книги / Металлургия черных и цветных металлов

Гравитационное обогащение основано на различных скоро­ стях падения частиц минералов в восходящей струе воды илй воздуха. Основные методы: отсадка, концентрация на сотряса­ тельных столах, разделение в тяжелых суспензиях. Отсадка послойно выделяет на дно сосуда выпадающие из пульпы мине­ ралы по их плотностям. Отсадочная машина (рис. 1.6) представ­ ляет собой емкость с жидкостью, ниже уровня которой нахо-

чем в предыдущей. Пульпа из загрузочной камеры последова­ тельно проходит камеры и сливается в желоб. Поршни рабо­ тают при 100—300 ходах в минуту, с амплитудой 0,5—8 см, создают пульсирующий поток. Оседающие тяжелые зерна па­ дают вниз, проходят через поры постели, а также ячейки ре­ шетки и собираются на дне камер, откуда периодически выгру­ жаются. Более легкие зерна уносятся потоком. Производитель­ ность машин этого типа от 10 до 40 т руды в сутки на 1 м2

Рис. 1.7. Схемы флотационных машин:

Рис. 1.8.'С^ема ленточного магнитного сепаратора:

площади решетки. В последнее время получили распростране­ ние высокопроизводительные, компактные, высокочастотные машины, работающие при 1500—4000 вибраций в минуту. В пульсирующих машинах создается постоянно направленный пульсирующий поток при частоте до 600 импульсов в минуту. Отсадка в пульсирующем потоке имеет высокие качества при малых затратах энергии. Обогащение бедных руд с 16—45 % Fe дает концентрат с 60—65 % Fe (извлечение 75—91 %).

Флотацию широко применяют для обогащения руд цветных и редких металлов, а последнее время и для железных. Флотация основана на различии поверхностных свойств отдельных мине­ ралов; что позволяет селективно выделить их на поверхность в виде минерализованной пены, пленки или слоя. К пульпе до­ бавляют флотационные реагенты и агитируют воздухом или га­ зом (рис. 1.7). Пузырьки прикрепляются к зернам тех минералов,

Рис. 1.9. Схема барабанного магнитного сепаратора с постоянными неподвижными

смывной воды

которые под действием флотационных реагентов трудно смачи­ ваются или совсем не смачиваются. Флотационные реагенты-со­ биратели обычно высокомолекулярные органические соединения (соли ксантогеновой и карбоновой кислот и др.). Собиратели закрепляются на поверхности минералов определенного состава и кристаллической .решетки. Добавлением веществ — пенообра­ зователей (мыла, ма£ла, смолы) создают устойчивую пену, на которой удерживаются всплывающие минералы. Собиратели и пенообразователи — поверхностно-активные вещества, они сор­ бируются на поверхности раздела. Концентрация их на границе раздела значительна при малой в пульпе, поэтому расход фло­ тационных реагентов очень низкий и составляет 50—300 г на 1 т руды. Минералы, близкие по составу, например сульфиды меди, свинца, цинка, почти одинаково взаимодействуют с собирате­ лями, поэтому в одинаковой степени переходят в пену. Для се­ лективного флотирования применяют депрессоры — химические реагенты, образующие на частйцах определенных минералов пленку, не способную взаимодействовать с собирателями. Бла­ годаря этому в пену переводятся определенные минералы, после чего можно флотировать ранее подавленные минералы. Для этого в пульпу вводят активаторы, которые разрушают пленки, ранее созданные депрессором, так что минерал становится спо­ собным взаимодействовать с собирателем.

Флотация окисленных и частично окисленных железных руд с помощью окисленного керосина как собирателя из руды с со­ держанием 37—41 % Fe дает концентрат с 55,3—60,5 % Fe при извлечении железа 78—92,2 %. Железистые минералы флоти­ руют под воздействием реагентов— нафтеновой и олеиновой кислот, олеата натрия, жидкого стекла; в последнее время успешно применяют окисленный керосин. Для флотации мар­ ганцевых руд применяют олеиновую кислоту, соевое масло, мыло, растворимое стекло.

Магнитное обогащение основано на различии в магнитной проницаемости минералов. Электромагнитному обогащению под­ вергают главным образом магнитные железняки. Магнитную сепарацию применяют к обогащению сульфидных медно-никеле­ вых руд. Никельсодержащие минералы пентлантид (Ni, Fe)S и пирротин имеют слабо магнитные свойства, сопровождающий их магнетит магнитен. Халькопирит, содержащийся в рудах, не магнитен, но тесно ассоциирован с магнитными минералами и увлекается магнитным полем вместе с ними. После дробления магнитным сепаратором материал разделяют на слабо магнит­ ную массу и пустую породу. Пустую породу повторно дробят и. пропускают через более сильный магнитный сепаратор вторично. Операцию повторяют до трех раз, получая «хвосты», содержа­ щие мало никеля. Хвосты магнитной сепарации и бедные тонко вкрапленные медно-никелевые руды обогащают флотацией. Маг­

Руда/000-0мм

Л/м5хет/00 250-Рмм

Г/?0Х0</0000

— I

+/00ММ

/00-0ММ

4/Т00Х0М00#0 /00-0мм

" " ' " ?-------------

Рнс. 1.11. Технологическая схема обогащения бедЦь|х мап1стптов (сер­

нистых р>д)

измельчения. Исследования и практика Показывают, ЧТо выде­

все выше. Высокие затраты на обогащение увличивают их долю в эксплуатационных и капитальных расходах по производству чугуна и на каком-то уровне могут не оправдаться увеличением производительности. Предельное содержание железа в концент­ рате, выше которого обогащение становится неэффективным, является оптимальной глубиной обогащения, которая, по дан­ ным десяти заводов, составляет от 61,0 до 68,0 %.

В последнее время широко распространен высокопроизводи­ тельный метод обогащения в тяжелых суспензиях, особенно пригодный для крупновкрапленных оксидных руд. Это гравита­ ционный. метод обогащения в среде с плотностью больше плот­ ности легкого минерала и меньше тяжелого. В этой среде лег­ кие минералы поднимаются на поверхность, тяжелые концент­ рируются на дне. В этом виде обогащения разделение не зависит от крупности материала. В качестве тяжелой жидкости приме­ няют взвеси (суспензии) тонких порошков твердых веществ (магнетита, ферросилиция и т. п.). После разделения необхо­

димы очистка продуктов от утяжелителя и регенерации послед­ него.

§ 3. Обогащение марганцевых руд

Обогащение оксидных руд Никопольского месторождения пер­ воначально ограничивалось мокрым механическим. С пониже­ нием содержания марганца в руде схема обогащения усложни­ лась магнитной сепарацией. Дальнейшее повышение извлечения марганца в товарную продукцию происходит за счет возврат­ ной^ магнитной сепарации и вовлечения в переработку флота­ цией части шламов. Следует заметить, что применение пенной сепарации для шламов крупностью < 0,02 позволит повысить извлечение марганца в концентрат на 18,5 % по сравнению

сфлотацией.

Врезультате обогащения выделяются концентраты высших сортов А и I и низших II, III. Для выплавки ферромарганца и силикомарганца можно применять* концентрат сорта А, осталь­ ные концентраты следует подвергнуть дефосфорации. Одним из способов дефосфорации концентратов является металлургиче­ ский, заключающийся в том, что концентраты плавят в электро­ печи для получения передельного шлака. Во время плавки фос­ фор переходит в попутный феррофосфор. Извлечение фосфора составляет 70 %. Получают низкофосфористый шлак с пони­ женным отношением Р:М п, который подшихтовывают марган­ цевым концентратом для получения силикомарганца. Способ применяют.в настоящее время, но он не может считаться опти­ мальным. Его отрицательная сторона в том, что на подготови­ тельные операции задалживается электропечь и с увеличением производства будет накапливаться попутный металл — ферро­ фосфор с невозможностью его утилизации.

Ближайшей задачей повышения извлечения марганца и по­ лучения низкофосфористых концентратов является освоение пен­ ной сепарации, селективной флотации, магнитной сепарации, флотации шламов и новых методов дефосфорации. В марганце­ вых рудах порода и фосфаты находятся в тонко рассеянном со­ стоянии и трудно или даже совсем не вскрываются даже при тонком измельчении. В связи с этим глубокое обогащение и дефосфорация могут быть осуществлены гидрометаллургиче­

сид углерода; частично — вредные примеси: сера и мышьяк. Для последующего магнитного обогащения железорудные материалы подвергают магнетизирующему обжигу. Обжиг карбонатных Марганцевых руд повышает содержание в них марганца на 7— 8 %. Обжиг производят в шахтных печах, цилиндрических, вра­ щающихся, многоподовых печах и печах кипящего слоя. В шахт­ ных печах высотой до 15 м руду загружают пословно с топли­ вом, в результате горения которого и происходит обжиг. Обжиг может быть за счет сжигания газообразного топлива. Шахтные печи выгоднее вращающихся: расход тепла на 1 т сырья во

5 %. Шахтные печи дешевле по эксплуатационным расходам и капиталовложениям. Для магнетизирующего обжига могут применяться вращающиеся и многоподовые печи. Последние применяют для обжига сульфидных руд. Многоподовые печи (рис. 1.12) имеют вертикальный металлический кожух, футеро­ ванный огнеупорами. В печи имеются 10—12 подов, верхние пода для подогрева материалов, нижние для охлаждения (мо­ жет быть специальное охлаждение). Через печь по оси проходит полый охлаждаемый вертикальный вал, на коромыслах которого насажены грабли. Обжигаемый материал гребками перемеща­ ется по поду к центральному или крайнему перегрузочному от­ верстию. Навстречу материалам движется образующийся при обжиге газ. Воздух для окисления поступает через воздушные окна. Печь имеет три зоны: подогрев руды /, обжиг // и охлаж­ дение III. При обжиге сульфидных руд осуществляется разло­ жение пирита. Окисление серы и сульфидов:

S2+ 20а = 2S02; 4FeS2+ 5,502 = Fe2Os+ 4S02;

2FeS + 3,502 = Fe20 3+ 2S02; 2CuFeS2+ 602 = Fe20 3+ Cu20 + 4S02;