Добыча и получение олова

Добыча и получение олова

Олово стало одним из первых видов металлов, которые научились добывать и применять в определенных отраслях промышленности. Металл имеет серебристо-белый цвет, обладая мягкой и пластичной структурой. Процесс изготовления включает в себя предварительную добычу оловянной руды, из которой реализуется выплавка и последующее рафинирование металла.

При вступлении в химическую реакцию, проявляется полиморфизм. На открытом воздухе и водной среде поверхность олово быстро покрывается оксидной пленкой, которая защищает материал от коррозийного воздействия. Имеет несколько его структурных форм:

  • серый порошок, относится к полупроводникам;
  • белое олово является модификацией ковкого металла серебристого цвета;
  • твердое, белого цвета, достаточно хрупкое.

Олово без проблем вступает в реакции с неметаллами, при этом достаточно проблемно взаимодействует с серной и соляной концентрированными кислотами. Если кислоты разбавляются, то реакции с металлом не произойдет. С азотной кислотой взаимодействует по-разному, результатом реакции может стать нитрат или кислота олова.

На щелочные элементы реагирует только при сильном нагревании. При контакте с кислородом могут быть образованы несколько оксидов, имеющих степени окисления 2 или 4. Металл выступает основой для всего класса оловоорганических соединений.

Природа насчитывает более 20 видов минералов олова. Основным является касситерит, в нем содержится порядка 78,8 % полезного вещества, а станин выступает минералом с наименьшим содержанием олова — до 27,5 %.

Оловянные сплавы используются как антифрикционные материалы. Баббиты в этой отрасли являются наиболее популярными. С их помощью фиксируют необходимые детали машинного оборудования, тем самым снижая инертные потери с трением отдельных элементов. Готовые изделия производятся в виде чушек, анодов или прутков. Классифицируются согласно химическим составляющим компонента, от содержания которых зависит конечная маркировка:

  • О1пч;
  • О1;
  • О2;
  • О3;
  • О4.

В сплаве О1пч находится наименьшее количество сторонних примесей. В О4 — наоборот, содержание свинца, сурьмы и меди на порядок выше.

Методы, при помощи которых добывают руду, напрямую зависят от типа и источника. Гораздо легче разрабатываются аллювиальные месторождения. Такие места богаты содержанием мелкозернистого песка, а главным способом извлечения полезных минералов выступает драгирование. Посредством больших многоковшовых драг, оловоносная россыпь поднимается со дна водоемов. Драга – это плавучее устройство, относящееся к категории горно-обогатительных агрегатов, использующее разнообразные функции для гравитационного обогащения.

Добыча оловянной руды

Добыча оловянной руды

Также для добычи могут применяться специальные насосы, закачивающие песок. Подобные работы выполняются по следующей технологии:

  • месторождение вскрывается механическими приемами;
  • водяные струи под сильным напором размельчают руду и отправляют ее к накопителю, расположенному внизу;
  • насос подает грязевую суспензию с водной основой в промывную область, на верхнем уровне;
  • суспензия проходит через специальные шлюзы, а тяжелый касситерит оседает на дно для дальнейшего отбора, полученный концентрат может содержать до 76 % олова.

К другим местам разработки относятся коренные месторождения. Некоторые случаи предусматривают добычу открытым методом, но зачастую используется наклоненная штольня с непрерывным дренированием воды. Далее щековые дробящие и измельчающие устройства превращают руду в песок. Последующее концентрирование зависит от содержания олова в добытом материале.

Определенные сульфидные компоненты сначала обжигают, а потом выщелачивают за несколько этапов, для отделения других металлов серебра, меди или свинца. После этого руда подвергается гравитационному обогащению. Концентрация олова в коренных месторождениях значительно ниже — от 18 до 60 процентов.

Восстановление происходит путем плавления касситерита с углесодержащими материалами в специализированных печах отражательного или шахтового типа. Шахтные печи принято использовать издавна: в них, чередуя, грузят слоями древесный уголь и касситерит. Отражательные устройства являются более современными и распространенными. Топливом выступает каменный уголь, а руда перемешивается с антрацитом и известняковыми породами.

Результат восстановительных работ — шлаки, обогащенные до 25 % оловом. Полученные материалы подвергают дальнейшей обработке, с последующей переплавкой под более высокими температурными режимами. Весь процесс имеет особый контроль со своей технологией, которая строго соблюдается, во избежание получения слишком больших остатков олова в шлаках после вторичной обработки.

Чистота добываемого ресурса напрямую зависит от исходного качества руды. Для получения наиболее качественного олова выполняется рафинирование материалов следующими способами:

  1. Термический. Подразумевает использование специализированных котлов, где проходит весь процесс очищения. Температура кипения внутри доводится до 300 градусов. Добавление угля или серы, позволяет добиться расщепления железа и меди.
  2. Электролитический. Процедура выполняется в отдельных электролизных ваннах, где устанавливается необходимое вспомогательное оборудование. Рабочая температура фиксируется на уровне 35 градусов. Олово, полученное таким способом, наиболее чистое.

Использование полупроводниковой техники подразумевает дополнительную очистку путем зонного плавления.

Основная масса олова применяется в металлургии для производства разнообразных сплавов, которые в дальнейшем используют при изготовлении более привычных предметов:

  • упаковочная фольга;
  • припои разного класса;
  • пищевая жесть;
  • провода;
  • конденсаторы.

упаковочная фольга

упаковочная фольга

Часто используется в качестве поверхностного антикоррозийного покрытия на железных изделиях. Олово также является одним из немаловажных компонентов при производстве аккумуляторов и красок определенных цветов.