4.2. Виробництво кольорових металів

Кольорові метали – це алюміній, мідь, цинк, свинець, титан, ряд благородних металів (золото, срібло, платина) та інші. Їх використовують в машинах і приладобудуванні, радіоелектроніці, ядерній енергетиці, космічній і обчислюваній техніці та в інших галузях народного господарства.

Основною сировиною для одержання кольорових металів є руди. Водночас для виробництва багатьох кольорових металів широко використовують вторинну сировину, до якої відносять відходи металообробної промисловості, браковані деталі і ті що відпрацювали свій термін, різноманітний металевий брухт, побутовий утиль та інші матеріали, що містять кольоровий метал. Роль вторинної сировини щорічно зростає.

Крім руд, концентратів і вторинної сировини, у кольоровій металургії застосовують також інші корисні копалини, найважливішими з який є паливо і флюси. В якості палива тут може використовуватись природний газ, вугілля, вугільний пил, кокс, дизельне паливо, мазут. При спалюванні одночасно з виконанням своїх основних функцій – підігріву матеріалу, що підлягає плавленню, в ході технологічних процесів паливо виконує роль відновлювача.

Флюси в кольоровій металургії виконують ту ж саму роль, що і в чорній металургії, – корегування складу шлаків, які утворюються в процесі плавлення. В якості флюсуючих добавок широко застосовують кварцити і вапняк, а іноді залізну руду, соду, фторіди та інші сполуки.

Одержання кольорових металів з будь-якої сировини – дуже важкий процес. Він ускладнюється ще й тим, що в кольоровій металургії переробляють, як правило, порівняно бідну і складну за вмістом поліметалеву сировину. При її переробці металургійними засобами необхідно одночасно з одержанням основного металу забезпечити виділення всіх інших цінних компонентів у самостійні товарні продукти при високому ступені їхнього вилучення. Для цього застосовується цикл металургійних агрегатів. Для всіх підприємств кольорової металургії характерні багатоступеневі технологічні схеми.

Основним видом виробляємої в кольоровій металургії є метали. Розрізняють чорнові та рафіновані метали. Чорновими називають метали, що містять у своєму складі шкідливі домішки, які погіршують споживчі якості певного металу, а також домішки цінних елементів – супутників. Чорнові метали підлягають очищенню від домішок – рафінуванню.

Шлаки є вторинним продуктом металургійних процесів. Вони утворюються внаслідок ошлакування оксидів пустої породи і флюсів. В їх складі може також знаходитись деяка кількість корисних металів. Тому шлаки попередніх років утворення, які розміщені у відвалах, можуть бути сировиною в послідуючі роки при наявності відповідної технології їх переробки. Крім того, з шлаків можна вилучати залізо, виготовляти цемент, ситали та інші матеріали для різних галузей народного господарства. Вихід шлаків при плавці руд або концентратів кольорових металів дуже великий і складає понад 60 % від маси рудної частини шихти.

Штейни є проміжним продуктом поліметалургійної переробки мідних, нікелевих і частково свинцевих руд і концентратів. Вони являють собою сплав сульфідів важких кольорових металів із сульфідами заліза, в якому розчинені домішки. Штейни утворюються у рідкому стані і практично не змішуються з рідкими шлаками, що дозволяє розділити їх простим відстоюванням.

Газ і пил, що утворюються у металургійному процесі, цілком визначаються типом перероблюваної сировини і особливостями самого процесу. Вихідні гази поділяються на топкові, які є продуктом спалювання палива, та технологічні, що утворюються завдяки хімічним реакціям між компонентами перероблюваної сировини. Основними компонентами газів кольорової металургії є: сірчаний ангідрид, діоксид і оксид вуглецю та пари води. Крім того в газах обов’язково присутній азот, вільний кисень, хлор, сполуки миш’яку та інші. Температура вихідних газів дорівнює 800 … 1300^оС.

Пил, який утворюється внаслідок технологічного процесу, умовно ділять на грубий (3.. 3000 мкм) і тонкий з розмірами часток менше 0,1 мкм. Грубий пил за хімічним складом ідентичний складу вихідного матеріалу, з якого він утворився. Звичайно, грубий пил повертають в обіг або об’єднують із продуктами даного процесу. Тонкий пил утворюється переважно завдяки сублімації легко летких компонентів. Тонкий пил в кольоровій металургії називають «перегоном».За своїм хімічним складом тонкий пил різко відрізняється від вихідного матеріалу – він збагачений леткими компонентами, такими як свинець, кадмій, цинк, індій, германій. Перегони є цінною сировиною для вилучення з них вищеназваних елементів, а тому вони обов’язково повинні піддаватися паралельній переробці за своєю технологією.

Розчини. Розчинами називають продукти процесу вилуджування (розчинення), в яких розчинена речовина знаходиться в стані молекулярного роздрібнення. Це робить їх досить стійкими, які не розділяються при тривалому стоянні. Найважливішою характеристикою розчинів є їхня концентрація, тобто відносна кількість даної речовини в розчині.

Кеки являють собою порошкоподібні матеріали. За природою утворення розрізняють два вида кеків:

– нерозчинені залишки вилуженого матеріалу;

– продукти (осади) цементаційного, коагуляційного або гравітаційного осадження розчинених металів у вільному стані або у формі нерозчинених хімічних сполук.

Іншими дуже численними різновидами продуктів металургійного процесу є окатиші, агломерати, спіки і сплави.

Географія галузі. Кольорова металургія України не дуже поширена через обмеженість різновидів руд та їх запасів. Сировинна база кольорової металургії України подана запасами алюмінієвої сировини (бокситів, нефелінів, алунітів), значними ресурсами титану, цирконію, магнієвої сировини. Розвідані також родовища інших рідкісних кольорових металів.

Виробничий комплекс галузі складається з гірничодобувних підприємств, збагачувальних фабрик, металургійних і металообробних заводів. В Україні діють Іршанський державний гірничо-збагачувальний комбінат (Житомирська область), де видобувають титанові руди, Верхньодніпровський гірничо-металургійний комбінат по видобутку титанових і цирконієвих руд, Побузький нікелевий завод, Артемівський завод по обробці кольорових металів, Торезький завод наплавочних твердих сплавів, Дніпропетровський алюмінієвий завод, Свердловський завод алюмінієвих сплавів (Луганська область), завод повторного свинцю «Укрцинк», Дніпропетровський завод твердих сплавів, напівпровідникових матеріалів та полікристалічного кремнію, Миколаївський глиноземний завод, Никитовський ртутний комбінат, Запорізький титаномагнієвий комбінат та інші підприємства.