Виробництво міді

Мідь в природі знаходиться у вигляді сірчистих з'єднань , оксидів , гідрокарбонатів , вуглекислих з'єднань у складі сульфідних руд і самородної металевої міді.

Найбільш поширені руди - мідний колчедан і мідний блиск, що містять 1...2% міді.

90% Первинній міді отримують пірометалургічним способом, 10% - гідрометалургійним.

Гідрометалургійний спосіб - отримання міді шляхом її вилуговування слабким розчином сірчаної кислоти і подальшого виділення металевої міді з розчину.

Отримання міді пірометалургічним способом складається зі збагачення, випалення, плавки на штейн, продування в конвертері, рафінування.

Збагачення мідних руд робиться методом флотації і окислювального випалення.

Метод флотації заснований на використанні різної змочуваності мідьвмісних часток і порожньої породи. Дозволяє отримувати мідний концентрат, що містить 10…35% міді.

Мідні руди і концентрати, що містять великі кількості сірки, піддаються окислювальному випаленню. В процесі нагріву концентрату або руди до 700…800 ⁰C у присутності кисню повітря сульфіди окислюються і зміст сірки знижується майже удвічі проти початкового. Обпалюють тільки бідні (зі змістом міді 8...25%) концентрати, а багаті (25…35% міді) плавлять без випалення.

Після випалення руда і мідний концентрат піддаються плавці на штейн, що є сплавом, що містить сульфіди міді і заліза . Штейн містить 20…50% міді, 20...40% залоза, 22…25% сірки, близько 8% кисню і домішки нікелю, цинку, свинцю, золота, срібла. Найчастіше плавка робиться в полум'яних відбивних печах. Температура в зоні плавки 1450 ⁰C.

Отриманий мідний штейн, з метою окислення сульфідів і заліза, піддають продуванню стислим повітрям в горизонтальних конвертерах з бічним дуттям. Оксиди, що утворюються, переводять в шлак, а сірку - в . Тепло в конвертері виділяється за рахунок протікання хімічних реакцій без подачі палива. Температура в конвертері складає 1200...1300 ⁰C. Таким чином, в конвертері отримують чорнову мідь, що містить 98,4...99,4% міді, 0,01…0,04% залоза, 0,02...0,1% сірки і невелика кількість нікелю, олова, сурми, срібла, золота. Цю мідь зливають в ківш і розливають в сталеві виливниці або на розливній машині.

Чорнову мідь рафінують для видалення шкідливих домішок, проводять вогневе, а потім електролітичне рафінування.

Суть вогневого рафінування чорнової міді полягає в окисленні домішок, що мають більшу спорідненість до кисню, ніж мідь, видаленні їх з газами і перекладі в шлак. Після вогневого рафінування отримують мідь чистотою 99…99,5%. Її розливають у виливниці і отримують чушки для подальшої виплавки сплавів (бронзи і латуні) або зливки для електролітичного рафінування.

Електролітичне рафінування проводять для отримання чистої від домішок міді (99,95% ).

Електроліз проводять у ваннах, де анод виготовляють з міді вогневого рафінування, а катод - з тонких листів чистої міді. Електролітом служить водний розчин (10…16%) і (10...16%).

При пропусканні постійного струму анод розчиняється, мідь переходить в розчин, а на катодах розряджаються іони міді, осідаючи на них шаром чистої міді.

Домішки осідають на дно ванни у вигляді шлаку, який йде на переробку з метою витягання металів.

Катоди вивантажують через 5…12 днів, коли їх маса досягне 60...90 кг Їх ретельно промивають, а потім переплавляють в електропечах.

Мідь по чистоті підрозділяється на марки: М0 (99,95% Cu), М1 (99,9%), М2 (99,7%), М3 (99,5%), М4 (99%).