Вторичное алюминиевое сырье

В зависимости от происхождения лом алюминия состоит из деталей машин, двигателей, самолетов, приборов, бытовых изделий. Составляющие лома представляют собой поковки, отливки, штамповки, изделия из труб, прутков и профилированного проката. Для алюминиевого лома характерно смешение деталей из различных алюминиевых сплавов, наличие приделок из неметаллических и металлических материалов, высокая степень засоренности.

Значительная доля вторичного алюминиевого сырья представлена отходами, которые образуются при производстве изделий из листа и проката, проволоки, фольги.

Вторичным сырьем является стружка, образующаяся при механической обработке алюминия и его сплавов. Она составляет самую большую группу алюминиевых отходов; доля ее в общем количестве отходов и лома достигает 40% и более.

В процессе плавки алюминия и его сплавов на поверхности расплава образуются окислы. Смесь окислов с частицами футеровки и пылью, пропитанная жидким металлом, удаляется с поверхности расплава и образует съемы (шлаки). Они содержат алюминий и, как правило, перерабатываются на заводах вторичных цветных металлов.

Лекция 4

Медь была обнаружена в доисторические времена и стала одним из первых металлов, которые человек начал использовать для практических целей вместо камня. Латинское название "Cuprum" пришло от названия острова Кипр, где уже в 3 в. до н.э. медь добывали и плавили. На территории России были найдены шахты, возраст которых несколько тысяч лет. В 18 столетии в районе Урала и в Алтая было основано множество медеплавильных заводов. В конце 19 века металлургия начала развиваться в районах крайнего севера.

Кларк меди, т.е. ее содержание в земной коре, равен 0,01 %. Однако, не смотря на низкое содержание в земной коре, она образует многочисленные месторождения руд. Характерным для меди является присутствие в природе руд всех типов (сульфидные, окисленные, смешанные и самородные).

Известно более 250 минералов меди. Большинство из них встречаются редко, некоторые представляют собой драгоценные камни. К наиболее распространенным медным минералам, имеющим промышленное значение, относятся, прежде всего, соединения меди с серой и кислородом. Наибольшее количество меди в земной коре входит в состав сернистых соединений. В первичных рудах большинства промышленных месторождений медь присутствует в сульфидной форме. В зоне окисления она представлена карбонатами, силикатами, сульфатами, оксидами и др. соединениями.

Важнейшими сернистыми соединениями меди являются:

Ковелин CuS (сульфид меди, формирующийся метасоматическим путем обнаруженный в начале позапрошлого столетия возле Везувия. Сейчас его добывают в Колорадо (США), Сербии, Италии, Чили. Этот мягкий минерал содержит около 33,5 процентов серы и 66,5 процентов меди.

Халькозин Cu₂S (медный блеск)

Халькопирит CuFeS₂ (медный колчедан). Важнейшая медная руда; в виде кристаллов - ценный коллекционный минерал.

Борнит Cu₅FeS₄

Кубанит CuFe₂S₃

Талнахит Cu₉Fe₈S₁₆

Сульфидные медные минералы имеют как гидротермальное, так и магматическое происхождение. При высоких температурах и давлениях вода, выделяющаяся при затвердевании магмы, наряду с сульфидами меди, растворяет сульфиды, теллуриды, селениды других металлов и прежде всего железа, свинца, цинка, мышьяка и сурьмы. В растворе содержатся так же благородные металлы и висмут. При последующем охлаждении из термальных вод выкристаллизовывается целый комплекс минералов. Поскольку температура кристаллизации у всех минералов разная, состав руды может меняться по глубине залегания.

Магматические месторождения, содержащие медь, образуются при кристаллизации ультраосновных пород. В этих месторождениях важнейшими спутниками меди являются никель, кобальт, платиновые металлы. Таким образом, и в магматических месторождениях медь встречается в комплексе со многими другими ценными минералами.

В природных условиях первичные сульфидные минералы могут подвергаться воздействию атмосферных агентов (кислорода, углекислого газа, воды) и претерпевать изменения (выветриваться). Глубокое превращение приводит к образованию кислородных соединений меди. Основными окисленными минералами меди являются:

-малахит CuCO₃⋅Cu(OH)₂. Углекислая медная зелень, дигидрококскарбонат меди, образующийся около участков окисления гидротермальных полиметаллических и меднорудных залежей при гипергенных явлениях. Многие медные руды сопровождаются малахитом. В России его месторождения разрабатываются около Нижнего Тагила (известный среди специалистов Меднорудянский рудник), а раньше добыча минерала осуществлялась на Урале (на данный момент не ведется).

-азурит 2CuCO₃⋅Cu(OH)₂.

-куприт Cu₂O

В отличие от алюминия, медь не распространена так широко в земной коре. Поэтому вопрос о месторождениях меди и ее добыче становится принципиальным. В России разведано 120 медных и медьсодержащих объектов, при этом около 70% запасов сосредоточено в крупнейших, даже по мировым меркам, Октябрьском, Талнахском, Гайском и Удоканском месторождениях.

Старейшей рудной провинцией России считается Урал. По восточному склону Уральского хребта с севера на юг полосой протяженностью около 800 км разбросана большая группа медных месторождений, приуроченных к так называемым зелено-каменным породам Самое крупное из них, Гайское в Оренбургской области, включает 8% разведанных и 2,5% предварительно оцененных запасов меди России. Среднее содержание меди в рудах – 1,36%. Разрабатываются также Учалинское и Сибайское месторождения в Башкортостане, Сафьяновское в Свердловской области, Узельгинское в Челябинской области и др. Среднее содержание меди в рудах медноколчеданных месторождений колеблется от 0,64 до 3,32%, самые богатые руды – на Сафьяновском месторождении.

Руды восточного склона Уральского хребта относятся к категории медно-цинковых руд. Основными спутниками меди в них являются цинк, свинец, золото, серебро, часто присутствуют висмут, германий, кадмий, индий, таллий, селен, теллур.

Важнейшими из освоенных являются месторождения сульфидных медно-никелевых руд Октябрьское, Талнахское и Норильск-I в Норильском рудном районе (Таймырский АО). Руды содержат медь, никель, кобальт, благородные металлы и металлы платиновой группы, причем на долю платиновых металлов приходится значительная часть стоимости ценных компонентов.

Удоканское медное месторождение (находящееся в стадии активной разработки) расположено в 30 километрах южнее железнодорожной станции Новая Чара Забайкальского края России на хребте Удокан. Крупнейшее в стране и третье в мире по запасам меди (около 24,6 млн т). Месторождение находится в зоне распространения вечной мерзлоты в сейсмоопасном районе. Руды Удоканского месторождения практически монометальные медные и содержат лишь небольшую примесь серебра. Минеральный состав их характеризуется исключительным постоянством. Основными первичными минералами меди являются халькозин, борнит и халькопирит. Из вторичных минералов меди распространены малахит, азурит, ковеллин, халькозин. Из других основных минералов в рудах широко распространены: пирит, магнетит и гематит. В виде минералов-примесей отмечены: валлериит, молибденит, виттихенит, пирротин, сфалерит, марказит, теннантит, полидимит, кобальтин, штромейерит, самородное серебро.

Балансовые запасы руды составляют 1,375 млрд тонн, меди — 19,95 млн тонн (среднее содержание 1,45%), серебра — 11,9 тысяч тонн (среднее содержание — 9,6 грамма на тонну).

Россия в целом обеспечена разведанными запасами меди при существующем уровне добычи более чем на 90 лет, но обеспеченность эксплуатируемых месторождений меньше: богатых медно-никелевых руд Норильского рудного района хватит примерно на 20 лет; рудники Уральского меднорудного района обеспечены запасами для подземной отработки на 34 года, для открытой – не более чем на 9 лет.

Впервые загрязненный никель был получен промышленным путем в 1751 году., в чистом виде получен позже – в 1804 году. Свое название получил в честь минерала купферникель NiAs (купфер – медь (нем.), никел – злой горный дух из немецкой мифологии), который горняки принимали за медную руду, а желаемого результата при производстве не получали.

В земной коре содержание никеля составляет 0,02 %. Но с учетом того, что ядро земли состоит из сплава железа и никеля и масса никеля в нем составляет около 17⋅10⁹ тонн, то можно сказать, что содержание никеля в земной коре составляет около 3% (в таком случае никель будет занимать 5 место по распространенности в природе). Впервые никель попал в руки человека в виде метеоритного железа, которое представляет собой сплав железа и никеля с содержание последнего до 8%. Так же исследовалось содержание никеля в морской воде, оно составляет около 0,002 мг/л (1390 млн км³).

В настоящее время основным сырьем для производства никеля являются окисленные никелевые руды и сульфидные медно-никелевые руды.

Окисленные руды являются рудами вторичного происхождения. Они образовались путем выветривания и состоят из простых и сложных силикатов железа и магния, алюмосиликатов никеля. В России большая часть таких месторождений находится на Урале. К основным окисленным минералам никеля относят:

-гарниерит (Ni, Mg)O⋅SiO₂⋅2H₂O. Назван в честь французского горного инженера Жюля Гарнье обнаружившего этот минерал на Новой Каледонии в 1865 году.

-ревденскит 3(Ni,Mg)O⋅2SiO₂⋅2H₂О

Для окисленных руд не найдено рационального способа обогащения, поэтому они направляются в переработку сразу после добычи и имеют примерно следующий состав, %: 0,7—1,1 Ni; 0,04-0,1 Co; 15—75 SiO₂; 5—65 Fe₂O₃; 2—25 А1₂O₃; l—4 Сг₂O₃; 2—25 MgO; 0,5—2,0 СаО; до 35 H₂O.

Сульфидные медно-никелевые руды (как уже говорилось) разрабатываются на полуострове Таймыр и в основном содержат никель в виде минерала пентландит - (Fe, Ni)₉S₈.

Особенностью никелевых руд и концентратов является то, что одним из основных металлов-спутников у них является кобальт. Только при переработке окисленных никелевых руд кобальт теряется, а при переработке сульфидных появляется возможность выделить кобальт в отдельный продукт. Так же при переработке сульфидных руд возможно извлечение ценных компонентов более полно, чем при переработке сульфидных руд.

Лекция 5

Свинец - один из немногих металлов, который нашел практическое применение уже в глубокой древности. Археологические находки показывают, что свинец использовали для изготовления монет ещё в 5-7 тысячелетии до н.э. Хорошо известен свинцовый водопровод Древнего Рима.

Легкоплавкость и пластичность свинца позволяли обрабатывать его самыми примитивными методами. Задолго до начала нашей эры из него изготавливали сосуды, трубы, кровельные листы, орнаментальные литые изделия и многое другое.

Первоначальное применение свинца, по-видимому, обусловлено его попутным получением из серебряных руд. Позднее ряд ценных его свойств послужил причиной увеличения спроса на этот металл.

Однако, этот химический элемент опасен для окружающей среды и человека. Ужесточение экологических стандартов требует отказаться от применения свинца. Еще десятилетие назад ученые говорили о 2015 г. как начальном для преобразований, основанных на бессвинцовых технологиях производства. Страны всего мира, включая Россию, действительно активно ищут альтернативу этому металлу. Но пока сложно запретить свинец в радиоэлектронике, создании аккумуляторов, электрокабелей и т.д.

Дата добавления: 2017-02-01