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.