Технологии получения металлов

Технологии получения металла

В природе лишь небольшое количество металлов встречается в несвязанном виде. Данная группа содержит элементы, стоящие в ряду электроотрицательности после водорода, и включает металлы платиновой группы. Все остальные металлы входят в состав минералов в связанном состоянии в виде соединений, в основном с кислородом или серой.

Рассматривая технологии получения металлов, важно отметить, что распределение элементов в земной коре крайне неоднородно. На долю наиболее распространенных 12 элементов (О, Si, Al, Fe, Са, Na, К, Mg, H, Ti, С, С1) приходится 99,3%. Элементы, процентное содержание в земной коре которых незначительно, принято относить к редким элементам. Так, к редким металлам относятся вольфрам (содержание в земной коре 1∙10-3%), кадмий (5∙10-4%), тантал (2-10-4%), ртуть (5∙10-6%) и ряд других. Рудные месторождения, содержащие искомые элементы, также могут содержать разное количество полезного минерала. Концентрация минерала в руде может колебаться от 90-99% (алюминий, кремний) до 0,003% (тантал и ниобий). Некоторые элементы вообще не образуют собственных минералов и не концентрируются в рудных месторождениях (германий, галлий, индий), а входят в виде изоморфной примеси в другие минералы. Такие элементы относят к группе рассеянных элементов. Для значительного количества металлов состав рудного сырья является комплексным, т. е. содержит несколько минералов с полезными элементами. Такие руды называют полиметаллическими, и переработка этих руд с одновременным извлечением и разделением полезных минералов является достаточно сложной и важной технологической задачей металлургии. Таким образом, при разработке технологий получения металлов из сырьевых источников необходимо учитывать следующие основные факторы:

  1. Содержание (распространенность) металла в земной коре.
  2. Концентрация в руде минерала, содержащего искомый металл.
  3. Химический состав минерала.
  4. Примеси сопутствующих полезных элементов.
  5. Химические и физические свойства металла.

Безусловно, данный перечень не является полным, так как важными компонентами металлургического производства являются и геоэкономические факторы: потребность рынка металлов, близость сырьевых источников, транспортные и энергетические коммуникации, наличие квалифицированных кадров и т. п. За последние десятилетия большое значение в организации производственных процессов металлургии отводится проблемам экологии и энергосбережения. Только комплексное решение металлургических задач позволяет на высоком технологическом, экономическом и социальном уровне создать эффективное и рациональное современное производство.

Несмотря на то, что состав перерабатываемых руд варьируется в достаточно широких пределах, в технологии металлургии можно выделить ряд обобщенных этапов, в той или иной степени присущих производству подавляющего большинства металлов.