цветмет
advertisement
Цветная металлургия Цветные металлы можно разделить на несколько групп • тяжелые – медь, свинец, цинк, никель, олово; • легкие – алюминий, 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. • 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 2 блок 1 блок Плавиковый шпат обогащение Al(OH)3*SiO2 Углеродисты е материалы Дозировка и смешение Глинозем Al2O3 Углеродистая масса Прессован ие и обжиг Na3AlF6 электроды Электролитическое получение алюминия Черновой алюминий электроэнергия Связующие вещества выщелачивание концентрат Пр-во криолита 3 блок рафинирование Алюминий товарный формовка Анодная масса 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, 70120 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 УсольеСибирском 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 • 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%. • 1. стремительно расти, а приток в отрасль новых игроков тормозится большими капитальными затратами. • 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 увеличил выпуск катодной меди на 50% — с 80 до 120 тыс. тонн продукции в год за счет запуска второго цеха электролиза в декабре 2005 г. Так, предприятие «Карабашмедь», находящееся в соседней Челябинской области, достигло выбросов на уровне предельно допустимых норм впервые за все время своей работы 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. • 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. • 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). • 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. • 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. • 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 электролитноцинковый завод Никель • Руды: • 1. сернистые Ni2S • 2. окисленные NiSO2 • 2 способа переработки: • 1 пирометаллургический • 2. гидрометаллургический Территория Норильского промышленного района ГОФ Талнах Медный завод Каеркан Огонер Надеждинский Металлургический завод Норильск Никелевый завод ГОФ Производственные территории занимают более 70% площади Норильска «Норильский Никель» - это: • • • • Геологическое предприятие; Четыре закрытых рудника и один рудник открытых работ; Три металлургических завода; Вспомогательные производства и социальная сфера • В российском производстве цветных металлов доля компании составляет: • • • • 90% по никелю; 97% по кобальту; 52% по меди; 94% по металлам платиновой группы «Норильский никель» это: • 97% объема промышленного производства; • 57,6% занятого населения города; • Самые высокие размеры зарплат (34,2 тыс руб при средней 25,9 тыс руб) для города – Норильск - самый грязный город России Рейтинг «самых грязных» по версии журнала «Таймс»: • 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) Cu > ПДК в 200 раз Почва S (Надеждинский МЗ - 25 лет) Ni В Норильске практически не проводятся работы по консервации и санированию городских и загородных земель, интенсивно загрязненных тяжелыми металлами 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 Обогащение (флотация – S • отсадка ) –О Обогащение (флотация – S отсадка – О Обогащение (флотация – S отсадка – О обжиг (удаление S) обжиг (удаление S) обжиг (удаление S) Плавка на штейн (CuS/FeS) Восстановитель ная плавка ЦИНК НИКЕЛЬ Плавка на штейн Обогащение Плавка на штейн (Ni2S+ CuS+FeS) Конвертор 2Fe+O2= 2FeO S+O2= SO2 ФАЙНШТЕЙН Ni+Cu 78% Флотируют (разделяют Cu и Ni) Конвертор (сера выгорает) Восстановление ернового Ni в электропечах Электроогневое рафинирование Рафинирование Послед. переделы Рафинирование Рафинирование 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.
