ЛЕКЦИЯ 2. СЫРЬЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

 

Металлы получают в основном из руд, добываемых из недр земли. Твердая оболочка земного шара (литосфера) состоит из разных горных пород, представленных минералами – соединениями, твердыми растворами и иными образованиями из химических элементов, возникших в результате природных геохимических процессов.

Минералы в зависимости от состава подразделяются на оксиды (гематит F₂O₃), сульфиды (халькопирит CuFeS₂), силикаты (каолинит Аl₂О₃ · 2SiO₂ · 2Н₂О), карбонаты (смитсонит ZnСО₃) и др. Многие из них имеют переменный состав из–за образования твердых растворов и изоморфных включений примесей, часто весьма ценных. Реже встречаются самородные медь, серебро, золото и другие металлы. Доступная часть литосферы (около 16 км) содержит, %: силикатов и алюмосиликатов 75, оксидов и гидроксидов 17, карбонатов 1,7, сульфидов и сульфатов 3,5.

Рудами считают горные породы, которые при современном уровне техники выгодно перерабатывать для получения металлов. Чтобы избежать лишних затрат на топливо, энергию, вспомогательные материалы и рабочую силу, часть пустой породы из руд предварительно удаляют сравнительно дешевыми обогатительными способами, не требующими изменения химического состава или агрегатного состояния минералов. Это значительно расширяет ресурсы минерального сырья. По мере развития науки и техники, совершенствования технологии извлечения металлов из сырья становится целесообразным использовать для получения металлов забалансовые руды и вовлекать в переработку нетрадиционное сырье, как–то: термальные воды, океанические железо–марганцевые конкреции. Последние залегают на глубине 1500–2300 м и имеют состав, %: 8–40 Мn, 3–25 Fe, 0,5–3,0 AI, 0,7–2,0 Ni, 0,5–1,6 Сu, 0,1–0,5 Со, а также в небольших количествах Zn, Cd, Ga, Mo и РЗМ. Комбинированными пиро–гидрометаллургическими способами достигнуто извлечение из конкреций не менее 90 % марганца, 90–95 % никеля, 85–95 % кобальта.

Ниже приведены некоторые типы современного рудного сырья для получения ряда металлов.

 

2.1. Медные руды и концентраты

 

Обычное содержание меди в рудах составляет 0,5–2 %. Главные запасы меди в недрах представлены сульфидными вкрапленниками, а сплошных колчеданных, смешанных и окисленных руд сравнительно мало. Сульфидные руды обогащают флотацией, получая концентраты с содержанием меди до
55 % Сu (обычно 11 –35 %) при извлечении меди в них 80–95 %.

При флотации колчеданных руд (медистых пиритов) необходимо весьма тонкое измельчение, иногда до 0,044 мм из–за тесного взаимного прорастания сульфидов меди и железа.

Хорошие результаты флотации окисленных руд возможны лишь в присутствии обособленных карбонатов – малахита и азурита, поверхность которых сульфидируют, добавляя в пульпу сернистый натрий. Зерна минералов, покрытые с поверхности пленкой CuS, при флотации ведут себя подобно сульфидам. Хризоколла не сульфидируется и не флотируется. Не поддается флотации также медь, химически или сорбционно связанная с алюмосиликатами и гидратированными оксидами железа. Медные концентраты получают также флотацией различных комплексных руд (табл. 1.3).

 

Таблица 1.3

Состав медных концентратов

Исходная руда	Содержание в концентрате, %
	Сu	Zn	S	Fe	SiO2	Al2O3	CaO
Медистые колчеданы	11–20	4–7	35–43	32–37	3–5	3–7	0.5–2
Медно–цинковая	11–15	2–4	30–35	25–30	3–5	3–7	0.5–2
Вкрапленники	20–25	–	25–30	25–27	5–10	5–8	0.5–2
Порфировая	28–35	–	15–20	16–20	20–29	5–8	1–2

 

 

2.3. Руды свинца и цинка и их обогащение

Цинковые руды практически всегда комплексны и содержат минералы свинца и меди. Сульфидные руды представляют основное сырье для современной металлургии; цинк в них представлен преимущественно сфалеритом ZnS, содержащим до 26 % изоморфной примеси железа (марматит), до 2,5 % кадмия. Вюртцит, железистая разновидность сфалерита, будучи неустойчивым, встречается реже, всегда совместно со сфалеритом. В нем изоморфного железа меньше (до 8 %), кадмия редко более 1 %; примесь германия обычна, а галлия – менее характерна.

Свинец в виде галенита PbS – наиболее типичный спутник цинка. Этому минералу свойственны включения до 1 % серебра в виде сульфидов и твердого раствора AgBiS₂; часть серы изоморфно замещается селеном. Висмута иногда более 1,5 %, селена – до 1,3 %, теллура, как правило, очень мало. Медь представлена халькопиритом, который всегда сопровождается пиритом, иногда арсенопиритом. Пирит часто содержит до 2,7 % мышьяка, а также примеси сурьмы, меди, золота и серебра.

Таблица 1.5

Состав руды и продуктов ее флотационного обогащения

Продукты флотации	Выход, % от массы руды	Концентрация, %
		Сu	РЬ	Zn	Аu, г/т	Аg, г/т
Исходная руда	100,00	3,14	1,08	6,96	0,72	37,0
КоПродолжение »

© klukonin