Практическая работа №2

Тема : Выбор сырьевых материалов на основе их свойств, их расчет.

Цель работы: Научиться производить подбор сырья для производства цветных металлов, научиться определять количество компонентов входящих в состав сырья

Теоретическая часть

К черным металлам относятся железо и его сплавы, марганец и хром, производство которых тесно связано с металлургией чугуна и стали. Все остальные металлы относятся к цветным. Название "цветные металлы” довольно условно, так как фактически только золото и медь имеют ярко выраженную окраску. Все остальные металлы, включая черные, имеют серый цвет с различными опенками — от светло серого до темно-серого.

Цветные металлы условно делят на пять групп:

1. Основные тяжелые металлы: медь, никель, свинец, цинк и олово. Эти металлы являются наиболее важными среди цветных металлов по своему значению и объему производства.

2. Малые тяжелые металлы: висмут, мышьяк, сурьма, кадмий, ртуть и кобальт.Они являются природными спутниками основных тяжелых металлов. Обычно их получают попутно, но производят в значительно меньших количествах.

3. Легкие металлы: алюминий, магний, титан, натрий, калий, барий, кальций,

стронций. Металлы этой группы имеют самую низкую плотность (удельную массу) по сравнению с другими металлами.

4. Благородные металлы: золото, серебро, платина и платиноиды (палладий,

родий, рутений, осмий и иридий). Эти металлы обладают высокой стойкостью к воздействию окружающей среды и агрессивных сред.

5. Редкие металлы подразделяются на следующие подгруппы:

а) тугоплавкие металлы; вольфрам, молибден, тантал, ниобий, цирконий и

ванадий;

б) легкие редкие металлы: литий, бериллий, рубидий и цезий;

в) рассеянные металлы: галлий, индий, таллий, германий, гафний, рений, селен

и теллур;

г) редкоземельные металлы; скандий, иттрий, лантан и лантаноиды;

д) радиоактивные металлы: радий, уран, торий, актиний и трансурановые элементы.

 

По виду присутствующих металлсодержащих минералов руды цветных метал­

лов делят на следующие основные группы:

1) сульфидные, содержащие металлы в форме соединений с серой - сульфидов.

К таким рудам в основном относятся медные, медно-цинковые, медно-молибде­

новые, медно-никелевые и свинцово-цинковые (полиметаллические) руды;

2) окисленные, в которых металлы содержатся в форме различных кислород­

содержащих соединений: оксидов, карбонатов, гидроксидов и т.д. Примером таких руд служат алюминиевые, окисленные никелевые, оловянные, некоторые разновидности медных руд;

3) самородные, содержащие металлы в свободном (металлическом) состоянии.

В самородном состоянии в природе встречаются золото, серебро, медь, платина, висмут и ртуть;

4) сделанные, в которых металлы могут одновременно присутствовать в суль­

фидной и окисленной формах, а иногда и в самородном состоянии (медные руды);

5) хлоридные, содержащие металлы в форме солей хлористоводородной кислоты

. Из таких руд, в частности, извлекают магний, а также ряд других легких и ред­

ких металлов.

Сульфидные руды по характеру минерализации делятся, в свою очередь, на

сплошные, состоящие почти полностью из сульфидов, и вкрапленные, в которых

сульфиды в виде включений размешены в пустой породе.

Руды цветных металлов во многих случаях очень бедные и содержат чаще всего

несколько процентов и даже доли проценте основного металла. Концентрация со­

путствующих основному металлу ценных элементов-спутников обычно во много

раз меньше. Однако многие сопутствующие элементы по ценности сравнимы, а

иногда и превосходят основные компоненты руды, для извлечения которых она и

добывается. К числу ценных составляющих следует относить и железо, содержание

которого в рудах некоторых цветных металлов иногда достигает 40... 50 % (по массе) и более.

Рентабельный минимум, т.е. то минимальное содержание основного металла,

которое определяет возможность и целесообразность металлургической переработки

данной руды, постоянно снижается. Так, если в конце XIX в. к категории медных

руд относили горные породы с содержанием меди не менее 1,5%, то сейчас эта ве­

личине снизилась до 0,4... 0,5 %.

 

Распространенность в земной коре некоторых металлов характеризуется следующими данными, %:

Алюминий.... 8,05 Вольфрам.... 7 • 10°

Железо............4,65 Молибден.... 1 • 10°

Кальций..........2,96 Свинец.............8 • 10‘4

Натрий............2,50 Олово...............6 • 10'4

Калий..............2,50 Уран.................5 • 10'4

Магний............1,87 Селен...............8 • 10~5

Титан..............0,45 Платина •...........2 • 10'5

Медь................0,01 Серебро.............4 • 10“6

Цинк..............0,02 Золото.............5 • 10'7

Никель............0,018 Рений...............1 • 10*7

 

Помимо рудных источников для получения многих цветных металлов (алюминия,

меди, цинка, свинца, 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.

В наибольших количествах в настоящее время из вторичного сырья производят

алюминий и основные тяжелые цветные металлы. Так, доля вторичных алюминия,

меди, свинца, цинка и олова в общем балансе производства составляет соответ­

ственно 20... 25, 30... 40, 35... 50, 25... 30 и 20... 25 %. Исключительно большое

значение для современной экономики имеет производство вторичных драгоценных

металлов.

Вовлечение вторичного сырья в цикл металлургического производства позволяет

экономнее расходовать природные рудные ресурсы, получать металлы более прос­

тыми и дешевыми металлургическими приемами, дополнительно увеличивать

выпуск металлической продукции.

В перспективе вторичное сырье должно стать основным источником получения

некоторых цветных металлов, а за счет переработки рудного сырья будет покры­

ваться лишь дефицит баланса между потреблением и производством данного металла.

Цветная металлургия является одной из наиболее материалоемких, а также топли­

во- и энергоемких отраслей промышленности. В себестоимости продукции в среднем

по цветной металлургии звтраты на сырье, основные и вспомогательные материалы

составляют ~ 6 1... 62%, на топливо и энергию ~ 1 1... 12%. Таким образом, на

долю этих статей себестоимости приходится ~ 75 % общих затрат.

Наиболее материалоемкими подотраслями цветной металлургии являются твердо­

сплавная (~ 80 % от общих затрат), медная (~ 70 %) и свинцово-цинковая (~ 64 %),

а самой энергоемкой — алюминиевая (~ 40 %).

По этой причине качественная подготовка исходного сырья к металлургической

переработке оказывает решающее влияние на конечные технико-экономические

показатели металлургического передела.

В металлургическую переработку, как правило, поступает не один конкретный

металлсодержащий материал, а смесь разных сортов рудного сырья с флюсами и

оборотами. Смесь поступивших в переработку материалов (без топлива) называется

шихтой.

Общие требования к качеству металлургических шихт сводятся к следующему:

1) постоянство химического состава;

2) однородность по химическому, минералогическому и гранулометрическому

составам;

3) оптимальная крупность компонентов шихты;

4) оптимальная влажность.

Различают две группы подготовительных операций: механическую и химическую

подготовку.

К механической подготовке относятся:

1) складирование и хранение шихтовых материалов;

2) дробление и измельчение исходных материалов (руд, флюсов, кусковых обо­

ротов);

3) сортировка материалов по крупности;

4) обезвоживание исходных материалов сгущением, фильтрованием и сушкой

(иногда, наоборот, увлажнение);

5) окускование мелких материалов (концентратов, рудной мелочи);

6) приготовление шихты путем смешивания ее компонентов.

Химическая подготовка сводится к обжигу или агломерации (спеканию) исходных рудных материалов.

Необходимость в ряде случаев предварительного окускования (укрупнения)

исходных сырьевых материалов обусловлена тем, что на металлургические пред­

приятия в настоящее время в основном поступают тонкоизмельченные концентраты.

Кроме того, при непосредственной переработке руд приходится иметь дело со значительным количеством мелочи или малой прочностью самих руд. Пирометаллургическая переработка мелких материалов либо невозможна по условиям технологии (например, в шахтных печах), либо сопровождается большим пылевыносом, что и вызывает необходимость их укрупнения. Окусковывание мелких материалов осуществляют методами окатывания, брикетирования, агломерации (спекания) или комбинацией этих методов.