Способ добычи оловянной руды

Как добывают олово?

Олово считается одним из первых металлов, которые люди стали использовать в быту, в итоге применение олова дало старт многим отраслям промышленности. Возникает вопрос «Как добывают олово?». На практике процесс изготовления олова включает в себя добычу оловянной руды, вследствие чего выполняется выплавка и последующее рафинирование олова.

Годовой объем изготовления олова довольно не велик, особенно если учитывать, что оно имеет довольно важное значение для промышленности. Так в год добывают в среднем около двести пятьдесят тонн олова.

Добыча оловянной руды

Возможны различные способы добычи оловянной руды, все зависит от вида оловянной руды, а также от источника, из которого будет она добываться.

Наиболее просты в работе россыпные месторождения руды олова, их называют аллювиальные. Как правило, в такого рода местах его рождениях находятся зернистые пески. Для их разработки используют драгирование, а также применяется добыча при помощи песковых насосов:

1. Способ добычи драгирование. При помощи многоковшовых или же землесосных драг оловянную россыпь удается добывать со дна водоемов.
2. Разработка мест рождение олова при помощи песковых насосов. Первым делом необходимо вскрыть месторождение механическим способом, после чего при использовании мощных струй воды выполняют дробление руды, которая попадает в специальный пруд – накопитель, и уже оттуда при помощи погружного пескового насоса на поверхность поднимаю суспензию, которая далее поступает ан промывную галерею.

Рафинирование добытого материала

Чистота полученного олова будет зависеть от того, какого качества была исходная руда, но в большинстве случаев не обойтись без рафинирования. Рафинирование выполняется двумя методами:

• Рафинирование термическое — выполняется в специальных котлах, температура в которых достигает 300 градусов. После добавления в полученный расплав угля и серы добиваться удаления железа и меди.
• Рафинирование электролитическое – данный метод был придуман ля рафинирования боливийских руд. Которые характеризуются высокой степенью загрязнения. Рабочая температура составляет 35 градусов, рафинирование выполняется в специальных электролизных ваннах с вспомогательным оборудованием. В итоге, получается олово, чистота которого выше, чем при термическом рафинировании.
• Для полупроводниковой техники, дополнительно выполняется очистка методом зонной плавки.

Надеемся, что вы поняли как добывают олово в нынешнее время, но если у вас остались вопросы, задавайте их в комментарии, будем рады ответить на каждый вопрос.

Источник

Олово: свойства, формы, способы добычи и применение

Олово представляет собой лёгкий блестящий металл серебристо-белого цвета. Существуют четыре структурные модификации этого химического элемента:

• При температуре свыше +13,2 0 C формируется белое олово.
• При температуре ниже +13,2 0 C возникает структура серого олова.
• Под воздействием высоких давлений аллотропические формы минерала принимают вид γ-олова и σ-олова.

• Мягкий, ковкий, пластичный материал.
• Плотность при комнатной температуре составляет 7,3 г/см 3 .
• Температура плавления равняется +231,91 0 C.
• Температура кипения … +2620 0 C.
• При нагревании до температуры свыше 170 0 C металл приобретает хрупкость.
• В нормальных условиях олово – непрочный материал, легко деформирующийся под физическим воздействием.
• На поверхности при нормальных условиях олово образует оксидную плёнку, защищающую минерал от химических воздействий.
• При нагревании проявляет активность, вступая во взаимодействие с кислородом и неметаллами.

Формы нахождения в природе

Олово – малораспространённый в природе химический элемент. Среди других минералов, по этому показателю оно занимает лишь 47 место, а содержание его в земной коре не превышает одной сотой доли процента.

В недрах олово имеет две формы присутствия: рассеянную и минеральную. Представители последней и представляют промышленный интерес. Основным среди добываемых минералов выступает касситерит, содержащий в себе 78,8% олова, второстепенную роль играет станнин с 27,5% минерала.

К натуральным природным образованиям, содержащим в себе этот химический элемент, относятся:

• горные породы: базальты, диориты, дуниты,
• гранитоиды,
• глины,
• морская вода,
• почва,
• биомасса,
• зола, образовавшаяся при сжигании растений,
• каменные метеориты.

Твёрдая фаза. Минералы

Фактов встречи рассеянной формы данной фазы в отложениях не имеется. В то время как в минерал-концентраторах, на ряду с целым рядом других минералов, таких как: биотиты, гранаты, магнезиты, пироксены, турмалины и железо Fe +2 , олово в минеральной форме присутствует. Имеется также оно в изоморфной форме среди сульфидных залежей сфалеритов, пиритов и халькопиритов.

Самородные элементы, сплавы и интерметаллические соединения

Встречающиеся среди целого ряда геологических образований самородки цветных и драгоценных металлов нередко содержат в своём составе олово. Имеется оно и в сплавах с сурьмой и свинцом, с медью и сурьмой. В виде интерметаллических соединений его можно найти среди атакитов, звягинцевитов, стистаитов, таймыритов и штумырлитов.

Все эти образования присутствуют в следующих группах пород:

• интрузивных и эффузивных магматических,
• гидротермально и метасоматически изменённых,
• современного образования,
• осадочных.

Окисные соединения олова

Соединения олова с кислородом представлены в химии:

• Оксидом олова SnO₂ – касситеритом.
• Оксидом двухвалентного олова SnO – коричневым оксидом.
• Оксидом четырёхвалентного олова SnO2 – оловянным ангидридом.

Касситерит

Основной промышленный минерал для извлечения олова, содержащий в себе почти четыре пятых искомого вещества. Представляет собой аморфный порошок белого цвета, плотностью 7036 кг/м 3 или кристаллы, не обладающие цветом, плотностью в 6950 кг/м 3 . Обе фракции в залежах бывают выделены в виде зёрен, отдельных скоплений, сплошных массивов.

Касситерит химически устойчив, плохо взаимодействует с жидкостями, имеет матовый блеск и раковистый излом.

Гидроокисные соединения

Образующиеся в результате взаимодействия полиоловянных кислот или с помощью других методов соединения:

• варламовит,
• гидромартит,
• гидростаннат меди,
• мушистонит,
• затвердевший магнетитный раствор олова.

Эти минералы не играют значительной роли в промышленном производстве металла.

Силикаты

Породообразующие соединения земной коры представлены в природе следующими оловосодержащими веществами:

• Малаятитом, образующим скопления, вызывающие интерес разработчиков полезных ископаемых.
• Пабститом – редким минералом группы бенитонитов, обнаруженном в окремнелом известняке.
• Стоказитом.

Шпинделиды

Значительная группа окаэдрических кристаллов. В их среде присутствует нигерит – минерал, имеющий в своём составе олово и названный так в честь страны своего нахождения – Нигерии.

Сульфидные соединения олова

При соединении с серой, олово образует ряд достаточно важных в промышленном отношении соединений:

• Герценбергит – минерал, имеющий бурую окраску.
• Берндтит – ярко-жёлтое вещество.
• Кестерит.
• Тиллит.
• Франкеит.

Станнин

По своему практическому значению второй среди оловосодержащих минералов, часто встречающийся на территории России. Оловянный колчедан класса сульфидов, обычно в сочетании с варламовитом представляющий треть имеющегося олова в месторождениях. Кристаллическое вещество с металлическим блеском, часто подверженное распаду.

Коллоидная форма

Клеевидные соединения олова являются промежуточной формой на пути: от горячих внутри земных растворов к твёрдым осаждённым минералам. Однако наряду с кремнистыми соединениями олова, коллоиды этого химического элемента также недостаточно изучены. Имеются факты, доказывающие высокий уровень растворимости оксида олова в жидкостях, содержащих хлор-кремний. Но для создания полной картины представления о формировании оловосодержащих минералов в земной коре, этого недостаточно.

Формы в жидкой фазе

Проводимые научные исследования и эксперименты свидетельствуют в пользу содержания олова в минеральных растворах с некоторой долей вероятности. Остаётся констатировать, что данный вопрос требует дальнейшего изучения.

Тем не менее, установленные в ходе проведённых экспериментов формы присутствия минерала в растворах вполне можно группировать следующим образом:

• Ионные соединения, в группу которых входят: галогениды, гидроксильные соединения, простые ионы олова и сульфиды.
• Комплексные соединения, образующиеся при растворении во фторированных средах касситерита.
• Олово-кремнистые и коллоидные соединения.

Способы добычи

Методы рудо добычи всегда определятся формой и условиями залегания. Проще всего поддаются разработке россыпные (аллювиальные) месторождения, насыщенные зернистыми песками.

Драгирование

Способ заключается в том, что со дна озёр, рек, искусственных водохранилищ или даже морей с помощью землесосных или многоковшовых драг извлекается россыпь, содержащее в своём составе олово.

Драга – это движущаяся землечерпальная машина, установленная на деревянном или стальном понтоне, которая спереди забирает подводный грунт, а сзади – за кормой выгружает обработанную породу в отвал. Тем самым этот перемещающийся по водной поверхности горно-обогатительный агрегат решает сразу несколько задач:

• Производит добычу полезного ископаемого.
• Осуществляет гравитационный процесс обогащения, включающий в себя грохочение, отсадку минерала и концентрирование.
• Углубляет русло водоёма.

В результате драгирования получается концентрат касситерита.

С помощью песковых насосов

Здесь производится первоначальное вскрытие верхнего слоя пустой породы с помощью специальной техники. После чего направленными под высоким давлением водяными струями размывается рудное тело, в результате чего образующиеся стоки поступают в нижерасположенный накопительный пруд.

Водо-грязевая суспензия при помощи песковых агрегатов подаётся вверх на галерею промывки. Далее жидкая фракция по промывным шлюзам стекает вниз, а более тяжёлый касситерит остаётся на дне, откуда затем забирается для отсадки и концентрирования. В результате процесса сырьё получается с 70-76% содержанием олова.

Рафинирование

Оловянное производство включает в себя не только извлечение и обогащение руд, но и выплавку с последующим рафинированием.

Выплавка производится в отражательных или специальных шахтных печах с использованием углеродсодержащих материалов. С помощью этого технологического процесса получают черновое олово. Непосредственно перед выплавкой руду для удаления ненужных пород подвергают обжигу или технологическому выветриванию.

Рафинирование – это очистка материала от примесей, с целью его дальнейшего использования в более концентрированном виде.

Термическое

Выполняется в изготовленных из стали котлах полусферической формы при температуре +300 0 C. С помощью термического рафинирования добиваются удаления:

• Железа и меди с помощью серы и угля.
• Мышьяка и сурьмы посредством сплавления их с алюминием.
• Свинца под воздействием хлорида олова.
• Висмута, вследствие проведения соединительных реакций с магнием и кальцием.

В результате чего концентрация олова в прошедшем рафинирование металле достигает 99,75-99,95%.

Электролитическое

С помощью данного метода, впервые опробованного на сильно загрязнённых боливийских рудах, достигается 99,98% очистка исходного материала. В основе его лежит процесс электролиза в ваннах при 30 0 C, куда добавляется электролит, содержащий в себе кислотный набор и двухвалентное олово.

Для использования при изготовлении полупроводниковых изделий сырьё, полученное после электролитического рафинирования, дополнительно подвергается зонной плавке, позволяющей достичь 99,995% чистоты металла.

Сфера применения

Благодаря своим свойствам: низкой температуре плавления, большому набору легко производимых сплавов, устойчивости к кислотным воздействиям, олово нашло широкое применение в ряде отраслей промышленности.

Непосредственно сам металл в значительной степени используется в качестве нетоксичного антикоррозийного покрытия, ценимого при изготовлении пищевой тары. Также он входит в состав припоев, химических реактивов, оловянного порошка и серого чугуна. Чаще всего его можно встретить в виде красивых декоративных покрытий, хотя также и на поверхности пребывающих в эксплуатации труб. Кроме того, олово служит в качестве анодного материала в химических источниках тока и является легирующим материалом в производстве титановых конструкционных сплавов.

Однако значительно большее распространение получили оловянные сплавы. Бронза, разнообразные припои, типографские краски, покрытие красителями текстиля и шерсти, сверхпроводники, жаропрочные материалы, гамма излучатели – всё это появилось на свет благодаря широкому набору сплавов этого серебристо-белого металла.

Месторождения в России и мире

Наиболее крупными залежами оловосодержащих руд в мире располагают:

• в Азии – Китай, Индонезия, Таиланд, Малайзия, Мьянма;
• в Южной Америке – Боливия, Бразилия, Перу;
• континент и страна Австралия.

На территории нашей страны имеются 271 рудных месторождений олова: 147 россыпных и 124 коренных. Располагаются они в Карелии, Иркутской и Магаданской областях, в Забайкальском, Хабаровском и Приморском краях, Еврейской АО Бурятии, Якутии и на Чукотке.

Мировые запасы

Подтверждённые мировые запасы оловянных руд составляют 8,174 млн. тонн. Из них в России сосредоточено 0,3 млн. тонн (91% располагается на территории Дальневосточного федерального округа).

Расположение залежей олова по континентам:

• Азия (без России) – 4,903 млн. тонн.
• Америка – 2,095 млн. тонн.
• Африка – 0,415 млн. тонн.
• Австралия – 0,247 млн. тонн.
• Европа (без России) – 0,214 млн. тонн.

Страны, добывающие олово

Мировыми лидерами олово добычи в 2019 году стали:

• Китай – 85,0 тыс. тонн.
• Индонезия – 80,0 тыс. тонн.
• Мьянма – 54,0 тыс. тонн.
• Перу – 18,5 тыс. тонн.
• Боливия – 17,0 тыс. тонн.
• Бразилия – 17,0 тыс. тонн.
• Конго – 10,0 тыс. тонн.
• Нигерия – 7,5 тыс. тонн.
• Австралия – 7,0 тыс. тонн.
• Вьетнам – 4,5 тыс. тонн.
• Малайзия – 4,0 тыс. тонн.
• Руанда – 3,0 тыс. тонн.
• Россия – 1,4 тыс. тонн.
• Лаос – 1,0 тыс. тонн.

Источник