Статьи

ГЛАВА IV ПОДГОТОВКА CЫРЬЯ

§ 14. Складирование

Подготовка алюминиевой руды к переработке может включать следующие операции усреднение, дробление, измельчение, обогащение, сушку и обжиг руды. С рудника алюминиевая руда поступает на склад глиноземною цеха (завода) Назначение склада—прием, хранение и усреднение сырья Необходимая емкость склада определяется мощностью завода и принятым запасом сырья (двух петельным, месячным и т.д.), который зависит от ряда факторов, например близости завода к источникам сырья, транспортных условий.

Для разгрузки прибывающих вагонов с рудой применяются рогорные пли боковые вагоноопрокидыватели, которые представляют собой устройства, позволяющие поворачивать вагон вместе с рудой на угол около 180°. Руда из вагона выгружается в бункер, из которого системой транспортеров подается на расходный склад.
Вагоноопрокидыватели применяют при устойчивом грузообороте не менее 1,0—1,5 млн. т. однородного грузa в год. При относительно небольших гpyзопотоках руда подается на траншейный грейферный склад в саморазгружающихся вагонах—думпкарах или в полувагонах, из которых руду выгружают через люки. Для
открывання люков полувагонов залавливают специальный мостовой кран, оборудованный подвесными мостками. На рис.4 показаны схематические разрезы складов шатрового н грейферного типов.

Для выгрузки бокситов из морских судов применяются грейферные перегружатели, которые по рельсам могут перемещаться вдоль причала. Из судна боксит выгружается на прикордонный открытый склад, расположенный в тылу причала. С помощью грейферного перегружателя, кроме выгрузки бокситов из судов, можно выполнять перегрузку боксита из морских судов в речные, а также погрузку боксита в железнодорожные вагоны или автосамосвалы для дальнейшей его перевозки к месту переработки.

Если морской порт расположен близко к глиноземному заводу, то с прикордонного склада на расходный боксит может подаваться

с помощью ленточных конвейеров. Для погрузки боксита на ленточные конвейеры применяют реклаймеры, которые передвигаются вдоль прикордонного склада по рельсовому пути. Они оборудованы роторным захватом груза (ковшовое колесо) и поворотной стрелой. Руду выгружают из складов роторными и ковшовыми экскаваторами, бульдозерами, мостовыми грейферными кранами и другими механизмами.

Партии руды, поступающие на склад, часто имеют различный состав. Между тем очень важно, чтобы руда, направляющаяся в производство, имела постоянный состав. Поэтому необходимо смешивать партии руды различного состава, получая средний н, следовательно, более постоянный cocтaв. Эта операция называется усреднением руды. Усреднение осуществляется на складе и состоит в следующем: поступающие партии руды равномерно горизонтальными слоями разгружают но длине склада в штабеля,
а для дальнейшей переработки берут руду с торца штабеля, т. е. вертикальными слоями, в результате чего в производство одновременно поступает руда не одной, а многих партий.

Для районов с мягким климатом целесообразны открытые склады, оборудованные комбинированными агрегатами, каждый из которых состоит из отвалообразователя (станкера) и отвалоразгружателя (реклаймера). Станкер-реклаймер может выполнять следующие операции: засыпку штабеля (отвала) рудой, поступающей по стационарному конвейеру, разгрузку этого штабеля, сквозную транспортировку всей или части руды без отвалообразования. Как и реклаймер, стапкер-реклаймер перемещается по рельсовому пути, имеет роторный захват груза (ковшовое колесо)
и поворотную стрелу.

Необходимый для производства глинозема известняк разгружают и складируют аналогично руде в специальных складах.
Кальцинированная сода поступает на завод в цементовозах, цистернах или в бумажных мешках. Ее храпят в башняхилосах, куда загружают с помощью пневмотранспорта. Твердый едкий натр поступает в стальных барабанах емкостью 50—170 л, жидкий—в цистернах. В складе каустика имеется эстакада для разогрева и слива жидкого каустика, а также баки-хранилища для 20—30-суточпого его запаса. Слив каустика осуществляют с помощью вакуум установки через верхние люки цистерн или самотеком через нижние сливные устройства.

§ 15, Дробление и измельчение

Цель дробления и измельчения сырья—увеличение поверхности сырьевых материалов до величины, обеспечивающей в дальнейшем достаточно быстрое н полное протекание необходимых химических реакций между отдельными компонентами шихты.

В практике глиноземного производства применяются различные схемы дробления н измельчения в зависимости от свойств исходного сырья н необходимой степени измельчения. Примерные схемы дробления и измельчения отдельных видов сырья мы рассмотрим далее.

Общим для дробления и измельчения является правило “не измельчать ничего лишнего”, так как при переизмельчении материала снижается производительность дробильно-размольного оборудования и увеличивается расход электроэнергии. Для выполнения этого правила руду часто дробят и измельчают в несколько
стадий с грохочением (при дроблении) или классификацией (при измельчении). Грохочением и классификацией от руды отделяют те се куски, которые не требуется измельчать на данной стадии; тем самым не допускается переизмельчения материала.

Различают крупное, среднее и мелкое дробление. При крупном дроблении размеры кусков руды уменьшаются до 100—300 мм, при среднем—до 10—60 мм, при мелком—до 2—20 мм. Каждая стадия дробления (измельчения) характеризуется степенью дробления или измельчения, под которой понимают отношение размера наибольших кусков руды перед дроблением к размеру наибольших се кусков после дробления па данной стадии.

Алюминиевые руды и известняки в зависимости от их твердости и влажности дробят в две, реже—в три стадии. Первую стадию дробления часто осуществляют на руднике или карьере. Иногда руду дробят в одну стадию. Крупное дробление твердых алюминиевых руд н пород обычно осуществляют в шоковых и гирационных конусных дробилках, среднее — в щековых и конусных и мелкое—в конусных. Для крупного дробления хрупких руд н пород применяют молотковые и щековые дробилки, для среднего и мелкого дробления — молотковые. Руды повышенной влажности и глинистые дробят в молотковых дробилках с подвижной дробящей плитой и механическим очистным устройством.

Как уже было сказано, для отделения кусков руды, которые не требуется дробить па данной стадии, устанавливают грохоты—колосниковые (подвижные и неподвижные), инерционные, самобалансовые и др.

Для топкого измельчения сырья в глиноземном производстве широко применяются шаровые мельницы мокрого помола с центральной разгрузкой. Эти мельницы обычно работают в замкнутом цикле с классифицирующими аппаратами, которые делят выходящий из мельницы материал па два класса: крупный (пески), возвращаемый в мельницу на домол, и мелкий (слив)—готовый продукт измельчения. Работа мельниц в замкнутом цикле с классификаторами позволяет избежать переизмельчения материала, повысить производительность мельниц не получить более однородный по крупности продукт. Часть измельчаемого материала при этом постоянно находится в обороте (циркулирует), величина циркуляционной нагрузки достигает 500—600 %, а то и более от исходного питания мельницы. В качестве классифицирующих аппаратов при тонком измельчении алюминиевых руд широко применяют гпдроциклоны, реже — механические классификаторы (спиральные и реечные).

Если количество жидкой фазы в размалываемой шихте недостаточно для работы классификаторов, то применяют трубные мельницы, позволяющие получить нужную тонину помола при работе в открытом цикле. Трубная мельница решетками разделена на ряд камер, заполненных шарами различной крупности, или оборудована самосортирующими бронями. При этом обеспечивается длительный контакт материала с дробящими телами, размер которых тем меньше, чем мельче руда. Трубные мельницы применяют для размола боксито-известняковых и нефелино-известняковых
шихт перед их спеканием. Трубные мельницы, как правило, работают в открытом цикле. В отдельных случаях, например при переработке алунитовой породы, применяют сухое измельчение в мельницах с сепараторами.

Оборудование дробильно-размольных установок (дробилки, мельницы, грохоты, классификаторы) системой транспортеров, питателей и трубопроводных коммуникаций связано между собой н с оборудованием смежных отделений в единую транспортную цепь.

Чтобы не образовались завалы, оборудование следует пускать и останавливать в определенной последовательности. С помощью системы электроблокировкп при остановке какого-либо агрегата транспортной цепи автоматически останавливаются все предшествующие.

Подача материала в дробилки п мельницы должна быть равномерной и обеспечивающей их полную производительность.
Только в этом случае эффективно используется оборудование, особенно мельницы, так как потребляемая мельницами мощность почти не зависит от количества поступающей в них руды.

Материал подается в дробилки и мельницы питателями, с помощью которых регулируется их производительность. Перед дробилками крупного дробления обычно устанавливают пластинчатые питатели тяжелого типа, перед дробилками среднего и мелкого дробления — пластинчатые питатели среднего типа и ленточные, а перед мельницами—пластинчатые питатели, вибрационные, тарельчатые н др. Для автоматического весового дозирования руды в мельницы после питателен устанавливают весоизмерители либо
конвейеры с ленточными весами.

Чтобы куски руды не заклинивались между щеками или конусами дробилки, размеры кусков руды, поступающих в дробилку, не должны превышать допустимые для данной дробилки. Забивание рабочего пространства дробилки, ее перегрузку ц остановку может вызвать также неравномерная подача материала. Чаще это наблюдается при дроблении влажных и глинистых руд. Особенно нежелательно попадание в дробилку металлических предметов,
размеры которых превышают размеры разгрузочной щели. Несмотря па наличие у дробилок специальных предохранительных устройств, 'попадание в дробилку металлических предметов может привести к тяжелой аварии. Для удаления из руды металлических предметов перед дробилками устанавливают магнитные шкивы и
подвесные магниты. Магнитный шкив обычно одновременно является приводным барабаном ленточного транспортера, по которому руда транспортируется к дробилке. Подвесной магнит подвешивают пал лентой транспортера на высоте около 300 мм на передвижной тележке.

В процессе работы щековой дробилки футеровка щек постепенно изнашивается и ширина разгрузочной щели увеличивается.
Поэтому периодически ширину щели необходимо замерять и регулировать. В конусной дробилке вследствие износа рабочей поверхности конусов также увеличивается ширина разгрузочной щели, поэтому се тоже следует регулировать. В молотковых дробилках но мере износа меняют молотки.

При пуске мельницы в нее загружают шары разного диаметра. В процессе работы мельницы происходит абразивный н коррозионный износ шаров. Для полдержания необходимой шаровой загрузки в работающую мельницу загружают новые шары. Периодически осуществляют сортировку шаров в мельнице, для чего их полностью выгружают из мельницы и загружают снова шары лишь нужных размеров. Выгруженные из мельницы шары сортируют на виброгрохоте и вновь используют.

§ 16. Обогащение алюминиевых руд

Обогащение алюминиевых руд пока не получило широкого распространения, так как бокситообразующие минералы имеют близкие значения плотности, дисперсный характер и тонкое взаимное прорастание.

В ряде зарубежных стран в настоящее время для обогащения некоторых видов боксита применяют промывку водой, в результате чего из них удаляются глинистые примеси п органические вещества. Иногда перед промывкой руду дробят и подвергают грохочеиию для удаления мелкой фракции, обогащенной кремнеземом. Качество бокситов можно также значительно повысить, если удалить из них вредные примеси (карбонаты, сульфиды,

органические вещества) или снизить содержание в них кремнезема, соединений железа, титана. Это особенно важно для иизкокачественных бокситов, непосредственная переработка которых экономически неэффективна. Поэтому разработка и усовершенствование способов обогащения бокситов и других алюминиевых руд продолжаются.

Для обогащения бокситов были испытаны химические, гравитационные, флотационные, магнитные и другие методы обогащения. Предложен ряд способов и схем обогащения бокситов различных месторождении. На рис.5 показана схема, предложенная для обогащения бокситов Краснооктябрьского месторождения, которые характеризуются повышенным содержанием карбонатов и каолинита, а также содержат корунд. По этой схеме промывкой и классификацией отделяют от боксита мелкую, глинистую, обогащенную кремнеземом фракцию, которая может быть переработана на глинозем методом спекания. Далее магнитной сепарацией с последующей перечисткой се продуктов получают бокситовый концентрат (немагнитный продукт). В магнитный продукт переходят
двуокись углерода, представленная в основном сидеритом, а также корунд, находящийся в сростках магнитных минералов. Бокситовый концентрат пригоден для переработки на глинозем методом Байера, а железистые хвосты в смеси с высококремнистым продуктом могут быть использованы для плавки на чугун и алюмокальциевый шлак. Полученный бокситовый концентрат имеет кремневый модуль около 8 против 3,85 в исходном боксите; извлечение
Al₂O₃ в концентрат составляет 65,6 %.

Для выделения из уральских бокситов соединений серы н углерода, снижающих качество этих бокситов, разработана схема флотационного обогащения, которая предусматривает получение ипритного и карбонатного концентратов и камерного (бокситового) продукта.

При промышленных испытаниях o6oгащения североуральских бокситов извлечение серы в пиритный концентрат составило 86%, СО₂ в карбонатный концентрат 70%. Содержание Al₂O₃ в бокситовом продукте увеличилось до 56% против 18% в исходной руде; выход бокситового продукта составил 76%. Бокситовый продукт является хорошим сырьем для получения глинозема способом Байера, пиритный концентрат, содержащий 40% серы, может быть использован для получения серной кислоты, а карбонатный—для получения глинозема способом спекания.

В некоторых случаях для удаления гигроскопической влаги бокситы сушат на месте их добычи во вращающихся печах. Эго позволяет снизить транспортные расходы, а также предупредить смерзание боксита во время его перевозки и хранения; во время перевозки высушенный боксит гидратируется незначительно. Часто перед сушкой бокситы дробят и промывают водой для удаления обогащенных кремнеземом или органическими веществами
примесей. Для отделения от боксита частиц известняка, который по сравнению с бокситом обладает меньшей плотностью, может быть применено гравитационное обогащение в тяжелых суспензиях.

Иногда бокситы на месте добычи обжигают при 500—650 °С. В результате обжига удаляется не только гигроскопическая, но и химически связанная влага, а также полностью или частично устраняйся вредное влияние таких примесей, как сернистые соединения, органические вещества н карбонаты. Установлено также, что предварительно проведенный обжиг облегчает дальнейшую переработку диаспоровых бокситов. Как известно, при нагревании выше 500°С диаспор теряет химически связанную влагу и переходит в α-Al₂O₃. Безводный глинозем при этом получается в виде дисперсных неравновесных кристаллов, которые обладают лучшей растворимостью в щелочи, чем исходные кристаллы диаспора.

Исследованиями установлена возможность применения печей кипящего слоя для обжига предварительно измельченного боксита.

При обжиге субровского боксита при 650—800 °С в течение 4 мин. была практический полностью удалена внешняя н химически связанная влага, степень десульфуризации боксита составила 60— 80 %, декарбонизация —до 30 %.

Из известных в нашей стране нефелиновых руд только кияшалтырские уртиты можно перерабатывать без редварительного обогащения. Основной вредной примесыо в нефелиновых уртитах и сиенитах являются железосодержащие соединения. Так, в кияшалтырскнх уртитах содержание оксида железа составляет 4,5— 5%, а в ужурских сиенитах оно достигает 10% н даже более.

Для обогащения нефелиновых руд, как показали исследования, могут быть применены магнитный и флотационный методы обогащения. Лучшие показатели были получены при магнитном обогащении.

Для каолинов разработана схема обогащения, включающая измельчение (дезинтеграцию) и разделение материала по крупности в гидроциклонах. При обогащении был получен концентрат с содержанием Al₂O₃ около 32 % против 23,5 % в исходном каолине. Извлечение Al₂O₃ в концентрат составляет 75 %.

Для обогащения кианитовой руды разработан способ гравитации в тяжелых суспензиях с перечисткой хвостов флотацией, а концентрата — магнитной сепарацией.

К алунитовым рудам может быть применен флотационный метод обогащения. Исследованиями установлено, что при обогащении алунитовых руд этим методом выход алунита в концентрат составляет 82—83%, а содержание алунита в концентрате по сравнению с исходной рудой возрастает на 30 % и даже более (абсолютных).

Для обогащения алюминиевых руд предложены также химические способы, которые мы рассмотрим ниже.