаши-основания, измельчая исходное сырье, подаваемое в верхнюю загрузочную кольцевую щель. Прижимаясь к одной стороне неподвижной чаши, подвижный конус раздавливает руду, а когда отходит в другую сторону, фракция попадает в выходную щель. И так по кругу. Результат трудов конусной дробилки удаляется под действием силы тяжести в нижнее разгрузочное отверстие. Рабочие поверхности дробящих конусов конусных дробилок защищены сменными футеровками из износостойкой стали [1].

Процесс дробления на конусных дробилках, в отличие, например от щековых, происходит непрерывно. В работе дробилки отсутствует холостой ход, что является несомненным плюсом. Кроме того при прочих равных условиях, количество измельченных кусков, не соответствующих заданным параметрам, при дроблении на конусных дробилках ниже, чем на щековых.

1.2.1 Конусные дробилки крупного дробления

Относить ли конусную дробилку к категории крупного дробления можно оценить по характеристике ширины приёмного и выходного отверстий. Например обозначение конусной дробилки ККД-1500/300 означает, что дробилка конусная крупного дробления с шириной приёмного отверстия 1500 мм и выходного отверстия 300 мм.

Конусные дробилки этого типоразмера могут перерабатывать куски исходного материала размером до 1200 мм. Такие конусные дробилки используются на горно-обогатительных комплексах в качестве головных [2].

К конусным дробилкам крупного дробления относятся агрегаты, способные принимать куски породы от 400 до 1,200 мм при выходной щели в 75-300 мм.

1.2.2 Конусные дробилки среднего дробления

Конусные дробилки среднего дробления изготавливаются с размерами конуса в 600-900 миллиметров и могут перерабатывать куски руды от 60 до 300 мм, а результат на выходе - фракция в 12-60 мм. Конусные дробилки среднего дробления характеризуются диаметром основания подвижного конуса.

Для обеспечения равномерности зернового состава продуктов дробления конусные дробилки среднего дробления располагают двумя зонами. В верхней зоне, сужающейся, происходит основное дробление материала, а в нижней, параллельной, -- додрабливание.

1.2.3 Конусной дробилки мелкого дробления

Приемник конусной дробилки мелкого дробления рассчитан на куски в 35-100 мм, а результат на выходе - фракция 3-15 мм. Конусные дробилки мелкого дробления так же характеризуются диаметром основания подвижного конуса и для обеспечения равномерности зернового состава продуктов дробления оборудуются двумя зонами.

В отличии от конусных дробилок среднего дробления, камеры конусных дробилок мелкого дробления имеют параллельную зону большей длины и подвижный конус меньшей высоты [2].

1.3 Грохочение

железный руда гравитационный обогащение

После проведения второго этапа дробления, весь полученный продукт отправляется на грохот для выделения из общей массы, которая отправляется на склад готовой продукции. Фракции большего размера поступают на повторное дробление, а фракции меньшего размера отправляются на дальнейшую обработку. Такой тип производства называется замкнутым, благодаря чему улучшается качество конечного продукта, а также снижается износ дробильных комплексов.

На третьем этапе дробления и при последующем просеве из общей массы оставшегося продукта выделяют фракцию 20-40 мм. На четвертом этапе из оставшихся кусков горной породы получают материал наиболее популярной фр 5-20 мм.

Процессы дробления и грохочения повторяются до тех пор, пока не будут получены все требуемые фракции. Фракция 0-5 мм, называемая также отсевом, хоть и является побочным продуктом при производстве, но также имеют свою ценность и пользуется достаточной популярностью у конечного потребителя.

1.4 Стержневые мельницы

Цилиндрические мельницы с центральной разгрузкой по своему устройству аналогичны. Длина стержневых мельниц обычно в полтора-два раза больше диаметра, чем шаровых аналогичного типа. По технологии разгрузки стержневых мельницы от измельченного продукта различают с центральной и периферической разгрузкой .

Большим достоинством стержневых мельниц является меньший износ футеровки что приводит к уменьшению затрат на перефутеровку мельницы и замене стержней и более низкая стоимость последних по сравнению с шарами. Стержневые мельницы применяют для дробления руды перед гравитационными и электромагнитными процессами обогащения или перед шаровыми мельницами.

Как правило, используют стержневую мельницу перед тем, как подать руду на шаровую мельницу. Помол в стержневой мельнице осуществляется грубый, с достаточно крупными вкраплениями в выдаваемом материале. Всю работу в мельнице подобного типа выполняют металлические стержни, длина которых достигает порядка 120 миллиметров.

Для наибольшего удобства загрузки мельница снабжена специальной металлической декой. Все инструменты мельницы и непосредственно сам корпус выполнены из высококачественной нержавеющей стали для того, что бы защитить руду от заражения, при попадании коррозии. Именно поэтому использование мельницы из нержавейки полностью исключает такую возможность [2].

Конструктивно мельница стержневого типа состоит из таких элементов, как барабан, в который непосредственно засыпают сырье. Выполнен барабан в виде полого цилиндра, изнутри он обкладывается специальными плитами для футеровки. Это делается для защиты поверхности барабана от преждевременного износа и трения материала о его стенки. Внутри барабан разграничивается специальной перегородкой, для отделения отсеков, где происходит тонкий и более грубый помол.

Принцип работы стержневой мельницы является довольно простым. Сырье загружается в отсек для загрузки и барабан начинает вращение. По ходу выполнения данной вращательной работы, уже измельченное сырье, посредство направляющих поступает ко второму отверстию, на выгрузку и таким образом весь цикл повторяется снова [2].

1.5 Шаровые мельницы

Широко применяются на горно-обогатительных предприятиях для измельчения полезных ископаемых. Процесс измельчения один из наиболее энергоемких процессов на обогатительных предприятиях, поэтому совершенствование технологии работы шаровых мельниц имеет важное практическое значение.

Во время эксплуатации шаровых мельниц футеровка, контактирующая с породой, подвергается значительному износу, вследствие чего она быстро выходит из строя. В настоящей работе рассмотрена возможность эффективного наклепа футеровки из стали в случае работы шаровой мельницы без породы и бомбардировки мелющими телами непосредственно футеровочных плит. Рассчитаны режимы работы мельницы, при котором наклеп будет происходить наиболее эффективно: найдены необходимые скорость вращения барабана мельницы, коэффициент загрузки шарами, время упрочняющей обработки, время эксплуатации мельницы между упрочняющими обработками.

Наклеп футеровки в предлагаемых режимах работы мельницы приведет к существенному увеличению её износостойкости, и, соответственно, к увеличению срока службы футеровки.

Принцип работы шаровой мельницы заключается в следующем. При определенной скорости вращения, мелющие тела увлекаются вращающимся барабаном, поднимаются до некоторой высоты, а затем падают, выполняя работу по измельчению материала ударным методом.

Вращение корпуса барабана также вызывает вращательные движения шаров вокруг своей оси, которые перетирают исходный продукт, оказавшийся между ними

Таким образом, при вращении корпуса шаровой мельницы, мелющие тела перекатываясь и падая, истирают обрабатываемый материал и оказывают на него разрушающие ударные воздействия [3].

По режиму работы мельницы делят на машины периодического и непрерывного действия; с вращающимся барабаном, вибрационные, центробежные и башенные.

В зависимости от способа разгрузки измельченного продукта различают мельницы с центральной разгрузкой и разгрузкой через решетку. У мельниц с центральной разгрузкой измельченный продукт удаляется свободным сливом через пустотелую разгрузочную цапфу. Для этого необходимо, чтобы уровень пульты в барабане был выше уровня нижней образующей разгрузочной цапфы. Поэтому мельницы с центральной разгрузкой называют иногда мельницами сливного типа или мельницами с высоким уровнем пульпы. У мельниц с разгрузкой через решетку имеется подъемное устройство, принудительно разгружающее измельченный продукт. Поэтому в мельницах такого типа уровень пульпы может быть ниже уровня разгрузочной цапфы. Мельницы с разгрузкой через решетку иногда называют мельницами с принудительной разгрузкой или мельницами с низким уровнем пульпы.

Цилиндрические шаровые мельницы могут быть использованы для измельчения мелковкрапленных руд перед гравитационным или электромагнитным обогащением. Галечные мельницы применяют в тех случаях, когда нельзя допустить даже ничтожных примесей железа в измельчаемом материале. Мельницы самоизмельчения в последние десятилетия внедряются в практику измельчения руд. Самоизмельчение успешно конкурирует с измельчением стальной средой и в некоторых случаях не только удешевляет процесс рудоподготовки, но и улучшает технологические показатели переработки руд [3].

1.6 Гравитационное обогащение

Гравитационное обогащение основано на различии скоростей падения частиц различной массы в жидкости. При этом используют аппараты, называемые отсадочными машинами, а способ обогащения - отсадкой.

Дробленую руду загружают на решетку, закрепленную в верхней части камеры, заполненной водой. Кривошипно-шатунный механизм сообщает диафрагме колебательные движения, благодаря чему периодически изменяется уровень воды. Когда диафрагма входит внутрь камеры, поток воды движется вверх через слой руды на решетке, взвешивая частички руды. При этом, скорость перемещения более легких (пустая порода) больше, чем более тяжелых зерен (полезный минерал). При движении потока вниз быстрее опускаются тяжелые зерна. В результате такого попеременного движения потока воды через слой руды происходит расслаивание его. В нижней части, ближе к решетке скапливаются тяжелые зерна концентрата, а в поверхностном слое - зерна пустой породы, которые смываются с решетки поверхностным слоем воды. В последние годы все шире применяют статическое гравитационное обогащение (в тяжелых суспензиях). Сущность способа заключается в том, что измельченную руду загружают в резервуар с жидкостью (суспензией), имеющей плотность больше плотности пустой породы, но ниже плотности рудного минерала. В этом случае пустая порода всплывает на поверхность жидкости, а зерна полезного минерала опускаются на дно резервуара. В качестве тяжелой жидкости обычно используют смесь воды с тонкоизмельченным ферросилицием [3].

1.7 Электромагнитное обогащение

Электромагнитное обогащение является наиболее распространенным способом обогащения железных руд. Способ основан на различии магнитных свойств железосодержащих минералов и частиц пустой породы, и заключается в том, что подготовленную соответствующим образом руду (измельченную до высокой степени тонкости) вводят в магнитное поле, под действием которого зерна, обладающие магнитными свойствами направляются в одну сторону, а немагнитные зерна выносятся из сферы действия магнитного поля в другую сторону.

Магнитное обогащение осуществляют в аппаратах, называемых магнитными сепараторами, в которых магнитное поле создается электромагнитами. По конструкции различают сепараторы барабанные, ленточные, шкивные, роликовые, кольцевые. Наибольшее распространение получили барабанные сепараторы.

Магнитное обогащение железных руд может осуществляться методами мокрой и сухой магнитной сепарации. Предпочтение обычно отдается мокрой магнитной сепарации, так как при этом устраняется пылеобразование [3].

Схема барабанного электромагнитного сепаратора для обогащения руд в водной среде:

· электромагнит, закрепленный неподвижно внутри пустотелого барабана, создает магнитное поле на поверхности левой части барабана;

· магнитные частицы концентрата притягиваются под действием этого поля к поверхности барабана, а затем извлекаются из пульпы;

· при помощи скрепка и водяной форсунки концентрат отделяется от поверхности барабана вне зоны действия магнитного поля,немагнитные частицы пустой породы удаляются из сепаратора потоком воды.

Магнитную сепарацию принципиально можно применять для всех железорудных минералов, но эффективных результатов можно достичь лишь при сепарации сильномагнитных руд. Для слабомагнитных руд обычно применяется магнетизирующий обжиг с целью повышения их магнитной восприимчивости. Магнетизирующий обжиг представляет собой восстановление оксида железа в магнитный оксид (магнетит). Обжиг проводят в восстановительной атмосфере при сжигании топлива, с использованием оксида углерода и водорода в качестве восстановителя.

1.8 Флотация

Флотация применяется при обогащении окисленных железных руд. Метод основан на распределении зерен полезного минерала и пустой породы, обладающих различной смачиваемостью водой. Сущность метода состоит в следующем. В заполненную водой емкость с добавкой специальных реактивов вдувается снизу воздух, который в виде мелких пузырьков поднимается к поверхности. В емкость непрерывно засыпается мелкоизмельченная руда. При этом происходит множество контактов пузырей воздуха с частицами руды. Пузыри воздуха прикрепляются к зернам плохо смачиваемой (гидрофобной) поверхности и увлекают их вверх. Сцепление между пузырями воздуха и хорошо смачиваемыми (гидрофильными) частицами отсутствует и они опускаются на дно емкости [4].

Флотацию применяют в основном для обогащения руд цветных металлов. В черной металлургии флотацию используют для флотационной доводки железорудных концентратов, а также для доизвлечения металла из хвостов после магнитного и гравитационного обогащения. Длительное время применение флотации сдерживала дороговизна флотационных реагентов, а также сложность очистки сточных вод. С получением дешевых флотационных реагентов и совершенствованием способов очистки сточных вод применение флотации расширилось [4].

1.9 Усреднение железной руды

Состав рудных месторождений в большинстве случаев не однороден. Участки богатой руды перемежаются с более бедной. Поэтому, добываемые на одном месторождении руды, имеют непостоянный химико-минералогический состав.

Иногда, колебания содержания железа в руде достигает ± 10%. Колебания содержания основных компонентов руды затрудняют их дальнейшую переработку. При использовании неусредненных железных руд невозможно получить чугун постоянного химического состава, и плавку необходимо вести с перерасходом кокса. На современных рудоподготовительных предприятиях усреднение является обязательной операцией, при которой обеспечиваются отклонение по содержанию железа в шихте в пределах ± 0,3 - 0,5%.

Усреднение представляет собой перемешивание большой массы рудного материала. Обычно эта операция производится в штабелях, расположенных на усреднительных складах. Емкость штабелей может составлять до 100 тысяч тонн. Усреднительный склад имеет два штабеля, один из которых формируется путем загрузки материала параллельными слоями, расположенными обычно горизонтально, а другой служит, для отгрузки материла в переработку. Отгрузка или забор осуществляется тоже слоями, но в направлении перпендикулярном расположению слоев, формирующих штабель. Каждая порция при заборе материала, включающая все формирующие слои, имеет состав, равный среднему составу материала всего штабеля [4].

Заключение

Весь комплекс процессов по обогащению руд полезных ископаемых особенно важен в современной деятельности человека, так, как только после обогащения извлеченные из недр ископаемые становятся полезными. И сегодня является фундаментом созидания, основным материалом, которым пользуется человек. Если проследить весь ход истории, то легко заметить, что с ростом цивилизации, повышением благосостояния общества увеличивается потребность в металле.

На предприятиях этой отрасли решаются вопросы поиска и разведки месторождений руд, и др. полезных ископаемых, применяемых на производстве, добычи и обогащения рудного сырья, получения чистых металлов и сопутствующей товарной продукции производства сплавов, литья и обработки давлением различных металлических материалов.

Список литературы

1.Библиофон [Цех обогащения фабрики для переработки железной руды] Электронный источник: https://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=796574

2.Metalspace [Доменная плавка: подготовка железных руд] Электронный источник: https://metalspace.ru/education-career/osnovy-metallurgii/domennaya-pech/391-domennaya-plavka-podgotovka-zheleznykh-rud.html

3.Stalevarim [Концентрат железной руды - основа современной металлургии] Электронный источникhttp://stalevarim.ru/pub/kontsentrat-zheleznoy-rudy-osnova-sovremennoy-metallurgii/

4.Allbest [Железные руды. Общая характеристика] Электронный источник:https://knowledge.allbest.ru/manufacture/3c0a65625b3bc78a5c53b89521206c37_0.html

Размещено на Allbest.ru