Отримання міді способи, технологія, схема виробництва, методи в промисловості

Особливості мідних руд

Медьсодержащие руди характеризуються як багатоелементні. Найбільш часто зустрічаються сполуки бувають з:

• залізом;
  
• сірої;
• міддю.

У незначній концентрації можуть бути присутніми:

Родовища в усьому світі мають приблизно однаковий набір хімічних елементів в складі руди, відрізняються лише їх процентним співвідношенням. Щоб отримати чистий метал, використовують різні промислові способи. Майже 90% металургійних підприємств використовують однаковий метод виробництва чистої міді - пірометалургічний.

Один з найбільших кар'єрів з видобутку руди приносить 17 мільйонів тонн міді в рік

Схема цього процесу дозволяє також отримувати метал з вторинної сировини, що для промисловості є істотним плюсом. Оскільки родовища відносяться до групі не заповнюваних - запаси з кожним роком зменшуються, руди бідніють, а їх видобуток і виробництво стає дорогим. Це, в кінцевому рахунку, впливає на ціну металу на міжнародному ринку. Крім пірометалургійного методу, існують ще способи:

• гідрометалургійний;
• метод вогневого рафінування.

Стадії пірометалургійного виробництва міді

Загальні способи отримання металу з руди

Промислове отримання міді з використанням пірометалургійного способу має переваги перед іншими методами:

збагачення

Схема збагачення руди

На першому етапі виробництва необхідно підготувати руду, яку доставляють на збагачувальні комбінати прямо з кар'єру або шахти. Часто зустрічаються великі шматки породи, які попередньо потрібно подрібнити.

Відбувається це у величезних дробильних агрегатах. Після дроблення виходить однорідна маса, з фракцією до 150 мм. Технологія попереднього збагачення:

• у велику ємність засипається сировину і заливається водою;
• потім додається кисень під тиском, щоб утворилася піна;
• частинки металу прилипають до бульбашок і піднімаються наверх, а пуста порода осідає на дні;
• далі, мідний концентрат відправляється на випал.

Випал руди для зниження рівня сірки

Цей етап можна опустити, якщо порода багата і містить після збагачення 25-35% міді, його використовують тільки для бідних руд.

Плавка на штейн

Технологія плавки на штейн дозволяє отримати чорнову мідь, яка різниться за марками: від МЧ1 - найчистіша до МЧ6 (містить до 96% чистого металу). В ході процесу плавки, сировину занурюється в спеціальну піч, в якій температура піднімається до 1450 о С.

Технологія переробки мідної руди і отримання чорної міді

Після розплавлення маси вона продувається стисненим киснем в конвертерах. Вони мають горизонтальний вид, а дуття здійснюється через бічний отвір. В результаті продувки сульфіди заліза і сірки окислюються і перетворюються на шлак. Тепло в конвертері утворюється за рахунок протікання розпеченій маси, він додатково не нагрівається. Температура при цьому становить 1300 про С.

Загальна схема виплавки міді

На виході з конвертера отримують чорновий склад, який містить до 0,04% заліза і 0,1% сірки, а також до 0,5% інших металів:

Такий чорновий метал відливається в злитки масою до 1200 кг. Це так звана анодна мідь. Багато виробників зупиняються на цьому етапі, реалізують такі злитки. Але оскільки часто виробництво міді супроводжується видобутком дорогоцінних металів, які містяться в руді, то на збагачувальних комбінатах використовується технологія рафінування чорнового сплаву. При цьому виділяються і зберігаються інші метали.

Рафінування з використанням катодного міді

Технологія отримання рафінованої міді досить проста. Її принцип використовують навіть для чищення мідних монет від оксидів в домашніх умовах. Схема виробництва виглядає наступним чином:

Злитки рафінованої міді

Для того, щоб процес отримання рафінованої міді протікав швидше, анодні злитки повинні бути не більше 360 кг.

Весь процес електролізу протікає протягом 20-28 діб. За цей період виймають катодний мідь до 3-4 разів. Вага пластин виходить до 150 кг.

Як це робиться: видобуток міді

В процесі рафінування, на катодного міді можуть утворюватися дендрити - нарости, які скорочують відстань до анода. В результаті чого знижується швидкість і ефективність реакції. Тому, при виникненні дендритів, їх негайно видаляють.

Технологія гідрометалургійного виробництва міді

Мідна руда також може містити золото

Цей спосіб не отримав широкого поширення, оскільки, при цьому можна втратити дорогоцінні метали, що містяться в мідної руди.

Його використання виправдано, коли порода бідна - містить менше 0,3% червоного металу.

Як отримати мідь гідрометалургійним способом?

Спочатку порода подрібнюється до дрібної фракції. Потім міститься в лужний склад. Найчастіше використовують розчини сірчаної кислоти або аміаку. Під час реакції мідь витісняється залізом.

Цементація міді залізом

Що залишилися після вилуговування розчини солей міді проходять подальшу обробку - цементацию:

Технологія вогневого рафінування чорнової міді

Цей спосіб отримання чистої міді використовується, коли вихідна сировина - мідний брухт.

Процес протікає в спеціальних відбивних печах, які топляться вугіллям або нафтою. Розтоплена маса наповнює ванну, в яку вдувають повітря по залізним трубам:

• діаметр труб - до 19 мм;
• тиск повітря - до 2,5 атм;
• ємність печі - до 250 кг.

В процесі рафінування окислюється мідне сировину, вигорає сірка, потім метали. Оксиди не розчиняються в рідкому міді, а спливають на поверхню. Щоб їх видалити, використовується кварц, який поміщається в ванну ще до початку процесу рафінування і розміщується вздовж стінок.

Якщо в металобрухті присутній нікель, миш'як або сурма, то технологія ускладнюється. Відсоток вмісту нікелю в рафінованої міді можна знизити лише до рівня 0,35%. Але якщо присутні інші компоненти (миш'як і сурма), то утворюється нікелева «слюдка», яка розчиняється в міді, і її видалити не вийде.

Увага! Болі в суглобах!