Кольорова металургія є комплексною галуззю промисловості. Асортимент товарної продукції підприємств кольорової металургії дуже широкий і різноманітний. Крім металевої продукції, металургійні заводи випускають у великих кількостях додаткову продукцію, у тому числі і продукцію, що не належить безпосередньо до металевих матеріалів.
Продукцією окремих підприємств кольорової металургії можуть бути метали і сплави у вигляді зливків, катодів, порошків, прокату і т.д., різноманітна хімічна продукція, мінеральні добрива, будівельні матеріали, теплова й електрична енергії, технологічний кисень, аргон та інші інертні гази.
Норми і вимоги до якості і розмірних характеристик сировини, матеріалів і виробів металургійного виробництва встановлюються Державними стандартами України (ДСТУ), державними галузевими стандартами (ДГСТ) і технічними умовами (ТУ). У деяких галузях ще існує стандартизація часів СРСР (рос.): ГОСТ - государственный стандарт, ОСТ - отраслевой стандарт, ТУ - технические условия.
Стандарти і технічні умови встановлюють на групу виробів і матеріалів або окремі види продукції і визначають повну технічну характеристику сировини або вироблюваної продукції.
Держстандарти мають силу державного закону й обов'язкові для виконання в усіх галузях народного господарства.
ДГСТ регламентують взаємовідносини між виробниками певного виду продукції і її споживачами всередині основної галузі. При виробництві кольорових металів у нашій країні такою галуззю є кольорова металургія України. ДГСТ визначають вимоги до сировини, до окремих видів матеріалів, напівпродуктів і продуктів металургійного виробництва, що споживаються тільки всередині галузі.
ТУ затверджуються в тих випадках, коли на продукцію відсутні стандарти або коли потрібне встановлення спеціальних вимог на продукцію, що випускається. ТУ звичайно визначають взаємовідносини між вузьким колом замовників і виробників у суворій відповідності до узгоджених умов і термінів їхньої дії.
Крім товарної продукції, що утворюється при переробці руд кольорових металів, на підприємствах кольорової металургії одержують численні відходи і напівпродукти металургійного виробництва. До них відносять шлаки, пил, гази, агломерати, спіки, кеки, шлами, розчини тощо.
Метали є основним видом продукції металургійного виробництва. У кольоровій металургії розрізняють чорнові і рафіновані метали. Чорновими називаються метали, що містять у своєму складі шкідливі домішки, які погіршують споживчі якості даного металу, а також домішки цінних елементів-супутників. Чорнові метали піддають очищенню від домішок - рафінуванню.
Сортамент рафінованих кольорових металів великий. Держстандарти встановлюють випуск до 10 і більше марок кожного металу. Деякі підприємства випускають у невеликих кількостях метали підвищеної (особливої) чистоти. Випуск і якість надчистих металів регламентуються ТУ, укладеними між постачальником і замовником.
Шлаки є другим продуктом металургійних процесів, що призводять до розплавлювання перероблюваних матеріалів. Вони утворюються в результаті ошлакування оксидів порожньої породи і флюсів. Крім компонентів, що утворюють шлаки, реальні заводські шлаки неминуче містять деяку кількість вилучених металів.
При відносно невеликому вмісті цінних компонентів у шлаках рудних плавок вони в більшості випадків є відвальним продуктом, тобто відходами металургійного виробництва. Проте відвальними шлаки заводів кольорової металургії можна вважати лише умовно. З розвитком металургійної техніки, зростаючими потребами народного господарства у багатьох дефіцитних матеріалах і підвищенням вимог до охорони навколишнього середовища вони можуть і повинні стати цінною сировиною для додаткового вилучення ряду кольорових металів, а також заліза і виробництва ряду побічних продуктів - цементу, ситалів і т.д.В окремих видах плавок, особливо в рафінувальних процесах, шлаки утворюються надмірно багатими за вмістом кольорових металів. Такі шлаки не можуть бути виведені у відвал і потребують обов'язкового збіднення. У промисловій практиці їх використовують як оборотний матеріал одного з основних металургійних процесів або піддають особливій переробці.
Втрати цінних металів із шлаками обумовлені ошлакуванням їх оксидів і часткового розчинення в жужільному розплаві продукту, що містить метал (електрохімічні втрати), а також неповним відстоюванням дрібних завислих у шлаку сульфідних або металевих крапель (механічні втрати).
Вихід шлаків при плавці руд або концентратів кольорових металів звичайно великий і становить 60-120% від маси рудної частини шихти. Підвищений вихід шлаків має місце при плавці дуже бідних руд із високою витратою флюсів.
Для кожного металургійного процесу і застосовуваного для його здійснення плавильного агрегату добирають оптимальний склад шлаків, що повинен задовольняти суворо визначені технологічні і економічним вимогам.
Не завжди безпосередня плавка вихідної рудної сировини забезпечує одержання оптимальних за складом шлаків. У більшості випадків склад шлаків, що утворюються, потрібно коригувати. Коригування складу шлаку з метою наближення його до оптимального проводять введенням у вихідну шихту відповідних флюсів - мінеральних домішок. Якщо оптимальний склад шлаків досягається без додавання флюсів, то перероблювані шихта і шлак, що утворюються, називаються самоплавкими.
Основними компонентами шлаків кольорової металургії є SiО2, FеО і СаО. Сумарний вміст цих трьох оксидів звичайно становить від 70 до 90-95%. Концентрація СаО рідко перевищує 6-8%. Отже, у більшості випадків ми маємо справу із залізосилікатними розплавами. У металургійних шлаках залежно від складу перероблюваної сировини і застосовуваної технології можуть також бути наявними Аl2О3, МgО, Fе3О4, ZnО та деякі інші оксиди.
До найважливіших фізико-хімічних властивостей жужільних розплавів, що впливають на показники плавки, відносять плавкість (температура плавлення), щільність, розчинність у шлаках продукту, що містить метал і поверхневі властивості металургійних розплавів, що контактують.
Штейни є проміжними продуктами пірометалургійної переробки мідних, нікелевих і частково свинцевих руд і концентратів. Вони являють собою сплав сульфідів важких кольорових металів (міді, нікелю, цинку, свинцю та ін.) із сульфідом заліза, у якому розчинені домішки. На практиці у кольоровій металургії одержують мідні, мідно-нікелеві, нікелеві і поліметалічні штейни. Вони утворюються в рідкому стані і практично не змішуються з рідкими шлаками, що дозволяє розділяти їх простим відстоюванням.
Гази і пил також належать до обов'язкових продуктів пірометалургійних процесів. Як, правило, ці два продукти видаляться з печей разом.
Металургійні вихідні гази можна класифікувати на технологічні, що утворюються за рахунок перебігу хімічних реакцій між компонентами перероблюваної сировини, і топкові, що є продуктами спалювання палива. Склад і кількість газів, що відходять, цілком визначаються типом перероблюваної сировини і видом застосовуваного металургійного процесу.
Основними можливими компонентами технологічних газів кольорової металургії є сірчаний ангідрид (SО3), діоксид і оксид вуглецю (СО2 і СО відповідно), пари води (Н2О). В окремих металургійних процесах можливе виділення газоподібного хлору, хлоридів, миш'якових та інших хімічних сполук. При спалюванні палива переважно утворяться СО2, СО і Н2О. Крім того, у газах обов'язково будуть наявні азот (N2) і вільний кисень (О2), які надходять із дуттям і за рахунок підсосів повітря. У більшості випадків вихідні гази залишають металургійний агрегат нагрітими до 800-1300°С.
Комплексна переробка вихідних газів передбачає:
1) використання цінних компонентів, наприклад SО3, для виробництва сірчаної кислоти, елементарної сірки або рідкого сірчаного ангідриду;
2) використання фізичної теплоти газів для одержання пари, гарячої води, підготовки повітря (дуття) і т. ін.;
3) використання горючих складових (СО і Н2) як підсобне паливо;
4) знешкодження газів з метою охорони навколишньої природи. Пил, що утворюється в металургійних процесах, умовно можна класифікувати на грубий і тонкий.
Утворення грубого пилу пов'язане з впливом газового потоку на дрібні частинки перероблюваної шихти або продукту металургійної переробки. Крупність частинок пилу і його кількість визначаються швидкістю газового потоку і крупністю перероблюваного матеріалу. Звичайно грубий пил має форму уламків (неправильних багатогранників); розміри частинок цього пилу становлять від 3-10 мкм до декількох міліметрів. Хімічний склад грубого пилу у більшості випадків ідентичний складу вихідного матеріалу, з якого він утворився. Звичайно грубий пил повертають в обіг або об'єднують із продуктом даного процесу.
Тонкий пил утворюється переважно за рахунок сублімації легколетких компонентів. Пари, що утворюються при цьому, несуться газовим потоком і при подальшому охолодженні газів конденсуються з утворенням твердих частинок або рідких крапель. Розмір частинок тонкого пилу, названого у кольоровій металургії перегоном, у момент утворення становить десяті частки мікрометра. Надалі можливе утворення більш великих включень за рахунок коагуляції дрібних частинок.
За хімічним складом перегони різко відрізняються від вихідного матеріалу - вони збагачені леткими компонентами, наприклад, цинком, кадмієм, свинцем, германієм, індієм та іншими рідкісними і розсіяними елементами. Перегони є цінною сировиною для вилучення цих елементів, тому повинні обов'язково піддаватися подальшій самостійній переробці.
Увесь пил, що утворюється в металургійних процесах, підлягає уловлюванню, що забезпечує використання цінних компонентів, які містяться в них, і запобігає забрудненню навколишнього середовища.
Основними продуктами гідрометалургійних процесів є розчини і кеки. Розчинами називають продукти процесу вилуджування (розчинення), у яких розчинена речовина знаходиться у стані молекулярного роздрібнення. Це робить їх дуже стійкими системами, які не розділяються при тривалому стоянні.
Найважливішою технологічною характеристикою розчинів є їх концентрація, що виражає відносну кількість будь-якого складника розчину, що знаходиться в розчиненому стані. У практичній металургії концентрацію розчиненої речовини найчастіше виражають у відсотках за масою або відношенням її вмісту до обсягу розчину у грамах на літр або кілограмах на кубічний метр.
Кеки становлять тверді порошкоподібні матеріали. За природою утворення розрізняють два види кеків:
1) нерозчинені залишки вилуженого матеріалу. Наприклад, цинкові кеки від вилуджування обпалених цинкових концентратів розчинами сірчаної кислоти. Цинкові кеки містять порожню породу вихідного концентрату, нерозчинні сполуки цинку й інших цінних компонентів;
2) продукти (осади) цементаційного, хімічного або гідролітичного осадження розчинених металів у вільному металевому стані або у формі нерозчинних хімічних сполук. До таких кеків, зокрема, відносять кадмієві кеки цинкового виробництва, що містять кадмій, цинк і мідь у вигляді металевих порошків, а також кобальтові кеки нікелевого виробництва, у яких кобальт знаходиться у формі гідроксиду Са(ОН)3.
Іншими, дуже численними різновидами продуктів різноманітних металургійних процесів є окатиші, агломерати, спіки, сплави і конверторні шлаки.