Комплексная переработка рудного сырья тугоплавких металлов

Непрерывно прогрессирующий рост потребления металлов диктует необходимость совершенствования путей их рационального применения и повышения извлечения из рудного сырья на основе его комплексного использования [1]. Радикальное изменение ситуации в настоящее время лимитируется истощением мировых запасов рудного сырья, пригодного для его эффективной переработки сложившимися технологическими процессами в чёрной и цветной металлургии. Решение сырьевых проблем в металлургии лежит на путях глубокой рециркуляции металлов, которая является основой сохранения и пополнения недостатка в балансе металла. При этом академик А.Е. Ферсман исходил из того, что главной задачей безотходной технологии является разделение природных минералов и химических элементов, содержащихся в рудах месторождений полезных ископаемых. Для этого необходимо разрабатывать металлургические процессы к конкретным, новым видам сырья, а не наоборот разрабатывать к старым производствам новые сырьевые месторождения [2]. Эти проблемы решаются, благодаря фундаментальным законам природы, где химические элементы отличаются друг от друга для того, чтобы их разделить.

Расслоение или ликвация расплавов, осуществляется широко в силикатных системах, в которых происходит полимеризация кремнекислородных группировок. Из густого полимерного расплава выталкивается солевой расплав. Поскольку полимеризация – процесс экзотермический, температура расплава повышается. Таким путём можно выделить из рудного расплава немало тугоплавких элементов в виде солей (вольфрам, молибден, тантал, ниобий, цирконий). Ликвация используется в практике металлургической переработки множества кондиционных и некондиционных продуктов металлов [3].

Ликвационная плавка включается в технологическую схему переработки труднообогатимых вольфрамовых, молибденовых, висмут-серебряных и золотосодержащих руд. Из этих руд получают эффективно концентраты. В дальнейшем из них выделяют полезные компоненты. Для этого используется явление изоморфизма: W⁶ S⁶; М о ⁶ S⁶

Переработка искусственных концентратов не представляет технологических трудностей; выделение вольфрама проводили экстракцией, молибден в виде М о S 3 и М о О 3 , А u и Ag – при аффинаже.

Структурирование водных растворов с минеральными частицами используется при обогащении полезных ископаемых. Особенно эффективно его применение при флотации тонкодисперсных частиц, поскольку с этим материалом во всём мире теряется около 30 % всех запасов полезных ископаемых.

Учитывая, что в структуре себестоимости производства тугоплавких металлов около 90 % приходится на исходное сырьё, комплексная переработка в этом случае должна в первую очередь решать задачи более полного извлечения полезных компонентов, вовлекая в практику промпродукты и отходы [4].

Из минеральных концентратов непосредственно выплавляют ферровольфрам и ферромолибден, используемые в производстве сталей [1]. Для получения чистого вольфрама, молибдена, их тугоплавких соединений и сплавов на первом этапе из минеральных концентратов выделяют оксиды (WO3, МоO3) путём проведения гидрометаллургических или других операций. Металлический вольфрам и молибден получают в виде порошков химическим восстановлением их оксидов. Методы получения металлических порошков, их сплавов весьма разнообразны. В последние годы интенсивно развиваются новые и совершенствуются традиционные технологические процессы. Наибольшее распространение в отечественной практике получил метод химического восстановления оксидов вольфрама и молибдена водородом при 700–1200°С. Вместе с тем традиционная технология получения металлического вольфрама и молибдена характеризуется рядом недостатков: относительно невысокой производительностью, сложностью аппаратного оформления, повышенной энергоёмкостью, большими затратами. Применение дисперсных металлических порошков особенно эффективно для интенсификации технологических процессов в порошковой металлургии, керамическом производстве, а также для создания новых конструкционных материалов на основе вольфрама, молибдена и тугоплавких соединений.

Растущее потребление вольфрама и молибдена в качестве легирующих элементов в металлургии, литейном производстве и порошковой металлургии, а также недостатки существующих технологий стимулируют исследование и разработку новых методов получения металлических порошков и ферросплавов. Именно с разработкой научных основ прогрессивных технологий получения металлических порошков вольфрама и молибдена связаны перспективы развития этой области металлургии, направленные на повышение физико-механических и эксплуатационных свойств целевых продуктов. Проблемы устойчивого развития ресурсодобывающих и нересурсодобывающих стран значительно отличаются. Существенные трудности испытывают страны, связанные со значительным изменением окружающей среды, ухудшением экологической обстановки, низкими доходами от продажи сырья по причине того, что в большинстве случаев эти регионы не производят готовой продукции. Следующей проблемой в развитии ресурсодобывающих регионов является истощение невозобновляемых минеральных ресурсов.

Следовательно, ключевой для развития всех отраслей экономики является проблема минеральных ресурсов. Ресурсосбережение тесно связано с решением экологических проблем, остро стоящих в XXI веке. Решение этих проблем весьма актуально для России. В этой связи обращает на себя внимание статья В.В. Путина [6], где утверждается, что российская экономика в XXI в., по крайней мере, в первой её половине, сохранит свою сырьевую направленность. Потенциальная ценность балансовых запасов полезных ископаемых России позволяет рассматривать     минерально-сырьевой комплекс как базис устойчивого развития страны в длительной перспективе. По мнению автора, наличие крупного природно-ресурсного потенциала страны обусловливает её особое место среди индустриальных стран.

Стратегия развития России должна включать приоритетное направление, связанное с трансформацией сырьевой экономики и поставкой на мировой рынок не сырья, а материалов, изделий и новых технологий. Это направление должно включать новый подход к проблеме рационального и комплексного использования минерального сырья.