9. Требования, предъявляемые к железным рудам

Железными рудами называются такие природные соединения, содержащее

железо, которое возможно извлечь экономически выгодным способом.

Экономическая целесообразность лежит в основе выплавки металла.

Железная руда представляет собой горную породу, в которой наряду с

окислами железа находятся различные соединения, главным образом кремнезем

(SiO2), глинозем (Al2O3), окись кальция (СаО) и окись магния (MgO). Эти

соединения образуют так называемую пустую породу. Железные руды содержат

также вредные примеси (серу, фосфор и др.). Руды, содержащие свыше 20%

железа (раньше – 50% железа), называются богатыми, до 20% железа – бедными. В зависимости от вида окислов железа руды подразделяются на красный, магнитный, бурый и шпатовый железняки.

Красный железняк (гематит) содержит железо в виде безводной окиси Fe2O3.

Пустая порода состоит главным образом из кремнезема SiO2 и известняка CaCO3. Красные железняки являются основными в нашей стране железными рудами по мощности месторождений и по количеству выплавляемого из них чугуна. Они отличаются хорошей восстановимостью железа и содержат мало вредных примесей (S и Р).Магнитный железняк (магнетит) содержит железо в виде окисла Fe3O4 и обладает высокими магнитными свойствами. Он встречается как в чистом виде (в г. Магнитогорске – гора магнитная), так и с примесями серы (железный колчедан) или фосфора (апатиты). Пустая порода состоит преимущественно из SiO2Бурый железняк содержит в себе водную окись железа 2Fe2O3 x 3H2O; железа в нем около 20%. Пустая порода имеет разнообразный состав, содержит серу и фосфор.

Шпатовый железняк (сидерит) содержит железо (30 – 40%) в виде карбоната.

FeCO3. В состав пустой породы входят SiO2, Al2O3, MgO.Руда, идущая для плавки в доменных печах, должна удовлетворять

следующим требованиям: 1) максимальное содержание железа; 2) минимальное

содержание вредных примесей – S и P; 3) легкая восстановимость; 4) достаточная пористость; 5) надлежащий химический состав пустой породы; 6) обогатимость.Первое требование очевидно, так как увеличение количества руды, загружаемой в доменную печь, повышает стоимость чугуна. Второе требование вызывается тем, что сера и фосфор отрицательно влияют на качество чугуна: сера сообщает ему красноломкость, а фосфор – хладноломкость.Восстановимость руды определяется количеством тепла, необходимого для восстановления из нее железа, а это зависит от природы окислов железа, входящих в руду. Чем плотнее и менее пориста руда, тем она труднее восстановима. Наиболее легко восстановим окисел железа, входящий в бурый железняк, более трудно восстанавливается железо в магнитном железняке Пористость руды уменьшает расход топлива, так как при наличии каналов внутри руды газы приходят в соприкосновение с большей поверхностью, и процесс восстановления протекает быстрее. Пористость таких руд, как бурый и шпатовый железняк, значительно возрастает при нагреве.

Химический состав пустой породы может в сильной степени влиять на

условия ее расплавления. Так, пустая порода, известкового состава требует для

расплавления меньше топлива, чем пустая порода кремнистого состава. При

большом количестве кремнезема для получения легкоплавкого шлака

необходимо увеличить в шихте содержание известняка. А это приводит к

повышенному выходу шлака, увеличению расхода кокса и снижению

производительности печи