Подготовка рудных материалов

Министерство образования  Российской Федерации

Южно-Уральский государственный  университет

Факультет: « Физико-металлургический »

Кафедра: « Литейное производство черных и цветных металлов »

 

 

 

 

 

Реферат

По металлургии цветных металлов»

Тема реферата: « Подготовка рудных материалов »

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент гр.ФМ-366

К.С. Якшимбетова

Проверил: доцент каф.ЛП

Б.А. Кулаков

 

 

 

 

 

 

Челябинск 2013

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………3

1. Добыча руд………………………………………5

2. Дробление, измельчение руд…………………...7

 3. Грохочение и классификация руд……………..11

4. Способы обогащения  руд………………………14

5. Обжиг концентратов……………………………22

6. Окускование концентратов ……………………23

7. Топливо и огнеупоры…………………………...39

 Библиографический список……………………….45

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Источником получения металлов и многих видов минерального и химического сырья, а также строительных материалов являются полезные ископаемые и, в частности, руды черных и цветных металлов.

Содержание металлов в рудах черных и цветных металлов колеблется в весьма широких пределах.

Непосредственной плавке с целью получения металла  подвергается не только небольшая часть  железных, никелевых, марганцевых и  некоторых других руд. С повышением плавки чугуна, стали и других металлов запасы богатых руд уменьшаются  и количество руд, подвергающихся непосредственной плавке, с каждым годом понимается. Для обеспечения выплавки чугуна в необходимых размерах в эксплуатацию вводятся месторождения бедных руд, количество которых с каждым годом возрастает.

Бедные руды могут  подвергаться непосредственной плавке, т.к не удовлетворяют требованиям металлургического передела по содержанию железа и вредных примесей. Такое же положение создаётся и с другими рудами, до сих пор подвергаемыми непосредственному металлургическому переделу.

Подавляющее большинство руд цветных, редких и благородных металлов отличается особенно низким и неравномерным содержанием металлов, и поэтому они не могут подвергаться непосредственной плавке или иному способу переработки для извлечения металлов. Для того, чтобы руда была экономично и эффективно использована для получения из нее металла, современная металлургия предъявляет к руде высокие требования по содержанию металлов и вредных примесей. Удовлетворение этих требований в большинстве случаев успешно достигается путем предварительной ее подготовки и обогащения, имеющих целью получения металлургического сырья нужной крупности, оптимального содержания полезных компонентов при минимальном содержании вредных примесей. Металлы в рудах представлены минералами, являющимися природными химическими соединителями металлов с другими элементами.

При содержании в руде одного полезного минерала повышение  его концентрации достигается путем измельчения руды, отделения полезного минерала от пустой породы и удаления ее из общей рудной смеси. При содержании в руде нескольких минералов, которые не могут подвергаться совместной металлургической или химической переработке с целью извлечения металлов осуществляется за счет отделения их от пустой породы, удаления пустой породы из общей рудной массы и выделения каждого минерала в отдельные продукты. Процессы концентрации определенных минералов в продуктах механической переработки полезных ископаемых в технике называются процессами обогащения.

В процессе обогащения руд  одновременно решается задача удаления из обогащенных продуктов вредных примесей, присутствие которых ухудшает качество выплавляемых металлов или делает их непригодными для применения в промышленности.

Цель обогащенной руды состоит в том, чтобы отделить полезные минералы от минералов пустой породы и вредных примесей и сконцентрировать их в отдельных продуктах, пригодных для металлургической или химической переработки.

Процессы обогащения являются промежуточным звеном между добычей руд из недр земли и получением из них металлов. Помимо удовлетворения металлургических требований, удаление пустой породы при обогащении руд приводит к снижению транспортных расходов на перевозку сырья на металлургические заводы и удешевляет стоимость выплавки металлов. При плавке обогащенных продуктов снижаются потери металлов и повышаются показатели металлургического передела.

Отличие процессов обогащения от металлургической или химической переработки руд заключается в том, что обогащение основано на различиях физических и химических свойств минералов, концентрации которых осуществляется в их природном состоянии без изменения химического состава. В процессе металлургической или химической переработки происходит концентрация металлов, связанная с разложением минералов на химические элементы.

Применение процессов обогащения позволяет с выгодой использовать более бедные руды и способствует расширению рудных ресурсов в стране.

Руда, добытая из месторождения, состоит из кусков различной крупности. Куски руды представляют сростки  полезных минералов с сопутствующими рудными и нерудными минералами. Перед выбором того или иного методы обогащения руды необходимо детальное изучение вещественного состава полезного ископаемого, т.е химического состава (содержания химических элементов в руде), минералогического состава (содержания минералов, их форы, размеров и взаимного прорастания), гранулометрического состава (распределения полезного минерала по крупности в исходном продукте и в продуктах дробления, измельчения и классификации), физических свойств минералов, входящих в состав полезного ископаемого (твердости, удельного веса, магнитных свойств и др.), а также знание условий его добычи и транспортирования к месту обогащения – обогатительной фабрике.

Изучение перечисленных  факторов начинается еще в процессах  разведки и продолжается весь период эксплуатации месторождения с целью непрерывного совершенствования техники и повышения показателей обогащения.

Цель работы: ознакомление с технологиями, оборудованием, его  конструкцией и принципом работы.

1. Добыча руд

Для производства черных и цветных металлов применяют различные сырые материалы, являющиеся полезными ископаемыми, или специально приготовленные материалы, а также отходы металлургического производства.

К сырым материалам металлургического  производства прежде всего относят  руды, топливо и флюсы. Необходимо уточнить, что понимают под рудой. Руда представляет собой полезное ископаемое, добываемое из недр земли. Это — горная порода или минеральное вещество, из которого при данном уровне развития техники экономически целесообразно извлекать металлы или их соединения. Такая экономическая целесообразность прежде всего определяется содержанием ценных металлов в минеральном веществе, т.е. так называемым браковочным пределом по извлекаемому металлу. Браковочный предел даже для одного и того же металла различен, например для железа он составляет 30—60 %, меди 3—5, никеля 0,3—1,0, а для молибдена 0,005-0,02 %.

Величина браковочного предела по содержанию ценного металла  зависит от физических свойств и  химического состава горной породы, а также условий ее добычи.

По мере развития техники  указанные пределы постепенно снижаются  и переработке подвергают все  более бедные руды.

Руды обычно называют по одному или нескольким металлам, содержащимся в них, например железные, медные, алюминиевые и марганцевые или медно-никелевые, медно-кобальто-никелевые и др.

Запасы руд того или  иного месторождения делят в  зависимости от степени их изученности на несколько категорий, обозначаемых буквами латинского алфавита: А, В и С.

К категории А относят  запасы, вполне установленные и опробованные детальными разведками. К категории В относят запасы, количество которых достаточно точно выявлено разведками, но границы рудных тел установлены еще недостаточно определенно. К категории С относят запасы, выявленные  по  естественным  обнажениям  и геофизическим данным.

Категорию С разделяют  на С_х - недостаточно изученные и С₂— прогнозные. Общими балансовыми запасами называют сумму запасов

А + В + С = А + В + С, + С₂.

Руды приходится специально подготавливать — дробить, обогащать, окусковывать и усреднять.

2. Дробление и измельчение руд

Крупность добываемых руд  в естественном виде очень различна. При открытой добыче размер отдельных кусков достигает 1000—1200 мм, а при подземной 300—800 мм.

Для дальнейшего использования руда такой крупности должна быть предварительно подвергнута дроблению. Дробление представляет собой процесс уменьшения размера кусков твердого материала его разрушением под действием внешних сил и имеет целью придание кускам материала определенной крупности.

Размер крупности кусков дробленой руды определяется способом ее дальнейшей переработки и типом  руды. Для доменной плавки верхний предел крупности кусков руды составляет 40—100 мм, Для мартеновской плавки 20—40 мм, для агломерации 6—10 мм, а для обогащения в ряде случаев требуется   получение   материала   крупностью   менее   0,1 мм.   Чем тоньше измельчена руда, тем полнее рудные зерна могут быть отделены от пустой породы в процессе обогащения. Поэтому дробление часто дополняют измельчением руды.

Дробление и измельчение  руды— энергоемкий и дорогостоящий процесс.

На обогатительных фабриках стоимость процесса дробления и  измельчения руды составляет от 35 до 70 % от расходов на весь цикл обогащения, а стоимость дробильных устройств достигает 60 % стоимости оборудования фабрики. Поэтому всегда желательно соблюдать принцип

"не дробить ничего  лишнего", т.е. дробить руду  только до нужных размеров  и только в    необходимом    количестве.

Для выполнения этого  принципа процесс дробления руды разделяют на несколько стадий и перед каждой из них проводят классификацию (рассев) с целью выделения готовых по размеру кусков и мелочи, чтобы не подвергать их повторному дроблению.

Обычно различают  следующие стадии дробления: крупное дробление — от кусков размером 1200 мм до получения кусков размером 100—350 мм; среднее дробление — от 100—350 до 40-60 мм и мелкое дробление - от 40—60 до 6—25 мм; измельчение — от 6—25 до 1 мм; тонкое измельчение — менее 1 мм. Крупное, среднее и мелкое дробление осуществляют в аппаратах, называемых дробилками, а измельчение — в мельницах. Дробление можно выполнять следующими методами: раздавливанием, истиранием, раскалыванием, ударом и сочетанием перечисленных выше способов (см. рис. 2).

 

Рис. 2. Схематическое изображение основных способов дробления:

 

 

а — раздавливание;

 б — истирание; 

 в —   раскалывание; 

 г — удар

 

 

 

 

 

Основные типы применяемых  дробилок представлены на рис. 3.  

Щековые   дробилки   служат   для   крупного   и   среднего

дробления.

Схема одной из разновидностей щековых дробилок показана на рис. 3, а. Дробимую руду загружают сверху в зазор между неподвижной щекой 1 и подвижной 2, подвешенной на оси 3. Привод дробилки через шкив  4 врашает эксцентриковый вал 5, при этом шатун б двигается вверх-вниз. При подъеме шатуна распорные плиты 8 нажимают на подвижную щеку 2, она сближается с неподвижной и происходит дробление кусков руды; при опускании шатуна подвижная щека отходит назад под воздействием пружины 7 и тяги 9, и через зазор между щеками снизу высыпается дробленая руда. Производительность щековых дробилок составляет 10-700 т/ч.

В конусных дробилках (рис. 3, б) основными рабочими элементами являются неподвижный 11 и подвижный 12 конусы, в зазор между которыми сверху засыпают дробимую руду.

Верх вала 14 подвижного конуса закреплен в шарнире 13, а его нижней части придают с помощью приводного вала 15, зубчатой передачи 16 и эксцентрика 10 вращательное движение. Подвижный конус при этом перекатывается по внутренней  поверхности  неподвижного  конуса  и  в  месте сближения конусов происходит дробление кусков, а с противоположной стороны через кольцевую щель просыпается дробленый продукт.

Конусные дробилки применяются  для крупного, среднего и мелкого  дробления. Производительность дробилок крупного дробления составляет 150-2300 м³/ч, среднего — от 8 до 580м³/ч, мелкого- от 24 до 260м³/ч.

Молотковые дробилки (рис. 3, в) применяют для крупного, среднего и мелкого дробления мягких и средних по твердости пород. Дробилка состоит из корпуса, внутри которого закреплены массивные отбойные плиты 17. В опорах конуса установлен вращающийся с большой скоростью вал 19 с насаженными на него несколькими дисками 18, на которых шарнирно закреплены стальные молотки (билы) 20. Дробление происходит в результате ударов, наносимых кускам материала молотками; выдача дробленой руды происходит через отверстия колосниковой решетки 21. Производительность молотковых дробилок достигает 1500 т/ч и более.

Валковые дробилки применяют  для среднего и мелкого дробления  пород средней крепости. Чаще применяют двух- и четырехвалковые дробилки. В двухвалковой дробилке (рис. 3, г) дробление происходит между двумя вращающимися палками 23; оба валка приводные, один из них закреплен в раме 22 жестко, второй— подвижный и прижимается к неподвижному пружиной 24 либо гидравлическим, либо пневмогидравлическим устройством. Валки бывают гладкими и иногда рифлеными и зубчатыми.

Для тонкого измельчения  руд применяют шаровые мельницы и в последнее время мельницы бесшарового помола. Шаровая мельница (рис. 4, а) представляет собой вращаемый через убчатый венец 5 футерованный плитами из износостойкой стали барабан 4 с полыми цапфами 2. Барабан почти наполовину заполнен чугунными или стальными шарами 3. Куски руды вместе с водой подают в цапфу через устройство /, в Ьарабане куски, испытывая удары падающих шаров, раскалываются, раздавливаются и истираются; измельченный продукт с водой (пульпа) выдается через противоположную цапфу барабана. Производительность крупных шаровых мельниц достигает 150-200 т/сут.

На рис. 4, б показана мельница бесшарового помола типа Лэрофол".

 

Крупные и мелкие куски  руды вместе со сжатым воздухом вводят через питатель 2 во вращающийся  барабан 1. Крупные куски играют роль дробящих шаров; измельченный продукт уносится воздухом через пустотелую цапфу в шахту выдачи 3, а затем скапливается в пылеуловителях.