Из какого полезного ископаемого получают металл

От железного века к эпохе новых способов металлообработки

Железный век пришел на смену бронзовому, и стал для человечества переходным периодом к открытию и началу повсеместного использования новых приемов обработки металлов. Люди уже дано освоили ковку, а теперь и примитивное литье металлических изделий, хотя эти способы не позволяли изготавливать все необходимые в быту и нужные для созидательной трудовой деятельности предметы. 

Даже проблема чрезмерной мягкости железа при помощи многократного отжига и обогащения его углеродом была успешно решена – сначала некоторыми отдельными народами, а затем, с течением времени, этот способ распространился по всему миру. Однако для получения более совершенных изделий нужно было научиться делать в железных предметах отверстия. Частично эта проблема решалась в процессе литья, но этим способом было невозможно обеспечить точные отверстия небольшого размера.

Сверлить камень научились еще в Древнем Египте. Высеченные из кремня первобытные сверла успешно справлялись с этой задачей, но для сверления отверстий в металле они не годились. Намного позднее сверла в виде острого пера стали изготавливать способом ковки. Первобытное приспособление для сверления отверстий напоминало современный коловорот, который для большей эффективности утяжелялся мешками с песком. Но металлические спиральные сверла, частично напоминающие современные, научились изготавливать методом ковки только в Средние века.

Кроме сверления отверстий, в процессе изготовления металлических предметов нужно было научиться чисто обрабатывать их поверхность, которая после литья в простейшие формы редко получалась достаточно гладкой. Прогресс неуклонно подталкивал людей к необходимости обработки металлических заготовок при помощи режущих инструментов, изготовленных из более твердого металла. Но до появления способов обработки вращаю

щихся металлических деталей при помощи резца должно было пройти немало времени. Хотя начальные прототипы токарных станков, на которых можно было обрабатывать — пока только деревянные детали, существовали уже тогда.

Драга и насосные установки

Рассыпное золото добывают и отделяют при помощи драги, которая внешне напоминает конвейер из ковшей. Конструкция перемещается и черпает грунт. Золото отделяют от песка, шлака и грунта. Драга работает только на воде.

Пользуются спросом драги Иркутского завода тяжелого машиностроения, который специализируется на проектировании и изготовлении оборудования. Завод выпускает промывочные, транспортные и обогатительные комплексы.

Портативная драга «Виктория» разработана специально для труднодоступных мест. Вес прибора — 10 кг. Выпускают несколько моделей такого типа:

1. ALPAC-50 SM.
2. ALPAC-76 SM.
3. ALPAC-102 SM.

Грунтовые насосы используют на приисках, которые устанавливают на специальном оборудовании. Для золотодобычи применяют электрические и дизельные насосные установки Pioneer Pump 200 CH. Производительность агрегатов — 900–1200 м3/час.

Для переработки концентратов из руд используют пилотные автоклавные установки. Они оснащены системами пробоотбора, насосами и другими вспомогательными элементами. Автоклавные технологии используют для переработки упорных руд, которые содержат органический углерод.

Высокая цена на драгоценный металл позволяет вовлекать нетрадиционные технологии

Большое внимание уделяют коренным и россыпным месторождениям

Для извлечения рассыпного золота используется старательский метод. Глина размывается с помощью гидромониторов и подается на шлюзы. Они находятся под наклоном, где вода течет самотеком и вымывает смесь. Она стекает по желобу, который застелен резиновыми трафаретами.

Металл оседает как самый тяжелый элемент. Снимают концентрат несколько раз за смену и моют до чистого золота.

Улучшение свойств сплавов

Благодаря сплавлению некоторых металлов и других химических элементов можно получить материалы с улучшенными характеристиками. Так, например, предел текучести чистого алюминия составляет 35 МПа. При получении сплава этого металла с медью (1,6%), цинком (5,6%), магнием (2,5%) этот показатель превышает 500 МПа.

Благодаря соединению в разных соотношениях различных химических веществ можно получить металлические материалы с улучшенными магнитными, термическими или электрическими свойствами. Главную роль в этом процессе играет структура сплава, представляющая собой распределение его кристаллов и тип связей между атомами.

Места проведения очистки металла

Подвергнуть золото аффинажу можно, соблюдая специальные условия. В каких местах проводится такая процедура?

Промышленная очистка на предприятиях методом электролиза

Аффинажную обработку драгметалла проводят промышленные предприятия, специализирующиеся на этом процессе. Аффинируют золото посредством электролиза. Этот процесс представляет собой проведение через электрический ток сырья, в результате чего оно разделяется на части. Из них благородный металл отделить легко. Таких предприятий совсем немного. Российские предприятия: «Уралэлектромедь», «Красцветмет», Колымский аффинажный завод, Новосибирский аффинажный в Казахстане.

Чистка металла электролизом

Общие способы получения металлов

Значительная химическая активность металлов (взаимодействие с кислородом воздуха, другими неметаллами, водой, растворами солей, кислотами) приводит к тому, что в земной коре они встречаются главным образом в виде соединений: оксидов, сульфидов, сульфатов, хлоридов, карбонатов и т. д. В свободном виде встречаются металлы, расположенные в ряду напряжений правее водорода (Аg, Нg, Рt,Аu, Сu), хотя гораздо чаще медь и ртуть в природе можно встретить в виде соединений.

Минералы и черные породы, содержащие металлы и их соединения, из которых выделение чистых металлов технически возможно и экономически целесообразно, называют рудами

Получение металлов из руд — задача металлургии.

— это и наука о промышленных способах получения металлов из руд, и отрасль промышленности.

Любой металлургический процесс — это процесс восстановления ионов металла с помощью различных восстановителей. Суть его можно выразить так:

Чтобы реализовать этот процесс, надо учесть активность металла, подобрать восстановитель, рассмотреть технологическую целесообразность, экономические и экологические факторы.

В соответствии с этим существуют следующие способы получения металлов:

Пирометаллургия

Пирометаллургия — восстановление металлов из руд при высоких температурах с помощью углерода, оксида углерода (II), водорода, металлов — алюминия, магния.

Например, олово восстанавливают из касситерита SnО2, а медь — из куприта Cu2O

прокаливанием с углем (коксом):

Сульфидные руды предварительно подвергают обжигу при доступе воздуха, а затем полученный оксид восстанавливают углем:

Из карбонатных руд металлы выделяют также путем прокаливания с углем, т. к. карбонаты при нагревании разлагаются, превращаясь в оксиды, а последние восстанавливаются углем:

Восстановлением углем можно получить Fе, Сu, Zn, Сd, Ge, Sn, Рb и другие металлы, не образующие прочных карбидов (соединений с углеродом).

В качестве восстановителя можно применять водород или активные металлы:

1) МоO3 + ЗН2 = Мо + ЗН2O (водородотермия)

К достоинствам этого метода относится получение очень чистого металла.

2) TiO2+ 2Мg = Тi + 2МgO (магнийтермия)

ЗМnO2 + 4Аl = ЗМn + 2Аl2O3 (алюминотермия)

Чаще всего в металлотермии используют алюминий, теплота образования оксида

которого очень велика (2А1 + 1,5 O2 = Аl2O3 + 1676 кДж/моль). Электрохимический ряд напряжений металлов нельзя использовать для определения возможности протекания реакций восстановления металлов из их оксидов. Приближенно установить возможность этого процесса можно на основании расчета теплового эффекта реакции (Q), зная значения теплот образования оксидов:

где Q1— теплота образования продукта, Q2 -теплота образования исходного вещества.

Доменный процесс (производство чугуна):

C + O2 = CO2, CO2 + C 2CO 3Fe2O3 + CO = 2(Fe2Fe32)O4+ CO2 (Fe2Fe32)O4+ CO= 3FeO + CO2 FeO + CO= Fe + CO2 (чугун содержит до 6,67% углерода в виде зерен графита и цементита Fe3C);

(0,2-2,06% углерода) проводится в специальных печах (конвертерных, мартеновских, электрических), отличающихся способом обогрева.

Продувание воздуха, обогащенного кислородом, приводит к выгоранию из чугуна избыточного углерода, а также серы, фосфора и кремния в виде оксидов.

При этом оксиды либо улавливаются в виде отходящих газов (CO2, SO2), либо связываются в легко отделяемый шлак – смесь Ca3(PO4)2 и CaSiO3. Для получения специальных сталей в печь вводят легирующие добавки других металлов.

Гидрометаллургия

Гидрометаллургия — это восстановление металлов из их солей в растворе.

Процесс проходит в два этапа: 1) природное соединение растворяют в подходящем реагенте для получения раствора соли этого металла; 2) из полученного раствора данный металл вытесняют более активным или восстанавливают электролизом. Например, чтобы получить медь из руды, содержащей оксид меди СuО, ее обрабатывают разбавленной серной кислотой:

Затем медь либо извлекают из раствора соли электролизом, либо вытесняют из сульфата железом:

Таким образом, получают серебро, цинк, молибден, золото, уран.

Как выглядит железная руда, что это такое

Железо как химический элемент входит в состав многих горных пород, однако, не все они считаются сырьем для добычи. Все зависит от процентного состава вещества. Конкретно железной рудой называют минеральные образования, в которых объем полезного металла делает его извлечение экономически целесообразным.

Добывать такое сырье начали еще 3000 лет назад, так как железо позволяло изготавливать более качественные прочные изделия в сравнении с медью и бронзой (см. медная руда). И уже в то время мастера, имевшие плавильни, отличали виды руды.

Сегодня добывают следующие типы сырья для дальнейшей выплавки металла:

• Титано-магнетитовые;
• Апатит-магнетитовые;
• Магнетитовые;
• Магнетит-гематитовые;
• Гетит-гидрогетитовые.

Железные руды Богатой считается железная руда, в составе которой имеется не менее 57% железа. Но, разработки могут считаться целесообразными при 26%.

Железо в составе породы находится чаще в виде оксидов, остальные добавки — это кремнеземы, сера и фосфор.

Стратегия внедрения на рынок

Условия острой конкуренции в данной сфере требуют предварительно разработать стратегический план внедрения на рынок и удержания на нем своих позиций. Для этого надо поэтапно провести такую работу:

• определить текущее состояние рынка и определение на нем места будущего предприятия;
• анализ потенциала предприятия для определения стратегий его развития;
• грамотное внедрение стратегии;
• определение критериев оценки эффективности предприятия.

Чтобы предприятие работало эффективно, и стратегия его развития действительно реализовалась, надо создать такие условия работы предприятия:

• соблюдать баланс его внутренних ресурсов;
• создать надежную систему контроля конкурентоспособности товара на рынке:
• точный анализ и прогноз ситуации на рынке;
• создание квалифицированной и сплоченной команды;
• четкое согласование работы каждого отдела и сотрудника.

Сфера применения

Производство и потребление редких металлов и элементов растёт с каждым годом. Особую потребность в них испытывают самые перспективные отрасли науки и техники.

Радиоэлектроника

Саму основу полупроводниковых приборов составляют такие химические элементы, как галлий, германий, индий, селен, теллур. В современных мобильных устройствах насчитывается порядка двух десятков редкоземельных металлов. Стоящие на каждом рабочем столе дисплеи мониторов содержат в своём составе европий, иттрий, тербий. На базе ниобия созданы сверхпроводящие материалы. Создание современной электронной лампы невозможно без бериллия, вольфрама, молибдена, циркония и тория.

Приборостроение

Очень широкое применение редкие металлы находят в приборостроении. Это, прежде всего рубидий и цезий – наиболее востребованные материалы при производстве фотоэлементов. Кроме того из редких металлов изготавливают сверхмощные магниты, электровакуумную технику, люминесцентные лампы, солнечные батареи. Множество современных технических средств содержит в своём составе драгоценные материалы: платину, золото, серебро, иридий, палладий, родий. Радиоактивные металлы широко используются в изготовлении приборов для научных исследований и медицины.

Атомная техника

Использование явления радиоактивности в своё время послужило основой создания ядерной энергетики. Реакторы современных атомных электростанций, ледоколов, атомных подводных лодок работают на уране. Кроме того в атомной технике достаточно широко используются: бериллий, цирконий, гафний, ниобий, тантал, ванадий и литий. И это – далеко не предел. Современные исследования термоядерных реакций, а в перспективе и создание новых атомных установок в самых различных отраслях потребуют всё большего привлечения редких минералов и элементов.

Машиностроение

Современное машиностроение имеет в своём арсенале более 60 металлов и тысячи сплавов. Значительную часть из них составляют редкие металлы. Очень часто они выступают в качестве важных добавок в составе сплавов. Именно благодаря таким добавкам, создаются высокопрочные соединения, устойчивые к высоким температурам, химическому и механическому воздействию, коррозии.

Сфера применения редких металлов в машиностроении всеобъемлюща. Они встречаются всюду: начиная от нано технологий – до изготовления космических аппаратов и гигантских судов.

Химическая промышленность

Химическая отрасль немыслима без использования редких металлов и их соединений. Они повсюду: в технологическом оборудовании, среди контрольно-измерительных приборов и непосредственно в самих химических процессах. С помощью катализаторов из редких металлов сегодня мы получаем сахар, спирт, щавелевую кислоту, производим разнообразные виды топлив и технологическое сырьё.

Металлургия

Именно металлургия служит основным проводником редких металлов во все отрасли мирового хозяйства. Ведь лишь благодаря самим металлургическим процессам и получаются готовые изделия этих химических элементов. Но это далеко не всё. Важную роль играют эти минералы и в производстве чёрной и цветной металлургии, позволяя получать металлы и сплавы с заранее заданными свойствами.

Что означает аффинаж золота в ювелирном деле

Итак, что же такое аффинаж золота? Так называется процесс чистки металла. Не внешней чистки, когда изделию возвращают былую чистоту и блеск. Аффинаж или аффинирование – это удаление из золота дополнительных примесей. Также этот процесс можно называть рафинированием. Рафинированное золото, как и сахар, — это идеально очищенный элемент.

Аффинаж добытого золота на заводе К примеру, при добыче сложно найти идеально чистые золотые слитки. Чаще всего это крупицы, смешанные с другими породами или просто землей

Также важно знать, что драгоценные металлы, те же золото и серебро, добывают из одних и тех же руд. Поэтому всегда присутствуют в примесях друг друга

Добытый драгметалл обрабатывается на заводе, там оно и подвергается аффинажу.

Соответственно, использованные золотые изделия также имеют дополнительные примеси – другие металлы. Поэтому их нужно аффинировать. Так, из украшений 585 пробы вполне можно получить 999 пробу.

Оформление лицензии

Чтобы работать с металлами необходимо оформить соответствующую лицензию. Данное разрешение одновременно распространяется на цветные и черные металлы. В каждом регионе работает свой лицензирующий орган, деятельность которого связна с развитием экономики, торговли и промышленной политики в данном районе. Для оформления лицензии в бизнес-план надо включить не менее 60 тыс. руб. Документ выдается через 45 дней после подачи документов на оформление и не имеет конца срока действия.

Лицензия позволяет заниматься сбором, приемом, транспортировкой, переработкой, реализацией металла и других связанных с ним действий. Чтобы получить лицензию в разрешительный орган надо подать такие бумаги:

• квитанцию об оплате пошлины;
• соответствующее заявление;
• дипломы специалистов и руководителя;
• документы на оборудование;
• документы, подтверждающие право пользования площадкой, офисом;
• решение о назначении генерального директора;
• свидетельства ИНН, ЕГРЮЛ, ОГРН;
• учредительный договор, устав;
• прежняя лицензия, которую необходимо продлить (при продлении).

Условия получения лицензии

Чтобы получить разрешение, необходимо привести производство в строгое соответствие требованиям лицензирования. У вас должен быть персонал соответствующей квалификации, помещение надо привести в соответствие всем установленным нормам, а также установлено специальное оборудование.

Например, для обработки черного металла в бизнес-план надо включить покупку пресса с усилием в 250 т., весы от 100 кг, газорезка, грузоподъемное оборудование, дозиметр, оборудование для сортировки и измельчения стружки. Для работы с цветными металлами нужно приобрести пресс для лома, весы, дозиметр, прибор, который позволит определять химический состав металла, а также аккредитованная и аттестованная лаборатория.

Стоимость одной лицензии – 1300 руб. Одновременно можно оформлять разрешения на несколько видов деятельности с металлами. При этом оформлять их вместе окажется дешевле, чем каждый в отдельности.

Коррозия

Коррозия — процесс самопроизвольного разрушения сплавов, металлов, который происходит под воздействием окружающей среды. Ржавчина начинает появляться при воздействии кислорода, воды, оксидов серы, углерода.

Виды коррозиии:

• атмосферная.
• электролитическая;
• газовая;
• подъемная;
• биологическая.

Без металлов невозможно представить жизнь человека. Они применяются в разных сферах деятельности. Процесс добычи металлической руды для изготовления однородных материалов или сплавов практически не изменился с сотнями лет. Появилось новое оборудование, техника, но суть процесса осталась прежней.

Новые технологии, оборудование и способы обработки металлов на выставке

Превосходным решением для приобщения к нынешним техническим достижениям бывает посещение профессиональных событий, таких как выставки, которые проводятся в ЦВК «Экспоцентр» и обеспечивают возможность рассмотрения немалого объема интересных вещей.

Эти события проходят регулярно и собирают немалое количество профессионалов из данной и смежных областей.

Готовые к производительной работе специалисты открыты для диалога, и реализация тех возможностей, что раскрываются подобными выставками, обеспечивает все шансы для обнаружения новых партнеров и поставщиков, для рассмотрения новейших открытий, а также технологий, для презентации собственных достижений и задумок.

Иначе говоря, от посещения таких выставок отказываться действительно не стоит, так как новых возможностей они предоставляют массу.

Выставка, например, такая как «Металлообработка», становится вполне закономерным методом формирования прогрессивной работы и рассмотрения новых горизонтов, и при этом получить нужный результат в рамках данного мероприятия можно с минимальными затратами сил и тратой времени.

Это простой и практичный подход, предоставляющий большие возможности как для начинающегося, так и для солидного бизнеса, а также и для предпринимателей, еще только планирующих начало собственного дела в данном направлении и рассматривающих оптимальный подход к решению текущих задач.

Поскольку рассматриваемая сфера включает в себя большое количество процессов и методик, ассортимент оборудования, используемого для их реализации, чрезвычайно широк

Причем, выбирая оборудование для металлообработки, важно отдавать предпочтение продукции известных и хорошо себя зарекомендовавших производителей

Узнать же больше о современных способах обработки металлов, ознакомиться с классическими моделями и новинками оборудования, а также наладить полезные связи вам поможет специализированная международная выставка « Металлообработка». Это мероприятие проводится в московском ЦВК «Экспоцентр» ежегодно. Особенно интересным оно будет для работников, научных сотрудников, предпринимателей металлообрабатывающей сферы.

Плазменная обработка металловКлассы чистоты обработки поверхности

Металлургическая промышленность

Представляет собой отрасль производства по получению разнообразных металлов из руды. Металлургией называют не только промышленное производство. Этот термин применяется и к науке, изучающей различные промышленные методы получения металла. Металлургический процесс представляет собой восстановление катионов металла с задействованием самых различных восстановителей. Металл из руды получают при задействовании определенных восстановителей. Последние подбирают с учетом активной составляющей металла, затратах, соблюдения экологических правил. Обязательно рассматривают и целесообразность выполнения металлургического процесса. Применяют три основных технологии получения металла из различной руды:

• электрометаллургическую;
• пирометаллургическую;
• гидрометаллургическую.

Каждый метод обработки руды имеет свои особенности.

Производство водорода – российские перспективы

Несмотря на то, что некоторые автомобильные и энергетические компании собирались использовать водород на российском рынке ещё в 2014, широкого распространения такой вид топлива пока что не получил. Несмотря на это, у нас имеются в свободной продаже автомобили с гибридным и водородным двигателями.

Но автомобили – не единственная сфера применения этого газа. Водород используется при сварке тугоплавких металлов, в пищевом производстве, а в промышленности при помощи гидрогена восстанавливают некоторые металлы из их оксидов.

Себестоимость добычи одного килограмма – 1-5 долл. США, а 1 м3 H на российском рынке стоит, в среднем, 1300 рублей. И это только с учётом «чистого» гидрогена, без побочных продуктов производства! А ведь, к примеру, стоимость 40 л ацетилена составляет 2,5-4 тыс. рублей.

Как видите, производство водорода – это выгодный бизнес, масштаб реализации которого можно «вписать» в имеющийся у вас бюджет. А что можно сказать о перспективах дела?

В будущем планируется значительное снижение себестоимости гидрогена, а также широкое распространение автомобилей с водородным двигателем, как альтернативы «классическому» топливу.

Вдобавок ко всему, при добыче газа можно использовать солнечную энергию, что ещё больше удешевляет себестоимость гидрогена. Всё это делает производство водорода перспективным и выгодным вложением.

География золотодобычи на территории РФ

В каждой стране места добывания постоянно меняются. Еще несколько десятков лет назад 50% усилий было сосредоточено в Южно-Африканской Республике. Однако спустя 10 лет процент уменьшился до 30. Обусловлено это было тем, что другие страны также начали исследовать собственные территории, не только находя новые места, но и совершенствуя технологии добычи, дабы увеличить объемы. Среди подобных стран можно выделить Бразилию, Филиппины, Уругвай. На данный момент лидером золотодобычи, как говорилось выше, стал Китай. Ежегодно там находят около 350 – 400 тонн в год.

Однако не только КНР, но и другие страны могут похвастаться неплохими результатами в сфере золотодобывающей индустрии. Чтобы понять, где сосредоточены наибольшие усилия по добыче золота, взглянем на карту. Локации добывания располагаются в непосредственной близости к поверхности земли. Среди областей, активно трудящихся в сфере золотодобычи, можно выделить следующие:

• Амурская;
• Иркутская;
• Красноярская;
• Магаданская;
• Республики Бурятия и Саха;
• Свердловская;
• Хабаровский край.

Однако больший процент золотодобывающей отрасли уделен Уралу. Там находятся самые крупные места рождения золота в России. Сама матушка-природа распорядилась тем, чтобы на Урале образовывался «желтый металл», создав для этого умеренные климатические условия. Кроме того, данная локация может похвастаться оптимальной инфраструктурой, которая позволяет без особых усилий добираться к местам добывания.

Чтобы наглядно показать объемы в тоннах за прошедшие годы, рекомендуем взглянуть на таблицу, представленную ниже.

Год	2015	2016	2017	2018	2019
Добычное	232,60	234,25	237,84	254	264,42
Попутное	16,79	16,98	15,33	16,5	15,45
Вторичное	38,55	38,27	35,41	36,7	34,58
Всего	287,94	289,50	288,58	307,2	314,45