Главным свойством, которое определяет металлургическую ценность железной руды, является содержание железа. По этому свойству железные руды делятся на очень богатые (больше 65% Fe), богатые (60-65% Fe), средние (45-60% Fe и бедные (меньше 45% Fe).

В практике доменного производства считается, что уменьшение содержания железа в шихте на 1% (абс.) приводит к увеличению удельных расходов кокса на 2,5-3% и приблизительно к такому же снижению производительности доменной печи.

Ранее использовали в доменном производстве агломерационные руды с содержанием железа 52-54% и кремнезема 16-18%, концентраты - с содержанием железа 63-65% и кремнезема 5-12%, что очень невыгодно экономически и вредно для природы. Дефицит кокса вынуждает повышать содержание железа в сырье.

За рубежом железорудное сырье с содержанием кремнезема больше 5% и соответственно железа меньше 67-68% неконкурентоспособно. Все шире распространяется производство концентратов для внедоменного получения металла - для металлизации с содержанием железа больше 69-70% и кремнезема меньше 2-3%, а также для изготовления металлических порошков - содержание железа больше 71% и шлакообразующих океидов меньше 1-0,2%.

Состав пустой породы влияет на металлургическую ценность железных руд через основность (СаО + MgO) : (Si02 + А1203), то есть отношение суммы основных оксидов к сумме кислых. Чем ближе оно к основности доменного шлака, тем большая ценность руды, потому что уменьшается расход флюса и соответственно выход шлака, что обусловливает экономию кокса и повышение производительности доменной печи.

Качество железной руды зависит также от отношения содержания кремнезема и глинозема в пустой породе - глинозенного модуля. Наиболее текучим является шлак, в котором содержится 10-15% А1203. Такому содержанию глинозема отвечает отношение в руде Si02: А1203 = 3 — 4. При

18

меньшем их отношении образуются шлаки с повышенным содержанием глинозема, что приведет к росту их вязкости. Чтобы такие шлаки свободно выпускать из доменной печи, необходимо их перегревать, то есть перерасходовать кокс.

При оценке состава пустой породы руд необходимо иметь в виду, что при обогащении может изменяться соотношение между содержанием основных и кислых оксидов.

Вредные примеси снижают качество руды. Во время доменной плавки небольшое количество серы возгоняется и удаляется с колошниковым газом, но основная ее масса распределяется между чугуном и шлаком. В шлак переходит больше серы при повышении его основности и увеличении его количества. В конечном результате при этом увеличиваются удельные расходы кокса и пропорционально уменьшается производительность доменной печи. Известно, что при уменьшении содержания серы в рудной части доменной шихты на 0,1% (абс.) удельный расход кокса сокращается на 2%, расходы флюса - на 6-7% и соответственно повышается производительность печи на 2,5-3%. Согласно действующих кондиций максимальное содержание серы в руде, которая предназначаются для доменной плавки, ограниченно величиной 0,2-0,3%. Но если перед использованием руды агломерируют, в результате чего значительная часть исходной серы выгорает (70-90%), то есть для промышленной переработки возможно использовать железные руды с содержанием серы 2-2,5%.

Мышьяк во время агломерации удаляется из руды всего на 30-50%. Содержание его в руде не должно превышать 0,1-0,2% даже в рудах, которые направляются на окускование термическими способами.

Фосфор при агломерации и обжиге окатышей из руды не удаляется. В доменной печи он полностью переходит в чугун.

Приблизительные допустимые нормы других вредных примесей в агломератах, предназначенных для выплавки передельного чугуна: 0,07-0,1% As, 0,1% цинка, 0,015% свинца. 0,08% олова, 0,02% меди, 16% ТЮ2.

Полезными примесями в рудах, которые улучшают свойства сталей, является марганец, никель и ванадий. Достаточное их содержание в руде делает возможным промышленное их использование даже при уменьшенном содержании железа.

1.1.2 Марганцевые и хромовые руды, флюсы

Марганцевые и хромовые руды принято относить к сырьевым материалам черной металлургии, что обусловлено их широким исполь­зованием.

Марганцевую руду дозируют в доменную или агломерацию шихту для уменьшения содержания серы в чугуне. Ферромарганец для раскисления и легирования стали выплавляется в электропечах. Марганец повышает износостойкость стали. Хром в виде ферросплавов, выплавленных в электропечах, используется для легирования стали, чтобы она была жаростойкой и более крепкой.

В зависимости от типа марганцевого минерала руды распределяются на:

1. Оксидные - марганец в них в виде оксидов - пиролюзита (Мп02), браунита (Мп203), псиломелана (МпО • Н20), гаусманита (Мп304), манганита (Мп20з * Н2О).

2. Карбонатные - марганец в них в виде родохрозита (МпСОз).

3. Силикатные, которые содержат родонит (MnSi03).

4. Окисленные - продукт окисления карбонатных и силикатных руд.

Содержание марганца в минералах изменяется в пределах 41,9-72,1%, а в

рудах редко превышает 45%. Пустая порода, как правило, представлена кремнеземом. При одинаковом содержании марганца преимущество имеют карбонатные руды, в пустой породе которых больше содержание основных оксидов. Специфические требования к марганцевым рудам в том, что при выплавке высококачественных марок ферромарганца ограничивают содержание в них фосфора (не больше 0,2%) и железа. Последнее связано с тем, что при плавке в первую очередь восстанавливается железо, и при его повышенной концентрации в руде не достигается необходимое (около 80%) содержание марганца в сплаве. Обычно для выплавки ферромарганца используют руды и концентраты, агломераты и окатыши, в которых отношение Mn:Fe больше или равняется 6:10.

Минералы с участием хрома образуют систему твердых растворов неустановившегося состава с общей формулой (MgFe)(Cr, Al, Fe)204. Она состоит приблизительно из 20 минералов и их разновидностей. Главные минералы группы хромшпинели или хромшпинелиды - магнохромит (MgFe)Cr204, хромпикотит Fe(Cr, А1)204. Хромовые руды - хромиты бывают с разным содержанием хромшпинелидов, которое равняется: в крупно-

20

вкрапленных рудах 50-80%, во вкрапленных - 30-50% и в мелко вкрапленных - 10-30%. Приблизительный состав хромовых руд (в % массовых): 10,5-62 Сг203; 4-34 А1203; 1-18 Fe203; 7-24 FeO; 10,5-33 MgO; 0,4- 27,0 Si02.

По промышленному использованию хромиты разделяют на метал­лургические, огнеупорные и химические. Некондиционные хромиты обогащают гравитационно-флотационным методом при извлечении хрома 80- 95%.

Добывают богатую руду с содержанием хрома не меньше 50%, а бедную с содержанием хрома не меньше 40%, обогащают до его содержания в концентрате равному содержанию в богатей руде. Отгружают хромовое сырье классами крупности 10-80 (100) мм, 80(100)-300 мм, +10 мм и 0-300 мм. Ферросплавные заводы используют руду и концентраты крупностью 10-80 (100) мм. Более крупные руды измельчают. В изготовлении огнеупоров используется главным образом класс 0,5-3 мм Около 50% класса 0,0-0,5 мм практически идет в отходы.

Флюсы являются обязательными компонентами выплавки металла. Главное их назначение - это снижать температуру плавления оксидов пустой породы руд, золы кокса, каждый из которых отдельно имеет более высокую температуру плавления, чем средние температуры в горне доменной печи, и равняется, °С: Si02 = 1710, А1203 = 2040, СаО = 2570, MgO = 2800. Кроме того, добавкой флюсов корректируют химический состав шлаков таким образом, чтобы увеличить, или, напротив, уменьшить переход в чугун или сталь отдельных элементов (кремния, марганца, серы и др.).

Выбор флюса основывается на том, что при смешивании оксидов с противоположными химическими свойствами существенно снижается температура плавления смеси. Так как в большинстве случаев пустая порода в рудах кислая (кремнеземистая) более распространены основные флюсы - известняк или доломит (доломитизированный известняк). Они состоят из - кальцита СаСОэ и доломита CaMg(C03)2. Доломитизований известняк - это смесь кальцита и доломита в разных пропорциях.

В зависимости от происхождения известняки встречаются в виде плотных, крепких, кристаллических разновидностей и в виде мягких с малым насыпным весом ракушников и мела. Кристаллические известняки имеют насыпную массу 2200-2600 кг/м3 и прочность до 2000 кг/см2. Насыпная масса и

21

прочность ракушняков соответственно равняются 1300-1400 кг/м3 и 100-250 кг/см2.

Наличие в известняках кремнезема и глинозема нежелательно, потому что они уменьшают в шихте содержание осноеных оксидов и нуждаются в дополнительных расходах основных оксидов на свое ошлакование. Поэтому металлургическими известняками считаются только те, которые имеют содержание основных оксидов (СаО и MgO) не менее 52% и но нерастворимого остатка (Si02 и А1203) - не более 2%. Месторождений и запасов известняка с химическим составом, который удовлетворяет требованиям металлургии, достаточно без обогащения. Подготовка известняка к использованию заключается в измельчении, а иногда в промывке и классификации.

На фабриках окускования - при агломерации или для производства окатышей - известняк измельчают до необходимой крупности соответственно 3-0 мм и менее 0,1 мм В естественном виде кусковой известняк крупностью 100(80)-40 мм в доменную печь подают только для корректировки основности шлака. Из крупнокускового известняка 40-100 мм получают известь в шахтных печах, из мелкокускового - 20-0 мм - во вращающихся печах и из мелкого 5(3)-0 мм - в печах «кипящего слоя».

Известь используют для приготовления известкового молока и обработки им ковшей, а так же для укрепления комочков шихты для агломерации и сырых окатышей вместо бентонитовой глины.

Черная металлургия Украины использует главным образом известняки месторождений Донбасса и частично месторождений Крыма.

Еленовское месторождение находится в 35 км. от г. Донецка. По химическому составу известняки представлены нормальными, в основном, и доломитизоваными. Среди последних выделяются малофосфористые разно­видности с содержанием фосфора ниже 0,005%.

Новотроицкое месторождение по всем показателям аналогичное Еленовскому месторождению.

Каракубское месторождение по условиям залегания аналогично вышеописанным месторождениям, а по химическому составу качество известняка лучше.

Балаклавская группа месторождений находится в западной части г. Балаклава и на расстоянии 16 км от г. Севастополя.

Камыш-бурунское месторождение находится в 20 км юго-западнее г. Керчи и граничит с одноименным железорудным месторождением. По химическому составу крымские месторождения уступают донецким - у них больше содержание нерастворимого остатка.