Получение меди

Медь редко встречается в природе в виде самородной металлической меди. Она входит в состав руд в виде сульфидных или окисных соединений. Медные руды обычно содержат 1—5% меди и подразделяются на сульфидные и окисные.

В сульфидных рудах медь может находиться в соединениях CuFeS2 (халькопирит), 5Cu3FeS*Fe2S3 (борнит), CuS (ковенлин) и Cu2S (халькозин).

В окисленных рудах медь находится в соединениях Cu2O (куприт), CuCO3*Cu(OH)2 (малахит), 2CuCО3Cu(ОH)2 (азурит) и CuSiO3*2Н2О (хризоккола) и др.

В рудах с самородной медью последняя находится в свободном виде.

Сульфидные руды являются основными исходными материалами для получения меди. В России из этих руд получают до 80% меди. Руды обычно, кроме меди, содержат цинк, свинец, никель и другие металлы. Богатые руды с содержанием меди 3% и выше подвергают непосредственной переплавке, а с меньшим содержанием меди подвергают обогащению.

Окисленные медные руды с высоким содержанием меди (3— 5% и больше) переплавляют, а с содержанием до 3% меди перерабатывают гидрометаллургическим способом. Из окисленных руд добывают до 15% меди. Самородной меди из руд получают до 5%. Руды, содержащие самородную медь, также подвергают обогащению, плавке или гидрометаллургической обработке.

Обогащение руд производят методом флотации. Флотация основана на способности некоторых тонкоизмельченных минералов, содержащих металл, смачиваться маслом (реагентами) и всплывать на поверхность водяной ванны под влиянием пузырьков пропускаемого через ванну воздуха. Минералы пустой породы такими свойствами не обладают, они осаждаются на дно ванны и таким образом отделяются от металлической составляющей руды.

Для флотации руду подвергают дроблению и размолу для получения зерна размером до 0,5 мм. Флотацию производят на флотационных машинах (рис. 14), представляющих собой ванны, наполненные водой с добавкой реагента, через дно которых пропускают воздух. В качестве реагентов используются масла, получаемые при перегонке нефти или пихтового масла. Частицы руды, содержащие металл, покрываются тонким слоем масла и под воздействием воздуха поднимаются вверх и собираются в виде пены, представляющей собой медный концентрат. Пустая порода смачивается водой и осаждается на дно ванны; ее периодически удаляют. В концентрат переходит 85—90% меди от общего содержания ее в руде. Медные концентраты, полученные флотацией, содержат от 15 до 30% меди и больше.

Концентрат и многосернистые, богатые по содержанию медные руды подвергают обжигу. Целью обжига является удаление влаги, окисление части сульфидов, т. е. снижение содержания серы до необходимых пределов.

Процесс обжига ведут в многоподовых печах шахтного типа или в кипящем слое.

Многоподовые печи (рис. 15) работают по принципу противотока. Сверху загружают концентрат или руду, снизу подают продукты горения, а через пустотелый вал воздух — концентрат или руда нагреваются в печи до 800—850° С. При этой температуре, кроме удаления влаги, окисляется избыток серы образуются окислы железа и меди по реакции

Сернистые газы улавливают для производства серной кислоты. Обжиг руды в кипящем слое производят по схеме, приведенной на рис. 16. Для обжига измельченную руду подают транспортером 1 в питающий бункер 2, откуда через дозатор 3 руда поступает в камеру 4, имеющую в поду 5 отверстия (фурмы) для подачи воздуха, поступающего по воздухопроводу в воздушную коробку 6. При подаче воздуха порошкообразная руда перемешивается — "кипит" вследствие воздействия потоков воздуха, образования и выделения сернистого газа за счет окисления серы, содержащейся в сульфидах железа и меди. Отходящие газы из камеры поступают в пылеуловитель 7, где очищаются от пыли и направляются для получения серной кислоты. Температура в камере поддерживается в пределах 600—700° С; при таком режиме в процессе обжига получают окисленное железо, часть окисленной меди, сульфиды меди и других металлов. Концентраты руды после обогащения и обжига поступают на плавку для получения штейна.