Нахождение в природе

Содержание в земной коре составляет:

Содержание элементов в земной коре	Cu	Ag	Au
Массовая доля, %	6,8  10–2	8  10–4	4  10–5

Медь преимущественно находится в земной коре в форме сульфидных руд. Наиболее важными минералами меди являются: халькопирит , халькозин (медный блеск) , куприт , ковеллин , малахит . Редко встречается самородная медь. Наиболее крупные медные самородки имеют массу в сотни килограмм.

Самородное серебро также встречается редко. Серебро находится преимущественно в форме сульфидных минералов: – аргентит или «серебряный блеск» и др.

Золото встречается преимущественно в самородном состоянии (95%) в виде вкраплений в кварц. Редко встречаются золотые самородки массой до десятка килограммов. Продуктом разрушения таких пород является золотоносный песок. Известные природные минералы золота: – калаверит, – ауростибит.

Получение

Медь используется с древних времен, поэтому богатые месторождения меди в основном выработаны. Приходится извлекать медь из бедных руд. Рентабельной является переработка руды, содержащей 0,2% меди (обычно содержание меди в руде 2%). Основными примесями медных руд являются: кварц SiO₂, силикаты, а также соединения железа (FeS₂). Необходимость отделения большого количества примесей осложняет производство меди.

В промышленности медь получают:

Применяется несколько вариантов пирометаллургического производства меди. В распро­страненном методе концентрат руды после обогащения с добавкой флюса SiO₂ подвергают окис­лительной плавке в отражательной печи при нагревании факелом горящего газа или при сжигании угольной пыли (температура 1400 С). При этом происходят следующие про­цессы: окисление значительной части связанной с железом серы до SO₂ (который направляют на получение серной кислоты), переход Fe²⁺ в шлак , разложение FeS₂ на FeS и серу (которая окисляется до SO₂). Heокисленными остаются Cu₂S и некоторое количество FeS.

В результате в печи образуются два жидких слоя – сверху более легкий шлак, а внизу – расплав, состоящий из FeS и Cu₂S (штейн). Шлак сливают, а жидкий штейн переливают в конвертер, который добавляют флюс и вдувают воздух. Конвертер для выплавки меди аналогичен используемому для получения стали, только воздух в него подается сбоку (при подаче воздуха снизу медь сильно охлаждается и затвердевает). В конвертере сульфид железа превращается в оксид, который переходит в шлак. Сульфид меди Cu₂S частично окисляется до оксида Cu₂O, а затем восстанавливается до металлической меди:

Шлак сливают, затем выливают медь. Получаемая черновая медь, содержащая до 90,95% меди, подвергается дальнейшей электролитической очистке с использованием в качестве электролита подкисленного раствора медного купороса. Электролиз: аноды – пластины из ме­ди, подвергаемой очистке, катоды – тонкие листы чистой меди; электро­лит – подкисленный раствор медного купороса, предотвращающей образование у катода основных солей.

На аноде черновая медь растворяется, а на катоде снова выделяется. Содержащиеся в исходной меди примеси частично переходят в раствор (металлы, стоящие до Си в ряду стандартных потенциалов), частично выпа­дают в виде шлама на дно ванны. Шлам содержит Ag, Au, платиновые металлы, Se, Те, As. Стоимость получаемых из шлама благородных металлов вполне окупает затраты на проведение электролиза. Образующаяся на катоде «электролитическая медь» имеет высокую чистоту до 99,99%.

Некоторое количество меди получают из бедных руд гидрометаллургическими методами. Для этого руду обрабатывают растворами, реагирующими с соединениями меди с образованием Cu²⁺. Например, руды, содержащие Cu₂S обрабатывают раствором сульфата железа (III):

Из полученного раствора выделяют металлическую медь действием по­рошкообразного железа или электролитическим методом.

Серебро выделяют из неочищенных металлов меди, свинца и др., в рудах которых всегда содержится примесь серебра. Основный источник – шламы электролитического рафинирования меди. Для отделения серебра от других металлов шламы сначала обрабатывают горячей разбавленной серной кислотой, а затем нагревают с оксидом кальция или кремнеземом.

Руды, содержащие большое количество серебра, после флотации подвергают прямой обработке. В основе лежит цианидный процесс:

1. растворение металла или сульфида металла в растворе цианида натрия при пропускании через него сжатого воздуха:

2. из отфильтрованного раствора серебро восстанавливают с помощью цинковой пыли:

Самородное золото отделяют от крупных кусков пустой породы путем промывки водой, потому что его плотность (19,3 г/см³) выше плотности песка (2,5 г/см³). Часто промывку совмещают с амальгамным способом выделения золота. Для этого промываемую породу вместе с водой пропускают над медными листами, покры­тыми ртутью; частицы золота, не имеющие на поверхности оксидной пленки мгновенно растворяются в ртути. Из полученной амальгамы (раствор золота в ртути) ртуть удаляют отгонкой.

Широко применяется химический способ извлечения золота из пород обработкой их раствором цианида натрия. При цианировании мелко раздробленную породу обрабатывают разбавленным щелочным раствором цианида натрия (рН = 10 – 11) при непрерывном пропускании воздуха:

Из цианидного раствора золото выделяют с помощью цинковой пыли:

Прим. процесс занимает около 30 часов, общий выход золота 90 – 95%.

Полученное золото отделяют от примесей электролитически, что обеспечивает чистоту 99,99%.