Глава V металлургия меди

Медь является наиболее ценным техническим металлом, который исполь­зуют в чистом виде в электротехнической промышленности и в виде сплавов с другими элементами в машиностроительной промышленности. Металлур­гия меди является наиболее старой отраслью промышленности. В последние годы широкое развитие получила переработка комплексных медных руд, содержащих, кроме меди, и другие ценные элементы.

Получение меди в современной практике ведут двумя способами: пирометаллургическим и гидрометаллургическим.

§ 25. Медные руды и их обогащение

Медь встречается в природе в виде сульфидных соединений, окислен­ных соединений и самородной чистой меди.

Наибольшее значение имеют сульфидные руды, так как до 80% всей добываемой в СССР меди получают из этих руд и только 15% меди добы­вают из окисленных руд и примерно 5% — из самородной меди.

Сульфидные руды (медистые пириты) с содержанием 60—90% пирита FeS₂ и 1—3% меди перерабатывают методом плавки в шахтных печах с извлечением элементарной серы. Богатые колчеданные руды с со­держанием 3% меди и выше и небольшим содержанием цинка, свинца и никеля перерабатывают методом непосредственной переплавки. Руды со средним содержанием меди 1—2% и все комплексные руды, содержащие цинк, свинец, никель и другие металлы, перед плавкой предварительно обогащают, равно как и медные руды с содержанием меди менее 1 %.

Окисленные медные руды с содержанием меди 3—5% и больше подвергают непосредственной плавке. Бедные окисленные руды с 1—2% и менее меди перерабатывают гидрометаллургическим способом (выщела­чиванием).

Руды самородной меди подвергают обогащению и плавке или гидро­металлургической обработке вместе с другими материалами.

В современной прак­тике для обогащения и разделения руд цветных металлов широко приме­няют флотационный спо­соб. Руду для обогащения флотационным способом подвергают дроблению и размолу до зерен разме­ром 0,05—0,5 мм.

Флотационное обогаще­ние основано на том, что не все составные части руды одинаково хорошо смачиваются водой. По­этому те частицы руды, которые лучше смачиваются другими жидкостями, могут быть отделены от пустой пароды.

Фиг. 27. Схема обжига руды в кипящем слое:

/ — транспортер; 2 — питательный бункер;

3 — дозатор; 4 — камера 5 — под;

6 — воздушная коробка; 7 — пылеуловитель.

Несмачивающиеся ча­стицы руды вместе с пузырьками воздуха поднимаются вверх в виде пены. Для лучшего образования пены применяют разные масла и другие вещества. Эти масла и химические вещества должны образовывать на по­верхности частиц пленки, которые с воздухом переходят в пену.

Создавая во время флотации определенные условия, всю рудную породу можно разделить на ее составные части. Этот процесс осуществляют на флотационных машинах.

Флотационный метод позволяет использовать для промышленных целей бедные руды. Богатые медные концентраты, полученные флотацией, со­держат 15—30% меди.

Многосернистые богатые руды и многосернистые концентраты подвер­гают обжигу. На современных заводах этот процесс ведут в многоподо­вых вертикальных печах или производят обжиг в кипящем слое.

На фиг. 27 показана схема обжига руды в кипящем слое. Руду до обжига размалывают в порошок и транспортером 1 подают в питающий бункер 2, откуда через дозирующий аппарат 3 руда поступает в камеру 4, в этой ка­мере она нагревается до температуры, при которой идут реакции окисления железа и серы.

Дальнейшее нагревание руды происходит за счет внутреннего тепла от химических реакций. Воздух для окисления железа и серы подается снизу через воздушную коробку 6, затем в отверстия через под 5 и все время перемешивает порошкообразную руду, которая «кипит». После корот­кого пребывания в камере руда обжигается, а затем удаляется из камеры в виде огарка, используемого в металлургическом процессе. Отходящие газы очищаются от пыли в пылеуловителях 7 и для дальнейшего исполь­зования поступают на сернокислотный завод.

При обжиге руды при 600—700° удаляется избыток серы и образуются окислы железа. Образующиеся сернистые газы улавливают и используют для производства серной кислоты.

Руды после обогащения или обжига поступают в плавку для пригото­вления сплава сульфидов меди и железа с незначительным содержанием сульфидов других металлов. Эти расплавы называют медными штейнами.