Ценни и вредни елементи в рудите и отпадъците от находищата на черната металургия, Статия в сп
Библиографско описание:
Рудата се нарича проста или сложна, ако от нея се извличат съответно един или повече полезни компоненти. Сложните руди често съдържат примеси от редки метали, например: в боксит - Ga, La и Sc, в железни руди - V, в титан - V, Sc, Nb. Наличието на примеси от редки елементи (V, Ge, Ga, TR и др.) Повишава стойността на рудите, в който случай те говорят за наличието на ценни примесни елементи. Вредните примеси възпрепятстват металургичната обработка на рудите (и техните концентрати) или влошават качеството на получения продукт. За правилното и най-пълно използване на рудата е необходимо подробно проучване на техния елементен и материален (по-специално минерален) състав [10].
Минимални индустриални стандарти за първични руди* [10]
Минимални рудни запаси
Запаси от руда (t) на големи находища
Цветни метали (Cu, Pb, Zn, Ni)
Хиляди - десетки хиляди тона
Редки (W, Mo, Sn, Hg)
Десетки - стотици тона
Радиоактивен (U, Th)
Десетки - стотици тона
Благороден (Au, Pt)
*Автохтонни руди са тези, които се намират на мястото на първоначалното им образуване.
Безспорността на позицията за предстоящото изчерпване на някои видове природни минерални ресурси и необходимостта от нови големи инвестиции в разработването на нови находища повдигат въпроса за целесъобразността на използването на суровини от техногенни находища. Обикновено техногенните минерални суровини са отлагания на откривка и вграждащи скали на изчерпани находища, както и хвостохранилища на минни и обогатителни предприятия, където концентрацията на компонентите на основното производство, както и свързаните с тях полезни съединения, е по-малка отв развитите индустриални образувания. Тези компоненти обаче могат да бъдат извлечени с помощта на най-новите технологии [1].
Използването на отлагания позволява да се намали тяхната площ и по този начин да се спести ресурсът на геоложкото пространство, а извличането на полезни компоненти от хвостохранилището, в допълнение към икономическите ползи, помага за почистване на повърхностната част на литосферата от примеси, вредни за здравето на биотата; това важи особено за тежките метали и радиоактивните елементи.
Желязните руди в някои случаи съдържат свързани ценни компоненти, чието използване подобрява техническите и икономическите показатели на минните предприятия и прави възможно получаването на оскъдни продаваеми продукти.
Свързаните ценни компоненти на железните руди и концентрати преминават в желязо и стомана или отиват в шлака, откъдето могат да бъдат частично извлечени. Полезни примеси като никел, кобалт, манган, които са легиращи компоненти, частично преминаващи от чугун към стомана, позволяват да се получат специални стомани с желани свойства [2].
Най-разпространената добавка към железните руди е манганът. При нормални условия на топене манганът се вкарва в чугун с манганова руда, подадена в агломерационния заряд. Наличието на манган в желязната руда позволява да се избегнат разходите за манганова руда и да се намалят разходите за чугун.
Хромът и никелът са ценни легиращи елементи, които преминават в чугун, а след това в стомана и подобряват качеството му. Те намаляват потреблението на скъпи ферохром и фероникел. Съдържанието на хром и никел в рудите обикновено е ниско и варира от десети от процента до няколко процента [7].
Ванадий се извлича от шлаките от металургичната обработка на титаномагнетитни концентрати; фосфор-съдържащишлаките се използват като торове. Скандият може да бъде извлечен от пироксенови отпадъци от обогатяване на титаномагнетитни руди [2].
Волфрамът и молибденът са полезни примеси в желязната руда, но те са изключително редки в рудите [7].
Предложените технологии за извличане на германий и други редки елементи от железни руди и техните продукти са обещаващи [2].
Вредни примеси на железни руди: S, P, As, Zn и Pb. Сярата причинява намаляване на якостта на стоманата при повишени температури (червена крехкост) и следователно във всички случаи е вреден примес. Въпреки че основното количество сяра в доменната пещ се въвежда с кокса, понякога много от нея се съдържа и в рудата. Ако рудата е обект на агломерация, тогава тази граница може да бъде увеличена до 2%. Това се обяснява с факта, че до 95% от цялата сяра се отстранява по време на агломерация с газове. Следователно използването на съдържащи сяра руди без агломерация е практически невъзможно [7].
Сярата, влизаща в доменната пещ, се разпределя между газ, желязо и шлака. По-голямата част обаче преминава в шлака. Сярата се намира в рудите под формата на FeS2 сулфиди и CaSO4 сулфати. Сулфатната сяра преминава в метала по-интензивно от сулфида.
Цинкът е вреден примес, въпреки че не преминава в чугун. Съдържанието на цинк от порядъка на 0,2% е много вредно, тъй като, сублимирайки се в долната част на пещта, той кондензира в зидарията на горната част на пещта и предизвиква нейното разширяване.
Оловото също е вреден примес. Натрупвайки се в горнището на пещта, той разрушава зидарията [7].
Фосфорните руди също не са били използвани преди това за топене. През 1879 г. инженер Томас разработи метод за топене в основното огнище, така нареченият метод на томасиране, който направи възможно топенето на кондиционирана стомана от съдържащи фосфор чугуни. Полученият т.нарТомасовската шлака, фосфорен продукт, се използва като тор [6].
Обработката на руди с използване на всичките им съставни полезни елементи се нарича комплексна. Въпросът за комплексното използване на рудите в момента се обръща на голямо внимание както у нас, така и в чужбина. Така например от руди на пиритни находища на Урал, полиметални находища на Алтай, медно-никелови находища на Монче-Тундра и Норилск, златни находища на Урал, Сибир, редки метали, микроелементи, както и желязо и сяра в големи количества могат да бъдат извлечени при сложна обработка заедно с основните компоненти.
На съвременния етап на развитие се обръща специално внимание на изследването на техногенните находища. Така едно и също рудно находище се добива два пъти: първо от първоначалния източник, а след това от отпадъците от първоначалния добив. Това се улеснява от развитието на технологиите за обогатяване.
1. Трофимов В. Т., Зилинг Д. Г. Екологична геология: учебник - М .: ЗАО Геоинформмарк, 2002. - 415с.
2. Указания за прилагане на Класификацията на запасите на находищата и прогнозните ресурси на твърди полезни изкопаеми. Желязни руди. - М .: FGU "Държавна комисия за минерални запаси", 2007. - 40 с.
3. Указания за прилагане на Класификацията на запасите на находищата и прогнозните ресурси на твърди полезни изкопаеми. Медни руди. - М .: FGU "Държавна комисия за минерални запаси", 2007. - 39 с.
4. Насоки за прилагане на Класификацията на запасите на находищата и прогнозните ресурси на твърди полезни изкопаеми. Никелови и кобалтови руди. - М .: FGU "Държавна комисия за минерални запаси", 2007. - 37 с.
5. Методическипрепоръки за прилагане на Класификацията на находищата и предполагаемите ресурси на твърди полезни изкопаеми. Оловни и цинкови руди. - М .: FGU "Държавна комисия за минерални запаси", 2007. - 40 с.