Особенности цветной металлургии: добыча и переработка

Главная
/
Блог
/
Особенности цветной металлургии: добыча и переработка

Цветных металлов десятки. И известны они человечеству ещё с доисторических времён, а бронзовый век начался значительно раньше железного. Цветметы и их сплавы различны по плотности, температуре плавления и множеству иных характеристик. От чёрных металлов отличаются устойчивостью к коррозии и высокой теплопроводностью. Самый лёгкий из них литий, самый тяжёлый — осмий.
В группу цветных металлов входят серебро и золото, олово и свинец. Но основная часть работы современной промышленности связана с алюминием (до 45%) и с медью (порядка 25%).

Классификация цветных металлов возможна по множеству признаков. Посмотрим на самую простую и точную:

Существует и группа редкоземельных металлов. Но, как и следует из их названия, они и встречаются, и используются крайне редко. К тому же, добыча их весьма сложна, следовательно — высока стоимость.

Только алюминий находится в достаточно концентрированном виде. Большинство других цветметов составляет десятые, сотые и даже тысячные доли процента от добытой руды. Что это означает на практике: переработав 100 тонн сырья, мы получаем лишь 1 тонну меди! Для других металлов этот показатель ещё ниже. Речь идёт не о редкоземельных элементах, а о таких востребованных металлах, как олово, молибден, никель.

Шлам направляется на переработку — он востребован во многих секторах промышленности. К сожалению, практически все этапы по переработке далеки от экологической безопасности. Потому развитие отрасли направлено не только на получение качественных металлов и сплавов, но и ограничение токсичных отходов и вредных выбросов на всех этапах обработки сырья.

плавка;

разлитие;

Технологические этапы

прокатное обжатие.

Начинается работа с обогащения добытой руды. Затем — металлургический передел и завершающий этап — непосредственно переработка полученных металлов.

Количество отходов максимально на этапе обогащения — происходит дробление (грохочение, измельчение) полученного сырья и отсев пустых пород. Передел — это работа с промежуточным продуктом, и он означает комплекс технологических операций:

Начинается цикл работы с добычи руды (подземным либо открытым способом), а обогащение и переработку в большинстве случаев выполняют на предприятиях в непосредственной близости к месторождению. Причина — необходимо перерабатывать огромное количество сырья, доставка «будущих отходов» в таком объёме увеличила бы конечную стоимость изделий многократно.

Выстраивается сложная цепочка: на предприятиях по переработке отходы после одного технологического процесса превращаются в исходный продукт для другого цикла работ.

радиометрическое обогащение;

магнитная сепарация;

На первичном этапе рудоподготовки основная задача — получить сырьё с конкретными характеристиками по составу и гранулометрическим параметрам. После этого начинается непосредственное извлечение заданного металла. Основные технологии обогащения:

При переработке большинства металлов требуется значительное количество воды. Технология гидрометаллургии предусматривает извлечение металла из сырья при помощи растворов химических реагентов. Поэтому и размещение комбинатов по обогащению помимо близости месторождений ориентируется на доступ к водным ресурсам.

На выбор локации перерабатывающих предприятий влияют и другие особенности, которые характеризуют работу с цветными металлами: В первую очередь — высокая энергоёмкость. Это означает, что требуется источник электроэнергии по демократичной стоимости. На удалении от места добычи обычно происходит переработка только благородных металлов. Основная сфера их применения — ювелирное искусство, включая чеканку коллекционных и сувенирных монет, а также изготовление компонентов для сложной и дорогостоящей электроники.

гравитационное обогащение;

электрическая сепарация.

флотация;

Основные характеристики отрасли

латунный;

Наиболее востребованные сорта цветного металлолома:

бедный;

бронзовый;

алюминиевый.

1. Автомобиле-, ракето-, самолётостроение — лёгкие и прочные титан и алюминий.
2. Пищевая промышленность — алюминий, который благодаря антикоррозионным качествам используется для изготовления посуды и кухонного инвентаря.
3. Монетное дело — здесь задействованы как благородные металлы (золото, серебро, платина), так и демократичные по стоимости материалы и сплавы — бронза, латунь, никель, алюминий, медь.
4. Медицинская техника — используются преимущественно титан и алюминий.
5. Энергетика — медь, алюминий. В этой отрасли необходимы компоненты для трансформаторов, электропровода.

6. Солнечные и ветряные электростанции — чаще всего применяется титан.
7. Тара и упаковка для сыпучих и жидких товаров — алюминий.
8. Электроника — провода, кабели, различные компоненты производят из алюминия и меди.
9. Химическая промышленность — здесь перечень используемых цветных металлов велик, они служат химреагентами, например — катализаторами.
10. Строительные конструкции — и снова на первом месте алюминий. Он широко используется.для кровли, заборов, фасадных панелей и десятков других стройматериалов, незаменим при изготовлении металлоконструкций, включая рамы для балконов, лоджий и террас.

Основные сферы:

Обработку полиметаллов проводят, учитывая свойства каждого из компонентов и метод получения конкретного сплава:

В разных отраслях востребованы не только сами цветные металлы, но и сплавы. Если столетие назад промышленность нуждалась всего лишь в нескольких химических элементах, то теперь на производстве задействовано около 80 цветных металлов.

Сплавы могут различаться по физико-химическим характеристикам и, соответственно, по назначению. Одни подходят для литья, другие — для пайки, большинство используется при термической обработке. Сами металлы и сплавы можно разбить на три категории по механическим свойствам: мягкие, твёрдые и особотвёрдые. Мягкие используются для гибких кабелей и проводов. Твёрдые для механизмов и деталей техники. Сверхтвёрдые — для высокотехнологичных изделий, износостойких инструментов.

Поэтому и для вторичного сырья требуется маркировка, которая идентифицирует не только тип металла, но и его процентное содержание, все основные характеристики. Вторичная переработка металлов решат не только экономические проблемы, но и уменьшает нагрузку на экологию.

порошковый

Из измельчённых металлов под воздействием высокой температуры и давления можно получать детали сложной формы и с заданными свойствами поверхности (например, пористость);

метод спекания

Также используется порошок, но к металлу добавляются и иные вещества, таким образом создаются детали с высокой точностью параметров и любой конфигурацией;

электролитический

Этот способ позволяет получить чистый металл 99,9%, используется для алюминия, меди, цинка, никеля;

плавка

Метод ориентирован на металлы с самой высокой температурой плавления, получаемый металл обладает высокой степенью чистоты, используется способ для вольфрама, титана, молибдена, никеля.

Но коррозионная стойкость — это гарантия длительного срока эксплуатации. Поэтому невозможно выделить «лучший и худший» из металлов без привязки к конкретным задачам. Если требуется простая и дешёвая обработка — предпочтение можно отдать чугуну и стали.

Если необходимо сочетание прочности, минимального веса и эстетичного вида — тогда вне конкуренции титан и алюминий. Возможности переработки и утилизации использованных изделий цветмета давно отработаны. Существуют предприятия, которые специализируются на рециклинге.

Из вторичного сырья производится достаточно широкий ассортимент — трубы и провода, листы и прутки. При переработке цветного лома проблема возникает та же, что и при получении металлов из природного сырья, руды — наличие опасных веществ. Выделяющиеся газы и пыль одинаково опасны как для сотрудников предприятия рециклинга, так и для окружающей среды.

Но существует и целый ряд характеристик, общих для всех цветных металлов и их сплавов. Им легко придавать нужную форму. Безусловно, технологии изготовления деталей и компонентов находятся в высокой ценовой категории (если сравнивать с обработкой чёрных металлов).

04

01

03

02