Устаткування для термохімічних способів збагачення.

Термохімічні способи збагачення передбачають різні види випалу, застосовувані при переробці руд, метою яких є дисоціація (розкладання) мінералу, окислювання або відновлення металу, зміна властивостей або хімічного складу матеріалу для наступного використання інших способів збагачення.

Випалом називається термічний процес взаємодії твердих і газоподібних речовин (або тільки твердих) без утворення рідких фаз із метою зміни хімічного складу випалювального матеріалу.

Застосовується для попередньої підготовки руд і концентратів перед гідрометалургійним переділом або в схемах збагачення.

Відомі різні види випалу - випал з термічною дисоціацією мінералів, що витягаються, окисний, відбудовний, спікальний випал. У результаті процесів здійснюється розкладання з'єднань металів до їхніх водорозчинних окисів з наступним видаленням їх водою, переведення немагнітних і слабомагнітних окислів металів у сильномагнітні з подальшою магнітною сепарацією, перетворення одних з'єднань в інші з метою використання флотаційних і гравітаційно-флотаційних способів збагачення.

Термохімічні процеси широко застосовуються для збагачення руд кольорових і чорних металів.

Наприклад, для підвищення технологічних показників магнітної сепарації слабомагнітних мінералів руд чорних металів на збагачувальних фабриках застосовують магнетизуючий, відбудовний або відновно-окисний випали.

Магнетизуючий випал – процес термічної обробки окислених залізних і карбонатних марганцевих руд з метою переведення немагнітних і слабомагнітних мінералів у магнітні. Штучно отримані магнетит і маггеміт мають магнітну сприйнятливість, що незначно поступається магнітної сприйнятливості природних мінералів.

Відбудовний випал – відновлення гематиту й перетворення його в магнетит.

Відновно-окисний випал – відновлення гематиту до магнетиту й наступне окислювання до магнітного різновиду маггеміта.

Використовуються різні види палива (відновлювачів): тверді - кокс, антрацит, буре вугілля; газоподібні - доменні, генераторні, коксові, природний гази; рідкі - продукти перегонки нафти.

Крім зміни хімічного складу при випалі залізних руд і концентратів відбуваються зміни їхніх фізичних властивостей і зниження маси в результаті випару вологи. При цьому видаляються летучі речовини й шкідливі домішки: цинк, сірка, двоокис вуглецю, що приводить до поліпшення якості продуктів і підвищення вмісту в них заліза. Крім того, відбуваються спікання й окускування тонких і дрібних часток у великі агрегати, що дозволяє використовувати в доменному процесі тонкоподрібнені концентрати й колошниковий пил.

Наприклад, на збагачувальній фабриці ЦГОКа перед збагаченням руду обпалюють при температурі 800°С у відбудовній атмосфері СО. При цьому гематит переходить у магнетит за реакцією:

3Fe₂O₃+CO 2Fe₃O₄+CO_2.

При цьому співвідношення СО₂ і СО регулюють так, щоб магнетит надалі не перетворювався в слабомагнітний закис заліза за реакцією

Fe₃O₄+3СО 3Fe+CO₂.

Звичайно дотримуються співвідношення CO₂/CO = 2

Отриманий магнетит може бути легко й ефективно витягнутий постійними магнітами.

В якості устаткування для випалу застосовуються різні печі: багатоподові механічні, барабанні обертові, шахтні, для випалу в киплячому шарі й у зваженому стані, а також конвеєрні машини стрічкового типу (агломераційні машини).

На рис. 7.7 наведена схема трубчастої обертової печі, що складається з горизонтального барабана 1, футеро-ваного вогнетривкою цеглою й установленого під кутом 2-3º, опорних пристроїв, привода 6, топкової (розванта-жувальної) 4 і газовідвідної (завантажувальної) 3 головок.

Обертовий від привода на роликах барабан має усередині пороги й лопати для перемішування матеріалу й забезпечення кращого контакту матеріалу з газами.

Руда спочатку підігрівається в окисній атмосфері, потім, у наступній зоні, відновлюється газом до магнетиту, а в останній зоні охолоджується зустрічним потоком холодного газу. Обпалена руда вивантажується в холодильник для зниження температури.

Рис. 7.7. Трубчаста обертова піч:

1 - обертова піч; 2 – барабанний холодильник; 3, 4 – головки відповідно завантажувальна й розвантажувальна; 5 – отвір для відхідних газів; 6 – привод печі; 7 – вузол завантаження руди

З газами, що відходять, уноситься значна кількість пилу (до 10-12% маси завантажуваної руди), тому гази обов'язково спрямовуються на пиловловлення.

Діаметр обертових печей може досягати 5 м, довжина - 150 м.

Трубчасті обертові печі широко використовуються для відбудовного випалу мідних руд, магнетизуючого випалу руд чорних металів.

Останній процес виконується також у шахтних печах. У таких конструкціях через шар матеріалу, що рухається вниз, просмоктуються назустріч йому повітря й гарячі гази. Крупність матеріалу для забезпечення гарної газопроникності повинна бути в межах 10-50 мм.

Шахтна піч являє собою металеву камеру, футеровану вогнетривкою цеглою. По висоті піч має пережим, що розділяє її на дві частини: верхню - зону нагрівання й нижню - зону відновлення руди.

Руда в піч надходить із завантажувального бункера самопливом. Матеріал нагрівається у верхній частині печі теплом згоряння коксодоменного газу в топкових камерах. Руда відновлюється свіжим газом, що подається з низу печі через спеціальний розподільник, закритий зверху відбійником.

Печі відрізняються порівняно малою добовою продуктивністю (до 300-400 т) через властиву їм нерівномірність розподілу газу й пов'язану з нею нерівномірність випалу по перетині, що обмежують діаметр печі (звичайно він не перевищує 3 м).

Для інтенсифікації окислювально-відновлювальних процесів широко застосовується випал у киплячому шарі.

У печах киплячого шару здрібнена руда або концентрат підтримуються в псевдозрідненому стані газом, що надходить через численні отвори в газорозподільних решітках. При цьому завдяки безперервному перемішуванню матеріалу процеси, що відбуваються при випалі, значно інтенсифікуються й продуктивність таких печей істотно вище продуктивності багатоподових і барабанних конструкцій.

Дата добавления: 2015-08-18