Исследование влияния параметров магнетизирующего обжига на извлечение железа в концентрат. Схема проведения опыта по магнетизирующему обжигу

Работа 1. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ

МАГНЕТИЗИРУЮЩЕГО ОБЖИГА НА ИЗВЛЕЧЕНИЕ

ЖЕЛЕЗА В КОНЦЕНТРАТ

Общие сведения

Наряду с легкообогатимыми магнетитовыми железными рудами в природе встречаются руды, в которых железо представлено немагнитными минералами (гематитом, гидроксидами и сидеритом). Такие руды практически не обогащаются, особенно при тонкой вкрапленности полезных минералов, так как традиционные способы обогащения (гравитационные и флотационные) в этом случае не эффективны.

Для обогащения таких руд предложен комбинированный способ, головной операцией которого является магнетизирующий обжиг - нагрев руды в присутствии какого-либо восстановителя. При этом немагнитные минералы железа переводятся в искусственный магнетит, который затем успешно выделяется магнитной сепарацией в полях невысокой напряженности (40-120 кА/м).

В качестве восстановителя при обжиге используются газообразные, жидкие или твердые продукты. Наиболее распро-
траненным восстановителем является углерод, который применяется в виде кокса или угля. Наиболее эффективный восстановитель- бурые угли.

При восстановлении оксидов в присутствии твердого углерода процесс можно рассматривать как двухстадийный:

С кинетической точки зрения следует считать, что в присутствии твердого восстановителя восстановление оксидов осуществляется в основном газообразным оксидом углерода.

Из диаграммы равновесия в системе Fe-C- О (рис.1) следует, что наиболее легко восстанавливается гематит до магнетита: для его восстановления достаточно уже нескольких процентов окиси углерода в газовой фазе. Кроме того, из диаграммы видно, что при магнетизирующем обжиге при температуре ниже 570 °С восстановление гематита должно протекать без образования немагнитного вьюстита (закиси железа). Однако в практических условиях при таких низких температурах восстановление идет крайне медленно. Наиболее действенным фактором интенсификации процесса является именно повышение тем-

пературы обжига предел которой - начало размягчения и спекания (для большинства руд - около 1000 °С).

Восстановление оксидов железа при обжиге протекает ступенчато: при Т< 570 °С и Т> 570 °С соответственно

Для оценки качества восстановительного магнетизирующего обжига принят показатель где Fe²⁺, Fe_мет , Fe_общ - содержание двухвалентного, металлического и общего железа в огарке соответственно, %.

Содержания двухвалентного, металлического и общего железа определяются химическим анализом. При такой оценке соединения железа по степени 'восстановления характеризуются следующими значениями, %: Fe₂O₃ - 0; Fe₃O₄ - 11,1; FeO - 33,3; Fe_мет-100.

Для большинства окисленных руд наиболее высокие показатели получаются при обогащении обожженной руды, имеющей степень восстановления несколько выше, чем у химически чистого магнетита.

Магнетизация железных руд восстановительным обжигом проводится на. многих предприятиях, например на Криворожском, и Л Исаковском ГОКах. Обжиг осуществляется во вращающихся трубчатых печах или печах кипящего слоя. Извлечение железа в концентрат магнитного обогащения составляет 65-75%.

Задачей настоящей работы является экспериментальное нахождение оптимальных параметров (время, температура и расход твердого восстановителя) восстановительного обжига, обеспечивающих максимальное извлечение железа при обогащении гематитовой руды.

Порядок выполнения работы (рис.2)

Взвешивают исходную навеску гематитовой руды - 40 г. Эта руда содержит 30% гематита. Определяют содержание магнитного железа в руде на приборе «Магнит-6». Для этого заполняют рудой пластмассовый стаканчик до уровня, превышающего край измерительного гнезда .на 4-5 мм. Перед измерением стаканчик 3-4 раза встряхивают для более плотной упаковки материала. Результаты измерений фиксируют.

Зная содержание гематита- в руде, рассчитывают количество кокса, необходимое для восстановления гематита- по. реакции

При расчете следует учесть, что. активность кокса - 90 %, а избыток кокса принять 250-1000 % (задается преподавателем) от стехиометрически необходимого.

Рассчитанное количество кокса взвешивают на аналитических весах и тщательно перемешивают с исходной рудой в фарфоровой ступке.

Приготовленную шихту переносят в алундовый тигель, закрывают .фарфоровой крышкой и помещают в муфель.

Время и температура обжига задастся преподавателем.

По окончании обжига тигель извлекают из печи, остужают, а затем огарок разгружают в фарфоровую ступку. После тщательного перемешивания взвешивают и вновь определяют содержание магнитного железа на приборе «Магнит-6».

Затем огарок подвергают магнитному обогащению на мокром трубчатом магнитном сепараторе. Силу тока на сепараторе устанавливают 1 А, что соответствует напряженности магнитного поля 80 кА/м (1000 эрстед).

При проведении магнитной сепарации необходимо поддерживать постоянный уровень воды в стеклянной трубке сепаратора. Он должен быть несколько выше (па 2-3 см) полюсов магнита.