Химико-металлургическая характеристика сырья для получения цветных металлов

Из сказанного во введении ясно, что на переработку на заводы цветной металлургии поступают главным образом концентраты В виде исключения могут поступать труднообогатимые руды ценных металлов, например никелевые руды, или богатые руды. Как правило, не обогащают алюминиевую руду бокситы, так как они содержат около 28% алюминия. Другие важные руды алюминия — нефелины — обогащают, получая нефелиновый концентрат. Все поступающее на заводы рудное сырье можно разделить на три класса:
1. Сульфидные концентраты, в которых металлы соединены с серой. Главным образом это концентраты тяжелых цветных металлов, кроме олова. Из сульфидных концентратов получают и молибден. Типичное содержание металлов в этом сырье, %: меди (в медном) 20—40, цинка (в цинковом) 45—60, свинца (в свинцовом) 50—70. Во всех сульфидных концентратах присутствуют серебро и золото (особенно в медных и свинцовых), селен и теллур. Как примеси цинк, свинец и никель присутствуют в медном концентрате, медь и свинец — в цинковом и т.д, В цинковом концентрате всегда есть кадмий и часто индий, в свинцовом — таллий, в никелевом — кобальт и платиновые металлы, в молибденовом — рений. Для сульфидных концентратов характерно присутствие сульфидов железа.
2. Окисленные концентраты и руды, в которых металлы присутствуют как окислы (TiO2, SnO2), карбонаты (MgCO3), гидраты (Аl2О3*3Н2О), силикаты (Na2O*Al2O3*2SiO2), гидратированные карбонаты (CuCO3*Cu(OH)2), соли (MgCl2*6Н2O, FeWO4) Главным образом это концентраты (руды) алюминия, вольфрама, магния, олова, титана. Из окисленных руд получают часть никеля.
3. Концентраты самородных металлов, в которых они находятся в металлическом виде. Частицы самородных металлов представляют собой отнюдь не чистые металлы, а условно сплавы часто с плотным налетом (пленкой) на поверхности. Главным образом это концентраты золота и серебра и платиновых металлов (редко).
Кроме рудного сырья, на заводы поступают отходы металлообрабатывающих заводов (стружка, обрезь и др.), вышедшее из строя оборудование с деталями из цветных металлов или их сплавов. Литейные заводы получают как отходы изгарь и ишаки. Некоторые партии вторичного сырья содержат 80—90% цветного металла, другие всего около 10%. Себестоимость вторичных металлов обычно низкая. Для высокоразвитых индустриальных стран производство вторичных металлов (медь, свинец, алюминий) достигает 40—50% от первичных.
В сульфидных и окисленных рудах металлы находятся в виде образовавшихся в природных условиях соединений; в самородных рудах металлы находятся в виде природных сплавов. Все природные соединения и сплавы называют минералами. Для расчетов важно знать состав главных минералов. Поэтому в табл. 7 приводятся краткие сведения о важнейших промышленных минералах цветных металлов.

Познакомившись с краткой характеристикой концентратов и руд цветных металлов и составом минералов, можно заметить, что практически любой вид сырья содержит несколько ценных элементов. Например, в цинковом концентрате содержатся цинк, сера, кадмий, медь, свинец, серебро, золото, индий, селен, теллур, кобальт, никель, таллий, иногда германий, мышьяк. Такое сырье принято называть комплексным. При его переработке следует стремиться к наиболее полному извлечению всех ценных составляющих сырья в продукцию высокого качества. Обычно при более полном использовании сырья увеличивается прибыль предприятия и улучшаются другие экономические показатели Наиболее полное использование сырья называется комплексным использованием. Для этой цели необходима надежно работающая система взаимно связанных цехов, обеспечивающая переработку всех полупродуктов и отходов производства.
Наиболее полным использованием сырья обеспечивается и очень важная задача по охране природы от вредных выбросов. Все производственные воды (сливы) должны проходить очистку. При этом из стоков извлекают некоторое количество металлов и получают воду, не загрязняющую водоемы. Очищенные стоки целесообразно направлять снова в цехи потребители вместе со свежей водой, которую забирают только для возмещения потерь. Таким приемом экономят чистую воду озер, рек или искусственных водоемов и дополнительно извлекают цветные металлы. Название такого способа — водоснабжение с водооборотом. Оборотной водой удается удовлетворить потребности цехов на 90—95%.
Комплексное использование сырья и необходимость получения продукции высокой чистоты ставят перед металлургом задачу наиболее полного изучения состава сырья и четкого разделения всех составляющих его элементов Это требует точного анализа, учета и экономии всех материалов и — это главное — уменья доводить химические реакции практически до конца в нужном направлении. Для выполнения этих требований необходимо уметь применять важнейшие законы химии.