Класифікація рудної сировини
Сировина для виробництва міді і нікелю. допоміжні матеріали
ВИРОБНИЦТВО МІДІ ТА НІКЕЛЮ
Залежно від виду присутніх мінералів руди кольорових металів класифікуються на 4 типи:
1) сульфідні, в яких метали присутні у формі сульфідів (мідні, мідно-нікелеві та інші поліметалічні руди);
2) окислені, в яких метали знаходяться в формі кисневмісних сполук - оксидів, гідроксидів, карбонатів і т. Д. (Нікелеві і мідні руди);
3) змішані, в яких метали можуть знаходитися як в сульфидной, так і в окисленої формі (мідні руди);
4) самородні, що містять метали у вільному стані (мідні руди). У самородному стані в природі зустрічаються також золото, срібло і платина.
За кількістю присутніх в рудах металів їх класифікують на монометалічні і поліметалічні (комплексні). Більшість руд кольорових металів є полиметаллическими і містять до 10 і більше цінних компонентів. Найбільш складними за складом є мідно-цинкові, мідно-свинцево-цинкові, мідно-нікелеві, мідно-молібденові, мідно-кобальтові руди. Включаючи в назву провідний цінний супутник, визначають тим самим тип руди з усім комплексом цінних складових.
Руди міді і нікелю, як правило, дуже бідні і містять всього кілька відсотків, а часто і частки відсотків основного металу. Концентрація в них цінних елементів-супутників зазвичай ще менше. Однак багато супутні елементи по цінності навіть перевершують основні компоненти руди. Найважливішими цінними супутниками міді в рудах є золото, срібло, селен, телур, цинк, свинець, кадмій, талій, вісмут, сурма, молібден, реній і ін. Включаючи сірку сульфідних руд. Одночасна присутність в рудах всіх перерахованих цінних елементів не є обов'язковим. Вони присутні в різних поєднаннях, властивих даному типу руди або родовища.
Характерними супутниками нікелю в мідно-нікелевих рудах є кобальт, платина, паладій, золото, срібло, осмій, іридій, родій, рутеній і деякі інші елементи.
При оцінці рудної сировини необхідно також враховувати характер присутньої порожньої породи. За цією ознакою руди поділяють на кислі і основні. У кислих рудах порожня порода в основному представлена кремнеземом; при пирометаллургической переробці ці руди вимагають добавки основного флюсу - вапняку. Основні руди, навпаки, вимагають кислих, кременистих флюсів.
Відомо більше 250 мідних мінералів. Більшість з них зустрічаються порівняно рідко, деякі являють собою дорогоцінне каміння. До найбільш поширених мідним мінералів, які мають промислове значення при отриманні міді, відносяться перш за все з'єднання міді з сіркою і киснем. Найбільша кількість міді в земній корі (близько 80%) входить до складу сірчистих сполук. Нижче наведені найважливіші сульфідні мінерали міді:
Ковеллін CuS 66,5
Халькозін C112S 79,9
Халькопирит CuFeS2 34,6
Борної Cu5FeS4 63,3
Талнаха * CuFeS (i, e-2) 36-34,6
Крім того, досить поширені мідно-миш'яковисті (енаргіт Cu3AsS4) і мідно-сурм'янисті (тетраедра Cu3 SbS3) мінерали.
Сульфідні мідні мінерали мають як гидротермальное, так і магматичної походження. При високих температурах і тисках вода, що виділяється при застиганні магми, поряд з сульфідами міді розчиняє сульфіди, селеніди і теллуріди багатьох інших металів і перш за все заліза, цинку, свинцю, миш'яку та сурми. У розчині містяться також благородні метали, вісмут і рідкісні метали. При охолодженні термальних вод з них викристалізовується цілий комплекс цінних мінералів: халькопірит CuFeS2, сфалерит ZnS, галеніт PbS.
Магматичні родовища, що містять мідь, утворюються при кристалізації ультраосновних порід. У цих родовищах найважливішими супутниками міді є нікель, кобальт, платинові метали. Залізо кристалізується у вигляді пирротина FeS, нікель в основному у вигляді пентландіта (Fe, Ni) S, але частково він може входити ізоморфно і до складу Пірротін. Таким чином, і в магматичних родовищах мідь зустрічається в комплексі з багатьма іншими цінними елементами.
У природних умовах первинні сульфідні мінерали можуть піддаватися впливу атмосферних агентів (кисню, СОГ, води) і у змінах (вивітрюватися). Дуже часто ковеллин і халькозин є продуктом перетворення первинних мінералів. Більш глибоке перетворення призводить до утворення кисневих з'єднань міді.
Найстаршою рудної провінцією є Урал. За східним схилом Уральського хребта з півночі на південь смугою довжиною близько 800 км розкидана велика група мідних родовищ, приурочених до так званим зелено-кам'яним породам. До цієї групи належать родовища Тур'їнські групи, районів Кировграда, Красноуральска, Среднеуральск, Мідногорськ, Гая, Сі-бая, Карабаша.
На західному схилі Уральського хребта в так званих приміських пісковиках расположёни численні, але невеликі за потужністю родовища переважно окислених мідних руд. Деякі з цих родовищ були базою мідної промисловості в XVII-XVIII ст. В даний час їх практично не використовують. В цілому Урал, який займав колись провідне становище у виробництві міді, своє чільне місце втратив. Запаси уральських мідних руд поступово виснажуються. Центр тяжкості у виробництві міді переміщається в Казахстан і Заполяр'ї.
Відмінною особливістю казахстанських родовищ є їх велика потужність і залягання поблизу земної поверхні. Тому розробку родовищ ведуть відкритим способом з використанням потужної сучасної техніки, що обумовлює відносно низьку вартість руди.
Поряд з вкрапленнями рудами в східному Казахстані є родовища піритових мідно-цинкових руд, близьких за складом до уральським (Орловське, Миколаївське, Белоусовское і ін.). У Казахстані є також велика кількість (близько 1000) дрібних родовищ окислених руд, які поки не втягують в експлуатацію.
Мідні руди видобувають також в Середній Азії (район Алмалик) і в Закавказзі (Вірменія), де є ряд родовищ сульфідних піритових руд. Унікальне родовище вкраплених мідних руд (Удоканское) розвідано в Забайкаллі.
Внаслідок низького вмісту меділексного характеру мідних руд в більшості випадків їх безпосередня металургійна переробка невигідна, тому їх попередньо піддають, як правило, селективного флотаційного збагачення. При збагаченні мідних руд основним продуктом є мідні концентрати, що містять до 55% міді (частіше від 10 до 30%). Витяг міді в концентрати при флотації коливається від 80 до 95%. Крім мідних, при збагаченні руд часто отримують піритні концентрати та концентрати ряду інших кольорових металів (цинковий, молібденовий і т. Д.). Відходами збагачення є відвальні хвости.
Флотаційні концентрати являють собою тонкі порошки з частинками розміром менше 74 мкм і вологістю 8-10%.
У металургії міді та нікелю роль попереднього збагачення дуже велика. Від змісту цінного компонента в переробляється сировина залежать продуктивність металургійних агрегатів, витрати палива, електроенергії та допоміжних матеріалів, трудові витрати, втрати видобутих компонентів і в кінцевому підсумку собівартість готової продукції.
Попереднє збагачення рудної сировини, значно дешевше, ніж безпосередня металургійна переробка, забезпечує:
- зниження витрат на наступні металургійні операції і собівартості кінцевого продукту в першу чергу за рахунок скорочення обсягу матеріалів, що переробляються;
- можливість переробки бідних руд, непридатних для прямої металургійної переробки, т. е. розширення запасів природного сировини;
- в ряді випадків підвищення комплексності використання вихідної сировини за рахунок виділення цінних компонентів в окремі концентрати, придатні для подальшої самостійної металургійної переробки.
Мідні руди і одержувані при їх збагаченні концентрати мають однаковий мінералогічний склад і відрізняються лише кількісними співвідношеннями між різними мінералами.
Отже, фізико-хімічні основи їх металургійної переробки будуть абсолютно однакові.
Значні ускладнення виникають при збагаченні складних за складом, важкозбагачуваних поліметалічних руд, наприклад уральських мідно-цинкових руд. При їх селективному збагаченні, крім мідного, цинкового і піритні концентратів, в значній кількості виходить так званий промпродукт, що містить часто 8-10% міді і до 16-18% цинку. Він різко знижує вилучення міді та цинку в однойменні концентрати і створює величезні труднощі в його металургійної переробки. Переробка промпродукту традиційними металургійними методами навіть з задовільними техніко-економічними показниками фактично неможлива. Якщо ж при збагаченні йти по шляху скорочення виходу промпродукту або повністю запобігти його отримання, це різко погіршить якість основних концентратів, що негативно вплине на роботу металургійних переділів. Для переробки складних за складом промпродуктов в даний час розробляють нові технологічні процеси.