Основные продукты и полупродукты металлургического производства.

Цветная металлургия является комплексной отраслью промышленного производства. Ассортимент товарной продукции предприятий цветной металлургии достаточно широк и разнообразен. Это:

· цветные металлы и сплавы в виде слитков, катодов, проката и т.д.

· химическая продукция: серная кислота, элементарная сера, медный и никелевый купорос, кальцинированная сода, поташ, различные химические реактивы (соли, оксиды, гидроксиды и т.д.);

· минеральные удобрения: суперфосфат, амофос и др.;

· строительные материалы: цемент, минераловатные и асбошиферные изделия, щебень, гранулированный шлак, шлаковая брусчатка и т.д.;

Кроме товарной продукции на предприятиях цветной металлургии получают многочисленные отходы и полупродукты металлургического производства, свойства и качества которых весьма важны для технологических процессов цветной металлургии. К ним относятся шлаки, штейны, пыли, газы, агломераты и спеки, кеки, шламы, растворы и т.д. Рассмотрим общие характеристики некоторых основных продуктов и важнейших полупродуктов металлургической технологии, получающихся при переработке большинства сырьевых материалов.

Металлы являются основным видом товарной продукции металлургического производства. В цветной металлургии в зависимости от применяемой технологии и состава получающихся металлов различают черновые и рафинированные металлы. Товарной продукцией, поступающей к потребителю для дальнейшего использования по прямому назначению, как правило, являются рафинированные металлы.

Черновыми металлами называются металлы, загрязненные примесями.

В число примесей входят вредные и ценные элементы - спутники основного металла. Вредные примеси ухудшают характерные для данного металла свойства (электропроводность, пластичность, коррозионную стойкость и т.п.) и делают их непригодными для непосредственного использования. Ценные спутники - благородные металлы, селен, галий, индий, рений и многие другие необходимо попутно извлекать из-за их достаточно высокой цены.

После очистки (рафинирования) черновых металлов от примесей получают рафинированные металлы. В зависимости от качества очистки и конечного содержания в рафинированном металле примесей устанавливают марку металла. Чем чище металл, тем выше его стоимость (за счет высоких затрат на его очистку). В небольших количествах некоторые предприятия цветной металлургии выпускают металлы повышенной (особой) чистоты. Получение таких металлов связано с большими дополнительными затратами труда, времени и средств, поэтому выпуск их ограничен.

Штейном называется сплав сульфидов тяжелых цветных металлов (меди, никеля, свинца, цинка и др.) с сульфидом железа, в котором растворены примеси.

Штейны являются промежуточным металлсодержащим продуктом, получение которых характерно для пирометаллургии меди6 никеля и частично свинца.

В практике цветной металлургии получают медные, медно-никелевые и полиметаллические штейны.

Они образуются в жидком состоянии и практически не смешиваются с жидкими шлаками, что позволяет отделять их друг от друга путем отстаивания. Для успешного разделения штейнов и шлаков необходимо, чтобы разность их плотностей была не менее 1 (г/см³). Чем она больше, тем при прочих равных условиях (вязкость шлака, крупность штейновых капель) быстрее идет отстаивание.

Основными компонентами медных штейнов являются сульфиды меди и железа - Cu₂S и FeS. В медно-никелевых штейнах преобладают Ni₃S₂, Cu₂S и FeS. Характерными особенностями медных и медно-никелевых штейнов являются примерно постоянное содержание в них серы и присутствие некоторого количества кислорода (до 3-6 % в бедных штейнах) в форме оксидов железа - FeO и Fe₃O₄.

Медные и медно-никелевые штейны являются хорошими растворителями (коллекторами) всех благородных металлов. Кроме того, в зависимости от состава исходного сырья они могут содержать небольшие количества селена, теллура, мышьяка, сурьмы, висмута, кадмия и других примесей.

В отличие от медных и медно-никелевых штейнов содержание серы в никелевых штейнах колеблется более существенно. Это связано с тем, что никелевые штейны, как правило металлизированы, т.е. помимо сульфидов в них содержатся в растворенном виде и чистые металлы (Ni, Fe). Чем выше металлизация штейна, тем меньше в нем содержание серы. Кислорода в металлизированных никелевых штейна практически нет.

Шлаки являются вторым жидким (в редком случае твердым) продуктом большинства металлургических плавок.

Шлаки - это сплав оксидов, образующийся, главным образом, из компонентов пустой породы и флюсов и продуктов окислительных реакций.

Кроме шлакообразующих компонентов, реальные заводские шлаки содержат и некоторое количество извлекаемых металлов. При плавке на штейн в шлаках также присутствует небольшое количество сульфидов.

При относительно низком содержании ценных компонентов в большинстве рудных плавок шлаки являются отвальным продуктом, т.е. отходами металлургического производства. Однако в будущем, с развитием металлургической техники они могут вновь стать ценным сырьем для получения ряда цветных металлов, а также железа и других ценных составляющих.

Основными компонентами шлаков цветной металлургии являются SiO₂, FeO и CaO. Суммарное содержание этих трех оксидов обычно составляет от 70 до 90 -95 %. Концентрация CaO редко превышает 6-8 %. В большинстве случаев, таким образом, шлаки цветной металлургии в основе своей являются железосиликатными (FeO-SiO₂).

В ряде процессов цветной металлургии в зависимости от состава перерабатываемого сырья и применяемой технологии в металлургических шлаках может содержаться Al₂O₃, MgO, Fe₃O₄, ZnO и некоторые другие оксиды.

К числу важнейших физико-химических свойств шлаковых расплавов, влияющих на показатели плавки, относятся плавкость, вязкость, плотность, поверхностные свойства и растворимость в шлаках металлсодержащего продукта (основные свойства физико-химические свойства металлургических расплавов будут рассмотрены далее в настоящем курсе). Физико-химические свойства шлака оказывают значительное влияние на показатели металлургического процесса. В свою очередь, на свойства шлака значительное влияние оказывают его состав и температура.

Сильное влияние состава шлака и температуры на его свойства приводят к необходимости в каждом металлургическом процессе подбирать оптимальный состав шлаков, который должен удовлетворять определенным технологическим и экономическим требованиям. Далеко не всегда плавка исходного сырья обеспечивает получение оптимальных шлаков. В большинстве случаев состав шлака приходится корректировать введением в исходную шихту соответствующих флюсов - минеральных добавок (кварцевые материалы, известняк и др.).

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: