Основными продуктами цветной металлургии является

ЦВЕТНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ (а. non-ferrous metallurgy; н. Nichteisenhuttenwesen, Buntmetall- verhutung, Nichteisenmetallurgie; ф. metallurgie des metaux non-ferreux; и. metalurgia no ferrosa) — отрасль тяжёлой промышленности, включающая предприятия по добыче, обогащению, металлургической переработке руд цветных металлов и металлообработке. Основные виды продукции цветной металлургии — руды, концентраты, литые металлы и сплавы цветных металлов, порошки, химические соединения цветных металлов, изделия из цветных металлов и сплавов и другие; попутная продукция — минеральные удобрения, строительные материалы и др.

Руды цветных металлов в подавляющем большинстве комплексные, в отличие от других полезных ископаемых содержание в них ценных компонентов низкое. В добываемом сырье вместе с основными элементами — Al, Cu, Pb, Zn, Ni, Sn, W, Mo — содержатся также Со, Au, Ag, As, Re, Ga, Se, Te, Cd, Sc, Ge, S, металлы платиновой группы и др. Комплексная переработка руд позволяет извлекать многие попутные элементы. Например, на заводах свинцово-цинковой подотрасли наряду со свинцом и цинком извлекаются 18 ценных компонентов и на их основе производится свыше 40 видов товарной продукции; на медных предприятиях извлекается 15 элементов и производится свыше 40 видов товарной продукции. Большинство редких и драгоценных металлов и около 30% производимой в CCCP серной кислоты получают в результате комплексной переработки сырья. В цветной металлургии CCCP добывается ежегодно свыше 2,5 млрд. т горной массы, при этом объём отходов на единицу продукции значительно выше, чем в угольной и железорудной отраслях (для получения 1 т металла перерабатывается от сотен до десятков тысяч т руды).

Открытым способом в CCCP добывается до четверти объёмов свинцовых руд, 70% медных, подавляющее количество золотосодержащего сырья и бокситов. Более 88% оловосодержащих руд из коренных месторождений извлекается подземным способом. Комплекс процессов переработки руд включает практически все известные способы и методы рудоподготовки, обогащения полезных ископаемых и гидрометаллургии. Переработка полезных ископаемых ведётся по комбинированным, многостадиальным технологическим схемам. Основной способ обогащения коренных руд — флотация, посредством которой перерабатывается до 90% рудного сырья; руды россыпных месторождений обогащаются гравитационными способами, часто в сочетании с магнитной сепарацией и флотацией. Для флотационных схем характерны применение межцикловой флотации, переработки песков и шламов в отдельных циклах, использование различных методов интенсификации процессов (тепловая, электрохимическая, ультразвуковая, высокочастотная обработка руд, пульпы и реагентов, аэрация, применение вибраций и ПАВ и других физических и химических воздействий). Всё большее применение находят методы предварительного обогащения, включающие обогащение в тяжёлых суспензиях, радиометрическую и пенную сепарации, флотогравитацию и др., а также обжиг, гидрометаллургические методы. Отходы обогащения в большинстве случаев могут служить сырьём для производства продуктов в смежных отраслях промышленности, в частности для производства строительных материалов, а также использоваться для закладки выработанного пространства.

Реклама

Комплексное использование исходного продукта на металлургических заводах осуществляется применением новых технологий плавки сульфидных концентратов, электротермии, плазменной технологии, электролиза металлов, гидрометаллургии на основе процессов сорбции и экстракции, использования подогретого дутья и дутья, обогащенного кислородом, ресурсосберегающих автогенных и совмещённых процессов. Созданы промышленные комплексы с высоким уровнем концентрации, комбинирования и специализации производства (Усть-Каменогорский свинцово-цинковый, Норильский, Алмалыкский, Джезказганский, Балхашский и другие горно-металлургические комбинаты). Большое внимание в цветной металлургии уделяется разработке систем с малоотходной технологией и безотходной технологией переработки сырья, обеспечивающих рациональное природопользование и охрану окружающей среды от загрязнений. Вовлекаются в переработку твёрдые и пылегазовые отходы добычи, обогащения и металлургического передела, очищаются и утилизируются промышленные стоки. В цветной металлургии CCCP на промышленные нужды используется свыше 12,45 млрд. м 3 воды в год, из которых 10,4 млрд. м 3 составляют оборотные воды. Водооборот применяется на 177 предприятиях, причём на 105 из них доля оборотных вод достигает 70-97% промышленного водопотребления, а 45 предприятий практически прекратили сброс промышленных стоков.

Цветная металлургия промышленно развитых капиталистических и развивающихся стран является высокомонополизированной отраслью промышленности. Добыча многих видов рудного сырья сосредоточена в развивающихся странах (табл. 1).

Заметные изменения наблюдаются в структуре внешних торговли промышленно развитых капиталистических и развивающихся стран продукцией цветной металлургии (табл. 2).

В развивающихся странах создаются предприятия цветной металлургией с полным производственным циклом — от добычи руды до получения металла и полуфабрикатов. Прирост новых мощностей в этих странах превышает прирост мощностей в развитых капиталистических странах.

Ведущие позиции по запасам занимают: Гвинея (бокситы), Канада (цинк, вольфрам), США (молибден), Австрия (свинец), ЮАР (золото), Мексика (серебро), Заир (кобальт), Боливия (литий), Чили (медь), Индонезия (олово). При разработке месторождений за рубежом доля руд цветных металлов, извлекаемых открытым способом, составляет ориентировочно 55-62%. Высокими темпами возрастает доля вторичного сырья в общем объёме производства цветных металлов; происходит увеличение доли гидрометаллургических процессов, используемых для переработки низкосортных и забалансовых руд (в частности кучного, подземного выщелачивания, на долю которых приходится 15% производства меди в капиталистическом мире); более полно и рационально используются вторичные энергоресурсы, совершенствуются применяемые и создаются новые энергосберегающие технологии в таких энергоёмких производствах, как получение глинозёма, алюминия, магния, никеля, цинка, электродной продукции (внедрение тепловых схем с нагревом автоклавной пульпы "глухим" паром и многоступенчатым самоиспарением, повышение кратности выпарки, замена кокса более дешёвыми видами топлива в производстве меди, никеля и олова и др.); повышается уровень автоматизации рудоподготовительных процессов; увеличивается доля вложений в мероприятия по охране окружающей среды; повышается комплексность использования сырья. Для цветной металлургии развитых капиталистических стран характерно наличие большого числа заводов средней мощности (по обработке алюминия — 50-60 тысяч т, меди — 20-30 тысяч т в год) и заводов-гигантов мощностью 100-400 тысяч т в алюминиевой и 80-100 тысяч т в год в медной промышленности. Развивается интеграция обрабатывающей промышленности с металлургическим производством и заводов по производству полуфабрикатов с предприятиями — изготовителями готовых изделий.

Цветная металлургия является комплексной отраслью промышленного производства. Ассортимент товарной продукции предприятий цветной металлургии достаточно широк и разнообразен. Это:

· цветные металлы и сплавы в виде слитков, катодов, проката и т.д.

· химическая продукция: серная кислота, элементарная сера, медный и никелевый купорос, кальцинированная сода, поташ, различные химические реактивы (соли, оксиды, гидроксиды и т.д.);

· минеральные удобрения: суперфосфат, амофос и др.;

· строительные материалы: цемент, минераловатные и асбошиферные изделия, щебень, гранулированный шлак, шлаковая брусчатка и т.д.;

· тепловая и электрическая энергия;

· кислород и аргон.

Кроме товарной продукции на предприятиях цветной металлургии получают многочисленные отходы и полупродукты металлургического производства, свойства и качества которых весьма важны для технологических процессов цветной металлургии. К ним относятся шлаки, штейны, пыли, газы, агломераты и спеки, кеки, шламы, растворы и т.д. Рассмотрим общие характеристики некоторых основных продуктов и важнейших полупродуктов металлургической технологии, получающихся при переработке большинства сырьевых материалов.

Металлы являются основным видом товарной продукции металлургического производства. В цветной металлургии в зависимости от применяемой технологии и состава получающихся металлов различают черновые и рафинированные металлы. Товарной продукцией, поступающей к потребителю для дальнейшего использования по прямому назначению, как правило, являются рафинированные металлы.

Черновыми металлами называются металлы, загрязненные примесями.

В число примесей входят вредные и ценные элементы — спутники основного металла. Вредные примеси ухудшают характерные для данного металла свойства (электропроводность, пластичность, коррозионную стойкость и т.п.) и делают их непригодными для непосредственного использования. Ценные спутники — благородные металлы, селен, галий, индий, рений и многие другие необходимо попутно извлекать из-за их достаточно высокой цены.

После очистки (рафинирования) черновых металлов от примесей получают рафинированные металлы. В зависимости от качества очистки и конечного содержания в рафинированном металле примесей устанавливают марку металла. Чем чище металл, тем выше его стоимость (за счет высоких затрат на его очистку). В небольших количествах некоторые предприятия цветной металлургии выпускают металлы повышенной (особой) чистоты. Получение таких металлов связано с большими дополнительными затратами труда, времени и средств, поэтому выпуск их ограничен.

Штейном называется сплав сульфидов тяжелых цветных металлов (меди, никеля, свинца, цинка и др.) с сульфидом железа, в котором растворены примеси.

Штейны являются промежуточным металлсодержащим продуктом, получение которых характерно для пирометаллургии меди6 никеля и частично свинца.

В практике цветной металлургии получают медные, медно-никелевые и полиметаллические штейны.

Примерный состав заводских штейнов

Штейн	Cu	Ni	Pb	Zn	Fe	S
Медный	10-60	до 0.5	до 1	1-6	30-50	23-26
Медно-никелевый	5-10	5-13	40-60	24-27
Никелевый	0.1-0.3	12-60	55-10	15-22
Полиметал.	10-30	10-20	5-10	20-40	13-22

Они образуются в жидком состоянии и практически не смешиваются с жидкими шлаками, что позволяет отделять их друг от друга путем отстаивания. Для успешного разделения штейнов и шлаков необходимо, чтобы разность их плотностей была не менее 1 (г/см 3 ). Чем она больше, тем при прочих равных условиях (вязкость шлака, крупность штейновых капель) быстрее идет отстаивание.

Основными компонентами медных штейнов являются сульфиды меди и железа — Cu₂S и FeS. В медно-никелевых штейнах преобладают Ni₃S₂, Cu₂S и FeS. Характерными особенностями медных и медно-никелевых штейнов являются примерно постоянное содержание в них серы и присутствие некоторого количества кислорода (до 3-6 % в бедных штейнах) в форме оксидов железа — FeO и Fe₃O₄.

Медные и медно-никелевые штейны являются хорошими растворителями (коллекторами) всех благородных металлов. Кроме того, в зависимости от состава исходного сырья они могут содержать небольшие количества селена, теллура, мышьяка, сурьмы, висмута, кадмия и других примесей.

В отличие от медных и медно-никелевых штейнов содержание серы в никелевых штейнах колеблется более существенно. Это связано с тем, что никелевые штейны, как правило металлизированы, т.е. помимо сульфидов в них содержатся в растворенном виде и чистые металлы (Ni, Fe). Чем выше металлизация штейна, тем меньше в нем содержание серы. Кислорода в металлизированных никелевых штейна практически нет.

Шлаки являются вторым жидким (в редком случае твердым) продуктом большинства металлургических плавок.

Шлаки — это сплав оксидов, образующийся, главным образом, из компонентов пустой породы и флюсов и продуктов окислительных реакций.

Кроме шлакообразующих компонентов, реальные заводские шлаки содержат и некоторое количество извлекаемых металлов. При плавке на штейн в шлаках также присутствует небольшое количество сульфидов.

При относительно низком содержании ценных компонентов в большинстве рудных плавок шлаки являются отвальным продуктом, т.е. отходами металлургического производства. Однако в будущем, с развитием металлургической техники они могут вновь стать ценным сырьем для получения ряда цветных металлов, а также железа и других ценных составляющих.

Основными компонентами шлаков цветной металлургии являются SiO₂, FeO и CaO. Суммарное содержание этих трех оксидов обычно составляет от 70 до 90 -95 %. Концентрация CaO редко превышает 6-8 %. В большинстве случаев, таким образом, шлаки цветной металлургии в основе своей являются железосиликатными (FeO-SiO₂).

В ряде процессов цветной металлургии в зависимости от состава перерабатываемого сырья и применяемой технологии в металлургических шлаках может содержаться Al₂O₃, MgO, Fe₃O₄, ZnO и некоторые другие оксиды.

К числу важнейших физико-химических свойств шлаковых расплавов, влияющих на показатели плавки, относятся плавкость, вязкость, плотность, поверхностные свойства и растворимость в шлаках металлсодержащего продукта (основные свойства физико-химические свойства металлургических расплавов будут рассмотрены далее в настоящем курсе). Физико-химические свойства шлака оказывают значительное влияние на показатели металлургического процесса. В свою очередь, на свойства шлака значительное влияние оказывают его состав и температура.

Сильное влияние состава шлака и температуры на его свойства приводят к необходимости в каждом металлургическом процессе подбирать оптимальный состав шлаков, который должен удовлетворять определенным технологическим и экономическим требованиям. Далеко не всегда плавка исходного сырья обеспечивает получение оптимальных шлаков. В большинстве случаев состав шлака приходится корректировать введением в исходную шихту соответствующих флюсов — минеральных добавок (кварцевые материалы, известняк и др.).

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Цветная металлургия является комплексной отраслью промышленного производства. Ассортимент товарной продукции предприятий цветной металлургии очень широк и разнообразен. Помимо металлической продукции, металлургические заводы выпускают дополнительную продукцию.

Продукцией отдельных предприятий цветной металлургии могут быть:

• цветные металлы и сплавы в виде слитков, катодов, проката и т.д.;
• химическая продукция: серная кислота, элементарная сера, медный и никелевый купорос, кальцинированная сода, поташ и т.д.;
• минеральные удобрения: суперфосфат, аммофос;
• строительные материалы: цемент, щебень, гранулированный шлак, шлаковая брусчатка и т.д.;
• тепловая и электрическая энергия;
• кислород и аргон.

Нормы и требования к качеству и размерным характеристикам сырья, материалов и изделий металлургического производства устанавливаются Государственными стандартами (ГОСТ), отраслевыми стандартами (ОСТ) и техническими условиями (ТУ).

Стандарты и технические условия устанавливаются на группу изделий и материалов или отдельные виды продукции и определяют полную техническую характеристику сырья или выпускаемой продукции. ГОСТы имеют силу закона и обязательны для исполнения во всех отраслях народного хозяйства. Отраслевые стандарты ОСТы, как правило, определяют требования к сырью материалам полупродуктам и продуктам металлургического производства которые потребляются только внутри отрасли. Технические условия утверждаются в тех случаях, когда на продукцию отсутствуют стандарты или когда требуется установление специальных требований на выпускаемую продукцию. Технические условия на промышленную продукцию обычно определяют взаимоотношения между узким кругом заказчиков и производителей в строгом соответствии с согласованными условиями и сроками их действия.

В цветной металлургии в зависимости от применяемой технологии и состава получающихся металлов различают черновые и рафинированные металлы. Товарной продукцией, как правило, являются рафинированные металлы.

Черновыми металлами называют металлы, загрязненные примесями. В число примесей входят вредные и ценные элементы – спутники основного металла. Вредные примеси ухудшают характерные для данного металла свойства: электропроводность пластичность, коррозионную стойкость и т.п. Ценные спутники – благородные металлы, селен, галлий, индий, висмут и др. – необходимо попутно обязательно извлекать.

Черновые металлы обязательно подвергают очистке от примесей – рафинированию. Сортамент рафинированных цветных металлов велик. ГОСТы устанавливают выпуск до 6-10 и более марок каждого конкретного металла. В небольших количествах некоторые предприятия цветной металлургии выпускают металлы повышенной (особой) чистоты. Получение таких металлов связано с большими дополнительными затратами труда времени и средств.