shkolageo.ru 1


Цветная металлургия


Цветные металлы можно разделить на несколько групп

  • тяжелые – медь, свинец, цинк, никель, олово;

  • легкиеалюминий, магний, титан;

  • малые или младшие – сурьма, ртуть, кадмий;

  • легирующие – вольфрам, молибден, ванадий, кобальт;

  • драгоценные или благородные – золото, серебро, платина;

  • редкие и рассеянные – цирконий, ниобий, тантал, литий, бериллий, селен, теллур.



Особенности руд цветных металлов

  • 1. они содержат относительно небольшую долю основного металла.

  • Содержание меди в рудах очень редко превышает 5%, свинца до 5%, цинка до 6%, а молибдена всего 0,004-0,005%.

  • Исключением являются руды для производства алюминия, с содержанием до 30% основного металла.

  • Для получения 1 т металла необходимо переработать 100-200 т руды



2. В рудах цветных металлов наряду с основным металлом содержатся многие рассеянные и редкие элементы.

  • 2. В рудах цветных металлов наряду с основным металлом содержатся многие рассеянные и редкие элементы.

  • Имеется большое количество токсичных веществ, среди которых выделяются сера, мышьяк, сурьма, селен, теллур и др.

  • В ряде случаев токсичными являются и остаточные цветные металлы (свинец, цинк, медь, кадмий, ртуть и др.).

  • Использовать руды цветных металлов нужно комплексно, извлекая из них все полезные компоненты для получения многих продуктов


Существует несколько способов получения цветных металлов из руд или концентратов

  • – пирометаллургический, электрометаллургический

  • гидрометаллургический.

  • Наиболее распространенными и в то же время неблагоприятными с точки зрения загрязнения являются первые два.


Алюминиевая промышленность



Руды

  • Бокситы 30-60% Al(OH)3 Al2O3*3H2O*SiO2

  • Нефелины 30%

  • (Na K)2O*Al2O3*2SiO2

  • Алуниты 20%

  • K2SO4*Al2(SO4)3*4Al(OH)3





Анодная масса



Производство глинозема

  • 1. размол бокситов

  • 2. глинозем выщелачивают раствором едкого натра.

  • Al(OH)3 + NaOH = Na AlO2 +2H2O,

  • 3. Алюминат натрия разлагают в аппаратах, получая кристаллическую гидроокись Al.

  • NaAlO2 + 2H2O = NaOH + Al(OH)3.

  • 4. При фильтрации гидроокись Al отделяется от воды, обезвоживается и превращается в глинозем в виде белого порошка.

  • на 1 т глинозема требуется 2-2,5 т боксита, 70-120 т щелочи, более 8 т пара.



Выплавка



Вакуумный ковш



Загрязнение

  • 1. твердые (красный шлам, анодная пена)

  • 2. воздух

  • - фтористые

  • - смолистые

  • - бенз(а)пирен

  • 3. вода





Продукция завода точных сплавов Литейный сплав алюминиево-кремниевой группы



Братский алюминиевый завод



Братская ГЭС

Кремний

  • В начале декабря 2006 г. химическая группа НИТОЛ объявила детали проекта по созданию на своей площадке в Усолье-Сибирском производства поликремния — материала, из которого изготавливаются солнечные батареи.

  • Для финансирования первого этапа проекта компания разместила облигации на сумму 2,2 млрд рублей. На его реализацию уйдет около двух лет, вложения должны окупиться еще через три года



Путь от кремния к солнечной батарее довольно длинный.

  • Металлургический кремний выплавляется из кремнезема (кварца) примерно так же, как алюминий из глинозема,

  • поэтому в России его выпускают алюминиевые заводы — в Шелехове и Каменске-Уральском.

  • После обработки хлороводородом кремний превращается в трихлорсилан,

  • который затем подвергается еще одной реакции, результатом чего является чистый поликристаллический кремний



Кристаллы кремния разрезаются на тончайшие пластины (веферы), из которых и собирают модули солнечных батарей



Солнечная энергетика — интересная отрасль

  • Хотя суммарные мощности солнечных электростанций ничтожны (пиковая мощность СЭС всего мира не превышает 6 ГВт — мощности одной Красноярской ГЭС),

  • все больше бизнесменов в западных странах, принимая во внимание дорожающие углеводороды и марши ненавидящих АЭС «зеленых», обращаются к солнцу.


главная проблема в том, что сами батареи слишком дорогие. Один киловатт мощности СЭС пока обходится впятеро дороже, чем, скажем, один киловатт мощности газовой ТЭС

  • главная проблема в том, что сами батареи слишком дорогие. Один киловатт мощности СЭС пока обходится впятеро дороже, чем, скажем, один киловатт мощности газовой ТЭС

  • Однако дороговизна кремниевых пластин не сдерживает строителей СЭС в Японии, Западной Европе, США и Австралии. Только за прошлый год мощность солнечных электростанций по всему миру выросла на 70%.

  • При этом если в Австралии и США на СЭС смотрят больше как на средство энергоснабжения изолированных потребителей, то в Европе они подключены в общую сеть, и «зеленые» добиваются правительственных субсидий для энергии солнца.

  • В Японии, где находится треть мировых мощностей солнечной энергетики, такая проблема, по слухам, уже не стоит — стоимость энергии СЭС сравнялась со средней в стране


За счет наличия своего сырья и дешевой электроэнергии НИТОЛ рассчитывает выйти на рынок с продуктом, себестоимость которого будет заметно ниже, чем, например, в США. При нынешних ценах на поликремнии рентабельность этого бизнеса достигает 50%.

  • За счет наличия своего сырья и дешевой электроэнергии НИТОЛ рассчитывает выйти на рынок с продуктом, себестоимость которого будет заметно ниже, чем, например, в США. При нынешних ценах на поликремнии рентабельность этого бизнеса достигает 50%.

  • 1. стремительно расти, а приток в отрасль новых игроков тормозится большими капитальными затратами.


Сооружение завода полного цикла «с нуля» обойдется в полмиллиарда долларов,

  • Сооружение завода полного цикла «с нуля» обойдется в полмиллиарда долларов,

  • в западных странах производители токсичного трихлорсилана находятся под жестким прессингом экологов.

  • Проект НИТОЛа предполагает увеличение производства трихлорсилана в полтора раза и запуск к 2008 году производства поликремния мощностью 800 тонн, которое затем должно вырасти до трех тысяч тонн.

  • Дальше, по словам гендиректора компании Дмитрия Котенко, НИТОЛ может заняться и выпуском кремниевых пластин, выйдя на рынок продукции с еще большей добавленной стоимостью. Группа может работать по процессинговой схеме в Китае или создать собственное производство. Пока же НИТОЛу нужно на все про все 330 млн долларов, из которых треть он уже привлек, разместив облигации.

  • На реализацию кремниевого проекта уйдет около двух лет, окупиться он должен еще через три года. К этому времени вы­ручка и рентабельность группы должны вырасти вдвое (см. график 2). Если, освоив выпуск пол и кремния, НИТОЛ займется производством пластин-веферов, то выручка группы увеличится к 2015 еще в 1,5раза


Медь

  • Руды:

  • 1. самородная медь

  • 2. сульфидные СuFeS3 Cu2S

  • 3. окисленные

  • 2 способа переработки:

  • 1 пирометаллургический

  • 2. гидрометаллургический



технология

  • 1. обогащение

  • сульфидные - флотация

  • окисленные – отсадка

  • 2. обжиг концентрата – удаление серы

  • 3. плавка на штейн

  • 4. конвертер

  • 5. рафинирование



Отражательная печь



4. конвертер



Загрязнение

  • 1. твердые (шлаки)

  • 2. воздух

  • - сернистые газы

  • - SO2

  • - бенз(а)пирен

  • 3. вода - cоли



Нижний Тагил Вид с Выи где находился Выйский медеплавильный завод на Лисью гору



Русская металлургическая компания и ее стратегия

  • 1. РУДЫ:

  • модернизация предприятия «Ормет» позволила РМК увеличить производство руды в два раза, до 750 тыс. тонн в год.

  • Приобретение холдингом Александринского месторождения увеличило объемы добычи медной руды до 1,2 млн тонн в год.

  • На второй квартал 2006 года запланирован ввод в промышленную эксплуатацию месторождения «Имени 50-летия Октября» на территории Казахстана, которое даст холдингу дополнительно более 2,5 млн тонн медной руды в год.

2. Черновая медь

  • Предприятия металлургического комплекса также реализуют комплексную программу модернизации, первые результаты которой — увеличение объемов выпуска катодной меди и медной катанки, а также улучшение экологической ситуации — видны уже сейчас.



3. Кыштымский медеэлектролитный завод





В Свердловской обл. Русская медная компания реализовала несколько крупных инновационных проектов, которые изменили лицо современной российской цветной металлургии

  • В конце прошлого года входящее в РМК предприятие – «Уралгидромедь» запустило принципиально новый комплекс по добыче меди гидрометаллургическим способом.

  • Сегодня «Уралгидромедь» — символ инновационного развития технологий в цветной металлургии.

  • Это единственный в своем роде промышленный комплекс извлечения меди, где нет ни традиционной добычи, ни обогащения, ни плавки металла.

  • Уникальность технологий «Уралгидромеди» в том, что впервые в мире в одном производственном процессе объединены:

  • 1. подземное выщелачивание руды,

  • 2. экстракция меди из раствора

  • 3. электровининг — особый вид электролиза.



Инновационный способ добычи меди путем подземного выщелачивания окисленных руд на Гумешевском месторождении


Новый способ добычи отличается не только технологической оригинальностью, но высокой экономичностью и низкой себестоимостью производства металла.

  • Новый способ добычи отличается не только технологической оригинальностью, но высокой экономичностью и низкой себестоимостью производства металла.

  • Кардинальные новации случаются в металлургии не часто, и открытие промышленного комплекса «Уралгидромеди» с полным правом можно назвать знаковым событием в отечественной цветной металлургии


Преимущества новой технологии состоят в том, что основные процессы перенесены под землю и происходят без участия человека, что резко повышает эффективность производства. Помимо этого, технология выщелачивания такова, что позволяет получать высококачественную медь на месторождениях, отработанных и признанных бесперспективными при добыче традиционным способом.

  • Преимущества новой технологии состоят в том, что основные процессы перенесены под землю и происходят без участия человека, что резко повышает эффективность производства. Помимо этого, технология выщелачивания такова, что позволяет получать высококачественную медь на месторождениях, отработанных и признанных бесперспективными при добыче традиционным способом.

  • Созданное в Свердловской области производство меди состоит из двух участков:

  • 1. геотехнологического поля, где идет подземный процесс насыщения водного раствора меди, и

  • 2. комплекса экстракции и электровининга, где из полученного раствора получают высококачественные медные катоды марки МООК, которые соответствуют требованиям Лондонской биржи металлов (1МЕ).

  • Производственный цикл замкнут: после экстракции меди водный раствор снова обогащается кислотой и вновь закачивается в гидротехнологическое поле. При этом на предприятии не образуются жидкие или твердые отходы — все технологические растворы постоянно находятся в обороте.


В создании экспериментального производства участвовали специалисты «Уралгидромеди» и компании (Великобритания).

  • В создании экспериментального производства участвовали специалисты «Уралгидромеди» и компании (Великобритания).

  • Общий объем инвестиций в проект промышленного освоения уникальной технологии превысил $15 млн. Проектировщиком и подрядчиком Эдуард Россель заявил, что «только в отвалах и брошенных шахтах области сегодня сосредоточено около миллиона тонн меди,

  • опыт «Уралгидромеди» восстребован во многих районах страны и области — в частности, благодаря гидрометаллургии, брошенные и затопленные медные месторождения могут получить вторую жизнь».


Рядом с «Уралгидромедью» в городе Полевской в 1998 г. по последнему слову техники было построено еще одно современное предприятие холдинга РМК — Завод точных сплавов.

  • Рядом с «Уралгидромедью» в городе Полевской в 1998 г. по последнему слову техники было построено еще одно современное предприятие холдинга РМК — Завод точных сплавов.

  • Благодаря уникальной системе контроля качества на предприятии освоен выпуск более двадцати видов точных сплавов на алюминиевой и медной основах по российским, американским и японским стандартам. Получив все необходимые сертификаты по европейским стандартам «Завод точных сплавов» успешно осваивает западный рынок: литейные сплавы для отливки блоков цилиндров из Полевского отправляются в Европу, США и Японию для фирм.

  • Сегодня объем производства превышает 26 тыс. тонн алюминиевых и медных сплавов в год.


Еще одно предприятие холдинга РМК, расположенное в Свердловской области, — «Ревдинский завод по обработке цветных металлов» — замыкает производственную цепочку холдинга и совершенствует процессы производства продуктов высоких переделов меди. Предприятие является ведущим в России по выпуску труб и прутков из меди, никеля и сплавов на их основе.

  • Еще одно предприятие холдинга РМК, расположенное в Свердловской области, — «Ревдинский завод по обработке цветных металлов» — замыкает производственную цепочку холдинга и совершенствует процессы производства продуктов высоких переделов меди. Предприятие является ведущим в России по выпуску труб и прутков из меди, никеля и сплавов на их основе.

  • Ревдинский завод ОЦМ освоил новую технологию выпуска сварочных электродов из дисперсно-упрочненных композиционных материалов на основе порошковой меди.

  • Стойкость таких электродов, которые применяются при контактной точечной сварке, в 4-8 раз выше стойкости традиционных электродов из литой тянутой бронзы, Также среди последних инновационных разработок — освоение выпуска прямоугольных толстостенных труб летом 2005 г. Благодаря совершенствованию технологии производства удалось избежать эффекта незаполнения в углах профиля, тем самым добиться высокого качества и прочности трубы.


Быстринское. Лугокан с кое. Култуминское и Солонеченекое месторождения в Читинской области сосредоточены 21% разведанных в России запасов меди, 29% — молибдена и 18% — титана. Кроме того, руды содержат вольфрам, свинец, олово, цинк, литий, серебро и золото.



Свинец

  • Руды:

  • 1. сернистые PbS

  • 2. углекислые Pb CO3

  • 3. сернокислые PbSO4

  • способ переработки:

  • 1 пирометаллургический



технология

  • 1. обогащение - флотация

  • 2. обжиг концентрата – удаление серы

  • и спекают в куски

  • 3. восстановительная плавка на штейн

  • - флюсы убирают серу

  • – водяное охлаждение

  • 4. рафинирование

  • Ряд последовательных переделов



Загрязнение

  • 1. твердые (свинцовый кек)

  • 2. воздух

  • - сернистые газы

  • - SO2

  • - медь, олово, мышьяк, золото

  • 3. вода - cоли



Свинцовое загрязнение



Стоки свинцового завода в реку Бадам



Цинк

  • Руды:

  • 1. сернистые ZnS сфалерит

  • 2. углекислые Zn CO3

  • 3. сернокислые PbSO4

  • 2 способа переработки:

  • 1 пирометаллургический

  • 2. гидрометаллургический

технология

  • 1. обогащение - флотация

  • 2. обжиг концентрата – удаление серы

  • и спекают в куски

  • 3. восстановительная плавка на штейн

  • - флюсы убирают серу

  • – водяное охлаждение

  • 4. рафинирование





Загрязнение

  • 1. твердые (цинковый кек)

  • 2. воздух

  • - сернистые газы

  • - SO2

  • - оксид мышьяка

  • - пыль

  • 3. вода – cоли, охлаждение, очистка дымовых газов,

  • При гидролизе - растворы



Челябинский электролитно- цинковый завод



Никель

  • Руды:

  • 1. сернистые Ni2S

  • 2. окисленные NiSO2

  • 2 способа переработки:

  • 1 пирометаллургический

  • 2. гидрометаллургический



Территория Норильского промышленного района





«Норильский Никель» - это:

  • Геологическое предприятие;

  • Четыре закрытых рудника и один рудник открытых работ;

  • Три металлургических завода;

  • Вспомогательные производства и социальная сфера


«Норильский никель» для города – это:

  • 97% объема промышленного производства;

  • 57,6% занятого населения города;

  • Самые высокие размеры зарплат (34,2 тыс руб при средней 25,9 тыс руб)


Норильск - самый грязный город России

  • 1. Сумгаит (Азербайджан)

  • 2. Линфань (Китай)

  • 3. Тянжинь (Китай)

  • 4. Сукинда (Индия)

  • 5. Вапи (Индия)

  • 6. Ла-Оройя (Перу)

  • 7. Норильск  (Россия)

  • 8.  Дзержинск  (Россия)

  • 9. Чернобыль (Украина)

  • 10.Кабве (Замбия).



Загрязнение почвенного покрова

  • Естественные ландшафты техногенные (вырублены леса, загрязнены почвы)



технология

  • 1. плавка в отражательных печах

  • Штейн – расплав сульфида Cu, Ni, Fe + шлак

  • 2. расплав продувается кислородом, окисляются Fe и S

  • Получаем ФАЙНШТЕЙН - Cu S, Ni S

  • 3. ОХЛАЖДЕНИЕ

  • 4. ДРОБЯТ, РАЗМАЛЫВАЮТ, обогащение – флотация РАЗДЕЛЯЮТ Cu S, Ni S

  • 5. обжиг концентрата – удаление серы

  • и спекают в куски

  • 5. восстановительная плавка

  • - флюсы убирают серу

  • 6. рафинирование ЭЛЕКТРО


Загрязнение

  • 1. ТОПЛИВОЕМКОСТЬ НА 1 Т Ni- 50 тут, 3000 кВт*ч

  • твердые (цинковый кек)

  • 2. воздух

  • - сернистые газы

  • - SO2

  • - оксид мышьяка

  • - пыль

  • 3. вода – cоли, охлаждение, очистка дымовых газов,

  • При гидролизе – растворы хлор-ионы, сульфат-ионы, натрий, гидрооксид натрия


Площадка никелевого завода Норильский горно-металлургический комбинат



МЕДЬ СВИНЕЦ ЦИНК НИКЕЛЬ

  • МЕДЬ СВИНЕЦ ЦИНК НИКЕЛЬ

  • )



общие черты для отрасли

  • 1. ВОЗДУХ:

  • - канцерогенные вещества: тяжелые металлы.

  • - пыль

  • - газообразные вредные вещества (HF, Cl2, мышьяка и др.)

  • - диоксид серы - цветная металлургия дает около 20% всех загрязнений атмосферы этими элементом.

  • переработка их на серную кислоту.

  • 2. Шлаки цветной металлургии отличаются чрезвычайным

  • - разнообразием.

  • - на единицу выплавляемого металла их образуется больше, чем при выплавке чугуна и стали (на 1 т чугуна от 0,2 до 1 т шлаков, при выплавке никеля до 150 т, меди 10-30 т).

  • - В состав шлаков кроме оксидов кремния, алюминия, кальция, магния, железа, марганца входят такие ценные компоненты, как медь, никель, кобальт, цинк, свинец, кадмий, редкие металлы.

  • 3. Стоки:

  • - очистка дымовых газов

  • - гидрометаллургия



4. при производстве 1 т ВОДЫ расходуется м3 воды :

  • алюминия - 146 м3,

  • свинца и цинка - 360,

  • олова – 750,

  • меди – 775,

  • титана – 960,

  • никеля – 2420,

  • вольфрама – 2470,

  • молибдена – 2480.