Добыча и обогащение руд цветных металлов
ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК ПО НАИЛУЧШИМ ДОСТУПНЫМ ТЕХНОЛОГИЯМ
ДОБЫЧА И ОБОГАЩЕНИЕ РУД ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
Extraction and refining of non-ferrous metals
Введение
Настоящий информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям "Добыча и обогащение руд цветных металлов" (далее - справочник НДТ) является документом по стандартизации, разработанным в результате анализа технологических, технических и управленческих решений, применяемых при добыче и обогащении руд цветных металлов.
В соответствии с положениями Федерального закона от 10 января 2002 г. N 7-ФЗ "Об охране окружающей среды" [1], объекты, оказывающие воздействие на окружающую среду, подразделяются на четыре категории.
Предприятия первой категории обязаны получать комплексные экологические разрешения на осуществление своей деятельности.
Общая цель комплексного подхода к экологическому нормированию хозяйственной деятельности заключается в совершенствовании регулирования и контроля производственных процессов с целью обеспечения высокого уровня защиты окружающей среды.
Хозяйствующие субъекты должны осуществлять все необходимые меры, направленные на предотвращение загрязнения окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов, в частности, посредством внедрения НДТ, обеспечивающих выполнение экологических требований.
Краткое содержание справочника НДТ
Введение. Представлено краткое содержание настоящего справочника НДТ.
Предисловие. Указана цель разработки справочника НДТ, его статус, законодательный контекст, краткое описание процедуры создания в соответствии с установленным порядком, а также взаимосвязь с аналогичными международными документами.
Область применения. Описаны основные виды деятельности, на которые распространяется настоящий справочник НДТ.
Раздел 1. В разделе 1 представлена информация о состоянии и уровне развития добычи и обогащения руд цветных металлов в Российской Федерации. Описаны основные предприятия-производители и потребители цветных металлов, географическое расположение горно-обогатительных предприятий, вещественный состав и характеристика руд цветных металлов, качество товарной продукции. Также в разделе 1 приведен краткий обзор экологических аспектов добычи и обогащения руд цветных металлов.
Раздел 2. В разделе 2 представлено описание типовых процессов добычи и обогащения руд и россыпей цветных металлов, управления отходами горного производства, очистки сточных и кондиционирования оборотных вод.
Приведены сведения о химических и физических методах интенсификации процессов разделения минералов, методах обработки реагентов перед флотацией и их дозирования в процесс с целью сокращения расхода, методах энерго- и ресурсосбережения в процессах рудоподготовки и обогащения, мероприятиях по снижению потерь металлов с отвальными хвостами, уровне потребления основных и вспомогательных производственных материалов, контроле и управлении процессами обогащения руд цветных металлов и отходов горно-металлургических производств.
Раздел 3. В разделе 3 приведена информация о регламентируемых и фактических уровнях эмиссий в окружающую среду для существующих технологических процессов и дана оценка потребления сырья, топлива, вторичных сырьевых и энергетических ресурсов, характерных для добычи и обогащения руд и россыпей цветных металлов и отходов горно-металлургических производств в Российской Федерации, с указанием применяемых методов определения.
Раздел подготовлен на основе данных, представленных предприятиями РФ в рамках разработки настоящего справочника НДТ, а также различных литературных источников.
Раздел 5. В разделе 5 приведено краткое описание НДТ для процессов добычи и обогащения руд, в том числе технические и технологические решения и методы минимизации негативного воздействия на окружающую среду при процессах добычи открытым способом, подземным способом, процессах рудоподготовки и обогащения. Описаны технологии обращения с отходами и побочными продуктами производства, обеспечивающие рост ресурсосбережения и энергоэффективности, снижение уровня эмиссий загрязняющих веществ в окружающую среду.
Раздел 6. В разделе 6 приведены доступные сведения об экономических аспектах реализации НДТ на горно-обогатительных предприятиях Российской Федерации.
Раздел 7. В разделе 7 приведены сведения о перспективных технологических и технических решениях (не применяемых в России на момент подготовки настоящего справочника НДТ, но находящихся на стадии научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ или опытно-промышленного внедрения), позволяющих повысить эффективность производства и снизить влияние на окружающую среду эмиссий загрязняющих веществ и отходов горно-обогатительного производства. Указаны условия, при которых перспективные технологии станут доступными экономически и технически.
Заключительные положения и рекомендации. Приведены сведения о членах технической рабочей группы (ТРГ 23), принимавших участие в разработке настоящего справочника НДТ. Даны рекомендации горно-обогатительным предприятиям по дальнейшим исследованиям экологических аспектов их деятельности.
Библиография. Приведен перечень источников информации, использованных при разработке настоящего справочника НДТ.
Предисловие
1 Статус документа
Настоящий справочник НДТ является документом по стандартизации.
2 Информация о разработчиках
Настоящий справочник НДТ разработан технической рабочей группой "Добыча и обогащение руд цветных металлов" (ТРГ 23), состав которой утвержден приказом Росстандарта от 28 декабря 2016 г. N 2026 "О создании технической рабочей группы "Добыча и обогащение руд цветных металлов".
Перечень организаций и их представителей, принимавших участие в разработке настоящего справочника НДТ, приведен в разделе "Заключительные положения и рекомендации".
3 Краткая характеристика
Справочник НДТ содержит описание применяемых при добыче и обогащении руд и россыпей цветных металлов и отходов горно-металлургических производств технологических процессов, оборудования, технических способов, методов, в том числе позволяющих снизить негативное воздействие на окружающую среду, потребление воды и сырья, повысить энергоэффективность. Из числа описанных технологических процессов, оборудования, технических способов, методов определены решения, являющиеся НДТ. В справочнике НДТ установлены технологические показатели НДТ, где это необходимо и возможно.
4 Взаимосвязь с международными, региональными аналогами
Справочник НДТ разработан в соответствии с Федеральным законом [1] (статья 28.1, пункт 7) на основе результатов анализа отрасли в Российской Федерации и с учетом материалов проекта справочника Европейского союза по наилучшим доступным технологиям по обращению с отходами и пустыми породами горнодобывающей промышленности (BREF for the Management of Waste from the Extractive Industries)* [3].
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.
5 Сбор данных
Информация о технологических процессах, оборудовании, технических способах, методах, применяемых при добыче и обогащении руд и россыпей цветных металлов и отходов горно-металлургических производств в Российской Федерации, собрана в соответствии с Порядком сбора данных, необходимых для разработки информационно-технического справочника по наилучшим доступным технологиям и анализа приоритетных проблем отрасли, утвержденным приказом Минпромторга России от 18 апреля 2017 г. N 1234.
6 Взаимосвязь с другими справочниками НДТ
7 Информация об утверждении, опубликовании и введении в действие
Область применения
Настоящий справочник НДТ распространяется на следующие основные виды деятельности:
- добычу и обогащение руд и россыпей цветных металлов;
В соответствии с кодами ОКВЭД (см. Приложение А).
- добычу и обогащение отходов горно-металлургических производств;
- технологические процессы, применяемые при добыче и обогащении руд и россыпей цветных металлов и отходов их переработки.
Справочник НДТ также распространяется на процессы, связанные с основными видами деятельности, которые могут оказать влияние на объемы эмиссий и (или) масштабы загрязнения окружающей среды:
- производственные процессы добычи (подготовительные работы - проходка и крепление выработок, очистная выемка и вспомогательные процессы - транспортировка и управление качеством руд, доставка людей, материалов и оборудования, содержание выработок в рабочем состоянии, вентиляция, водоотлив и др.) и обогащения (подготовительные - дробление, измельчение, классификация в воздушной и водной средах, основные - гравитационное обогащение, магнитное обогащение, электрическое обогащение, специальные - усреднение руд, рудосортировка, избирательные методы раскрытия минералов, комбинированные процессы, вспомогательные - сгущение, фильтрование и сушка, химические процессы в комбинированных схемах обогащения руд) руд и россыпей цветных металлов и отходов горно-металлургических производств;
- методы предотвращения и сокращения эмиссий и образования отходов;
- хранение и транспортировка продукции, пустой породы и хвостов обогащения.
Общие процессы и методы, относящиеся ко всей горнодобывающей промышленности, описаны в справочнике НДТ ИТС 16-2016 "Горнодобывающая промышленность. Общие процессы и методы".
1 ИТС 3-2015 "Производство меди";
2 ИТС 11-2016 "Производство алюминия";
3 ИТС 12-2016 "Производство никеля и кобальта";
4 ИТС 13-2016 "Производство свинца, цинка и кадмия";
5 ИТС 14-2016 "Производство драгоценных металлов";
6 ИТС 24-2017 "Производство редких и редкоземельных металлов".
Добыча руд и песков драгоценных металлов (золота, серебра и металлов платиновой группы) описана в ИТС 49-2017 "Добыча драгоценных металлов". Описание добычи и обогащения железных руд приведено в ИТС 25-2017 "Добыча и обогащение железных руд".
Дополнительные виды деятельности при добыче и обогащении руд цветных металлов приведены в таблице.
Соответствующий справочник НДТ
Методы очистки сточных вод, направленные на сокращение сбросов металлов в водные объекты
Промышленные системы охлаждения (например, градирни, пластинчатые теплообменники)
ИТС 20-2016 "Промышленные системы охлаждения"
Хранение и обработка материалов
ИТС 46-2017 "Сокращение выбросов загрязняющих веществ, сбросов загрязняющих веществ при хранении и складировании товаров (грузов)"
Обращение с отходами
ИТС 15-2016 "Утилизация и обезвреживание отходов (кроме обезвреживания термическим способом (сжигание отходов)"
Выработка пара и электроэнергии на тепловых станциях
Методы производства цветных металлов
ИТС 12-2016 "Производство никеля и кобальта";
ИТС 13-2016 "Производство свинца, цинка и кадмия";
ИТС 14-2016 "Производство драгоценных металлов"
Повышение энергетической эффективности
Общие процессы и методы горнодобывающей деятельности
ИТС 16-2016 "Горнодобывающая промышленность. Общие процессы и методы"
Методы добычи драгоценных металлов
ИТС 49-2017 "Добыча драгоценных металлов"
Раздел 1 Общая информация о рассматриваемой отрасли промышленности
1.1 Добыча руд
1.1.1 Медные руды
Россия располагает значительной сырьевой базой меди - запасы металла составляют почти 98 млн т, из которых 70 млн т подсчитаны по категориям . Запасы меди высоких категорий разрабатываемых и осваиваемых месторождений составляют 58 млн т, что сопоставимо с сырьевой базой меди США и уступает лишь чилийской и перуанской. Российская Федерация имеет перспективы наращивания сырьевой базы меди, однако прогнозные ресурсы категории составляют всего 12,6 млн т, а большая часть прогнозных ресурсов оценена по категориям и (см. таблицу 1.1).
Цветная металлургия — предприятия, отрасли, руды, продукция
Цветная металлургия – одна из важнейших отраслей тяжелой промышленности. В ее задачи входит добыча, переработка и обогащение руд цветных металлов. Наибольшую значимость имеют три направления данной отрасли: алюминиевая, никелевая и медная.
Размещение предприятий отрасли
Размещение предприятий цветной металлургии зависит от многих экономических и природных условий, особенно от сырьевого фактора. Заметную роль помимо сырья играет топливно-энергетический фактор.
На территории России сформировано несколько основных баз цветной металлургии. Различия их в специализации объясняются несхожестью географии лёгких металлов (алюминиевая, титано-магниевая промышленность) и тяжёлых металлов (медная, свинцово-цинковая, оловянная, никель-кобальтовая промышленности).
Тяжёлые металлы
Медеплавильное производство на почтовой марке Узбекистана
Производство тяжёлых цветных металлов в связи с небольшой потребностью в энергии приурочено к районам добычи сырья.
Лёгкие металлы
Для получения лёгких металлов требуется большое количество энергии. Поэтому сосредоточение предприятий, выплавляющих легкие металлы, у источников дешёвой энергии — важнейший принцип их размещения.
Общая характеристика
Цветные металлы широко востребованы в индустрии, но наибольшее значение они имеют в строительстве, машиностроении и химической промышленности.
В процессе производства цветных металлов можно выделить 3 основные стадии:
- добыча природного сырья и его последующее обогащение;
- передел цветной руды – получение промежуточного продукта;
- производство чистого металла.
Рис. 1. Цветные руды.
Развитие цветной металлургии самым тесным образом связано с НТП, благодаря которому существенно расширилась сфера применения цветных металлов и их сплавов. Если в начале ХХ столетия в промышленности было востребовано не более 15 металлов, то в настоящее время данная отрасль активно использует около 70 видов различных цветных металлов.
Цветная металлургия имеет ряд особенностей, которые влияют на ее размещение. К ним относятся:
- Большая энергоемкость производства. Развитие отрасли только тогда будет эффективным, когда производство будет располагаться рядом с источниками недорогих энергетических ресурсов.
- Высокая материалоемкость. Поскольку в рудах цветные металлы содержатся в небольших количествах, производства по их обогащению и переработке целесообразно строить непосредственно возле мест добычи природного сырья.
- Используемое сырье носит комплексный характер. Это значит, что подавляющее большинство руд цветных металлов содержат в себе несколько металлов. Для максимального их использования самым эффективным способом является комбинирование.
- Цветная металлургия широко применяется в производстве ресурсов вторичного сырья – металлолома.
Рис. 2. Производство металлолома.
Отрасли цветной индустрии
Состав цветной металлургии, как сложноорганизованный производственный организм, включает 14 подотраслей.
Рассмотрим подробнее ее строение:
- Алюминиевая. Нуждается в высококачественном сырье в сравнении с другими ветками промышленности. Основой, обеспечивающей ее деятельность, служат бокситы. Эти сырьевые ресурсы в промышленных объемах распространены на Урале и Северо-Западе страны. На этих территориях и располагаются основные производственные мощности по их добыче и дальнейшей переработке.
- Медная. Заводы медной, как и алюминиевой, промышленности располагаются в непосредственной близости от месторождений полезных ископаемых. В нашей стране для производства меди добывают и используют сырье, называемое медным колчеданом. Основные залежи его находятся на территориях Урала. Вторым по величине месторождением принято считать Восточную Сибирь с ее медистыми песчаниками.
- Свинцово-цинковая. Предприятия этой отрасли находятся в непосредственной близости от месторождений полиметаллических руд. К таким территориям относят Кузбасс, Северный Кавказ, Дальневосточное Приморье и Забайкалье.
- Никель-кобальтовая. Эта подотрасль цветной индустрии занимается добычей и обогащением руд для дальнейшего производства кобальта и никеля, драгоценных металлов, меди, строительных материалов и сопутствующей химической продукции. Территориально предприятия никель-кобальтовой промышленности находятся в Норильском районе, на Урале и низовьях Енисея.
- Золотодобывающая. Эта отрасль добычи и производства базируется на золотосодержащих рудах и песках. Основное ее назначение — создание драгоценных сплавов и металлов. А также в ведении золотодобывающей промышленности находится переработка драгметаллов.
- Титано-магниевая. Основное назначение этой подотрасли — добыча полезных ископаемых, их переработка и обогащение для создания титана, магния и прочих производных.
- Оловянная. Занимается добычей полезных ископаемых, дальнейшим обогащением руд с целью производства олова.
- Вольфрамо-молибденовая. Эта отрасль базируется на добыче и дальнейшем обогащении вольфрамо-молибденовых руд, их концентратов и производной продукции.
- Промышленность по добыче и производству редких металлов, материалов с полупроводниковыми свойствами.
- Сурьмяно-ртутная. Основное назначение этой отрасли — добыча руд (ртутных и сурьмяных) и их дальнейшее обогащение с целью создания ртути, сурьмы и производной продукции.
- Промышленность по обработке цветных металлов. Основное назначение этой составляющей — создание проката всех типов, труб из цветного металла и сплава.
- Промышленность по переработке вторичных цветных металлов. Основной вид деятельности этой индустрии заключается в сборе, переработке и изготовлению цветного металла из лома и различных отходов.
- Электродная. Основной род занятий электродной промышленности состоит в производстве электродной продукции из угля или графита.
- Промышленность жаропрочных, а также твердых и тугоплавких металлов.
География цветной металлургии
Цветная металлургия отличается большим разнообразием. Самые богатые залежи цветных руд расположены в ЮАР, Австралии, Чили, Индии, Гвинее, Венесуэле, Перу. Для повышения эффективности разработок в цветной металлургии многие страны активно сотрудничают друг с другом.
ТОП-2 статьикоторые читают вместе с этой
Рис. 3. Месторождение алюминия.
Ведущую роль в мировой цветной металлургии играет алюминиевая промышленность. Основная часть запасов руды с этим ценным металлом сосредоточена в приэкваториальной зоне. Однако успешное производство алюминия возможно только в странах, которые располагают крупными источниками недорогой энергии:
- Канада, Норвегия, Россия, Бразилия и США обладают весомыми гидрологическими ресурсами и мощными ГЭС.
- Нидерланды, ОАЭ, Ирак, Великобритания богаты природным газом.
- Китай, Индия, Австралия располагают большими запасами каменного угля.
В странах с дорогой энергией (Австрия, Венгрия, Франция), где выплавка алюминия считалась традиционным видом промышленности, производство этого цветного металла постепенно сходит на нет.
Технологические этапы производства цветной металлургии
Цветная металлургия в процессе производства проходит несколько этапов, включаемых в единый цикл.
К технологии относят:
- Добыча производственного сырья.
- Подготовка сырья к его дальнейшей промышленной переработке, в том числе обогащение. Обогащение руд — необходимый процесс для изготовления концентрата. Обогащение предполагает дробление породы и дальнейшее ее разделение на пустую породу и ценные элементы. Полученный концентрированный продукт необходим для дальнейшего производства металла.
- Металлургический передел.Передел представляет собой такую обработку сырья, при которой на выходе получается полуфабрикат, используемый для дальнейшего использования. В процессе металлургического передела возможно изменить химический состав сырья, его физико-химические свойства, а также допустить переход из одного агрегатного состояния в необходимое другое. В цветной промышленности металлургический передел в основном связан с обработкой металла. Это плавка, его разливка, дальнейшее обжатие с целью создания проката.
- Обработка полученных сопутствующих отходов. Она подразумевает утилизацию или дальнейшую переработку. Из полученного шлака в дальнейшем можно получить продукцию или сырье для других видов промышленности.
Цветная металлургия находится в стадии своего развития. Основные направления, в которых ведется работа:
- улучшение качества выпускаемых изделий и сопутствующей продукции;
- снижение затрат, связанных с производством металлопродукции;
- соблюдение принципов экологической безопасности производства, совершенствование систем защиты окружающей среды;
- совершенствование ресурсосберегающей политики;
- повышение конкурентоспособности выпускаемой металлопродукции.
Видео по теме: Плавильные печи цветной металлургии
Таблица “География цветной металлургии”
При изучении темы «Цветная металлургия» по программе географии за 9 класс мы узнали, что собой представляет производство цветных металлов. Мы выяснили, насколько большое значение оно имеет в современной промышленности, от каких факторов зависит его размещение и какова его основная его проблема.
Кол-во блоков: 13 | Общее кол-во символов: 13142
Количество использованных доноров: 4
Информация по каждому донору:
Добыча и обогащение руд цветных металлов
Цветными металлами занято большинство клеток менделеевской таблицы — три четверти. Правда, на их долю приходится только одна пятая вещества земной коры, но и это, впрочем, означает миллиарды миллиардов тонн. Однако человека в первую очередь интересуют доступные сокровища. Всего лишь одну тысячную процента земной коры по весу составляют скопления сульфидных руд, в которых металлы соединены с серой. А это и есть главные поставщики большинства цветных металлов. Но не всех. Алюминий скрывается в бокситах и в некоторых других горных породах. Торий предпочитает обычно так называемые монацитовые пески.
Месторождения бывают всякими. Иногда это самая обычная на вид гора. В Армении именно так выглядят залежи алюминиевого сырья — нефелиновых сиенитов. Иногда месторождение — это толстый, длинный и широкий массив, пласт руды, например медной, как в Джезказгане (Казахстан). А в рудоносных породах Алтая, как в огромном плоде граната, на глубине от нескольких метров до сотен и даже тысяч метров щедро посажены драгоценные зерна, отделенные прослойками пустой породы. В каждом из них — тысячи тонн полиметаллической руды, в которой и серебро, и свинец, и цинк, и многое другое.
Золото, вольфрам, торий, редкоземельные металлы часто прячутся в песках. А есть среди цветных металлов и такие, о залежах которых вообще нельзя говорить. Вот, например, рений, один из самых стойких в химическом отношении элементов. У него нет «своей» руды. Приходится получать его из отходов молибденового производства. А германий считают выгодным добывать из. золы тепловых электростанций. Этот сверхрассеянный металл был когда-то собран из почвы растениями, превратившимися потом в каменный уголь.
Каждый вид залежи разрабатывают по-своему. С горой дело решается просто: взрывай камень да увози на переработку. Но чаще всего руды прячутся за щитом пустой породы. Приходится этот щит разбивать, конечно, если он не слишком толст. Это открытый способ разработки месторождений. Часто щит разбивают мощными взрывами. Обломки после взрыва убирают экскаваторы, транспортеры, автомашины, электровозы — в зависимости от условий разработки. А иногда и с уборкой справляется тот же взрыв — когда его удается сделать направленным. Тогда он не только разрыхляет породу, но и выкидывает ее в заранее назначенное место. Порой, когда породы на пути к сокровищам мягкие, наоборот, экскаваторы сами вгрызаются в щит, а затем убирают пустую породу.
Совсем по-другому добывают металлы из песков. Возьмем, к примеру, золотоносные пески. Они лежат, как правило, в руслах рек. Поэтому за золотом отправляют «в плавание» своеобразные корабли — драги, захватывающие со дна драгоценные пески черпаками вместимостью в двести — триста с лишним литров. Для того чтобы запустить драгу, иногда специально строят плотины, повышающие уровень воды в районе разработки россыпи. Драга — сложное Сооружение, плавающее на большом понтоне. На носу у нее установлены черпаки, захватывающие песок, на корме — конвейер, по которому песок после промывки перебрасывается «за борт», в отвал. Иногда выгодно использовать сплошную струю воды непосредственно в россыпи. В этом случае струя воды захватывает порцию ценных песков, переносит ее к месту переработки и промывает пески на специальных промывных устройствах.
Нельзя не сказать еще об одном способе добычи цветных металлов — из воды. Легчайший металл литий, например, добывают из озерной воды, в которой растворены его соединения. На Дегтярском руднике на Урале медь добывают из грунтовых вод. Раствориться в воде ей помогли триллионы бактерий, окисливших нерастворимые соединения меди с серой в растворимую сернокислую медь — медный купорос. Грунтовые воды, проходя через месторождение, растворяют медный купорос и уносят его на поверхность. Теперь надо только заменить в растворе медь на железо и выделить чистую медь.
Словом, немало на свете способов добычи руд цветных металлов. Однако многие руды сразу не отправишь в плавильные печи. Сначала они должны пройти процесс обогащения на специальных фабриках.
С обогащением железной руды вы уже познакомились. Начало процесса обогащения руд цветных металлов такое же: прежде всего их надо раздробить на куски и размолоть. Но дальше приходится поступать по-другому: медь не притягивается магнитом. Наиболее распространенный способ обогащения цветных металлов — флотация.
Хотите узнать, что это такое? Бросьте в стакан с водой виноградину. Удельный вес виноградины больше удельного веса воды, поэтому она сначала утонет. Но вскоре всплывет вся покрытая мелкими пузырьками газа, превратившимися в «поплавки». На этом же свойстве основана и работа флотационной машины, так как пузырьки газа прилипают и к зернам многих ценных минералов. В специальных чанах через смесь руды с водой, в которую добавлены особые вещества — пенообразователи, прогоняют воздух. Образуется огромное количество пены. Она делает плавучими тяжелые серебро, медь, свинец и оставляет на дне более легкие, но «не умеющие» плавать примеси.
Любой метод обогащения основан на использовании каких-то свойств, которыми обладает руда и не обладает пустая порода. В струе воды или более тяжелой жидкости частицы разделяются по весу. Обогатители научились отделять руду цветных металлов от пустой породы по разнице в способности сохранять электростатический заряд, по различию в форме частиц, в коэффициенте трения их при движении и т. д.
Читайте также: