Сырье металлургического производства

Первичное сырье (руды).

Производство цветных металлов характеризуется большим разнообразием, обусловленным разнообразием свойства металлов и их соединений, распространенностью элементов и форм их существования в природе. Однако, в большинстве случаев можно выделить несколько основополагающих стадий, которые в той или иной степени присутствуют в технологической цепочке получения чистых металлов и сплавов из исходного сырья.

В металлургической промышленности используют почти все виды полезных ископаемых. Основным сырьем для получения металлов являются руды, но применяются также горючие полезные ископаемые, огнеупорные и флюсовые материалы.

Рудой называется горная порода, содержащая в своем составе металл или металлы в таких количествах, которые при современном уровне развития обогатительной и металлургической техники могут быть экономически выгодноизвлечены в товарную продукцию.

Как следует из данного определения понятие “руда” имеет геологический, технический и экономический смысл. Минимальное содержание основного металла в руде, позволяющее экономически выгодно извлекать его в товарную продукцию, называется рентабельным минимумом.

Руда состоит из минералов- природных химических соединений. Минералы подразделяют на рудные (ценные)ипустую породу.К пустой породе относятся минералы, не содержащие извлекаемых (полезно используемых) компонентов . Чаще всего породообразующими минералами в пустой породе являются кварц, карбонаты, силикаты.

Понятие “пустой породы” в определенной степени условно. По мере развития металлургической технологии и техники в целом создаются условия для полного использования компонентов пустой породы, например, для получения различных строительных материалов - цемента, шлаковатных изделий, шлакоблоков и т.д.

Состав руды обычно определяют химическим анализом. Однако для практических целей (для дальнейшей переработки руды) важно также знать вид минералов, присутствующих в руде (минералогический состав) и распределение между минералами ценных компонентов перерабатываемого сырья (фазовый или рациональный состав).

В зависимости от вида присутствующих металлсодержащих минералов руды цветных металлов подразделяются на следующие группы:

1. Сульфидные - в них металлы находятся в форме сернистых соединений. Примером таких руд могут служить медные сульфидные руды, медно-никелевые и свинцово-цинковые сульфидные руды.

2. Окисленные - в них металлы присутствуют в форме различных кислородсодержащих соединений (оксидов, карбонатов, гидрооксидов и т.д. К этой группе относятся .например, алюминиевые. окисленные никелевые, оловянные руды, руды ряда редких металлов.

3. Смешанные - в них металлы могут находиться как в сульфидной так и в окисленной форме (медные руды).

4. Самородные - это руды, в которых металлы находятся в свободном состоянии. В самородном состоянии в природе встречаются золото, серебро, медь и платина.

Сульфидные руды по форме размещения в земной коре делятся на сплошные, состоящие почти полностью из сульфидных минералов, и вкрапленные, когда сульфиды в виде мелких включений присутствуют в пустой породе. Вкрапленные руды беднее сплошных.

По числу присутствующих металлов руды классифицируются на монометаллическиеи полиметаллические (комплексные). Большинство руд цв. металлов являются полиметаллическими и содержат как минимум два ценных компонента. Наиболее сложными по составу являются медные, медно-никелевые и свинцово-медно-цинковые. Они содержат до 15 ценных металлов.

Руды цв-х металлов как правило очень бедные и содержат всего несколько %. а часто доли % основного металла. Концентрация ценных элементов спутников обычно во много раз меньше. Однако, многие сопутствующие компоненты по ценности сравнимы и даже превосходят основные компоненты руды. При переработке сложных по составу руд необходимо добиваться комплексного использования всех ее составляющих.

Рентабельный минимум для цв--х металлов постепенно снижается. Так, если в конце 19 в. к категории медных руд относили горные породы с содержанием не менее 1.5 % Cu, то сейчас эта величина снизилась до 0,4-0,5 % и даже менее, в зависимости от местных условий. Снижению рентабельного минимума способствуют развитие и совершенствование обогатительной и металлургической техники и повышение комплексности использования сырья.

Руды, как и другие полезные ископаемые, образуют в земле естественные скопления, кот. называются месторождениями. Содержание ценных компонентов в месторождениях значительно выше их среднего содержания в земной коре. Самым распространенным металлом в природе является алюминий. Более распространенными по сравнению с ним являются лишь кислород (49.5 %) и кремний (27.75 %).

Наиболее редко в природе встречаются полоний и актиний, кварк которых близок к 10-15.

Ряд металлов, например рассеянных, собственных месторождений не образуют. Эти металлы обычно в очень небольших концентрациях присутствуют в виде изоморфных примесей в минералах основных цветных мет.

Запасы цветных металлов в доступных для человека участках земной коры неуклонно истощаются. Однако их природные ресурсы могут быть значительно расширены. Огромными запасами цветных металловобладают моря и океаны. Морская и океаническая вода содержат до 3,5 % растворенных солей. В наибольших концентрациях в ней присутствуют Na, Mg, K и стронций. В морской воде содержатся также Cu, Al, Ni, Au, Ag, редкие и рассеянные элементы. И хотя их концентрация ничтожно мала - запасы практически неисчерпаемы. Со временем человек научится их экономически выгодно извлекать.

Дно морей и океанов покрыто залежами металлсодержащих конкреций - минеральных образований округлой формы вокруг постороннего тела в результате концентрации минеральных веществ из водных растворов.

Вследствие непрерывного образования и роста конкреций запасы элементов в них практически неисчерпаемы.

Вторичное сырье

Помимо рудных источников для получения многих цветных металлов (Al, Cu, Zn, Pb, благородных и ряда других металлов) используют вторичное сырье. К вторичному сырью относят отходы металлообрабатывающей промышленности, бракованные и отслужившие свой срок металлические детали и изделия, различный металлический лом, бытовой утиль и т.д.

Удельный вес вторичного сырья из года в год растет. Вовлечение втор. сырья в цикл металлургического производства позволяет экономнее расходовать природные ресурсы, получать металлы более простыми и дешевыми металлургическими приемами, дополнительно увеличить выпуск металлической продукции, сократить экологический ущерб в расчете на тонну получаемого металла.

Однако, успешное использование втор. сырья зависит от уровня организации его сбора, сортировки, хранения и подготовки к металлургическому переделу. Отсортированные металлические отходы представляют собой материал одного и того же состава и вида. Переработку такого сырья осуществляют, как правило, с получением продукта (металла или сплава) аналогичного перерабатываемому материалу.

В случае несортированного втор. сырья технология его переработки значительно усложняется и удорожается, требует разделения присутствующих ценных компонентов и всегда характеризуется их повышенными потерями.

В перспективе вторичное сырье должно стать основным источником получения некоторых цветных металлов, а за счет переработки рудного сырья будут покрываться лишь дефицит баланса между потреблением и производством металла.