3.6. Термохимическое разрушение

Избирательное термохимическое разрушение применяют для руд, породная часть которых представлена карбонатами: кальцитом, магнезитом, сидеритом. Ценный компонент представлен термоустойчивыми минералами – пирохлором, фторапатитом и др.

Обогащение с использованием избирательного изменения размеров компонентов идёт по схеме: термическое разложение, гашение в воде огарка, классификация, при которой в минусовый продукт выводят гидроокиси кальция, магния или железа.

Термическая диссоциация карбонатов идёт по реакции:

газ
твёрдое
твёрдое
MeCO3 MeO + CO2.

Процесс идёт с поглощением тепла.

Гашение продукта обжига идёт по реакции:

MeO + Н2О = Me(OН)2 + Q.

Гашение идёт со значительным выделением тепла. Часть воды переходит в пар. Куски огарка рассыпаются в рыхлую массу гидроокиси металла, которая при перемешивании переводится в тонкодисперсное состояние.

На процесс термохимического разрушения влияют: температура, время обжига, крупность исходного материала. Крупность руды, направляемой на термохимическое разложение, может достигать 70-100 мм. Время обжига оптимизируется для каждого перерабатываемого класса.

Термохимическое разрушение известняковых руд приводит к получению ценных побочных продуктов (углекислота, известь).

В промышленных масштабах метод термохимического разрушения получил применение при переработке апатитов, карбонатно-марганцевых и карбонатно-фосфатных руд.

Апатитовые руды, содержащие большое количество карбонатов и тонкую вкрапленность апатита, обычными методами обогащаются плохо, а обжиг с последующим гашением водой и отделением извести дает хорошие показатели. При применении этого метода достигается расчленение фосфатных агрегатов до размера мономинеральных зерен без тонкого измельчения.

Доломит и кальцит при обжиге разлагаются с выделением углекислоты, давая твердые продукты в виде извести (CaO) и периклаза (MgO):

CaMg (CO3)2 → CaCO3 + MgCO3,

MgCO3 → MgO + CO2 750–800 °C,

CaCO3 → CaO + CO2 900–1000 °C.

Диссоциация кальцита происходит при температуре 930–1000 °C,

диссоциация карбонатов магния протекает при меньшей температуре (700 –800°C). Обжиг успешно проходит в шахтных печах, во вращающихся печах и в печах с кипящим слоем.

Реакция разложения карбоната является эндотермической и сопровождается потерей в весе обжигаемой руды. Потери при прокаливании в основном слагаются из выделяющейся при диссоциации карбонатов углекислоты. Эти потери включают испаряющуюся воду, выгорающую органику, серу и частично фтор.

Обожженный материал подвергается гашению, а известковое молоко удаляется декантацией и отмывкой свежей водой.

Гашение обожженной руды должно производиться в аппаратах, обеспечивающих сохранение постоянного теплового режима.

Гашение водой переводит окись кальция и магния в гидроокиси:

CaO + H2O → Ca(OH)2,

MgO + H2O → Mg(OH)2.

Обе реакции имеют экзотермический характер. Гидроокиси кальция и магния мало растворимы в воде. Объемный вес портландита – Ca(OH)2 значительно меньше объемного веса извести – CaO, т.е. при гашении увеличивается объем рудной массы. Благодаря силам, возникающим при этом, расщепляются агрегаты, состоящие из зерен апатита, извести и периклаза, и создаются благоприятные условия для выделения отдельных зерен полезного минерала, т.е. происходит раскрытие сростков.

Удельный вес портландита составляет 2,25, а апатита – 3,2 г/см3, поэтому их легко разделить дешламацией.

Операция обесшламливания наиболее эффективно происходит в гидроциклоне, т.к. частицы пустой породы имеют размер порядка нескольких микрон. Благодаря разнице в удельном весе и крупности между зернами апатита и гидроокиси в слив гидроциклона можно выделить бедный по содержанию пятиокиси фосфора продукт.

Вследствие термического разложения фторкарбонатапатита при обжиге образуется фторапатит с повышенным содержанием фосфора в фосфатном веществе. Благодаря этому увеличивается предельно возможное содержание Р2О5 в концентрате.

-150+75 мм


Рис. 3.17. Схема обогащения фосфоритов

При обжиге фосфоритной руды происходят следующие изменения ее свойств:

1. Вследствие удаления воды, органического вещества и углекислого газа повышается содержание Р2О5 на 2–3 %. Вместе с последующим выщелачиванием водорастворимых продуктов обжига это повышает содержание Р2О5 в фосфатном материале до 33–35 %.

2. Возрастание хрупкости руды в 2–2,5 раза увеличивает производительность измельчающих ее аппаратов (шаровых мельниц). Появляется возможность более тонкого измельчения руды (для достаточного раскрытия сростков) без увеличения выхода тонких шламов.

3. Дегидратация основных минералов и переход в раствор различных солей увеличивают скорость оседания тонких шламов в 2–2,5 раза и скорость их фильтрования в 4–6 раз.

4. Резко изменяется в благоприятную сторону флотируемость минеральных компонентов руды: у фосфата она возрастает, а у кальцита снижается. Флотируемость кварца и глауконита практически не изменяется.

Значительные перспективы удешевления процесса обжига связаны с его осуществлением не в барабанных печах, а в печах с кипящим слоем. В этом случае горячие газы пропускаются в последовательно соединенных камерах через колосниковые решетки, на которых измельченная руда образует псевдоожиженный слой, где и происходит обжиг.

<< | >>
Источник: Самойлик В. Г.. Специальные и комбинированные методы обогащения полезных ископаемых: учебное пособие. 2015

Еще по теме 3.6. Термохимическое разрушение:

  1. ТЕРМИЧЕСКОЕ И ТЕРМОХИМИЧЕСКИЕ ОЖОГИ ГЛАЗ
  2. Особенности интенсивной терапии при термохимическом поражении дыхательных путей
  3. РАЗРУШЕНИЕ ЭРИТРОЦИТОВ АНТИТЕЛАМИ
  4. Этническое разрушение
  5. РАЗРУШЕНИЕ ФЕТАЛЬНЫХ ЭРИТРОЦИТОВ
  6. РАЗРУШЕНИЕ ИНСУЛИНА
  7. Внутрисосудистое разрушение эритроцитов
  8. Разрушение закончено
  9. Внесосудистое разрушение эритроцитов
  10. РАЗРУШЕНИЕ ГЛАЗА
  11. МЕХАНИЗМ РАЗРУШЕНИЯ
  12. РАЗРУШЕНИЕ
  13. МЕТОДЫ РАЗРУШЕНИЯ СТРУКТУРЫ ВОЛОС И НОЛЕЙ