Где и как добывают олово
Elton-zoloto.ru

Драгоценные металлы

Где и как добывают олово

Добыча и получение олова

Смесь таких металлов, как олово и медь — бронза, известна людям еще с 4-го тысячелетия до нашей эры. А данные про чистый металл появились примерно во 2-м тысячелетии до н. э. В те времена из этого металла создавались украшения и посуда. Тем не менее вследствие низкой доступности и дороговизны, оловянные изделия не часто попадаются в числе римских и греческих предметов древности. Информация об этом металле присутствует даже в Библии.

Производство олова

Получение олова связано с процессом дробления, которому необходимо подвергнуть рудоносную породу (или касситерит). Во время этой операции руду дробят, чтобы получить средний калибр частиц на уровне 10 мм. Происходит это в специальных мельницах промышленного назначения. Далее касситерит вследствие своего достаточно значительного уровня плотности и веса отделяется от пустой породы при помощи вибрационно-гравитационного способа на обогатительном столе. Кроме этого может использоваться флотационный способ обогащения и очищения породы. Концентрированную смесь оловянной руды, которая формируется вследствие этой процедуры, подвергают печной выплавке. Во время реализации выплавки происходит восстановление до свободного состояния при помощи включения в восстановительный процесс древесного угля. Для выплавки руду перекладывают слоями с древесным углем.

Марка Химический состав, % Область применения
Sn, не менее Примеси, не более
Pb Cu Sb
О1ПЧ 99,915 0,025 0,01 0,015 В полупроводниковой технике; производство консервной жести и приготовление химических реактивов; изготовление прутков, ленты и других изделий для электротехнических целей; изготовление баббитов, сплавов, припоев, оловянного порошка, модифицированного серого чугуна.
О1 99,9 0,04 0,01 0,015
О2 99,565 0,25 0,03 0,05
О3 98,49 1,0 0,1 0,3

Применение олова

Олово является крайне значимой составляющей смеси в процессе изготовления конструкционных сплавов титана. Двуокись олова является достаточно хорошим абразивным средством, которое используется при «доводке» поверхности оптических стекол. Раньше оловянные соли служили красящими веществами для шерсти. Кроме того, этот металл широко используется в качестве составляющего элемента анодного материала для химического источника тока.
Специалисты называют очень многообещающим использование олова для создания свинцово-оловянных аккумуляторных батарей. Согласно научным исследованиям, при одинаковом напряжении со свинцовой батареей свинцово-оловянная отличается в 2,5 раза более высокой емкостью, а также в 5 раз более высокой энергетической плотностью на единицу объёма. При этом такой аккумулятор имеет более низкое внутреннее сопротивление.
Также олово применимо в процессе создания белой жести на производствах тары для продуктов питания, в припоях для электроники, в сплавах, из которых создают подшипники. Еще один востребованный сплав – пьютер. Из этого материала делают посуду.

Марки олова

Зачастую сплавы олова применяют как антифрикционные материалы или припои. При помощи антифрикционных соединений специалистам удается сохранить машины и оборудование, снижая потери на трение. А припоями скрепляют металлические составляющие механизмов. Из числа антифрикционных сплавов самыми востребованными можно назвать баббиты. Все марки олова выпускаются в виде чушек. Согласно химическому составу выделяют следующие марки:

Месторождения олова

Основная добыча олова сосредоточена в месторождениях, расположенных на территории юго-востока Азии, главным образом в Китае, Индонезии, Малайзии и Таиланде. Кроме этого залежи этого металла присутствуют в странах Южной Америки, а именно в Боливии, Перу, Бразилии.
Российской промышленности очень нужно олово. В нашей стране ежегодно потребляется примерно 6,5–7 тыс. тонн. Однако 90% из этого количества составляет импорт. Главные месторождения оловянной руды в нашем государстве расположены в восточных регионах. Примерно тридцать лет назад в производственный кластер по добыче олова входили девять горно-обогатительных заводов и более 20 рудников в Якутии, Хабаровском регионе, Приморском и Забайкальском регионах, а также на территории Еврейской АО. Но часть предприятий быстро обанкротились.
На протяжении последних нескольких лет положение начало менять в лучшую сторону, но до «советских» объемов еще очень далеко. Не оказало существенного влияния установление в 2013 году нулевой налоговой ставки на добычу полезных ископаемых руд олова, залегающих на территории Дальнего Востока. В нынешнем году внедряется крупная инвестиционная программа, задачей реализации которой является повышение эффективности добычи.

Олово

Олово — пластичный, ковкий и легкоплавкий блестящий металл серебристо-белого цвета. Используется в основном как безопасное, нетоксичное, коррозионностойкое покрытие в чистом виде или в сплавах с другими металлами. Главные промышленные применения олова — в белой жести (луженое железо) для изготовления тары, в припоях для электроники, в домовых трубопроводах, в подшипниковых сплавах и в покрытиях из олова и его сплавов.Элемент состоит из 10 изотопов с массовыми числами 112, 114-120, 122, 124; последний слабо радиоактивен; изотоп 120 Sn наиболее распространен (около 33%).

СТРУКТУРА

СВОЙСТВА

Плотность b-Sn 7,29 г/см 3 , плотность a-Sn 5.85 г/см 3 ,. Температура плавления 231,9°C, температура кипения 2270°C.
Температурный коэффициент линейного расширения 23·10 -6 (0-100 °С); удельная теплоемкость (0°С) 0,225 кдж/(кг·К), то есть 0,0536 кал/(г·°С); теплопроводность (0°С) 65,8 вт/(м·К.), то есть 0,157 кал/(см·сек·°С); удельное электрическое сопротивление (20 °С) 0,115·10 -6 ом·м, то есть 11,5·10 -6 ом·см. Серое олово является диамагнетиком, а белое — парамагнетиком.

Предел прочности при растяжении 16,6 Мн/м 2 (1,7 кгс/мм 2 ); относительное удлинение 80-90%; твердость по Бринеллю 38,3-41,2 Мн/м 2 (3,9-4,2 кгс/мм 2 ). При изгибании прутков олова слышен характерный хруст от взаимного трения кристаллитов.

Чистое олово обладает низкой механической прочностью при комнатной температуре (можно согнуть оловянную палочку, при этом слышится характерный треск, обусловленный трением отдельных кристаллов друг о друга) и поэтому редко используется.

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА

Олово — редкий рассеянный элемент, по распространенности в земной коре олово занимает 47-е место. Кларковое содержание олова в земной коре составляет, по разным данным, от 2·10 −4 до 8·10 −3 % по массе. Основной минерал олова — касситерит (оловянный камень) SnO2, содержащий до 78,8 % олова. Гораздо реже в природе встречается станнин (оловянный колчедан) — Cu2FeSnS4 (27,5 % Sn). Мировые месторождения олова находятся в основном в Китае и Юго-Восточной Азии — Индонезии, Малайзии и Таиланде. Также есть крупные месторождения в Южной Америке (Боливии, Перу, Бразилии) и Австралии.

В России запасы оловянных руд расположены в Чукотском автономном округе (Пыркакайские штокверки; рудник/посёлок Валькумей, Иультин — разработка месторождений закрыта в начале 1990-х годов), в Приморском крае (Кавалеровский район), в Хабаровском крае (Солнечный район, Верхнебуреинский район (Правоурмийское месторождение)), в Якутии (месторождение Депутатское) и других районах.

В процессе производства рудоносная порода (касситерит) подвергается дроблению до размеров частиц в среднем

10 мм, в промышленных мельницах, после чего касситерит за счет своей относительно высокой плотности и массы отделяется от пустой породы вибрационно-гравитационным методом на обогатительных столах. В дополнение применяется флотационный метод обогащения/очистки руды. Таким образом удается повысить содержание олова в руде до 40-70 %. Далее проводят обжиг концентрата в кислороде для удаления примесей серы и мышьяка. Полученный концентрат оловянной руды выплавляется в печах. В процессе выплавки восстанавливается до свободного состояния посредством применения в восстановлении древесного угля, слои которого укладываются поочередно со слоями руды, или алюминием (цинком) в электропечах: SnO2 + C = Sn + CO2. Особо чистое олово полупроводниковой чистоты готовят электрохимическим рафинированием или методом зонной плавки.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Основная форма нахождения олова в горных породах и минералах — рассеянная (или эндокриптная). Однако олово образует и минеральные формы, и в этом виде часто встречается не только как акцессорий в кислых магматических породах, но и образует промышленные концентрации преимущественно в окисной (касситерит SnO2) и сульфидной (станнин) формах.

В общем можно выделить следующие формы нахождения олова в природе:

  1. Рассеянная форма: конкретная форма нахождения олова в этом виде неизвестна. Здесь можно говорить об изоморфно рассеянной форме нахождения олова вследствие наличия изоморфизма с рядом элементов (Ta, Nb, W — с образованием типично кислородных соединений; V, Cr, Ti, Mn, Sc — с образованием кислородных и сульфидных соединений). Если концентрации олова не превышают некоторых критических значений, то оно изоморфно может замещать названные элементы. Механизмы изоморфизма различны.
  2. Минеральная форма: олово установлено в минералах-концентраторах. Как правило, это минералы, в которых присутствует железо Fe +2 : биотиты, гранаты, пироксены, магнетиты, турмалины и т. д. Эта связь обусловлена изоморфизмом, например, по схеме Sn +4 + Fe +2 → 2Fe +3 . В оловоносных скарнах высокие концентрации олова установлены в гранатах (до 5,8 вес.%) (особенно в андрадитах), эпидотах (до 2,84 вес.%) и т. д.

На сульфидных месторождениях олово входит как изоморфный элемент в сфалериты (Силинское месторождение, Россия, Приморье), халькопириты (Дубровское месторождение, Россия, Приморье), пириты. Высокие концентрации олова выявлены в пирротине грейзенов Смирновского месторождения (Россия, Приморье). Считается, что из-за ограниченного изоморфизма происходит распад твёрдых растворов с микровыделениями Cu2 +1 Fe +2 SnS4 или тиллита PbSnS2 и других минералов.

ПРИМЕНЕНИЕ

Олово используется в основном как безопасное, нетоксичное, коррозионностойкое покрытие в чистом виде или в сплавах с другими металлами. Главные промышленные применения олова — в белой жести (лужёное железо) для изготовления тары пищевых продуктов, в припоях для электроники, в домовых трубопроводах, в подшипниковых сплавах и в покрытиях из олова и его сплавов. Важнейший сплав олова — бронза (с медью). Другой известный сплав — пьютер — используется для изготовления посуды. Для этих целей расходуется около 33 % всего добываемого олова. До 60 % производимого олова используется в виде сплавов с медью, медью и цинком, медью и сурьмой (подшипниковый сплав, или баббит), с цинком (упаковочная фольга) и в виде оловянно-свинцовых и оловянно-цинковых припоев. В последнее время возрождается интерес к использованию металла, поскольку он наиболее «экологичен» среди тяжёлых цветных металлов. Используется для создания сверхпроводящих проводов на основе интерметаллического соединения Nb3Sn.
Дисульфид олова SnS2 применяют в составе красок, имитирующих позолоту («поталь»).

Искусственные радиоактивные ядерные изомеры олова 117m Sn и 119m Sn — источники гамма-излучения, являются мёссбауэровскими изотопами и применяются в гамма-резонансной спектроскопии.
Интерметаллические соединения олова и циркония обладают высокими температурами плавления (до 2000 °C) и стойкостью к окислению при нагревании на воздухе и имеют ряд областей применения.

Олово является важнейшим легирующим компонентом при получении конструкционных сплавов титана.
Двуокись олова — очень эффективный абразивный материал, применяемый при «доводке» поверхности оптического стекла.
Смесь солей олова — «жёлтая композиция» — ранее использовалась как краситель для шерсти.

Олово применяется также в химических источниках тока в качестве анодного материала, например: марганцево-оловянный элемент, окисно-ртутно-оловянный элемент. Перспективно использование олова в свинцово-оловянном аккумуляторе; так, например, при равном напряжении, по сравнению со свинцовым аккумулятором свинцово-оловянный аккумулятор обладает в 2,5 раза большей емкостью и в 5 раз большей энергоплотностью на единицу объёма, внутреннее сопротивление его значительно ниже.
Исследуются изолированные двумерные слои олова (станен), созданные по аналогии с графеном.

Добыча олова

Прежде чем олово попадает в руки наших потребителей в виде чушек или блоков, его необходимо добыть в виде породы.

Олово было одним из первых металлов, которыми научился пользоваться человек, и многие виды его применения дали начало процветающим отраслям промышленности. Производство олова включает добычу и обогащение оловянной руды, а также выплавку и рафинирование олова. Хотя олово имеет важное промышленное значение, годовой объем его производства сравнительно невелик и редко превышает 250 000 тн. Преобладающая доля этого объема получается из минерала касситерита – диоксида олова SnO2.

Добыча и обогащение руды: Способы добычи зависят от вида и источника оловянной руды. Проще всего разрабатывать аллювиальные (россыпные) месторождения. Касситерит, будучи довольно тяжелым минералом, хорошо поддается гравитационному обогащению.

Россыпные месторождения: Такие месторождения содержат преимущественно мелкозернистые пески. Основные методы их разработки – драгирование и добыча песковыми насосами. При методе драгирования большие многоковшовые или землесосные драги добывают оловоносную россыпь со дна рек, искусственных водоемов и даже с морского дна. Драга представляет собой плавучий горно-обогатительный агрегат, который выполняет различные процессы гравитационного обогащения (грохочение, отсадку и концентрирование на столах) и, сбрасывая пустую породу за корму, выдает концентрат касситерита. При разработке песковыми насосами месторождение сначала вскрывают механическими средствами. Затем мощными водяными струями дробят руду и смывают ее в пруд-накопитель на нижнем уровне карьера. Погружной песковый насос подает водно-грязевую суспензию на промывную галерею, расположенную на более высоком уровне. Суспензия стекает по промывным шлюзам, которые представляют собой длинные деревянные лотки. Тяжелый касситерит оседает на дно и периодически отбирается для отсадки и концентрирования на столах. Полученный концентрат касситерита содержит 70–76% олова.

Коренные месторождения: Отдельные жильные месторождения могут разрабатываться открытым способом. Но чаще проходится наклонная штольня в косогоре, наклоном которой обеспечивается непрерывное дренирование воды. В некоторых случаях необходим вертикальный шахтный ствол. Щековые дробилки и мельницы размельчают необогащенную руду до крупности песка. Методы дальнейшего концентрирования зависят от характера руды. Отделение породных хвостов и пирита обычно осуществляется методами гравитационного и флотационного обогащения. Некоторые комплексные сульфидные руды обжигают и выщелачивают в два этапа для улавливания серебра, золота, меди и свинца. После обжига может проводиться магнитное отделение олова от железа и вольфрама. За обжигом и выщелачиванием следует гравитационное обогащение отходов. Концентраты коренных месторождений беднее, чем концентраты россыпных. Так, содержание олова в типичных боливийских концентратах составляет 18–60%. Восстановление и рафинирование требуют более значительных затрат, так как процессы осложняются присутствием больших количеств других минералов.

Выплавка: Для восстановления касситерит плавят с углеродсодержащими материалами в отражательных или особого типа шахтных печах. Шахтные оловоплавильные печи применяются с давних времен; в них с использованием дутья сжигается служащий восстановителем древесный уголь, который загружается слоями, чередующимися со слоями касситерита. В более распространенных отражательных печах в качестве топлива используется каменный уголь; они действуют аналогично мартеновским сталеплавильным печам, причем руда смешивается с антрацитом и известняком. Печи обоих типов дают шлаки, богатые оловом (до 25%). Шлаки подвергают доработке переплавкой при значительно более высокой температуре с добавлением новых количеств восстановителя. В результате получается черновое олово с высоким содержанием железа – так называемая железистая печная настыль. Процесс требует строгого контроля, иначе и вторичные шлаки будут содержать слишком большой процент олова.

Рафинирование: Чистота первичного олова зависит от исходной руды, но чаще всего оно требует рафинирования, которое может проводиться либо термическим, либо электролитическим способом.

Термическое рафинирование: Черновое олово, содержащее 97–99% Sn (олово О1 – О3), рафинируют от примесей в обогреваемых стальных полусферических котлах при температуре около 300°С. Железо и медь удаляют добавлением в расплав угля и серы, мышьяк и сурьму отделяют в виде соединений и сплавов с алюминием, свинец – действием SnCl2 , а висмут – в виде соединений с кальцием и магнием. Рафинированный металл содержит 99,75–99,95% Sn. Электролитическое рафинирование: Метод электролитического рафинирования был разработан компанией «Америкэн смелтинг энд рифайнинг» в применении к боливийским рудам, отличающимся высокой степенью загрязненности. Электролит содержит 8% серной кислоты, 4% крезол- и фенолсульфокислоты и 3% двухвалентного олова (Sn 2+). Электролизные ванны и вспомогательное оборудование примерно такие же, как и при рафинировании меди. Рабочая температура 35°С. Чистота электролитического олова (>99,98%) выше, чем термически рафинированного. Дополнительной очисткой по методу зонной плавки получают особо чистое олово для полупроводниковой техники (99,995% Sn).

Бронзовый век, олово и ниспровергатели истории

Как известно, олово является компонентом бронзы. Существуют, правда, бронзы мышьяковистые, где вместо олова, легирующей добавкой, повышающей прочность меди, является мышьяк. Существуют бронзы, в которых для этих же целей вместо олова используется свинец. Однако, как в древности, так и в настоящее время, в основном, используются бронзы оловянистые, о которых и пойдет речь в последующем изложении.. Таким образом, чтобы выплавить бронзу, кроме меди, нужно олово.

Основным минералом для получения олова является оловянный камень – касситерит, который химически представляет собой двуокись олова. Олово из касситерита легко получить при помощи восстановления в печи при недостатке кислорода, что легко достигается добавлением в шихту древесного угля. Эта технология, несомненно, была доступна древним металлургам. Аналогичным способом получали и получают железо из широко распространенных в природе оксидов железа.

Основные месторождения касситерита в настоящее время находятся в Малайзии, Таиланде, Боливии, Индонезии, КНР, Нигерии, Якутии и Забайкалье. С точки зрения древних металлургов Малой Азии, Кавказа и Европы эти месторождения касситерита находятся у «черта на куличиках» и, конечно, были им недоступны. Правда существуют в настоящее время месторождения олова и в Европе — в Богемии и в Корнуолле. Однако, самым первым изобретателям бронзы они тоже, вряд ли, были доступны. В Богемии касситерит в настоящее время добывают из достаточно глубоко залегающих гранитов и древним рудокопам он был недоступен. Корнуолл находится на острове и тоже далеко от первых центров металлургии Бронзового века – Малой Азии, Кавказа, Центральной и Южной Европы. Возникает вопрос — а откуда же древние могли получать олово для выплавки бронзы, если в Старом Свете оно отсутствует или присутствует, но в недоступных для древних людей местах? Загадка!

Ниспровергатели истории дают такой ответ на эту загадку— Бронзового века не было. Это все выдумки официальной истории. По их мнению бронзу научились делать только в XVII веке, когда касситерит стали добывать, взрывая горную породу или доставлять морем из дальних стран. До того времени, когда порох начали применять в горном деле, или до развития мореплавания , когда касситерит стало возможно доставлять в Европу морем, ни о каком использовании в Европе касситерита-оловянного камня говорить не приходится. В общем дурит нашего брата официальная история. Не было никакого Древнего Мира (см. Новая Хронология) и никакого Бронзового века.

Попробую дать свой ответ на эту Загадку.

Для этого придется немного погрузиться в геологию, чтобы понять, где встречается в природе оловянный камень — касситерит.
Обратимся к горной энциклопедии http://enc-dic.com/enc_rock/Kassiterit-1264.html
«Наиболее крупные скопления Касситерита связаны с высокотемпературными грейзеновыми и гидротермальными месторождениями . Во многих гранитах Касситерит. присутствует в качестве акцессорного минерала (малой примеси)…. Сильно изменённые каолинизированные оловоносные граниты представляют промышленный интерес.»
Здесь нужно некоторое пояснение про грейзеновые месторождения. Читаем в Вики:
«Грейзен — метасоматическая горная порода, состоящая в основном из кварца и светлых слюд (лепидолита, мусковита), часто содержит ценные рудные минералы в виде вкраплённости (касситерит, вольфрамит, танталит и др.). Грейзен — ведущий поисковый признак на месторождения руд редких металлов и цветных камней (топаза, берилла и др.).
Грейзены образуются при температуре 400-500 градусов Цельсия, и связаны с изменения гранитных пород под действием газов и растворов, отделяющихся от охлаждающихся гранитных тел». То есть, грейзены образуются из гранитов.
Таким образом, месторождения касситерита связаны с гранитами — самой широко распространенной горной породой. «Граниты — визитная карточка Земли».
Опять загадка! Гранитов в Европе, в Малой Азии, в Иране, на Кавказе полным полно, а касситерита — оловянного камня очень мало. А если и есть, то залегает в гранитах глубоко под землей.
А что же представляют собой разрабатываемые в настоящее время месторождения касситерита? Информация об этом имеется, например в работе геолога Эдварда Эрлиха “Минеральные месторождения в истории человечества”
http://www.port-folio.org/2005/part215.htm
Читаем : «Как и во многих других горнорудных провинциях, добыча начиналась с разработки россыпей (россыпи и в наши дни поставляют 80% мировой добычи олова). Лишь позже, по мере выработки россыпей, в средние века перешли к отработке индивидуальных жил, пронизывающих граниты и вмещающие их породы. »
В другой популярной книге – Розен Б. Я. «Соперник серебра.» — М.: Металлургия, 1984.
читаем:
«В начале своего знакомства с оловом древние люди добывали оловянную руду из россыпей, преимущественно в речных наносах. В те времена им были уже знакомы россыпное золото и техника его отмывки от речного песка. Позднее стали добывать олово из глубоко залегающей оловянной руды.
Добывали руды открытым способом. В открытых выработках делали перемычки (целики), защищавшие рудокопов от завалов и гибели под обломками, хотя и нередко бывали несчастные случаи. До сих пор при археологических раскопках древних выработок в Сибири, Казахстане, на Алтае и других местах на территории нашей страны и во многих странах, где уже в бронзовом веке добывали медь и олово (в Англии, Китае и Перу), находят скелеты погибших горняков.
В подземных штольнях также оставляли целики для защиты от возможных обвалов. Но это были уже столбы или колонны, выложенные из породы, которые поддерживали свод штольни. Такие крепления встречаются во многих древних выработках, где добывали медь и олово. Нередко подобные подпорки складывали из каменных плит или глыб, а в местах, где было много леса, часто использовали деревянные столбики. В те далекие времена в подземные галереи спускались по вырубленным в породе ступеням или деревянным лестницам. Чаще всего это были бревна с зарубками или же деревья с обрубленными толстыми сучьями. На Урале, в одном из древних рудников, была найдена такая лестница. По таким примитивным лестницам рудокопы не только спускались в штольни и выработки, но и поднимали руду в корытах, кожаных сумках, плетеных корзинах.»
http://tapemark.narod.ru/olovo/index.html

Таким образом, геологи нам говорят, что касситерит и в настоящее время добывается, в основном, из россыпей — из речных наносов, а не из коренных пород. Речные наносы и россыпи, так сложилось в геологии, называются аллювиальными. Они являются результатом выноса реками горных пород, которые были разрушены в результате эрозии. В аллювиальных россыпях находят многие ценные минералы и драгоценные металлы, в то числе золото. В том числе и оловянный камень – касситерит. Чем древнее горы, тем больше они подвержены эрозии и тем толще аллювиальные отложения. Древние горы — Урал, Карпаты, Татры, Рудные горы в Центральной Европе всегда были источником ценных минералов и драгоценных металлов — золота и серебра. И, если золота, серебра, оловянного камня там сейчас осталось мало, то это не означает, что их никогда там и не было. Они там были, но их не стало в результате интенсивной добычи. Во времена Бронзового века касситерит, медные руды и леса были стратегическими материалами, примерно такими же, как и в средние века алюмокалиевые квасцы, необходимые для получения пороха или сейчас, например, уран, необходимый для ядерного оружия.
Отсутствие касситерита в россыпях в тех местах, где процветали цивилизации Бронзового века означает лишь то, что его вымели там подчистую. И, если оловянный камень и сохранился на поверхности в настоящее время, это означает лишь то, что в древности эти места были захолустьем мировой цивилизации.
Ситуация с касситеритом в современности аналогична с ситуацией с лесами. В центрах цивилизаций Бронзового века, например, на Кипре и в Греции лесов в настоящее время нет. Леса там были уничтожены в результате использования в металлургии, поскольку для восстановления металлов из оксидов необходим древесный уголь.
В той же работе Эдварда Эрлиха “Минеральные месторождения в истории человечества” читаем:
«Важнейшим элементом производства металла было топливо, в частности, древесный уголь. Массовая дефорестация (уничтожение лесов) восточного Средиземноморья началась к 1200 году до н. э., по-видимому, сначала в сухих районах. Во всяком случае, уже законы Хаммурапи (1750 лет до н. э) налагали высокий штраф за вырубку лесов. По реконструкции современных археологов, производство рудниками Лавриона в Аттике трех с половиной тысяч тонн серебра и 1.4 миллиона тонн свинца на протяжении 300 лет сопровождалось уничтожением 2.5 миллиона акров леса. Разработка рудников Лавриона была приостановлена не из-за исчерпания запасов руды и не потому, что выработка опустилась ниже уровня подземных вод, а из-за того, что стоимость «горючего» для производствам металла – леса -делала рудники убыточными. По словам Платона, район вокруг Афин когда-то он был покрыт густым лесом. Ныне же это – кожа и кости прежней Аттики. Именно металлургия привела и к полному уничтожению растительности Кипра, также некогда покрытого густыми лесами. По свидетельству Эратосфена, до начала интенсивной разработки меди леса на Кипре были так густы, что их вырубка поощрялась. »

Таким образом, мне представляется, что очередной «открытие» ниспровергателей истории можно смело считать закрытым. Бронзовый век был и, именно, деятельность человека в это время и привела, как к уничтожению лесов в Восточном Средиземноморье, так и к полному исчезновению оловянного камня из россыпей в Южной и Центральной Европе и на Ближнем Востоке.

P.S. Интересно, что такую же судьбу имеют и месторождения малахита, который являлся одним из основных минералов для выплавки меди. В настоящее время малахит остался в Конго и в небольшом количестве на Урале. На Ближнем Востоке и в Южной Европе, где в свое время процветали цивилизации Бронзового века, малахита нет. Однако, так было не всегда. Археологи раскопали в древних неолитических слоях в поселениях Малой Азии (VI-VII тысячелетия до н.э.) куски малахита вместе с кусками меди и древесного угля, что говорит о существовании там металлургии меди.
см. Вяч.Вс. Иванов “История славянских и балканских названий металлов”

Правда, последующие исследования не подтвердили наличия металлургии меди в древнейших слоях 8500 лет до н.э. Медные минералы оказались в золе случайно, но тем не менее они там были в древности, а теперь их там нет.

Вероятнее всего, месторождения малахита в этих местах были также выработаны для получения меди еще в древности.

Особенности структуры, состав и технология производства олова

Олово известно человечеству еще с IV тысячелетия до н. э. Причем первоначально использовалось не само олово, а его сплав со свинцом, который и подарил металлу название: в переводе с санскрита олово означает «стойкий». Распространение, однако, металл получил позже, когда стал использоваться при изготовлении оловянистой бронзы.

И сегодня область применения металла весьма широка. Поэтому данная статья будет посвящена изучению структуры, состава для пайки, производства олова, мы расскажем, какая удельная температура плавления и кипения олова, а также рассмотрим технологии изготовления и известных производителей металла.

Структура и состав олова

Итак, давайте для начала узнаем, где содержится олово, и каков его химический и молекулярный состав.

Олово относится к легким металлом – молекулярная масса равна 50. При нормальной температуре +20 С, это блестящий серебристо-белый металл, легкоплавкий и ковкий.

По химическим свойствам это амфотерный элемент, то есть, проявляющий и кислотные, и основные свойства. С этим связано его распространенность и форма распространения – рассеянная.

Для физических свойств олова имеет значение его структура. Как и многие металлы, вещество может иметь разные модификации, существенно влияющие на качества.

  • При нормальной температуре и выше устойчивой является β-модификация, то есть, белое олово – тот самый серебристый легкий металл с прекрасной ковкостью и пластичностью. Температура плавления его довольно низка – +231 С, температура кипения – +2270 С. Эта фаза устойчива выше температуры в +13, 2 С. β-модификация проводит ток как типичный металл.
  • При температуре менее +13,2 С металл переходит в α-модификацию – серое олово. Для него характера кубическая кристаллическая решетка, аналогичная алмазной. Вещество отличается меньшей плотностью, не ковкое и является полупроводником.Фазовый переход между β- и α-оловом из-за разницы в плотности обуславливает увеличение объема. При этом оловянные изделия рассыпаются в порошок.
  • Выделяют еще одну фазу – γ-олово, существующее в температурном диапазоне от 161 до 232 С. Однако практического применения фаза не получила.

Металлическое олово не является токсичным, поэтому металл допускается применять в пищевой промышленности. Опасность представляют пары олова и некоторые его соединения. Плотность олова — 7280 (кг/м3).

На основании специальной технической литературы мы можем далее рассказать вам о технологии производства олова.

О составе олова расскажет данное видео:

Производство такого металла

Технология получения олова напрямую связана с формой нахождения. В остальном она не слишком отличается от традиционных методов получения цветных металлов. Схема включает следующие стадии:

  • обработка руды;
  • восстановительная плавка – получение чернового металла;
  • рафинирование чернового металла допустимыми методами.

Необходимое оборудование и материалы

  • Форма нахождения олова составляет значительные трудности в его производстве. Целесообразным считается переработка руды, содержащей 0,1% металла. А в россыпях его содержанием может быть даже меньше – 0,01%. Часто олово сопровождают ценные и редкоземельные металлы – W, Zr, Та, Nb, что делает обработку бедной руды более перспективным делом.
  • Самой известной минеральной формой вещества является касситерит – оксид олова. Называют так, собственно, не оксид, а рудный минерал. Оксид образует собой зерна, выделения и агрегаты, в которых размер зерна может быть равным 3–4 мм. Минерал обладает очень широкой цветовой гаммой – от желтого до черного. Красный камень называют «рубиновым оловом». Прозрачные кристаллы встречаются крайне редко и высоко ценятся.
  • Сульфидные соединения – станнины, выступают второй группой, имеющей промышленное значение. В российских месторождениях эта форма очень распространена.
  • Разрабатывают минералы, в состав которых входят гидроксидные соединения, а также силикаты и шпинелиды – нигерит, например.

Получение сырья

Метод добычи и получение годного для плавки сырья зависит от типа месторождения. Россыпные, например, разрабатывать проще.

Россыпное месторождение составляют, как правило, пески – мелкозернистые. Разрабатывают их драгированием или с помощью песковых насосов.

  • Драгирование – включает элементы гравитационного обогащения. Драга – горно-обогатительная установка, который извлекает руду со дна рек, озер или искусственных водоемов. При этом производятся и все остальные процедуры гравитационного обогащения – грохочение, отсадка, концентрирование. Отходы сбрасываются во время работы.
  • При использовании песковых насосов, грунт вскрывают каким-либо механическим методом, а затем песок смывают водяными струями в искусственный водоем. Затем песковым насосом руда подается на промывную галерею – систему длинных промывных лотков. Так как касситерит довольно тяжел, он оседает на дне. Затем концентрат собирают и подают на обогатительный стол.

Коренное месторождение чаще всего представляют собой наклонную, реже вертикальную штольню. Руда подается на мельницы и щековые дробилки, где измельчается до состояния песка. Затем руду обогащают: пирит и породные хвосты отделяют методами гравитационного или флотационного обогащения. Сульфидные руды отжигают или выщелачивают – так улавливают свинец, золото, медь. Так как руда коренного месторождения более бедна, то после обжига опять проводится гравитационное обогащение.

В целом на россыпных месторождениях получают концентрат касситерита с долей металла в 70–76%, а на коренных – 18–60%.

О добыче олово расскажет этот видеоролик:

Технологии

На завод по плавке цветного металла руда попадает уже обогащенная. При необходимости процесс обогащения повторяется, например, путем возгонки олова. Затем руду измельчают в порошок и промывают на специальных устройствах. Таким образом получают рудный шлих.

Шлих обязательно подвергается обжигу, чтобы удалить мышьяк и вольфрам. Для извлечения вольфрама может производиться спекание с содой.

Восстановительная плавка

Для восстановления, то есть, получения металла из оксида, применяют плавку с углеродсодержащими соединениями. В качестве оборудования используют 2 вида аппаратов.

  • Шахтные оловоплавильные – восстанавливает оксид древесный уголь, который загружают послойно вместе с касситеритом. При нагревании металл восстанавливается.
  • Отражательные печи – здесь руда подается вместе с каменным углем и известняком.

В обоих случаях получают шлаки чересчур «богатые» – содержащие до 25% вещества, поэтому они подвергаются вторичной плавке при более высокой температуре и с новыми порциями угля. В итоге выплавляют черновое олово с большой долей железа – железистая печная настыль.

Рафинирование

Черновое олово включает слишком много примесей, причем зачастую ценных, поэтому практически обязательным этапом производства является рафинирование. Обычно прибегают к 2 методам.

  • Термическое – вещество помещают в стальной полусферический котел, где прогревают до 300 С. Для удаления посторонних примесей поэтапно добавляют различные ингредиенты: так, свинец извлекают при добавлении хлорида олова, мышьяк и сурьму сплавляют с алюминием, железо и медь удаляют углем и серой. В результате термического рафинирования получают металл, содержащий до 99,95% вещества.
  • Электролитическое рафинирование проводится в электролизной ванной при температуре в 35С. Как электролит применяется раствор, включающий 8% серной кислоты, 3% соли двухвалентного олова и 4% крезол- и фенолсульфокислоты. Чистота металла достигает 99,995%.

Далее мы расскажем про заводы по производству олова в России и мире.

Известные производители

Производство олова развивается вовсе не столь большими темпами, как должно было бы при учете сильнейшего дефицита металла на рынке. Причин тому несколько:

  • большинство месторождений – более 55%, разрабатываются шахтным методом, что увеличивает расходы на добычу руды;
  • исчерпываются запасы известных крупных месторождений – в Перу, например;
  • жесткие экологические ограничения, которые, например, заметно влияют на добычу руды в Индонезии;

большинство новых месторождений относятся к малым, с небольшими ресурсами.

В результате рейтинг производителей не меняется почти десятилетие.

  • Главным поставщиком олова на рынок металлов остается Китай, в частности, компания Yunnan Tin Co, а также Yunnan Chengfeng Nonferrous Metals Co и Gejiu Zili Mining & Smelting Co.
  • Индонезию представляет PT Timah – на ее «совести» производство почти 25% олова.
  • Третье место занимает Малайзия – Malaysia Smelting Corp и Перу – Minsur.
  • Известны также Thailand Smelting & Refining Co. из Таиланда, и бельгийская компания Metallo Chimique.

В России добыча олова в постсоветский период пришла в упадок. На сегодня к самым крупным предприятиям относится ОАО «НОК» – Новосибирский оловянный комбинат, производящий до 11 тыс. тонн металла в год. Учитывая, что месторождения России считаются самыми богатыми в мире, такое положение вещей удручает.

Олово – металл, имеющий немалое народнохозяйственное значение. Производство – процесс непростой и не самый дешевый, так как содержание металла в руде невелико. Однако современные технологии компенсирует этот недостаток.

О том, как можно изготовить серное олово, расскажет данное видео:

Читать еще:  Магнитится ли чугун
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector