Особенности цветной металлургии

Как уже указывалось, в рамках данного курса основное внимание уделяется оборудованию и техническим решениям, применяемым в черной металлургии. В отношении цветной металлургии приводятся только некоторые наиболее важные положения и указываются основные особенности.

Сначала приведем некоторые самые общие данные.

Представляет интерес отметить, что в соответствии с периодической системой 80 из 109, то есть подавляющая часть элементов относится к категории металлов.

Металлы имеют следующие отличительные признаки: кристаллическая структура, металлический блеск, непрозрачность, высокая электро- и теплопроводность, пластичность. Интересно отметить, что в настоящее время технический прогресс ставит под сомнение многие незыблемые постулаты. Так, разработаны способы производства аморфной металлической ленты, где вследствие очень высокой скорости охлаждения в металле не успевает образоваться кристаллическая решетка. Такая аморфная лента обладает специфическими свойствами и широко применяется при производстве компьютеров, радио и телевизионной техники и некоторых других отраслях.

Выделяются следующие основные группы цветных металлов:

основные тяжелые (медь, никель, свинец, цинк, олово);

малые тяжелые (висмут, мышьяк, сурьма, кадмий, ртуть, кобальт);

легкие (алюминий, магний, титан, натрий, калий, барий, кальций, стронций);

благородные (золото, серебро, платина и платиноиды);

редкие.

В свою очередь редкие металлы делятся на следующие группы:

тугоплавкие (вольфрам, молибден, тантал, ниобий, цирконий, ванадий);

легкие (литий, берилий, рубидий, цезий);

рассеяные (галий, индий, талий, германий, гафний, рений, селен, теллур);

редкоземельные (скандий, иттрий, лантан, лантаноиды);

радиоактивные (радий, уран, торий, актиний, трансурановые элементы).

Представляет интерес информация о распространенности некоторых наиболее широко применяемых в промышленности элементов в земной коре, %:

алюминий 8, 05;

железо 4, 65;

магний 1, 87;

титан 0, 45;

медь 0, 01;

цинк 0, 02;

никель 0, 018.

Наиболее широко распространен алюминий. Примерно вдвое меньше распространено железо, достаточно широко распространен магний. Значительно меньше распространены титан, медь, цинк, никель.

Цветная металлургия характеризуется очень низким содержанием металла в исходной руде, что делает необходимым обогащение руды с производством концентрата. Обращает на себя внимание высокая степень обогащения. Данные о содержании отдельных цветных металлов в исходной руде и в концентрате приведены в таблице 16.1.

Основные особенности цветной металлургии:

исключительно высокая материалоемкость;

комплексный характер сырья;

многоступенчатые технологические схемы переработки сырья;

большое разнообразие технологических процессов, схем и аппаратов (оборудования);

сочетание пиро- и гидрометаллургических процессов.

Низкое содержание металла в исходной руде предопределяет высокую материалоемкость производства и соответственно необходимость транспортировки большого количества исходного сырья. Для снижения транспортных затрат заводы цветной металлургии часто располагают как можно ближе к горнообогатительным комбинатам.

Руды цветных металлов как правило носят комплексный характер, то есть наряду с основным элементом в руде содержится большое количество других сопутствующих элементов. Это предопределяет сложные многоступенчатые технологические схемы переработки сырья.

В цветной металлургии применяется большое количество разнообразных технологических процессов, схем и аппаратов. В связи со своеобразием руд разных месторождений технологическая схема производства одного и того же металла на разных заводах существенно отличается.

В целом в цветной металлургии применяются следующие основные технологические стадии:

обогащение сырья;

извлечение металла;

рафинирование.

В отличие от черной металлургии, в которой применяются только пирометаллургические процессы, в цветной металлургии широко применяются гидрометаллургические процессы. Следует пояснить эти термины.

Пирометаллургические процессы осуществляются при высоких температурах с полным или частичным расплавлением перерабатываемых материалов.

Гидрометаллургические процессы осуществляются в водных средах при температуре не выше 300 °С. Гидрометаллургические процессы включают выщелачивание, очистку растворов от примесей, осаждение металлов из растворов. Из указанных трех технологических операций очевидно требует пояснения термин выщелачивание, то есть перевод извлекаемых компонентов в раствор (растворение) при воздействии на перерабатываемый материал растворителя.