Изучение металлургических свойств нового типа железорудного сырья (маггемитовых руд) для подготовки к доменной плавке

3.2 Вещественный состав руды

Руда состоит из оолитов маггемита, оолитов и обломков бурого железняка различной окатанности, сложенные окислами и гидроокислами железа, серпентинита, кварца, известняка, доломита, кристаллических сланцев Размер оолитов маггемита от долей мм до 2, реже 3 мм. Обломочный материал сцементирован карбонатно-магнезиальным, часто ожелезненным цементом. По микроскопичес

кому определению и рентгеноструктурному анализу цемент представлен доломитом.

По внешним признакам маггемит очень похож на магнетит. Цвет синевато-чёрный или тёмнобурый, черта тёмно-бурая. В тонких шлифах в проходящем свете желтовато-бурый. Оптически положителен. Показатель преломления для Li - света равен 2,52–2,74. От магнетита, обладающего буроватым оттенком полированной поверхности, он отличается по голубовато-серому цвету. В отличие от гематита изотропен. Твёрдость около 5; плотность 4,7 - 4,9; сильно-магнитен, точка Кюри для ряда образцов 430 – 5800 С; при нагревании разлагается в HCl. Рентгенометрически установлено, что этот минерал, являющийся неустойчивой кубической модификацией Fe2O3, кристаллизуется в структуре шпинели, а0=8,33,со= 24,99. Переход кубической модификации γ - Fe2O3 в более устойчивую ромбоэдрическую α - Fe2O3 легко совершается при температурах 210-5000. γ - Fe2O3 получается также в процессе дегидратации лепидокрокита FeO (OH), в то время как гематит аналогичным путём может быть получен из соединения того же состава, но другой модификации – гётита. Структура типа магнетита, где атомы Fe2+ замещаются атомами Fe3+, при этом образуется дефектная структура с освобождением 1/3 ранее занятых Fe2+ октаэдрических позиций. Состав – Fe = 69,9 %, О2 = 30,1 %.

Редкость таких руд вызвано тем, что в природных условиях маггемит метастабилен и с течением времени превращается в слабомагнитную форму– альфа-гематит или гидроокислы на его основе. По-видимому, в оолитах Новотроицкого конгломерата кристаллическая решетка маггемита стабилизирована ионами хрома и титана, содержание которых в оолитах составляет соответственно в пределах 1,35, 0,3 %.

Маггемит тесно ассоциирует с гематитом, выделение которого встречается в оолитах в виде палочек и пластиночек размером от 0,005 мм до 0,2 мм. Прочие минералы железа представлены гидроокислами: гетитом, гидрогетитом, реже лимонитом. Гетит образует самостоятельные бобовины. В шлифе серый, слабо анизотропен. Иногда он замещает нерудные обломки, развиваясь в виде каемок мощностью 0,08 мм. По периферии гетит замещается гидрогетитом. Иногда при этом получается колломорфная структура. Гидрогетит входит в состав цемента и замещает по периферии нерудные обломки. Мощность каемок до 0,2 мм. В шлифе гидрогетит более темный и мягче гетита, изотропен. Внутренние рефлексы желтовато-бурые. Местами встречаются переходные формы от гетита к гидрогетиту с пониженной твердостью и заметной анизотропией.

Лимонит встречается в сростках с гетитом, а также образует самостоятельные бобовины. В бобовинах он имеет отчетливую колломорфную структуру. Лимонит распространен значительно реже гетита и гидрогетита.

Пиролюзит встречается в виде песчинок неправильной формы. Минерал мягкий, изотропный с низкой отражательной способностью.

В аншлифах в обломках и цементе присутствуют мелкие (0,01-0,02 мм) зерна пирита и халькопирита. В других аншлифах отмечено присутствие обломков зерен хромита, размером 0,2-0,3 мм. Они сильно разбиты трещинами, по которым кое-где развиваются тончайшие прожилки сульфидов.

По данным минералогического анализа содержание основных минералов в руде выражается в следующих соотношениях:

Маггемит - около 36 %;

гидроокислы железа - около 20 %;

нерудные минералы – около 44 %.

По гранулометрическому составу руда после её дробления до 30 мм характеризуется преобладанием мелкозернистого материала. Содержание кусков более 25 мм незначительное. Фракция мельче 3 мм составляет 71,7 %. Наибольшее содержание железа связано с фракцией 3,0 ÷ 1,0 мм (53 % железа от общего содержания). Исходя из вещественного состава руды, основными эффективными методами их обогащения является гравитационные и магнитная сепарация в слабом магнитном поле.

Кроме железа, руда содержит легирующие элементы: никель и хром. Она чиста от вредных примесей серы (от сл. до 0,06) и фосфора (от сл. до 0,08). Благоприятным фактором является повышенное содержание окиси магния и кальция.

Основное значение в руде имеют кремнезем, окись магния и кальция, железо и потери при прокаливании.

Железо связано с маггемитом, гетитом, гидрогетитом и лимонитом. Максимальное содержание его в руде 39,47 %. Закономерности распределения железа по вертикали и в плане не отмечается. Пробы были подвергнуты рациональному анализу. В результате установлено, что 80,8 - 86,6% железа находится в форме окислов и гидроокислов железа. 13,4 - 19,2% железа приходится на долю силикатов. Никель и хром содержатся в малом количестве. Никеля 0,2 - 0,3%, хрома 0,1 - 1,3%. Эти элементы связаны с обломками природно-легированных руд, серпентинита и обломками зерен хромита. Никель представлен силикатными минералами, входящими в состав природно-легированных руд. Кальций и магний входят в состав доломитового цемента и обломков известняка и магнезита.

3.3 Особенности нового типа железорудного сырья

Тип руды принято называть по главному рудному минералу. По минеральному составу рудной части железные руды подразделяются на следующие типы, определяющие технологию их обогащения: магнетитовые, гематитовые, бурожелезняковые и сидеритовые.

В Восточном Оренбуржье, на землях муниципального образования города Новотроицка, расположено уникальное месторождение так называемых "железистых конгломератов", по минеральному составу являющиеся маггемитовыми рудами, представляющими интерес, как для специалистов - геологов, так и для обогатителей.

Поучительна история открытия месторождения. Ранее 30 лет тому назад были открыты ряд месторождений известного типа руд – труднообогатимых бурожелезняковых, а на эти легкообогащаемые нетрадиционного вида руды, похожие на разрушенный бетон или штукатурку, никто не обращал внимания. Построили металлургический комбинат на месторождении, заняв площадь с запасами в недрах 92 млн. тонн. Строили здания из рудных блоков, называя их конгломератами, используя как строительный материал, и не приходило никому в голову – что эта "штукатурка" является ценным сырьём для строящегося завода, который, к слову сказать, и до сих пор в полной мере не вовлёк в производство те месторождения, на которых базировался, продолжая завозить сырьё со стороны за 1500 км.

По своему вещественному составу конгломераты являются особенным типом железорудного сырья: рудные оолиты представлены в основном маггемитом. В природных условиях маггемит встречается довольно редко, как сопутствующий минерал в незначительном количестве. Образуется он за счёт магнетита. Установить его присутствие можно только под микроскопом в хорошо отполированных шлифах.

 Скачать реферат