4.8. Кольорова металургія

Кольорова металургія містить у собі видобуток і збагачення руд, виробництво й обробку кольорових металів і сплавів. Як і в чорній металургії, виробничий комплекс складається з гірничодобувних підприємств (рудників, кар’єрів), збагачувальних фабрик, металургійних і металообробних заводів.

Кольорові метали і сплави набули широкого застосування в сучасному машинобудуванні. Особливо зросла їх роль у зв’язку з розвитком реактивної техніки й атомної енергетики, освоєнням космічного простору і розвитком радіоелектроніки. Це обумовлено їхніми особливими властивостями: високою електро- і струмопровідністю, корозійною стійкістю, жароміцністю, малою питомою вагою та ін.

В даний час кольорова металургія вилучає з руд кольорові метали понад 70 найменувань. Кольорові метали поділяють на 4 групи: важкі – мідь, нікель, свинець, цинк, олово; легкі – алюміній, магній, титан, кальцій та ін.; благородні – золото, срібло, платина; рідкісні – молібден, вольфрам, ванадій, уран та ін. Найбільше застосовуються в промисловості мідь, алюміній, цинк, свинець, олово, нікель, титан і магній.

Вміст кольорових і рідкісних металів у рудах вкрай низький. Для одержання однієї тонни кольорового металу добувається і переробляється від сотень до десятків тисяч тонн сировини. У зв’язку з цим у кольоровій металургії особливе значення має підготовка руд, що складається з процесів дріблення, подрібнювання, усереднення, збагачення й зшматкування.

У результаті такої підготовки вихідну сировину одержують у виді концентратів із високим вмістом металу і його оксидів.

У рудній сировині разом із “основними” елементами (алюмінієм, міддю, свинцем, нікелем та ін.) містяться побіжні – золото, срібло, платина, кобальт, кадмій та ін., причому їхня цінність іноді перевершує цінність “основних” металів. Це потребує комплексної переробки руд для вилучення з них усіх цінних компонентів. За умов промис­лової переробки руд раціональніше використовуються природні ресурси і запобігається небезпека забруднення навколишнього середовища.

У результаті цього металургійне виробництво кольорової металургії характеризується великою розмаїтістю технологічних процесів одер­жання металів. Основними способами одержання кольорових металів є пірометалургійні, гідрометалургійні й електрометалургійні процеси.

Пірометалургійні процеси проводять при високих температурах. Основні процеси: випал, плавка, конвертування, рафінування і дистиляція. Ці процеси застосовуються при виробництві міді, нікелю, кобальту, свинцю, олова й ін. Рафінування полягає в обробці розплавлених чорнових металів за допомогою присадок (солей, лугів), окислювання домішок, вакуумування розплаву і т. ін. Ряд металів, що належать до легковипарювальних, одержують методом дистиляції, і наступне їхнє очищення від домішок здійснюють методом багатократної перегонки. Дистиляцію здійснюють у ретортних печах (виробництво цинку), шахтних печах (виробництво свинцю, цинку, олова), у печах киплячого прошарку (виробництво титану).

Гідрометалургійні процеси полягають у вилученні металів із руд, концентратів і відходів різноманітних виробництв при температур 20-200°С і звичайному або підвищеному тиску за допомогою водяних розчинів хімічних реактивів (кислот, лугів або солей). У процесі вилучення металу із сировини, поміщеної у розчин, відбувається хімічна взаємодія металів із реагентом і розчинення у воді продуктів реакції, що утворюються при цьому (зазвичай солей). Ці процеси широко застосовуються при виробництві цинку, міді, нікелю й ін.

Електрометалургійні процеси засновані на використанні електричного току для проведення окисних або відбудовних реакцій. Вони підрозділяються на електротермічні й електромеханічні.

Електротермічні процеси використовуються для вилучення кольорових металів із руд і концентратів, виробництва і рафінування металів і сплавів на їхній основі. У цих процесах електроенергія є джерелом технологічного тепла. Електротермічні процеси набули широкого застосування при плавці і сублімації металів у нікелевій промисловості, при переробці цинкових концентратів, у виробництві свинцю, олова, рідкісних металів.

Електрохімічні процеси використовуються для виробництва кольорових металів на основі електролізу водяних розчинів (за звичайних температур) і розплавлених солей (при підвищених температурах). Ці процеси широко використовуються у виробництві алюмінію, магнію та ін.

Електрометалургійним процесам передують гідрометалургійні, рідше пірометалургійні процеси.

Металообробні заводи кольорової металургії виготовляють прокатно-тягнену продукцію: різноманітні напівфабрикати – від плит масою 5 т до фольги товщиною 5 мкм; від мідних труб діаметром 500 мм до нікелевих із товщиною стінки 0,05 мм.

Усього на заводах кольорової металургії виготовляється більше 200 тис. типорозмірів листів, стрічок, труб, прутків, дротів, профілів і фольги, напівфабрикатів, що відзначаються точністю розмірів, однорідністю властивостей, заданими фізико-механічними характерис­тиками.