Руды цветных металлов: состав и классификация

О чем речь? В руде не так много цветных металлов, как железа и его сплавов. В зависимости от месторождений строятся комплексы по переработке горной породы и выплавке. Также обязателен процесс обогащения для получения большего количества цветных сплавов.

На что обратить внимание? Наиболее востребованными цветными металлами являются алюминий, медь, олово, свинец, цинк. Для их получения используются различные технологии выплавки и добычи руды.

Понятие руды цветных металлов

Руды цветных металлов – это природное минеральное сырье, содержащее тяжелые, легкие и благородные металлы. Главная особенность ископаемых для цветной металлургии состоит в сложном составе и крайне низком содержании металла. К примеру, включение редких и редкоземельных компонентов (галлия, циркония, молибдена, висмута, кадмия) составляет сотые и тысячные доли процента.

Сложность заключается в присутствии в сырье большого количества полезных элементов. Поэтому такие руды называют полиметаллическими.

Особенности руд цветных металлов заключаются в следующем:

1. Смерзающиеся грузы. При отрицательной температуре окружающей среды руды цветных металлов теряют свойства сыпучести, поскольку их частицы смерзаются друг с другом, примерзают к полу и стенкам контейнеров, кузовов транспортных средств, вагонов.
2. Сыпучие грузы закрытого хранения со следующими транспортно-складскими характеристиками:

• объемной массой (p = 2,5–3 т/м³);
• углом естественного откоса (45°), который возникает между образующей штабеля и горизонталью при свободном высыпании;
• коэффициентом внешнего трения или трения об опорные поверхности, определяемом как тангенс угла, при котором начинается скольжение груза по наклонной плоскости (коэффициент 0,8-1; угол – 20°);
• размером фракции (0–25 мм);
• безопасной влажностью (2 %);
• слеживаемостью, которая выражается в уплотнении при вибрации, транспортировке, длительном хранении;
• абразивностью, означающей истирание и разрушение поверхностей, на которые непосредственно воздействуют (соприкасаются) частицы руды цветных металлов.

Виды руд цветных металлов

В зависимости от наличия в составе компонентов руды цветных металлов делятся на:

• монометаллические, содержащие один ценный элемент (к примеру, золото);
• полиметаллические, содержащие несколько ценных металлов (к примеру, медно-цинковые, медно-никелевые руды, в которых присутствует до 10 различных компонентов).

В зависимости от содержания металлов руды бывают:

• балансовыми (экономическими), разработка которых выгодна в экономическом плане;
• забалансовыми (потенциально экономическими), разрабатывать которые в настоящее время экономически невыгодно (убыточно или невозможно в связи с нахождением месторождения в природоохранных зонах, населенных пунктах, заповедниках и пр.).

Балансовые в свою очередь подразделяются на:

• богатые;
• бедные (убогие);
• рядовые (со средним содержанием металла в руде цветного металла).

Такое деление считается условным, поскольку в процессе разработки месторождений возможен переход бедных руд в богатые, забалансовых – в бедные.

В зависимости от того, какие минералы входят в состав, руды цветных металлов могут быть:

• сульфидными, содержащими соединения ценных металлов с серой;
• окисленными, содержащими соединения с кислородом;
• смешанными, в которых присутствуют две предыдущие группы соединений;
• самородными, в составе которых содержатся частицы ценных металлов (примером руд благородных цветных металлов является самородное золото, серебро, платина).

Большинство руд цветных металлов относятся к смешанной группе. Включение их в ту или иную категорию происходит на основании критериев, разработанных для различного сырья и месторождений. Общая классификация, предложенная С. И. Митрофановым и С. И. Полькиным, относит к сульфидным руды с содержанием не более 10 % окисленных минералов; к смешанным – 10–20 %; к окисленным – свыше 20 %.

Сульфидные руды цветных металлов могут быть:

• сплошными (массивными), содержащими свыше 80 % рудных минералов и малую долю пустой породы;
• вкрапленными (прожилковыми), делящимися на густовкрапленные (с содержанием 50–80 % рудных минералов), вкрапленные (с 30–50 %); бедновкрапленные (ниже 30 %) с редкими вкраплениями ценных минералов без четких границ между ними и пустой породой.

Большая часть руд цветных металлов относится к вкрапленному и бедновкрапленному типам. Во многих месторождениях встречаются оба вида: сплошные в средней части, вкрапленные – на периферии.

В зависимости от размеров вкраплений руды цветных металлов делятся на группы:

• с тонкой (эмульсионной) вкрапленностью ценных металлов (размер фракций не превышает 0,1 мм);
• мелковкрапленные (0,1–2 мм);
• крупновкрапленные (2–20 мм);
• очень крупновкрапленные (свыше 20 мм).

Большая часть руд цветных металлов относится к тонко- и мелковкрапленным.

Даже в условиях одного месторождения сырье отличается по минеральному и химическому составу, физико-механическим и технологическим свойствам, структуре и т. д. В связи с этим в процессе геологоразведочных работ его классифицируют в соответствии с природными и технологическими типами и сортами. В дальнейшем это облегчает выбор подходящего способа переработки.

Методы добычи руд цветных металлов

Основной метод добычи руд цветных металлов – подземная разработка рудных месторождений. Он включает в себя:

• выработку шахт;
• создание горизонтальных протяженных или перекрестных, а также боковых выработок.

Благодаря подземной разработке оказывается наименьшее воздействие на окружающую среду.

Второй метод состоит в открытой разработке рудных месторождений на поверхности земли, используемой при неглубоком залегании пород. Он предполагает добычу металлов открытыми методами (в карьерах, разрывах, разрезах и пр.).

В основе третьего метода (гидрометаллургическая обработка руды) лежат химические реакции, возникающие при взаимодействии сырья с водными растворами или газами, позволяющие извлекать необходимый материал из рудной породы. Этот высокоэффективный способ используют при переработке руд цветных металлов, содержащих небольшой процент ценных пород, а также в случае применения неконвенциональных способов добычи.

Наиболее популярные цветные металлы, добываемые из руд

Алюминий

К легким рудам цветных металлов и при этом к наиболее распространенным из них относится Al. Он составляет порядка 45 % от всех выплавляемых цветметов. Этот легкий и пластичный материал получают из бокситов. Самые богатые месторождения данной породы находятся в Бразилии, Австралии, Китае, экваториальной Африке и России. Странами-лидерами по производству алюминия (в порядке убывания объемов производства) являются Россия, США, Италия, Китай, Германия.

Медь

Около 25 % приходится на медь. Обычно содержание Cu в руде цветных металлов составляет от 7 до 15 %, однако встречается и 35%-ная концентрация. Поэтому важно правильно выбрать технологию выплавки и переработки вторичного сырья. Основные месторождения находятся в России, Казахстане, Чили, США, Канаде, экваториальной Африке и Китае. Странами-лидерами по производству меди (в порядке убывания объемов производства) являются Россия, Китай, США, страны Европы.

Свинец и цинк

Примерно 22 % приходится на выплавку тяжелых элементов (свинца и цинка) из полиметаллических руд цветных металлов. Основные месторождения расположены в Китае, США, Мексике, Австралии и Канаде. Странами, занимающимися таким производством, являются Япония, Китай, США, Австралия, государства Европы.

Никель

Никель составляет около 7 % от выплавки сырья цветных металлов. Последние научные изыскания говорят о том, что основные запасы никелевых руд цветных металлов расположены ближе к полюсам Земли. Планетарное ядро состоит из Fe и Ni, поэтому его верхние слои, находящиеся в жидком состоянии, поднимались на поверхность под воздействием силовых магнитных линий. Аналогичным образом обстоит дело с железом, однако в воде оно растворяется, поэтому месторождения, расположенные вблизи полюсов, размыты.

Крупнейший производитель никеля – Россия, здесь же расположены богатейшие месторождения металла.

Олово

Основные ресурсы оловянных руд цветных металлов расположены в Боливии и Юго-Восточной Азии. Главные страны-производители Sn: Боливия, Малайзия, Китай и Россия. В основном олово используют в виде сплавов, в том числе для производства бронзы, представляющей собой соединение меди с оловом.

Прочие цветные металлы либо выплавляются в качестве побочного продукта при обработке перечисленных выше, либо их запасы в природе ограничены, а потому производство очень локализовано.

Методы выплавки руды цветных металлов

Плавка и выплавка сырья руд цветных металлов выполняется различными методами с использованием разных технологий:

• Плавка в электропечах помогает за счет электрического нагрева перевести руду в жидкое агрегатное состояние. В этом случае металл равномерно нагревается до высокой температуры.
• Плавка в агрегате кипящего слоя позволяет эффективно и быстро переводить металл в жидкое состояние.
• Плавка в печи с вертикальной пеной – технология обработки особым газовым потоком, проникающим через металл и образующим газовую подушку. Так как последняя исключает контакт цветной руды с окружающей средой, то предотвращается окисление и потеря материала.
• Плавка в шахтной печи производится в специальном шахтном реакторе, с возможностью контроля температуры плавления и химической реакции в процессе. Этот метод отличается высокой эффективностью и качеством готовых металлов.

При выборе подходящих методов плавки и выплавки сырья ориентируются на его характеристики, требования к качеству готового материала, доступность ресурсов и пр. При оптимально подобранном методе добыча руды цветных металлов будет высокопроизводительной и высокоэффективной.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

• цветные металлы;
• чугун;
• нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.