Производство меди и алюминия

Производство меди

Медь является ценнейшим материалом во многих отраслях промышленности. Ее высокая электропроводность (электросопротивление меди составляет 1,7 • КГ6 Ом • см, а, например, железа 9,8 • КГ6 Ом • см) обусловливает ее широкое применение в электротехнике. Медь является основой таких сплавов, как латунь и бронза.

Медь отличается:

  • • высокой пластичностью;
  • • высокой электропроводностью;
  • • высокой теплопроводностью;
  • • малой окисляемостью.

По химическим свойствам медь близка к серебру и золоту, которые не окисляются на воздухе, поэтому относятся к благородным металлам. Медь окисляется слабо, поэтому ее называют полублагородным металлом.

Температура плавления меди 1083 °С, плотность при температуре 20 °С — 8900 кг/м3. В земной коре меди содержится всего 0,01 %, в то же время она не является рассеянным металлом и концентрируется в медных рудах (до 5 %).

Медные руды бывают двух видов: сульфидные (80 % всех мировых запасов) и окисленные. Содержание меди в промышленных рудах составляет в среднем от 1 до 3 %. Сначала руду подвергают обогащению, т. е. отделяют пустые породы: кварц, бо-рит, алюмосиликаты, кальцит. Обогащение выполняют методом флотации: к дробленой руде добавляют маслянистые вещества, которые покрывают крупинки сульфида меди пленкой, в результате они всплывают на поверхность воды во флотационной машине, а пустая порода осаждается на дно.

Из полученного сульфидно-медного концентрата выплавляют медь, используя пирометаллургический способ, при котором расплавляется вся масса материала. Медь концентрируется в сульфидном расплаве (штейне), а окислы образуют шлак. Штейн отделяют от шлака путем отстаивания.

На современных заводах плавку выполняют в отражательных или электрических печах. В отражательных печах рабочее пространство вытянуто в горизонтальном направлении; площадь подачи 300 м2 и более. Необходимую для плавления теплоту получают сжиганием углеродистого топлива (газа, мазута, угольной пыли) в газовом пространстве над поверхностью ванны. В электрических печах через расплавленный шлак пропускают электрический ток (напряжение подводится через погруженные в шлак графитовые электроды).

Однако и отражательная, и электрическая плавки, основанные на использовании внешних источников теплоты, несовершенны. Сульфиды, составляющие основную массу медных концентратов, обладают высокой теплотворной способностью. Поэтому все чаще применяют такие методы плавки, в которых используется теплота сжигания сульфидов (окислитель — подогретый воздух, воздух, обогащенный кислородом, технический кислород). Мелкие, предварительно высушенные сульфидные концентраты вдувают струей кислорода или воздуха в раскаленную до высокой температуры печь. Частицы горят во взвешенном состоянии (кислородно-взвешенная плавка). Богатые кусковые сульфидные руды (2—3 % Си) с высоким содержанием серы (35—42 % 5) используются при плавке в шахтных печах (печи с вертикальным расположением рабочего пространства). При одном из видов шахтной плавки (медно-серная плавка) в шихту добавляют мелкий кокс, восстановляющий в верхних слоях печи Б02 до элементарной серы. При этом медь также концентрируется в штейне. Жидкий штейн (в основном Си28 и Бе8) заливают в конвертер, который представляет собой цилиндрический резервуар из листовой стали, выложенный изнутри магнезитовым кирпичом. Конвертер имеет боковой ряд фурм для вдувания воздуха и устройство для поворота вокруг оси. Через слой штейна продувают сжатый воздух. Конвертирование штейнов имеет две стадии. Сначала окисляется сульфид железа, и для связывания окислов железа в конвертер добавляют кварц; образуется конвертерный шлак. Затем окисляется сульфид меди с образованием металлической меди (черновой) и 802. Черновую медь разливают в формы. Слитки (а иногда расплавленную черновую медь) с целью извлечения ценных металлов (Аи, А§, 8е, Бе, Ей и др.) и удаления вредных примесей направляют на огневое рафинирование.

Огневое рафинирование производят в отражательных печах для удаления железа, серы и прочих примесей. Для этого черновую медь расплавляют, окисляют имеющиеся примеси, удаляют растворенные газы и раскисляют медь.

Другой способ рафинирования меди — электролитический. Для этого слитки черновой меди подвешивают в ванне с раствором медного купороса, подкисленным серной кислотой, они служат анодом. При пропускании тока аноды растворяются, а чистая медь откладывается на катодах — тонких медных листах, которые получают методом электролиза в специальных матричных ваннах. Полученную медь промывают водой и переплавляют. Благородные металлы, селен, теллур и другие спутники меди концентрируются в анодном шламе. Оттуда их извлекают специальной переработкой.

Широко используются и гидрометаллургические способы получения меди, как правило из бедных окисленных и самородных руд. Они основаны на избирательном растворении медьсодержащих минералов в слабых растворах Н2804 или аммиака. Из раствора медь осаждают химическим способом либо выделяют электролизом с нерастворимыми анодами.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >