Головна

електроліти | електроліз | Глава 3. КЛАСИФІКАЦІЯ МЕТАЛУРГІЙНИХ ПРОЦЕСІВ | металургійні плавки | Промислові способи випалу і плавки | гідрометалургійні процеси | вилуговування | Виділення металів з розчинів | допоміжні процеси | Електролітичне осадження (електроліз з нерозчинним анодом) |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати

Руди та мінерали кольорових металів

  1. Синтез І ОПТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ВОДНИХ РОЗЧИНІВ НАНОЧАСТИНОК МЕТАЛІВ
  2. I. Основи теорії корозії металів.
  3. А) виділення металів з нафтової золи.
  4. Абсолютні нормальні потенціали деяких металів
  5. Атомно-кристалічна будова металів
  6. В ЛАБОРАТОРІЇ ГАРЯЧОЇ ОБРОБКИ МЕТАЛІВ
  7. У порцелянову чашечку наливаємо 10% розчину HCl. У розчин опустити ніж ввозить Al і Cu, і спостерігаємо за поведінкою металів.

Основною сировиною для отримання кольорових металів є руди. Рудой називається така гірська порода, З якої даний метал може бути витягнутий з економічною вигодою при певній його концентрації в цій гірській породі. Мінімальний вміст металу в руді не залишається постійним, а залежить від рівня розвитку техніки в даній галузі металургії. Так, до недавнього часу вважалося, що мінімальний вміст міді в руді має бути вище 1%. Однак з розвитком методів збагачення цей мінімум в даний час знижений до 0,5-0,8% ..

При формуванні земної кори метали розподілилися нерівномірно - вони скупчилися в деяких її ділянках і утворили рудні родовища. Середні змісту металів (кларки) В земній корі, взятої до глибини 16 км, досить невеликі. Порівнюючи, наприклад, середній вміст міді в рудах (близько 1%) з Кларком міді (0,01%), легко переконатися, що рудні родовища зустрічаються нечасто.

Гірські породи і руди складаються з мінералів. мінерал - Природна хімічна сполука, представлене приблизно однорідним за складом і фізичними властивостями тілом, або мінерал це фізично і хімічно індивідуалізована складова частина земної кори. Мінерали в більшості своїй - тверді кристалічні речовини, вони розрізняються за складом, кольором, блиском, щільності, твердості та іншими ознаками. Відомо близько 3000 мінеральних видів: найбільш поширені силікати, фосфати і їх аналоги, сульфіди і їх аналоги, оксиди і гідроксиди. Мінерали, що містять цінні елементи, які добуваються при комплексній переробці, вважають рудними, а решта - порожньою породою.

За хімічним складом руди поділяють на такі види:

1) самородні, в яких основний метал присутній до вільному стані (Au, Cu, Pt, Hg);

2) окислені, В яких основний метал знаходиться в вигляді кисневого сполуки, карбонату, гідрату;

3) сульфідні, В яких основний метал знаходиться в вигляді сульфидного з'єднання.

Руди називають по вилученими з них металів, наприклад, мідна, свинцева, нікелева руда і додатково - по переважному типу мінералів: сульфідна, окислена, самородна. Руди, що служать сировиною для отримання декількох металів, називають комплексними або полиметаллическими.

До типових представників самороднихруд відносяться золотовмісні, а також містять самородную мідь, платину (зазвичай у вигляді сплавів), сірку.

Окислені руди складаються головним чином з оксидів. У них мало сірки, у великій кількості міститься кварц (породообразующий і жильний мінерал, діоксид кремнію SiO2), А також присутні різні силікати (солі кремнієвої кислоти H2SiO3). Окислені руди широко використовують у виробництві нікелю, алюмінію, титану, вольфраму, урану, ніобію, танталу і ін.

 11-Колобов Г. А.
 Як правило, всі сульфідні руди можуть бути віднесені до класу поліметалічних (мідно-нікелеві, мідно-свинцево-цинкові руди та ін). Вони зазвичай містять в невеликих кількостях (від одиниць до десятків грамів на тонну) благородні метали: срібло, золото, платину, а також молібден, вісмут, кадмійі ін. (Соті частки відсотка). Сірку, що входить до складу сульфідних руд і виділяється при їх переробці в вигляді сірчистого газу SO2, використовують для отримання сірчаної кислоти. В сульфідних рудах завжди багато піриту FeS2 або пирротина Fe7S8. Основними мінералами порожньої породи таких руд є кварц, вапняк(Гірська порода, що складається головним чином з мінералу кальциту СаСО3), доломітMgCO3zCaCO3, глинозем Al2O3, барітВаSO4 та ін. Загальною ознакою сульфідних руд є відносно висока їх обогатимость. Вони є найважливішими в виробництвах міді, нікелю, цинку, свинцю, молібдену та інших кольорових металів.

Познайомимося з рудами і мінералами основних кольорових металів.

мідь. У природі зустрічається у вигляді сполук із сіркою або киснем, зрідка у вигляді самородної міді. Звичайне вміст міді в рудах від 0,7 до 3%, багатші зустрічаються рідко. Головні мінерали халькопірітCuFeS2 (Мідний колчедан), халькозінCu2S (мідний блиск), борнітCu5FeS4. Сульфідні мідні руди збагачують флотацією, отримуючи концентрати, що містять 11-35 (іноді до 55)% міді. У мідних сульфідних рудах, поряд з мідними мінералами, присутні мінерали цинку (сфалерітZnS), Свинцю (галенітPbS) І благородні метали (2-5 г / т Au, 10-60 г / т Ag). У мідно-нікелевих рудах, крім міді і нікелю, присутні в промислових кількостях мінерали кобальту і платиноїдів.

нікель. У природі зустрічається у вигляді сульфідних мідно-нікелевих руд (мінералпентландит (Fe, Ni)9S8) і окислених руд (мінерал гарніерітNi4Si4O10(OH)z4H2O). На окислені руди припадає близько 80% світових запасів нікелю, однак більше 60% від його світового виробництва отримують з сульфідних руд. Вміст нікелю в сульфідних рудах коливається в межах 0,3-5,5%, міді 0,6-10%, кобальту до 0,2%. У окислених нікелевих рудах мідь іноді присутній, але в дуже незначних кількостях. Цінність цих руд визначається не тільки змістом в них нікелю, але і кобальту .. За хімічним складом мінералів порожньої породи окислені нікелеві руди підрозділяються на залізисті і магнезіальні. У них міститься 0,7-4% нікелю, кобальту - на порядок менше.

свинець. У рудах зустрічається у вигляді безлічі різних мінералів, найважливіший з яких - галенітPbS (свинцевий блиск). Переробляють і руди окислених мінералів свинцю - церуссіту PbCO3 и англезіта PbSO4, однак переважна кількість металу отримують з сульфідних руд: свинцево-цинкових або мідно-свинцевих. У свинцевих сульфідних рудах цінкнаходітся у вигляді мінералів сфалериту і вюрцита ZnS, званих також цинкової обманкою, Залізо у вигляді піриту, рідше - пирротина, а серебропредставлено переважно аргентиту Ag2S. У окислених рудах цинк знаходиться у вигляді смитсонита ZnCO3, Срібло - у вигляді металу або AgCl, мідь - в малахіт Cu23(OH)2 або Азур Cu3(CO3)2(OH)2. У поліметалічних свинцевих рудах зазвичай зустрічаються золото, срібло, вісмут, сурма, миш'як, кадмій, олово, галій, талій, індій, германій, селен телур. Безпосередньо з руд свінецтеперь НЕ виплавляють, а використовують концентрати., Отримані флотаційним збагаченням сульфідних руд. Більше третини металу виплавляють з вторинного свинцю: відходів листового свинцю і сплавів, акумуляторного і кабельного брухту і ін.

цинк. У природі широко поширений: найважливіший мінералсульфідних руд - сфалерит. Багату залізом (до 26%) різновид сфалериту називають марматітом. Крім того, сфалериту містять в невеликих кількостях кадмій, золото, срібло. Свинець, мідь і железонаходятся в сульфідних цинкових рудах також у вигляді сполук із сіркою: галеніту, халькопирита і піриту. Флотаційним збагаченням з комплексної руди послідовно виділяють свинцевий, мідний, цинковий і піритні концентрати. При збагаченні окислених руд отримують концентрати, що містять цінкпреімущественно у вигляді смитсонита і каламина (Силікат складу Zn2SiO4zH2O).

олово. З мінералів олова промислове значення мають касситерит(олов'яний камінь) SnO2 і в меншій мірі - станнін, Мінералкласса сульфідів Cu2FeSnS4. В олов'яних рудах міститься від 0,1 до 5% Sn. В результаті збагачення отримують концентрати, вміст олова в яких становить від 15 до 60% в залежності від складу вихідної руди.

алюміній. За поширеністю в природі займає перше місце серед металів. Основною сировиною є боксити: Гірська порода, що складається в основному з гідроксидів алюмінію (мінерали гиббсит (гібсит) Al2O3z3H2O, бемітAl2O3zH2O, діаспорAl2O3zH2O) і різних домішок: оксидів і гідроксидів заліза, титану, карбонатів, мінералів кремнезему (Кварц ін.), Глинистих мінералів та ін. Нерідко в боксити відзначається підвищений вміст рідкісних елементів (ванадію, галію та ін.). Боксити підрозділяють на марки за змістом глинозему (від 28 до 52% і вище) і кремниевому модулю. Останній - відношення Al2O3 к SiO2 (По масі) - змінюється від 2,1 до 12. Якість (сортність) бокситів (при рівному вмісті глинозему) тим вище, чим вище кремнієвий модуль. Крім бокситів, для виробництва алюмінію використовують нефеліно- і алунітсодержащіе породи, в яких алюмінійнаходітся в мінералах нефелін (Na, K)2OzAl2O3z2SiO2 и Алуна (Na, K)2SO4zAl2SO4z4Al (OH)3. До руд алюмінію відносяться також бесщелочниє алюмосилікати: кіаніти, каоліни и глини.

Магній. У природі широко поширений, Кларк 2,35%. Істотна частка запасів магнію (1,85z1015 т) знаходиться в воді морів і океанів, що містить в середньому,%: 0,3 MgCl2; 0,04 MgBr2; 0,18 MgSО4. Однак через малу концентрації видобуток магнію з морської води обходиться дорого. До основних видів викопного сировини, придатного для виробництва магнію, відносяться карналлітMgCl2zKClz6H2O, Карбонати магнію - магнезітMgCO3 і доломіт, а також бішофітMgCl2z6H2О. Карналіт - гігроскопічна викопна сіль, яка містить у вигляді домішок хлориди калію і натрію, броміди та ін. (Карналлітовая породаілі природний карналлит містить, наприклад,%: 19 KСl; 24 MgCl2; 24 NaС1, 30 H2O і 2,4 нерозчинного залишку). Електролізом розплавленого зневодненого карналіту отримують основну кількість магнію. Термічним способом отримують магнійіз магнезиту і доломіту. Для виробництва магнію використовують Каустичний магнезит, що представляє собою оксид магнію MgO, який отримують шляхом випалу природного магнезиту при 700--900 0С. Доломит містить домішки кварцу, кальциту, гіпсу CaSO4z2H2O і ін. При отриманні магнію його, як і магнезит, попередньо обпалюють, в результаті чого утворюється суміш оксидів MgO и СаО. Бішофіт є перспективною сировиною для отримання магнію.

Титан. Серед конструкційних металів по поширеності в земній корі займає четверте місце, поступаючись залозу, алюмінію і магнію. Його найважливіші мінерали - рутил(Одна з кристалічних модифікацій діоксиду титану TiO2) і ільменіт(титанистий залізняк FeTiO3). Природний рутил містить до 10% домішок оксидів заліза та інших металів, якими він забарвлений в буре, червоний або синюватий колір. Зміст титану в рутил вище, ніж в ільменіт, але промислове значення рутила нижче, так як він більш розсіяний в інших породах, ніж ільменіт. Ільменіт знаходиться в рудах двох типів: корінних ільменіт-титано-магнетитових (Кусінское родовище) і розсіяних рутил-ільменіт-цирконієвих (Самотканське родовище). В результаті збагачення останніх отримують три види концентратів: рутиловий, ільменітовий і цирконовий.

Вольфрам. У природі зустрічається головним чином у вигляді мінералів вольфраміту (Fe, Mn) WO4 и шеелита СаWO4. При переважному змісті в вольфраму заліза мінералназивают ферберітом, Марганцю - гюбнерітом. Вольфрамові руди містять до 1-1,5%, частіше 0,3-0,5% 3. Вольфрам в рудах часто асоціюється з оловом (у вигляді каситериту), а також з мінералами молібдену, вісмуту, миш'яку і міді. Головна маса порожньої породи складається з кварцу. Вольфрамітових руди збагачують гравітаційним і магнітним способами, а шєєлітовиє - флотацією. У концентратах міститься 60-65% WO3.

Молібден. З відомих мінералів молібдену головне промислове значення має молибденит(молібденовий блиск) МоS2: Близько 99% молібдену отримують з молібденітових руд, в тому числі мідно-молібденових. Молібдену в рудах часто супроводжують олово, вольфрам, миш'як, мідь і вісмут; в мідно-молібденових рудах молібден- супутник міді. Порожня породамолібденових руд представлена ??в основному кварцом, серицитом KAl2(OH)2[AlSi3O10] и флюоритом (плавиковий шпат СаF2). Руди зазвичай містять 0,1-0,2% Мо, А мідно-молібденові - 0,03-0,05% Мо і до 2% Сu. Мідно-молібденові і особливо молібденітовие руди добре флотируются: з мідно-молібденових руд ізвлеченіемолібдена в концентрат становить 50-70%, з молібденітових - досягає 90%. Зміст молібдену в концентратах зазвичай становить 47-50%.

У молібденом часто присутня ізоморфна домішка ренію. Хоча зміст ренію досягає лише 0,0004-0,02%, проте молібденітовие руди - головний вид сировини для вилучення цього розсіяного металу.

Ніобій і тантал. У експлуатованих рудах танталу і ніобію зміст суми Ta2O5+ Nb2O5 складає 0,003-0,2%. Загальний вміст танталу в земній корі в 8 разів менше, ніж ніобію. Основні мінерали - танталоколумбіт (Fe, Mn) [(Ta, Nb)2O3]2, Пірохлор (Na, Ca) (Nb, Ta)2O6z(F, OH), лопаріт (Na, Ca, Ce)2(Ta, Nb)2O6. В результаті збагачення таких руд отримують концентрати танталу, що містять 40-65% Ta2O5, І ніобію, містять 50-60% Nb2O5.

 



Електролітичне рафінування (електроліз з розчинною анодом) | збагачення руд