Железорудное сырьё (ЖРС)
Начало использования железных изделий человеком датируется примерно вторым тысячелетием до нашей эры и называется «железным веком» истории. И по сегодняшний день одним из самых широко распространенных полезных ископаемых после каменного угля и строительных материалов, остаются железные руды. Только что извлечённая руда из недр, в металлургии называется «сырой». Её львиная доля идет на изготовление стали и чугуна, который получается в доменных печах.
Чугун представляет собой, в большинстве случаев, хрупкий сплав железа с углеродом (от двух до четырёх процентов), часто содержит различные примеси, легирующие элементы, такие как хром (Cr), ванадий (V), никель (Ni) или алюминий (Al). В качестве примесей могут быть задействованы также и фосфор (P), сера (S) или марганец (Mn). Только малая часть изготовленного чугуна используется для фасонного литья – это, так называемый, литейный чугун. Основная же часть сплава (передельный чугун) переплавляется в сталь.
Сталь – финальный продукт преобразования железосодержащих руд, представляет собой сплав последних с углеродом (С) и легирующими присадками. В отличие от чугуна, сталь прочнее и обладает повышенной вязкостью, при обработке давлением достаточно легко способна менять форму. В зависимости от состава примесей и/или метода обработки можно добиваться необходимых свойств сплава, что делает его основным конструкционным материалом. Так, можно получить жаропрочный материал, устойчивый к истиранию и воздействию коррозии.
Оба сплава, основным сырьем для изготовления которых приходится железная руда - продукты отрасли черной металлургии, получили наибольшее распространение в производстве машиностроения и капитального строительства.
Железорудное сырье
В основном, ЖРС используется при выплавке чугуна, а также металлизованных продуктов таких как: железо прямого восстановления (Direct Reduced Iron (DRI)) и горячебрекетированного железа (Hot Briquetted Iron (НBI)). Всё ЖРС принято классифицировать как агломерированное и неагломерированное. Первое, т.е. подготовленное железорудное сырье, может сразу применяться для выплавки чугуна. Неподготовленное ЖРС бывает в виде концентрата, доменной или аглоруды и служит для производства подготовленного сырья.
Концентрат получают посредством магнитного отделения мелкой руды с пониженным содержанием железа, в конечном итоге его доля в концентрате не превышает порядка
60 – 65 %, и около 80 % железа извлекается в ходе сепарации.
Из богатой железом руды вырабатывают неподготовленную аглоруду или доменную руду в результате процессов грохочения, дробления или обесшламливания. Доменная и аглоруда отличаются крупностью куска. Первая считается крупнокусковой рудой (70 – 80 мм), аглоруда известна также как железорудная мелочь (10 мм).
Любое неагломерированное ЖРС подвергается подготовке для дальнейшей переработки в доменных печах: агломерируется и окусковывается. Из аглоруды и концентрата производят агломерат, а для получения окатышей используется только концентрат с присоединением известняка и последующего за этим обжига.
HBI – уже не сырьё, а продукт переработки железной руды. Для получения данного вида железа применяется смесь железосодержащих отходов с высоким процентным содержанием железа, аглоруды и сидерита. Смесь данных компонентов подвергают процессу окомкования и обжига.
Ценность руды с точки зрения использования в металлургии определяется процентным наличием в них основного компонента – железа (Fe). Однако учитывается также наличие примесей, которые подразделяют на полезные, вредные и шлакообразующие. Первые – это легирующие элементы стальных сплавов, к ним относят никель (Ni), марганец (Mn), хром, ванадий (V), титан (Ti). Полезные примеси также усиливают положительные свойства стали. Вредные примеси могут значительно снижает качество сплавов, или существенно усложняют процесс выплавки. Так фосфор (P) придает хладноломкость, медь (Cu) и мышьяк (As) снижают свариваемость и т.д. Шлакообразующие примеси подразделяют на основные, например кальций (Ca), магний(Mg), и кислые – кремний (Si), алюминий (Al).
Есть важные ограничения по применению железных руд в промышленной переработке. Например, содержание серы (S), которая повышает красноломкость металла не должно быть выше 0,15 %. За исключением тех руд и концентратов, которые применяются для получения DRI: здесь содержание серы может достигать 0,6 %. Обусловлено это тем, что в ходе агломерации окатышей примесь удаляется из продукта на 60 – 90 % относительно первоначального значения. Ограничение на содержание фосфора во всех агломерированных рудах и металлизированных продуктах 0,07% - 0,15 %. Для вредных примесей содержание также должно быть крайне низким: мышьяк не более 0,1 %, цинк(Zn) 0,1 – 0,2 %, медь не выше 0,2 %.
Касательно шлакообразующих примесей – для целей переработки предпочтительнее те руды, которые содержат повышенный процент основных окислов по отношению к кислым примесям, что позволяет снизить долю ввода сырых флюсов при обработке железорудного сырья.
Чугун представляет собой, в большинстве случаев, хрупкий сплав железа с углеродом (от двух до четырёх процентов), часто содержит различные примеси, легирующие элементы, такие как хром (Cr), ванадий (V), никель (Ni) или алюминий (Al). В качестве примесей могут быть задействованы также и фосфор (P), сера (S) или марганец (Mn). Только малая часть изготовленного чугуна используется для фасонного литья – это, так называемый, литейный чугун. Основная же часть сплава (передельный чугун) переплавляется в сталь.
Сталь – финальный продукт преобразования железосодержащих руд, представляет собой сплав последних с углеродом (С) и легирующими присадками. В отличие от чугуна, сталь прочнее и обладает повышенной вязкостью, при обработке давлением достаточно легко способна менять форму. В зависимости от состава примесей и/или метода обработки можно добиваться необходимых свойств сплава, что делает его основным конструкционным материалом. Так, можно получить жаропрочный материал, устойчивый к истиранию и воздействию коррозии.
Оба сплава, основным сырьем для изготовления которых приходится железная руда - продукты отрасли черной металлургии, получили наибольшее распространение в производстве машиностроения и капитального строительства.
Железорудное сырье
В основном, ЖРС используется при выплавке чугуна, а также металлизованных продуктов таких как: железо прямого восстановления (Direct Reduced Iron (DRI)) и горячебрекетированного железа (Hot Briquetted Iron (НBI)). Всё ЖРС принято классифицировать как агломерированное и неагломерированное. Первое, т.е. подготовленное железорудное сырье, может сразу применяться для выплавки чугуна. Неподготовленное ЖРС бывает в виде концентрата, доменной или аглоруды и служит для производства подготовленного сырья.
Концентрат получают посредством магнитного отделения мелкой руды с пониженным содержанием железа, в конечном итоге его доля в концентрате не превышает порядка 60 – 65 %, и около 80 % железа извлекается в ходе сепарации.
Из богатой железом руды вырабатывают неподготовленную аглоруду или доменную руду в результате процессов грохочения, дробления или обесшламливания. Доменная и аглоруда отличаются крупностью куска. Первая считается крупнокусковой рудой (70 – 80 мм), аглоруда известна также как железорудная мелочь (10 мм).
Любое неагломерированное ЖРС подвергается подготовке для дальнейшей переработки в доменных печах: агломерируется и окусковывается. Из аглоруды и концентрата производят агломерат, а для получения окатышей используется только концентрат с присоединением известняка и последующего за этим обжига.
HBI – уже не сырьё, а продукт переработки железной руды. Для получения данного вида железа применяется смесь железосодержащих отходов с высоким процентным содержанием железа, аглоруды и сидерита. Смесь данных компонентов подвергают процессу окомкования и обжига.
Ценность руды с точки зрения использования в металлургии определяется процентным наличием в них основного компонента – железа (Fe). Однако учитывается также наличие примесей, которые подразделяют на полезные, вредные и шлакообразующие. Первые – это легирующие элементы стальных сплавов, к ним относят никель (Ni), марганец (Mn), хром, ванадий (V), титан (Ti). Полезные примеси также усиливают положительные свойства стали. Вредные примеси могут значительно снижает качество сплавов, или существенно усложняют процесс выплавки. Так фосфор (P) придает хладноломкость, медь (Cu) и мышьяк (As) снижают свариваемость и т.д. Шлакообразующие примеси подразделяют на основные, например кальций (Ca), магний(Mg), и кислые – кремний (Si), алюминий (Al).
Есть важные ограничения по применению железных руд в промышленной переработке. Например, содержание серы (S), которая повышает красноломкость металла не должно быть выше 0,15 %. За исключением тех руд и концентратов, которые применяются для получения DRI: здесь содержание серы может достигать 0,6 %. Обусловлено это тем, что в ходе агломерации окатышей примесь удаляется из продукта на 60 – 90 % относительно первоначального значения. Ограничение на содержание фосфора во всех агломерированных рудах и металлизированных продуктах 0,07% - 0,15 %. Для вредных примесей содержание также должно быть крайне низким: мышьяк не более 0,1 %, цинк(Zn) 0,1 – 0,2 %, медь не выше 0,2 %.
Касательно шлакообразующих примесей – для целей переработки предпочтительнее те руды, которые содержат повышенный процент основных окислов по отношению к кислым примесям, что позволяет снизить долю ввода сырых флюсов при обработке железорудного сырья.