Вводные лекции

ВВОДНЫЕ ЛЕКЦИИ

Металлургическое сырье

Значение пришедшего из греческого языка слова «металлургия» несколько изменилось за истекшие века. Даже в современном греческом цетосААею (металлио) — это «рудник», a цстоЛА-оцрубс; (ме- таллургос) — не только «металлург», но и «горнорабочий». Изначально «металлургия» — это получение металлов, добытых из недр земли, где они залегали и залегают в виде руд.

Все вокруг нас, что сделано из металла, когда-то входило в состав конкретной руды. Рудой называется горная порода, содержащая в себе нужный человеку металл в количестве, достаточном для экономически оправданного его извлечения. По наименованию содержащегося в ней полезного компонента руда и именуется: железная, марганцевая, урановая и другие. Если руды в месторождении содержат несколько доступных для извлечения металлов, то такие руды именуются полиметаллическими.

Но фактически более 90 % добываемых на планете руд являются железными рудами. Из данных руд и выплавляют железо, которое в печи в результате конкретных теплохимических процессов соединяется с углеродом, образуя чугун. Значительная часть чугуна в дальнейшем будет сварена в сталь, которая также является сплавом железа с углеродом. Изготовление из чугуна и стали улучшает физические свойства изделий по сравнению с изготовлением их из чистого железа.

По происхождению породы нашей планеты можно разделить на магматические и осадочные. Первые зародились в глубинах расплавленного ядра Земли и извержениями вулканов были когда- то вытолкнуты к поверхности, где, остыв, стали коренной горной породой. По сути обратный процесс дал осадочные породы, когда миллионами лет опадавшая листва, падающие деревья, отмершие организмы, налагаясь друг на друга, прессовались, теряли органическую структуру и окаменевали.

Рудами, как правило, являются магматические породы. Но осадочные породы иногда тоже могут оказаться рудными, в первую очередь по содержанию редкоземельных металлов (германий, лантан и несколько других редких металлов). Разработка рудных месторождений регулируется их компактностью, соотношением полезного компонента и пустой породы в руде, размерами запасов разведанных месторождений. Чаще всего полезное ископаемое в руде находится в химически связанном состоянии, в частности в виде оксидов или сульфидов, и задачей металлургов является не только выделение нужного металла из руды, но и разрыв их природных химических связей.

На сегодняшний день железорудные месторождения разрабатывают, если в добываемой руде не менее 40 % оксидов железа; вольфрамовые разрабатывают и при содержании лишь 1 % этого металла в породе. Иногда редкие металлы извлекают попутно, например в некоторых видах железных руд присутствует 0,5—0,8 % ванадия. Разрабатывать только ванадий при таком его содержании было бы нецелесообразно, но извлеченная железная руда в процессе своей переработки дает возможность попутно получить и ванадий.

Поскольку добытая руда в своей массе обычно значительно превышает массу содержащегося в ней металла, экономически невыгодно, а порой и технически невозможно сразу извлекать из нее металл. Поэтому в большинстве случаев добытую руду предварительно обогащают, то есть подготавливают руду к непосредственному выделению из нее металла, отделяя часть не содержащей металл породы. При этом обогащенной руде придается геометрическая форма, необходимая металлургам, — чаще в виде порошков или брикетов. И если процесс добычи руды относится к горным работам, то процесс ее обогащения — хоть и частично, но уже к металлургическим. Отходы от обогащения руд, так называемые «хвосты», также нередко находят применение в строительной, химической, а иногда и в самой же металлургической отрасли.

Металлургические процессы — это три значительно различающиеся между собой технологии получения готовых к использованию металлов: пирометаллургия, гидрометаллургия и биотехнологическая металлургия. Нужные металлы чаще получают пирометаллургическими процессами, подразумевающими применение высоких температур и перевод подготовленных руд в жидкую фазу. Гидрометаллургия, как и следует из ее наименования, — это получение металлов с помощью воды и химических реактивов. Биотехнологии в большей степени пока перспективное направление металлургии, подразумевающее наиболее дешевый способ получения некоторых металлов. Здесь, в частности, уже используется разрушение сульфидных связей металлов при помощи определенных микроорганизмов.

ю

Вопросы для самоконтроля

  • 1. Все ли горные породы являются рудами?
  • 2. После обогащения 100 т руды изменится ли ее вес?
  • 3. Гидрометаллургия для получения металлов использует, кроме руды, только воду?
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >