Марченко Н.В. Металлургия тяжелых цветных металлов

Подождите немного. Документ загружается.

1. СВОЙСТВА, СЫРЬЕВАЯ БАЗА, ПРОИЗВОДСТВО И ПРИМЕНЕНИЕ СВИНЦА И ЦИНКА

1.1. Физические и химические свойства свинца и цинка



Металлургия тяжелых цветных металлов. Учеб. пособие

Сульфид свинца PbS встречается в природе в виде минерала галенита.

Плотность его составляет 7,23–7,59 г/см

. Температура плавления равна 1 114 °С,

кипения – 1 281°С.

При нагревании на воздухе окисляется с образованием PbO и PbSO

Окисление начинается при температуре более 100 °С и интенсивно протекает

при 400–500 °С.

При нагревании смеси сульфида свинца и глета может протекать реакция

PbS + 2PbO = 3Pb + SO

– 219,8 кДж. (1.3)

Это свойство сульфида положено в основу реакционной плавки свин-

цовых концентратов.

С металлами, обладающими большим сродством к сере (Mn, Cu, Fe,

Sn, Zn) галенит взаимодействует, сульфидируя их:

PbS + Ме = Pb + МеS (1.4)

На этом свойстве сульфида свинца основан процесс осадительной

плавки, осуществляемой при температуре выше 1 000 °С.

Высокая летучесть свинца и его соединений уже при сравнительно

низких температурах приводит к потерям его в металлургическом производ-

стве и обуславливает необходимость организации на свинцовых заводах со-

вершенной системы пылеулавливания, заставляет принимать дополнитель-

ные меры по технике безопасности при организации свинцового производст-

ва или при работе с этим металлом в других отраслях промышленности.

Цинк – элемент второй группы периодической таблицы Д.И. Менде-

леева, металл синевато-белого цвета, атомный номер 30, атомная масса 65,38,

валентность 2. Плотность твердого цинка составляет 7,14 г/см

, жидкого

6,7 г/см

. Температура плавления равна 419,4 °С, кипения – 906 °С.

Холодный цинк хрупкий и не прокатывается. При 100–150 °С цинк

становится ковким и пластичным, из него можно прокатать листы, толщина

которых составляет сотые доли миллиметра. При нагреве свыше 250 °С цинк

становится настолько хрупким, что легко может быть превращен в пыль. При

500 °С цинк горит зеленовато-синим пламенем, образуя белый порошок ок-

сида цинка ZnO. При этом цинк способен окисляться кислородом воздуха,

парами воды и углекислым газом.

Энтальпия плавления цинка составляет 6,18 кДж/моль, энтальпия па-

рообразования 122,0 кДж/моль. Цинк – сильно летучий металл.

Сухой воздух при отсутствии углекислоты не оказывает влияния на

цинк при комнатной температуре. Влажный воздух окисляет металл с обра-

зованием на его поверхности тончайшей пленки сероватого цвета, имеющей

состав ZnCO

·3Zn(OH)

. Эта пленка обладает большой плотностью и препят-

ствует дальнейшему развитию окислительного процесса внутри металла.

Стандартный электродный потенциал цинка (–0,763 В). Разбавленные

кислоты растворяют цинк с выделением водорода:

1. СВОЙСТВА, СЫРЬЕВАЯ БАЗА, ПРОИЗВОДСТВО И ПРИМЕНЕНИЕ СВИНЦА И ЦИНКА

1.1. Физические и химические свойства свинца и цинка



Металлургия тяжелых цветных металлов. Учеб. пособие

Zn + H

= ZnSO

+ H

(1.5)

Щелочи растворяют цинк с образованием цинкатов:

Zn + NaOH = Na

ZnO

+ H

(1.6)

Цинк – самый электроотрицательный металл из тяжелых цветных ме-

таллов и вытесняет их из раствора по реакции

MeSO

+ Zn = ZnSO

+ Me, (1.7)

где Me – Cu, Ni, Co, Pb, Sn. Это свойство цинка заложено в основу цемента-

ционной очистки цинковых растворов от примесей перед электролизом.

Из химических соединений цинка для металлургии наибольшее значе-

ние имеют сульфид цинка, оксид цинка (как свободный, так и связанный в

силикатах и ферритах) и сульфат цинка.

Сульфид цинка встречается в природе в виде минерала ZnS – сфалери-

та, реже в виде вюртцита. Обе модификации сульфида цинка при нормаль-

ном давлении не плавятся, возгоняясь при температуре 1 200–1 300 °С.

Сфалерит восстанавливается металлическим железом. Процесс начина-

ется при 1 167 °С и полностью проходит при 1 250 °С:

ZnS + Fe = ZnS + Fe (1.8)

В восстановительной атмосфере в присутствии СаО идет реакция

ZnS + CaO + CO ⇄ Zn + CaS + CO

(1.9)

Таким образом, наличие в шихте поступающей на дистилляцию метал-

лического железа или СаО способствует повышению извлечения цинка за

счет извлечения его из сульфида, оставшегося без изменения при окисли-

тельном обжиге цинкового концентрата.

Сульфид цинка не растворяют слабые и холодные растворы серной и

соляной кислот, разлагают его азотная кислота и горячие концентрированные

растворы кислот.

Сульфид цинка может образовывать сплавы с сульфидами других ме-

таллов – Cu

S, FeS, PbS. Это обуславливает переход некоторого количества

цинка в штейн в процессе металлургических плавок с образованием штейна.

На воздухе при температуре более 750 °С сульфид цинка окисляется с

образованием сульфата или оксида (в зависимости от температуры).

Оксид цинка (ZnO) имеет плотность 5,65 г/см

. Он не претерпевает фа-

зовых превращений при нагревании. При температуре 1 000 °С наблюдается

его испарение. При 1 300–1 400 °С ZnO испаряется полностью.

Хорошо растворяется в разбавленных растворах серной кислоты с пе-

реходом цинка в раствор по реакции

1. СВОЙСТВА, СЫРЬЕВАЯ БАЗА, ПРОИЗВОДСТВО И ПРИМЕНЕНИЕ СВИНЦА И ЦИНКА

1.1. Физические и химические свойства свинца и цинка



Металлургия тяжелых цветных металлов. Учеб. пособие

ZnO + H

= ZnSO

+ H

O (1.10)

Цинк может быть восстановлен до металла водородом, углеродом (кок-

сом) и оксидом углерода СО по реакции

ZnO + CO ⇄ Zn + CO

– Q (1.11)

которая протекает слева направо при высоких температурах и значительной

концентрации СО.

Оксид цинка образует с Fe

ферриты – хZnO·Fe

. Интенсивное обра-

зование ферритов цинка происходит при температуре выше 650 °С; ферриты,

более богатые оксидом цинка, образуются при температуре свыше 1 000 °С.

Ферриты цинка можно восстановить до металлического цинка углеро-

дом, оксидом углерода (СО), водородом и углеводородами. Реакция восста-

новления ферритов протекает медленнее, чем оксида цинка.

С кремнекислотой оксид цинка образует силикаты ZnO·SiO

, плавя-

щиеся при высокой температуре, с глиноземом – неплавкую цинковую шпи-

нель (ZnO·Al

), из которой цинк при обычном проведении пирометаллур-

гического процесса не восстанавливается. Цинковая шпинель не разлагается

также слабыми и холодными растворами серной кислоты.

Сульфат цинка (ZnSO

) имеет плотность 3,74 г/см

, температуру плав-

ления – 740 °С. Он хорошо растворяется в воде, при нагревании (более 750 °С)

диссоциирует:

ZnSO

= ZnO + SO

+ ½O

(1.12)

а в восстановительной атмосфере восстанавливается до сульфида:

ZnSO

+ СО = ZnS + СO

(1.13)

Смитсонит (ZnCO

) при температуре 140 °С начинает диссоциировать с

выделением СО

. При 300 °С выделение углекислого газа заканчивается в те-

чение часа. Диссоциирует при нагревании выше 700 °С и сульфат цинка

(ZnSO

Области потребления свинца и цинка определяются особенностями

этих металлов по их физико-химическим и механическим свойствам.

Главный потребитель свинца аккумуляторная промышленность. Для

этой цели тратится 30–45 % производимого свинца. Значительное количество

свинца (15–20 %) идет на нужды электротехнической промышленности для из-

готовления кабелей и покрытий к ним. Важная область применения свинца –

1. СВОЙСТВА, СЫРЬЕВАЯ БАЗА, ПРОИЗВОДСТВО И ПРИМЕНЕНИЕ СВИНЦА И ЦИНКА

1.2. Области применения свинца и цинка



Металлургия тяжелых цветных металлов. Учеб. пособие

производство тетраэтилсвинца (6–22 %), который добавляют в бензин для

улучшения его качества. Хорошие антикоррозионные свойства свинца позво-

ляют использовать его в химической и металлургической промышленности.

В виде сплавов с другими металлами потребляются от 5 до 15 % свин-

ца. Широкое распространение получили сплавы свинца с оловом, кальцием,

цинком, содержащие в различных пропорциях сурьму, медь, мышьяк, кадмий –

бронзы, баббиты, латуни, припои. Эти сплавы применяют в машиностроении

и электротехнике. Свинец входит в состав типографского сплава.

Развитие атомной энергетики поставило вопрос о защите от гамма-

излучения. Свинец лучше других материалов способен поглощать гамма-

лучи и поэтому как защитное средство очень широко используется в этой об-

ласти.

Из оксидов свинца наиболее широко используется сурик (Pb

– в ла-

кокрасочной промышленности. Из новых перспективных областей примене-

ния этого металла следует отметить электронику и энергетику, где намечает-

ся в широких масштабах использовать ферриты и другие соединения на ос-

нове свинца. Разрабатываются методы использования органических соеди-

нений свинца в качестве антифрикционных добавок в минеральные смазоч-

ные масла.

Мировое потребление цинка по основным областям применения в

среднем распределяется следующим образом, (% от общего потребления):

оцинкование стали – 36, производство латуни и бронзы – 26, фасонное литье

под давлением – 26, цинковый прокат – 3, химические товары (в том числе

цинковые белила) – 6,5.

Цинк также используется для производства ряда медикаментов. В виде

цинковой пыли его применяют как реагент в производстве свинца, благород-

ных и других цветных металлов. Окись цинка широко используется при

производстве резины и ее обработки. Сульфид цинка, вспыхивающий под

воздействие α -, β- и γ -лучей, позволяет использовать его для обнаружения

всех трех типов радиации. Краска, приготовленная из сульфида цинка, оказа-

лась наилучшей для покрытия космических кораблей, так как она отличается

низким отношением поглощения солнечной энергии к инфракрасному излу-

чению и обладает наилучшими отражательными свойствами. Цинковые со-

единения широко используются в качестве источников энергии в космиче-

ских кораблях – в Zn-Ag-окисных батареях. Мощность этих батарей в 5–6 раз

больше, чем мощность лучших батарей других типов.

В настоящее время мировое производство рафинированного свинца

достигло 11 млн т, а цинка – 12 млн т. Стремительный прогресс во всех сфе-

рах материального производства требует увеличения производства цветных

металлов, в том числе свинца и цинка.

Основными производителями свинца за рубежом являются: Китай (35–37 %

от мировой добычи), США (10–12 %), Перу (9–10 %), Канада (3–4 %), Шве-

ция (3–4 %), Австралия (16–18 %), Мексика (2–3 %). В этих странах сосредо-

точено 70–80 % мирового производства свинца.

1. СВОЙСТВА, СЫРЬЕВАЯ БАЗА, ПРОИЗВОДСТВО И ПРИМЕНЕНИЕ СВИНЦА И ЦИНКА

1.2. Области применения свинца и цинка



Металлургия тяжелых цветных металлов. Учеб. пособие

Основные потребители свинца – США (29–31 %), Великобритания

(8,5–9,5 %), Германия (8–9 %), Япония (около 8 %), Франция (6–7 %), Италия

(5,5–6,5 %), Испания (3,5–4 %). Эти страны потребляют около 75 % произво-

димого за рубежом свинца.

Разведанные и подтвержденные запасы цинка в мире составляют более

350 млн т. Месторождения цинка имеются в 70 странах мира, обеспеченность

запасами с учетом роста потребности в нем составляет более 40 лет. Круп-

нейшие запасы цинковых руд находятся в России, Австралии, Казахстане,

Канаде и Китае.

Крупнейшими производителями цинка являются: Китай, Канада, Авст-

ралия. Эти же страны – основные экспортеры цинка. Крупнейшие импортеры

цинка – США, Тайвань, Германия

Крупнейшими потребителями цинка являются (млн т в год): Китай

(1,3–1,4); США (1,1–1,3); Япония (0,7–0,8); Германия (0,4); Великобрита-

ния (0,3); Франция (0,2–0,24); Бельгия, Канада, Италия, Австралия, Индия –

по 0,1–0,17.

Основным сырьевым источником металлов является земная кора, где

их содержание характеризуется следующими величинами, % по массе:

7,45 Аl; 4,42 Fe; 2,4 Na; 2,35 K; 2,35 Mg; 0,6 Ti; 0,1 Mn; 0,02 Zn; 0,02 Ni;

0,01 Cu; 8·10

-3

Sn; 2·10

-3

Co; 1,6·10

-3

Pb; 5·10

-4

Cd; 5·10

-4

As; 5·10

-4

Sb; 5·10

-5

Ag;

5·10

-7

Au.

Из приведенных данных видно, что запасы цинка и свинца в земной

коре значительны. Более распространенные железо и легкие металлы в ме-

сторождениях свинца и цинка составляют пустую породу.

Основным сырьем для производства свинца и цинка являются полиметал-

лические руды, содержащие, кроме свинца и цинка, ряд металлов-спутников:

медь, благородные металлы, редкие и рассеянные элементы, минералы желе-

за, алюминия, кремния, кальция, магния и др.

В зависимости от преобладания тех или иных металлов, руды называ-

ют свинцово-цинковыми; медно-цинковыми и медно-свинцово-цинковыми.

Свинцово-медные руды встречаются редко.

В настоящее время промышленное значение имеют в основном суль-

фидные полиметаллические руды, месторождения которых залегают в кар-

бонатных и силикатных породах.

В полиметаллических свинецсодержащих рудах содержание отдельных

компонентов характеризуется следующими цифрами, %: 0,3–4 Pb; 0,5–12,8 Zn;

0,2–2,9 Cu; 8–25 Fe; 0,002–0,01 Ni; 0,004–0,05 Cd; 0,002–0,01 Co; 0,001–0,015 Bi;

0,004–0,05 Sb; 7–30 S; 0,005–0,01 As; 0,0001–0,001 Jn; 0,0003–0,001 Jr;

0,001–0,005 Se; 0,0001–0,002 Tl; 0,0001–0,002 Te; 0,2–0,3 г/т Au; 5–100 г/т Ag.

1. СВОЙСТВА, СЫРЬЕВАЯ БАЗА, ПРОИЗВОДСТВО И ПРИМЕНЕНИЕ СВИНЦА И ЦИНКА

1.3. Сырье для производства свинца и цинка



Металлургия тяжелых цветных металлов. Учеб. пособие

Основными минералами в сульфидных рудах являются: галенит (PbS),

сфалерит и реже вюртцит (ZnS), марматит (nZnS·mFeS), халькопирит

(CuFeS

), халькозин (Cu

S), пирит (FeS

), пирротины (Fe

n+1

), арсенопирит

(FeAsS), аргентит (AgS).

В окисленных рудах свинец содержится в основном в виде церуссита

(PbCO

) и англезита (PbSO

), цинк в виде цинкита (ZnO), смитсонита (ZnCO

виллемита (2ZnO·SiO

) и каламина (2ZnO·SiO

·H

O) и других. В форме кар-

бонатов в них может быть также медь, железо, кадмий. Серебро в таких ру-

дах содержится большей частью в виде хлорида (AgCl).

Металлы-спутники свинца и цинка находятся в полиметаллических ру-

дах в разных формах:

– кадмий часто присутствует в рудах в виде минерала гренокита (CdS),

но во многих случаях кадмий находится в руде в виде тончайшей механиче-

ской или изоморфной примеси в сфалерите и других минералах цинка;

– сурьма содержится в полиметаллических рудах в форме комплексных

сульфоантимонатов свинца и серебра, а также в виде изоморфной примеси в

галените;

– висмут в виде собственных минералов в рудах встречается редко,

обычно он находится в руде в виде включений в основных сульфидных ми-

нералах или в виде изоморфной примеси в галените;

– индий нередко обнаруживается в полиметаллических рудах в виде

примеси в сфалерите и вюртците;

– теллур находится в рудах в виде примеси в основных сульфидных

минералах. В некоторых сульфидных рудах встречаются теллуриды свинца,

висмута, серебра и золота. Обычно теллуриды ассоциированы с галенитом;

– таллий присутствует в рудах в виде примеси в основных сульфидных

минералах. Повышенное содержание таллия имеют пирит и галенит;

– олово содержится в сульфидных рудах в виде кассетирита (SnO

);

– селен встречается в полиметаллических рудах в виде изоморфной

примеси в сере сульфидных минералов, он большей частью ассоциирован с

галенитом и халькопиритом;

– золото всегда присутствует в свинецсодержащих рудах обычно в са-

мородном виде;

– серебро содержится в полиметаллических рудах в виде собственных

минералов аргентита (Ag

S) и хлорида (AgCl);

– германий присутствует во всех рудах, в основном он связан с компо-

нентами пустой породы;

– мышьяк в рудах входит в состав комплексных сульфоарсенатов свин-

ца и серебра и содержится в форме арсенопирита;

– пустая порода руд представлена пиритом (FeS

), сидеритом (FeCO

кварцем (SiO

), известняком (CaCO

), доломитом (CaCO

·MgCO

и другими

минералами.

Общие геологические запасы полиметаллических руд в недрах земли

подразделяются на балансовые и забалансовые. К балансовым относится та

часть учтенных запасов руд, которые при данных экономических условиях

1. СВОЙСТВА, СЫРЬЕВАЯ БАЗА, ПРОИЗВОДСТВО И ПРИМЕНЕНИЕ СВИНЦА И ЦИНКА

1.3. Сырье для производства свинца и цинка



Металлургия тяжелых цветных металлов. Учеб. пособие

могут быть освоены, т.е. такие руды, которые по мощности и условиям зале-

гания месторождения удовлетворяют современным горно-техническим тре-

бованиям, а по содержанию металлов соответствуют промышленным требо-

ваниям.

К забалансовым запасам относятся запасы руд прежде всего с низким

содержанием в них ценных металлов, а также незначительных размеров и

малой мощности рудного тела, тяжелых условий разработки месторождений.

Количество балансовых запасов в значительной мере зависит от конди-

ций, т.е. совокупности требований, которым должна удовлетворять промыш-

ленная руда и прежде всего от промышленного минимума содержания ме-

таллов в руде.

Под промышленным минимумом подразумевается самое низкое со-

держание металлов в руде, которое позволяет рентабельно использовать ее

для извлечения металлов. Промышленный минимум является категорией,

которая меняется с прогрессом техники и с расширением комплексности ис-

пользования сырья.

Определение промышленного минимума проводится из расчета стои-

мости всех ценных компонентов, получаемых из тонны руды при современ-

ных технике и технологии, и учета затрат на добычу, обогащение и метал-

лургический передел. При этом стоимость извлекаемых ценных компонентов

должна быть несколько выше суммы затрат на их получение.

Промышленный минимум, как правило, корректируется с учетом гео-

логических особенностей месторождений руд, содержания в них редких и

рассеянных элементов, обогатимости руд, особенностей металлургической

переработки и др.

Понижение промышленного минимума для основного металла в руде

позволяет перевести значительное количество забалансовых руд в число ба-

лансовых, т.е. значительно расширить запасы сырья.

По данным зарубежной статистики, балансовые запасы цветных метал-

лов составляют, млн т: меди – 481,35; свинца – 126,6; цинка – 350,0; кадмия –

0,9; олова 7,5; сурьмы – 1,6; никеля – 59,0; кобальта – 2,9; висмута – 0,184.

Обеспеченность запасами цветных металлов характеризуется следующими

цифрами: свинцом на 42 г., цинком – 40 лет, оловом – 28 лет, медью – 72 г.

Дальнейшее пополнение сырьевой базы для цветной металлургии, в

том числе и для свинцово-цинкового производства, возможно как путем вы-

явления и освоения новых источников сырья, так и путем снижения конди-

ции на добываемые полезные ископаемые.

В начале прошлого века промышленными считались свинецсодержа-

щие руды с содержанием свинца 3–5 %, сейчас перерабатываются руды с со-

держанием свинца 0,3-0,7 %. Цинковые руды перерабатывали с содержанием

цинка до 5 %, в настоящее время уже кондиционными считаются руды с со-

держанием цинка 0,5–1,0 %. В будущем следует ожидать дальнейшего сни-

жения промышленного содержания металлов в сырье.

Для производства необходимых народному хозяйству цветных метал-

лов из бедного сырья ежегодно приходится добывать сырья свыше 2 млрд т

1. СВОЙСТВА, СЫРЬЕВАЯ БАЗА, ПРОИЗВОДСТВО И ПРИМЕНЕНИЕ СВИНЦА И ЦИНКА

1.3. Сырье для производства свинца и цинка



Металлургия тяжелых цветных металлов. Учеб. пособие

горной массы, расходовать около 100 млрд кВт электроэнергии, 6 млрд м

природного газа, около 2 млрд м

кислорода, 20 млн т условного топлива,

3 млрд м

воды и миллионы тонн различных материалов.

Металлургическое производство в настоящее время развивается в ус-

ловиях не только ухудшения качества перерабатываемого сырья, но и уже-

сточения требований к охране окружающей среды, необходимости экономии

энергоресурсов и водных ресурсов.

Глобальный кризис, связанный с истощением сырьевых ресурсов, в том

числе для цветной металлургии, можно предотвратить путем разработки и

использования высокоразвитой техники для разведки и добычи полезных ис-

копаемых не только из поверхностных слоев земной коры, но и из более глу-

боких, за счет использования мирового океана, путем разработки новых тех-

нологических процессов и оборудования для переработки полезных иско-

паемых и, что особенно важно, путем перевода промышленного производст-

ва на так называемые «замкнутые», «безотвальные» технологические схемы.

В связи с тем, что содержание свинца и цинка в полиметаллических

рудах невелико, их подвергают обогащению методами селективной и коллек-

тивно-селективной флотации с выделением свинцового, цинкового, медного,

коллективного свинцово-цинкового и иногда пиритного концентратов.

При обогащении полиметаллических руд распределение редких эле-

ментов по продуктам флотации характеризуется данными, приведенными

ниже (табл. 1.1

В свинцовых концентратах содержание свинца колеблется в пределах

33–78 %, а также содержится, %: 2,5–21 Zn, 0,2–3,7 Cu, 2–16 Fe, 15–28 S,

300–3 500 г/т Ag, 2–150 г/т Au. Концентрация сурьмы, мышьяка, олова и

висмута колеблется от 0,0001–0,001 % каждого.

Таблица 1.1

Распределение редких элементов по продуктам флотации

полиметаллических руд

Металлы

Переход в концентрат, %

Свинцовый

Цинковый

Медный

Пиритный

Хвосты

Кадмий

До 12

40–75

–

6–50

Индий

2–6

До 66

–

4–40

Таллий

20–90

До 5

–

До 12

–

Теллур

До 32

До 5

До 10

До 15

30–70

Селен

До 25

–

До 20

30–80

Германий

До 20

3–5

–

70–80

Галлий

1,5–2,0

3–5

–

90–98

Содержание технологически важных компонентов в цинковых концен-

тратах обычно находится в следующих пределах, %: 40–60 Zn;0,2–3,5 Pb;

0,2–2,5 Cu; 2,5–13 Fe; 0,1–0,5 Cd; 0,001–0,015 Co; 0,01–0,07 Sb; 30–35 S;

0,03–0,3 As; 0,001–0,07 Jn; 0,0003–0,0005 Jr; 0,002–0,009 Se; 0,0004–0,002 Tl;

0,0007–0,002 Те.

1. СВОЙСТВА, СЫРЬЕВАЯ БАЗА, ПРОИЗВОДСТВО И ПРИМЕНЕНИЕ СВИНЦА И ЦИНКА

1.3. Сырье для производства свинца и цинка



Металлургия тяжелых цветных металлов. Учеб. пособие

Качество сырья играет важную роль при металлургической переработ-

ке. Чем богаче концентраты основным металлом и чем меньше в них приме-

сей, тем выше извлечение свинца и цинка в процессе металлургической пе-

реработки.

Общее извлечение свинца и цинка из полиметаллических руд до метал-

лов колеблется от 75 до 85 %. Из общего количества потерь до 40 % прихо-

дится на долю горных выработок, примерно такое же количество – на обога-

щение руд и около 20 % – на металлургическую переработку концентратов.

Кроме переработки первичного сырья – полиметаллических руд, боль-

шое значение в настоящее время имеет вторичное сырье – аммортизацион-

ный лом и различные отходы, получаемые при переработке металлов меха-

ническими способами и в металлургических процессах. Роль и значение вто-

ричного сырья постоянно возрастает. В настоящее время 25–40 % алюминия,

меди, свинца, олова получают из вторичного сырья.

Вторичное сырье для получения свинца и его сплавов включает лом и от-

ходы прокатного свинца, кальциевого и свинцово-оловянного баббита, кабель-

ного свинца, свинцовых аккумуляторов, деталей из сурьмянистого свинца.

По химическому и вещественному составу вторичное сырье значитель-

но отличается от первичного свинцового сырья (концентратов) и во избежа-

ние загрязнения свинца примесями совместная переработка вторичного и

первичного сырья нежелательна. Вторичное сырье используется в основном

для получения сплавов на свинцовой основе.

Вторичным сырьем для получения цинка служат цинковый лом и отхо-

ды, образующиеся на предприятиях черной и цветной металлургии, автомо-

бильной и электротехнической промышленности.

На современном этапе развития народного хозяйства повышение эф-

фективности использования природных ресурсов выдвинулось в число наи-

более актуальных научно-технических и хозяйственных проблем.

Особый научный и практический интерес представляет проблема эконо-

мической эффективности комплексного использования свинцово-цинкового сы-

рья. Решения проблемы комплексного использования сырья в свинцовом и

цинковом производствах связано с тем, что необходимо значительно увели-

чивать производство цветных, благородных и редких металлов, а также вы-

пуск серной кислоты. Степень комплексности характеризуется числом извле-

каемых компонентов по отношению к их общему числу в руде (концентрате)

и выражается в процентах.

Комплексность использования свинцовых и цинковых концентратов

колеблется от 70 до 93 %. Повышение степени комплексности использования

сырья приводит к значительному расширению сырьевых ресурсов страны для

свинцового и цинкового производства, вследствие возможности использова-

1. СВОЙСТВА, СЫРЬЕВАЯ БАЗА, ПРОИЗВОДСТВО И ПРИМЕНЕНИЕ СВИНЦА И ЦИНКА

1.4. Современные перспективы развития металлургии свинца и цинка



Металлургия тяжелых цветных металлов. Учеб. пособие

ния руд, бедных по основному металлу, понижает себестоимость продукции,

содействует повышению производительности труда, повышает рентабель-

ность работы предприятий, дает возможность значительно сократить вред-

ные отходы производства.

О важности комплексного использования сырья академик Ферсман

сказал: «Идея комплексного использования сырья – это идея охраны наших

природных богатств от их хищнического расточения, идея использования

сырья до конца, идея возможного сохранения наших природных запасов на

будущее».

Комплексное использование сырья характеризуется ценностной его

структурой.

Стоимостное отношение металлов в свинцовом концентрате характери-

зуется следующими цифрами, %: 54,33 Pb; 25,5 (Ag + Au); 8,5 Zn; 4,5 Cu; 3,35 S;

1,3 Bi; 0,56 Cd; 1,4 Sb; 0,16 – редкие металлы.

Стоимостное отношение металлов в цинковом концентрате, %: 66,8 Zn;

9,7 (Ag + Au); 8,9 Cd; 7,6 S; 2,9 Pb; 2,6 Cu; 1,8 In.

Приведенные данные показывают, что в свинцовом концентрате стои-

мость свинца составляет всего 55 %. Второе место по стоимости занимают бла-

городные металлы, за ними идут цинк, медь, сера, висмут и редкие металлы.

В цинковом концентрате стоимость цинка около 67 %, второе место по

стоимости занимают благородные металлы и далее следуют кадмий, сера,

свинец, медь и индий.

Решение задачи повышения комплексности использования ценных

компонентов свинцово-цинкового сырья зависит от улучшения существую-

щей технологии переработки руд и концентратов, а также от нахождения но-

вых способов и технологических схем выделения ценных компонентов из

сырья с получением товарной продукции, обеспечивающих наиболее полно

извлечение основных и попутных компонентов, в том числе и компонентов

пустой породы.

Народно-хозяйственная эффективность комплексного использования

компонентов исходного сырья определяется не только их высокой промыш-

ленной ценностью, но и потребностями народного хозяйства в данной про-

дукции. В настоящее время в связи с развитием таких областей техники, как

электроника, радиотехника, автоматика, атомная энергетика, вакуумная и ре-

активная техника, имеется большой спрос на различные редкие элементы.

Без производства редких металлов немыслим прогресс в вышеуказанных об-

ластях техники.

В процессе переработки рудного сырья некоторые металлы-спутники

свинца и цинка, содержащиеся в сырье в весьма малых количествах, аккуму-

лируются в полупродуктах или отходах производства; причем их содержание

повышается до уровня, при котором извлечение уже экономически эффек-

тивно. Так, содержание рассеянных металлов в свинцово-цинковых рудах –

десятитысячные доли процента, а в пылях и в возгонах, улавливаемых из га-

зов металлургических агрегатов, – уже сотые и десятые доли процента.