1236

§1. Развитие способов производства и значение меди в народном хо­

В Основных направлениях экономического и социального разви­ тия СССР на 1981—1985 годы и на период до 1990 года предус­ мотрено дальнейшее развитие цветной металлургии. Так, произ­ водство алюминия должно увеличиться на 15—20 %, меди на 20— 25 %, никеля и кобальта не менее чем в 1,3 раза. Повысится про­ изводство цинка, свинца, титана, магния и других цветных ме­ таллов.

Следует отметить, что в одиннадцатой пятилетке прирост объ­ ема производства в цветной металлургии должен быть достигнут без увеличения численности производственного персонала, т. е. главным образом за счет повышения производительности труда. Для успешного решения этой задачи необходимы освоение и внедрение передовой высокопроизводительной техники и техноло­ гии. В связи с этим вырастет потребность в высококвалифициро­ ванных кадрах мастеров и рабочих.

Данное учебное пособие предназначено для учащихся профес­ сионально-технических училищ, подготавливающих квалифициро­ ванных рабочих-металлургов со средним образованием.

Книга является вторым изданием (первое — в 1978 г.), значи­ тельно переработанным в соответствии с программой обучения профессии «плавильщик на заводах цветной металлургии» с ис­ ключением тем, вынесенных в отдельные курсы.

В книге использована Международная система единиц (СИ). Ниже приведены основные соотношения внесистемных единиц из­

химической номенклатуре слово «окислы» заменено словом «ок­ сиды». Исключение составляют товарные полупродукты — окись цинка, закись никеля, техническая трехокись мышьяка, пигмент­ ная двуокись титана.

Авторы отдают дань глубокого уважения светлой памяти со­

А. А. Розловским, гл. XV — Н. Н. Раковой, гл. V, XIV и частично- § 2 и 3 в гл. VI — Г. П. Ермаковым. В гл. VI, IX и XII добавлены новые разделы, написанные Г М. Волкогоном.

Авторы выражают признательность докт. техн. наук П. М. Смир­ нову и В. Д. Гневашеву за ценные замечания, сделанные ими при рецензировании рукописи.

Металлургия — это отрасль промышленности, охватывающая про­ цессы получения металлов из руд или из других металлсодержа­ щих материалов, а также процессы, сообщающие сплавам необ­ ходимые свойства путем изменения их химического состава и структуры. Она базируется на достижениях таких отраслей на­ уки, как химия и физика, физическая химия, электрохимия, теп­ лотехника, аэродинамика.

Металлургическая промышленность — крупный потребитель электроэнергии, топлива, химикатов (кислот, щелочей). Поэтому каждый металлург должен хорошо знать экономику, уметь пра­ вильно организовать работу, вести учет дорогих материалов и продукции.

Развитию металлургии во многом способствовал разработан­ ный под руководством В. И. Ленина в 1920 г. Государственный план электрификации России (ГОЭЛРО). В Программе КПСС указывается, что увеличение производства металла и топлива, со­ ставляющих фундамент промышленности,— по-прежнему одна из важнейших народнохозяйственных задач. Ленинские высказыва­ ния о значении электрификации и металлургии в народном хозяй­ стве, положения Программы КПСС нашли конкретное выраже­ ние в решениях XXVI съезда КПСС.

В настоящее время отечественная металлургия быстро разви­ вается и во многих случаях по выпуску продукции и техническому уровню выходит на первое место в мире.

Пожалуй, нет ни одной отрасли народного хозяйства, которая в той или иной степени не была бы связана с металлургией. Для строительства линий электропередач нужны медь, алюминий и сталь, для изготовления тепловозов, вагонов, судов, самолетов, автомобилей —сталь и цветные металлы; перекачку нефти ведут по стальным трубопроводам; в сельском хозяйстве требуются трак­ торы, комбайны и др.; нельзя обойтись без металла и при строи­ тельстве жилых зданий и производственных помещений.

На территории нашей страны добываются почти все металлы периодической системы Д. И. Менделеева: железо — в Казахстане и на Урале, медные и никелевые руды — на Урале, в Сибири, Ка­ захстане и в Заполярье. Сырье для производства алюминия име­ ется на Урале, в Сибири, на Кольском полуострове. Богаты свин­ цом и цинком горы Алтая и Средней Азии. На Дальнем Востоке и в Сибири имеются месторождения меди, олова и золота, на Кав­ казе добывают вольфрам. Много ценных металлов добывают по­ путно с основными: золото и серебро с медью и свинцом, платину с никелем, кадмий и индий с цинком, германий, селен и молиб­ ден с медью, галлий с алюминием.

Чтобы достичь современного технического уровня и объемов выплавки металлов, потребовались многие годы работы ученых, инженеров, мастеров и рабочих.

Книга М. В. Ломоносова «Первые основания металлургии или рудных дел», вышедшая в 1762 г., была первым научным трудом по металлургии на русском языке и долгие годы была единствен­ ной в России. Большое значение имели работы М. В. Ломоносова

вобласти анализа руд и исследования в области химии.

Д.И. Менделеев открыл периодический закон, способствующий предсказанию многих элементов и уточнению их свойств. Он вы­ сказал также ценные мысли о применении в металлургии кисло­ рода, организации металлургических комбинатов и развитии гид­ рометаллургических способов получения металлов. Периодический

закон указывает на возможность присутствия в сырье металловспутников и содержит научные основы для их извлечения или, другими словами, обосновывает современную идею комплексного использования сырья.

В XX в. чл.-кор. АН СССР П. П. Федотьев создал в Ленин­ граде целую школу прикладной электрохимии. Особенно ценны его исследования по электролитическому получению алюминия, про­ долженные и развитые в 1950—1970 гг. чл.-кор. АН СССР А. И. Бе­ ляевым. За период с 1908 по 1968 г. академиками А. А. Байко­ вым и А. И. Вольским была создана теория металлургических про­ цессов. В 1950—1970 гг. плодотворно работали над созданием хлоридных процессов в металлургии и получением чистых метал­ лов акад. Н. П. Сажин и его ученик чл.-кор. АН СССР Б. А. Са­ харов. Их работы позволили получить чистейшие вещества, необ­ ходимые для электронной промышленности. Примерно с 1955— 1960 гг. в металлургии все большее значение стали приобретать методы сорбции и экстракции. В этой области имела очень боль­ шое значение разработка акад. Б. Н. Ласкориным высокопроизво­ дительного сорбционно-бесфильтрационного способа выщелачива­ ния, который применяют в настоящее время в металлургии зо­ лота, никеля и других металлов.

Кроме железа и алюминия, сырье для получения металлов (руды) обычно бедно по содержанию полезных элементов. Если железные руды содержат 50 % металла, алюминиевые руды 25— 30%, то медные руды — всего 0,5—1% (редко 2—4% меди), цинковые 2—3 % цинка, свинцовые 1—2 % свинца. Золото добы­ вают из руд, если они содержат 1—10 г этого металла в 1 труды. При благоприятных условиях можно добывать золото из еще бо­ лее бедных руд.

Нетрудно подсчитать, что для получения 1 млн. т меди потре­ буется 125 млн. т медной руды (при содержании меди в руде 1 % и потерях 20 %)• Чтобы перевезти 125 млн. т медной руды, потре­ бовалось бы 2,5 млн. вагонов вместимостью по 50 т каждый (руду, уголь, кокс перевозят в открытых вагонах-гондолах такой грузо­ подъемности), или 50 тыс. составов по 50 вагонов в каждом. Если бы попробовали проплавить указанное количество этой обычно тугоплавкой руды в электропечах, то потребовалось бы около 125 млрд. кВт-ч электроэнергии, т. е. почти 12 % от общего коли­ чества электроэнергии, выработанной в Советском Союзе. При

этом потери меди в отходах были бы намного больше, чем при­ нятые в расчете 20 %.

Поэтому сульфидные руды с начала XX в. стали обогащать в основном способом флотации и получать концентраты. Для не­ сульфидных руд применяют еще магнитное и гравитационное обо­ гащение. Способ флотации состоит в том, что измельченную в по­ рошок руду во флотационных машинах перемешивают с водой и через полученную смесь пропускают воздух. Если в такую смесь добавить реагенты, смачивающие поверхность частичек руды, со­ держащих медь, то эти частички всплывают с пузырьками воз­ духа и с пеной, сливаются в желоба и поступают в аппаратуру для отделения их от воды, т. е. для получения концентрата. Час­ тицы руды, не содержащие меди (пустая порода), выпускают из флотационных машин и перекачивают в отвал. Их принято на­ зывать хвостами. В хвосты удается сбросить около 90 % от массы исходной руды.

Флотация — совершенный процесс. Она обеспечивает переход меди в концентрат на 85—95 % и высокую степень концентрации. Из руды с 1 % меди получают концентрат с 20—35 % меди, т. е. количество его составляет 3—5 % от массы руды. Электроэнергии расходуется при этом в 25—40 раз меньше, чем при плавке. Обо­ гащение руды проводят, как правило, на месте ее добычи. В ре­

Таким образом, современное предприятие по добыче цветных металлов — это в первую очередь рудники и обогатительная фло­ тационная фабрика, рассчитанные на добычу и переработку от 1—3 до 40—50 тыс. т руды в сутки. В том случае, если получен­ ный концентрат не перерабатывают на месте, такое предприя­ тие называют горно-обогатительным комбинатом ГОК. Получен­ ный на нем концентрат отправляют на металлургический завод. Для наиболее полного извлечения всех ценных составляющих на заводе имеется ряд цехов, перерабатывающих концентрат на глав­ ной производственной линии, и цехи для использования отходов этих ведущих цехов. Так, на металлургических заводах часто име­ ются следующие цехи: обжиговый, сернокислотный, плавильный, переработки пылей, электролизный, рафинировочный. Обслужи­

и материальными средствами несколько ГОК и ГМК объединяют

вфирму или объединение. Численность работающих на ГОКе со­ ставляет 2—3 тыс., на ГМК 6—10 тыс., в объединении 20—25 тыс. человек. Около таких предприятий возникают рабочие поселки и города со своим хозяйством (жилые дома, магазины, клубы, парки,

кинотеатры, стадионы, ясли, детские сады, школы, ПТУ, техни­ кумы, опорные пункты вузов, объекты социально-бытового назна­ чения и здравоохранения). В городах металлургов проживает40— 150 тыс. человек.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Что такое металлургия?

2.Какие смежные научные дисциплины должен знать металлург?

3.Почему классики марксизма—ленинизма и Коммунистическая партия Со­ ветского Союза придают большое значение развитию металлургии?

4. Работы каких ученых стали основой для развития металлургии?

5.Что такое обогащение руд?

6.Из каких подразделений состоит современное предприятие цветной ме­ таллургии? Как их принято называть?