Производство меди

Медь получают главным образом пирометаллургическим способом. Пирометаллургия — это совокупность металлургических процессов, протекающих при высоких температурах. Производство меди из медных руд включает в себя их обогащение, обжиг, плавку на полупродукт — штейн, выплавку из штейна черновой меди (конвертирование) и ее очистку от примесей (рафинирование).

Для производства меди применяют медные руды, содержащие 3...5 % Cu, а также отходы меди и ее сплавов. В рудах медь обычно находится в виде сернистых соединений (CuFeS2, Cu2S, CuS), оксидов (Cu2O, CuO) или гидрокарбонатов (СuСО3, Cu(OH)2, 2СиСО3*Cu(OH)2). Перед плавкой медные руды обогащают и получают концентрат. Для уменьшения содержания серы в концентрате его подвергают окислительному обжигу при температуре 750...800 °C. Полученный концентрат переплавляют в отражательных или электрических печах. При температуре 1250...1300 °C восстанавливаются оксид меди (CuO) и высшие оксиды железа. Затем оксид меди (Cu2O) реагирует с FeS, образуя Cu2S. Сульфиды меди и железа сплавляются и образуют штейн, а расплавленные силикаты железа растворяют другие оксиды и образуют шлак. Далее расплавленный медный штейн заливают в конверторы, продувают воздухом (конвертируют) для окисления сульфидов меди и железа и получения черновой меди.

Черновая медь содержит 98,4...99,4 % Cu и небольшое количество примесей. Эту медь разливают в изложницы.

Черновую медь рафинируют для удаления вредных примесей и газов. Сначала производят огневое рафинирование в отражательных печах. Примеси S, Fe, Ni, As, Sb и другие окисляют кислородом воздуха, подаваемым по стальным трубкам, которые погружены в расплавленную черновую медь. Затем удаляют газы, для чего снимают шлак и погружают в медь сырое дерево.

Пары воды перемешивают медь и способствуют удалению SO2 и других газов. При этом медь окисляется, и для освобождения меди от Cu2O ванну с жидкой медью покрывают древесным углем и погружают в нее деревянные жерди. При сухой перегонке древесины, погруженной в медь, образуются углеводороды, которые восстанавливают Cu2O.

После огневого рафинирования получают медь чистотой 99,0...99,5 %. Из нее отливают чушки для выплавки сплавов меди (бронзы и латуни) или плиты для электролитического рафинирования.

Электролитическое рафинирование проводят для получения чистой от примесей меди (99,5 % Cu). Электролиз ведут в ваннах, покрытых изнутри винипластом или свинцом. Аноды изготовляют из меди, полученной после огневого рафинирования, а катоды — из листов технически чистой меди. Электролитом служит водный раствор Q1SO4 (10...16 %) и H2SO4 (10...16 %). При пропускании постоянного тока анод растворяется, медь переходит в раствор, а на катодах разряжаются ионы меди:



Примеси (мышьяк, сурьма, висмут и др.) осаждаются на дно ванны, их удаляют и перерабатывают для извлечения этих металлов. Катоды выгружают, промывают и переплавляют в электропечах.