загрузка...

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. РАЗРУШЕНИЕ ИНСУЛИНА
  3. Разрушение закончено
  4. РАЗРУШЕНИЕ ГЛАЗА
  5. МЕХАНИЗМ РАЗРУШЕНИЯ
  6. РАЗРУШЕНИЕ
  7. Разрушение якоря
  8. «Созидательное разрушение»
  9. МЕТОДЫ РАЗРУШЕНИЯ КЛЕТОК
  10. Разрушение якорей: тонкости
  11. 12.2. Разрушение Югославии: военное достижение финансовых целей
  12. 3. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ: МЕТОД РАЗРУШЕНИЯ
  13. Глава 15Отраслевые изменения: «созидательное разрушение»