Андрей Смирнов
Время чтения: ~22 мин.
Просмотров: 0

Правильная последовательность производства меди

Выплавка медного штейна

Медный штейн, состоящий в основном из сульфидов меди и железа (Cu2
S+FeS=80-90%) и других сульфидов, а также окислов железа, кремния, алюминия и кальция, выплавляют в печах различного типа.

Комплексные руды, содержащие золото, серебро, селен и теллур, целесообразно обогащать так, чтобы в концентрат была переведена не только медь, но и эти металлы. Концентрат переплавляют в штейн в отражательных или электрических печах.

Сернистые, чисто медные руды целесообразно перерабатывать в шахтных печах.

При высоком содержании серы в рудах целесообразно применять так называемый процесс медно-серной плавки в шахтной печи с улавливанием газов и извлечением из них элементарной серы.

В печь загружают медную руду, известняк, кокс и оборотные продукты. Загрузку ведут отдельными порциями сырых материалов и кокса.

В верхних горизонтах шахты создается восстановительная среда, а в нижней части печи – окислительная. Нижние слои шихты плавятся, и она постепенно опускается вниз навстречу потоку горячих газов. Температура у фурм достигается 1500
С на верху печи она равна примерно 450
С.

Столь высокая температура отходящих газов необходима для того, чтобы обеспечить возможность из очистки от пыли до начала конденсации паров серы.

В нижней части печи, главным образом у фурм, протекают следующие основные процессы:

а) Сжигание углерода кокса

C + O2
= CO2

б) Сжигание серы сернистого железа

2FeS + 3O2
= 2 FeO + 2SO2

в) Образование силиката железа

2 FeO + SiO2
= (FeO)2
× SiO2

Газы, содержащие CO2
, SO2
, избыток кислорода и азот, проходят вверх через столб шихты. На этом пути газов происходит теплообмен между шихтой и ними, а также взаимодействие CO2
с углеродом шихты. При высоких температурах CO2
и SO2
восстанавливаются углеродом кокса и при этом образуется окись углерода, сероуглерод и сероокись углерода:

CO2
+ C = 2CO

2SO2
+ 5C = 4CO + CS2

SO2
+ 2C = COS + CO

В верхних горизонтах печи пирит разлагается по реакции:

FeS2
= Fe + S2

При температуре около 1000
С плавятся наиболее легкоплавкие эвтектики из FeS и Cu2
S, в результате чего образуется пористая масса.

В порах этой массы расплавленный поток сульфидов встречается с восходящим потоком горячих газов и при этом протекают химические реакции, важнейшие из которых указаны ниже:

а) образование сульфида меди из закиси меди

2Cu2
O + 2FeS + SiO2
= (FeO)2
× SiO2
+ 2Cu2
S;

б) образование силикатов из окислов железа

3Fe2
O3
+ FeS + 3,5SiO2
= 3,5(2FeO × SiO2
) + SO2
;

3Fe3
O4
+ FeS + 5SiO2
= 5(2FeO × SiO2
) + SO2
;

в) разложение CaCO3
и образование силиката извести

CaCO3
+ SiO2
= CaO × SiO2
+ CO2
;

г) восстановление сернистого газа до элементарной серы

SO2
+ C = CO2
+ ½ S2

В результате плавки получаются штейн, содержащий 8-15% Cu, шлак состоящий в основном из силикатов железа и извести, колошниковый газ, содержащий S2
, COS, H2
S, и CO2
. Из газа сначала осажают пыль, затем из него извлекают серу (до 80% S)

Чтобы повысить содержание меди в штейне, его подвергают сократительной плавке. Плавку осуществляют в таких же шахтных печах. Штейн загружают кусками размером 30-100 мм вместе с кварцевым флюсом, известняком и коксом. Расход кокса составляет 7-8% от массы шихты. В результате получают обогащенный медью штейн (25-40% Cu) и шлак (0,4-0,8% Cu).

Температура плавления переплавки концентратов, как уже упоминалось, применяют отражательные и электрические печи. Иногда обжиговые печи располагают непосредственно над площадкой отражательных печей с тем, чтобы не охлаждать обожженные концентраты и использовать их тепло.

По мере нагревания шихты в печи протекают следующие реакции восстановления окиси меди и высших оксидов железа:

6CuO + FeS = 3Cu2
O + SO2
+ FeO;

FeS + 3Fe3
O4
+ 5SiO2
= 5(2FeO × SiO2
) + SO2

В результате реакции образующейся закиси меди Cu2
O с FeS получается Cu2
S:

Cu2
O + FeS = Cu2
S + FeO

Сульфиды меди и железа, сплавляясь между собой, образуют первичный штейн, а расплавленные силикаты железа, стекая по поверхности откосов, растворяют другие оксиды и образуют шлак.

Благородные металлы (золото и серебро) плохо растворяются в шлаке и практически почти полностью переходят в штейн.

Штейн отражательной плавки на 80-90% (по массе) состоит из сульфидов меди и железа. Штейн содержит, %: 15-55 меди; 15-50 железа; 20-30 серы; 0,5-1,5 SiO2
; 0,5-3,0 Al2
O3
; 0.5-2.0 (CaO + MgO); около 2% Zn и небольшое количество золота и серебра. Шлак состоит в основном из SiO2
, FeO, CaO, Al2
O3
и содержит 0,1-0,5 % меди. Извлечение меди и благородных металлов в штейн достигает 96-99 %.

Месторождения медных руд в мире

Медный карьер Чукикамата в Чили

Медный карьер Чино в США

Уникальные месторождения имеют запасы более 5 млн т меди (Эль-Теньенте, Чукикамата в Чили и др.), очень большие — 1-5 млн т, средние — 0,2-1 млн т и мелкие — менее 0,2 млн т меди. Богатые руды содержат Cu 2,5-3%, рядовые — 1-2,5% и бедные — меньше 0,5%.

Среди промышленных месторождений меди выделяются: магматические, карбонатитовые, скарновые, плутоногенные гидротермальные, вулканогенные гидротермальные, колчеданные и стратиформные типы.

Магматические месторождения представлены сульфидными медно-никелевыми рудами и медно-ванадиевыми комплексными рудами, из которых, кроме меди (содержание 1-2%) и никеля, добывают также кобальт, золото, платину и рассеянные элементы. Нерудные минералы представлены главным образом плагиоклазом и пироксеном.

К таким месторождениям относятся в России: Печенга, Аллареченское, Мончегорское (Кольский полуостров); Талнах, Октябрьское, Норильск (Красноярский край); в Финляндии — Пори; Швеции — Клевая; Канаде — Садбери, Томпсон; США — Стиллуотер и в ЮАР — Бушвельд, Инсизва.

К группе вулканогенных гидротермальных месторождений относятся редкие проявления формаций самородной меди (месторождения озера Верхнего, США). Такие рудопроявления известны в Азербайджане, на Урале, Кольском полуострове, в Казахстане и Горной Шории. Медные и медно-цинковые колчеданные месторождения известны на Урале (Гай, Сибай), в Мугоджарах (Приорское), на Кавказе (Уруп, Кафан), в Турции (Эрганы), на Кипре (Скуршо-Тисса), в Болгарии (Радка), Испании (Рио-Тинто), Норвегии (Леккон), Швеции (Болиден), США (Юнайтед Верде), Канаде (Кидд-Крик), Японии (Бесси) и др. Руды сложены сульфидами железа (на 80-90%) и содержащих S до 40%, Cu 3-5%, Zn 2-4%. Попутно изымают Cd, Se и Te.

Карбонатитовые медные руды очень редки, в них кроме меди содержится магнетит, а породы представлены карбонатами, оливином, апатитом. Представителем карбонатитовых руд является месторождение Палабор (ЮАР). Месторождение комплексное, содержит медь (в среднем 0,68%), железо и фосфатное сырье. Запасы меди оцениваются в 1,5 млн т.

Скарновые месторождения меди — комплексные, в них присутствуют молибден, кобальт, висмут, селен, теллур, железо, свинец, сурьма, мышьяк, никель, олово, вольфрам. Сульфидные минералы в этих рудах имеют неравномерные вкрапления или ассоциированные с эпидотом, кварцем, кальцитом. Эти месторождения известны в Казахстане (Саяк), РФ — на Урале (Турьинская группа), в Западной Сибири (Юлия), США (Клифтон, Бисби), Мексике (Долорес) и др. Содержание меди в них высокое, но неравномерное (1-10%, в среднем 1,5-3%). Руды, кроме меди, содержат Mo, Au, Hg, Co, Bi, Se, Te.

Среди плутогенных гидротермальных месторождений выделяются медно-порфировые и жильные. К первым относятся месторождения крупных скоплений небогатых медных или молибден-медных прожилково-вкрапленных руд штокверкового типа в порфировых интрузиях. Они известны в Казахстане (Коунрад), Узбекистане (Кальмакир), Закавказье (Каджаран), на территории стран бывшей Югославии (Медет, Асарел), Чили (Эль-Теньенте), Перу (Токепала), Панаме (Сьерра-Колорада), США (Бингем-Каньон, Моренси, Мануэль), Канаде (Вэлли-Коппер) и др. Среднее содержание меди в первичных рудах 0,2-0,7%, в зоне повторного обогащения он увеличивается до 1-1,5%. Попутно добывается Мо (0,005-1,05%), Se, Te и Re. Жильные месторождения распространены, но крупные объекты встречаются редко. К ним относятся Чатыркульское и Жайсанское (Казахстан), Рсен и Вирли Бряг (Болгария), Бьютт, Магма (США), Матаамбре и Эль-Кобре (Куба). Рудные жилы при мощности 0,3-10 м. прослеживаются на глубину до 500-600 м. и в длину до 10 км. Содержание меди достигает 4-5%. Попутно добываемые благородные и рассеянные металлы.

К гидротермальным месторождениям относят медно-порфировые, кварц-сульфидные месторождения и месторождения самородной меди.

Из каких руд получают медь

Интересно! Медь очень редко встречается в природе в виде самородков. На сегодняшний день самой крупной такой находкой считается самородок, обнаруженный в Северной Америке на территории США массой 420 тонн.

Существует почти 250 видов меди, но из них всего 20 видов используются в промышленности. Самые распространенные из них:

Халькозин

Соединение минералов с содержанием серы (20%) и меди (80%). Носит название «медный блеск» из-за своего характерного металлического блеска. Руда имеет плотную или зернистую структуру черного или серого оттенка.

Халькопирит

Металл имеет гидротермальное происхождение, встречается в скарнах и грейзенах. Чаще всего входит в состав полиметаллической руды вместе с галенитом и сфалеритом.

Борнит

Распространенный в природе минерал класса сульфидов, один из главных элементов медных руд. Имеет характерный синевато-пурпурный оттенок. Содержит в себе медь (63,33%), железо (11,12%), серу (25,55%) и примеси серебра. Встречается в виде плотных мелкозернистых масс.

Применение.

У меди уникальное сочетание свойств, обеспечившее ей широкое применение, – высокие электро- и теплопроводность, хорошая коррозионная стойкость, высокая пластичность и привлекательный естественный цвет. Более 70% всей потребляемой меди идет на электротехнические изделия, 15% – на элементы строительных конструкций, 5% – на детали машин и механизмов, 4% – на транспортные конструкции и 4% – на другие виды изделий, в том числе на изготовление артиллерийского оружия. Строительная промышленность потребляет около 40% всей производимой меди, электротехника и электроника около 26%, общее машиностроение – около 14%, транспортное машиностроение – около 11%, промышленность товаров широкого потребления – остальные 9%. Кабели, электротехнические шины, трансформаторные обмотки и другие электротехнические изделия изготавливаются из разных сортов меди. В тех случаях, когда требуется максимальная электропроводность, применяется «бескислородная медь с высокой электропроводностью», в других же случаях пригодна «технически чистая» медь, содержащая 0,02–0,04% кислорода. Небольшая добавка мышьяка повышает прочность красной меди (продукта огневого рафинирования), но такая медь, содержащая кислород, с трудом поддается сварке. Медь с пониженным содержанием кислорода обладает хорошими литьевыми свойствами и применяется для изготовления химико-технологического оборудования, медных труб, автомобильных радиаторов, судовых конденсаторов, бытовых водопроводных труб, кровельного материала и других технических изделий.

Медные сплавы – это группа распространенных сплавов, свойства которых изменяются в широких пределах. Некоторые сплавы меди, содержащие кадмий, хром, серебро или теллур, обладают высокой прочностью при высокой технологичности и хорошей электропроводности. Наиболее известными и широко применяемыми сплавами меди являются латуни (сплавы с цинком) и бронзы (сплавы с оловом).

Технологии производства

Добытая руда имеет низкую концентрацию меди. Для получения одной тонны металла в среднем понадобится 200 тонн руды. Для его извлечения современная металлургическая промышленность применяет следующие технологии:

  • гидрометаллургическая;
  • пирометаллургическая;
  • электролиз.

Пирометаллургический метод обогащения породы использует для переработки халькопирит. Эта распространенная технология использует два этапа работы. Первое – окислительный обжиг, так называемая флотация. Получаемый черновой концентрат содержит 10–35% чистого вещества. Затем производят рафинирование меди и добавление купороса к раствору. В результате выделяют цветной металл почти стопроцентной чистоты.

При гидрометаллургическом способе происходит выщелачивание металла, затем добавляется серная кислота. В итоге получают раствор, в котором выделяется медь и различные металлы, могут быть драгоценные. Эта технология применима для производства меди из бедных пород.

Для окислительного обжига минералов с высоким содержанием серы нагревают руду до 700–8000 градусов, при этом количество серы уменьшается вдвое. Получается сплав сульфидов. Боковой обдув в конвекторе позволяет получить черновую медь 91%. Для более высокой чистоты металла происходит электролитическое рафинирование, получают 99% состав.

В промышленности этот элемент в чистом виде практически не применяется. Больше всего известны сплавы:

  • латунь – сплав с цинком;
  • бронза – с оловом;
  • различные баббиты – сплав со свинцом;
  • мельхиор – в состав добавлен никель;
  • дюраль – соединение с алюминием;
  • ювелирные сплавы, где добавляется золото в различных процентных соотношениях.

Какой минерал содержит медь

Самородная медь размером около 4 см

Медь — минерал из класса самородных элементов. В природном минерале обнаруживаются Fe, Ag, Au, As и другие элементы в виде примеси или образующие с Cu твёрдые растворы. Простое вещество медь — это пластичный переходный металл золотисто-розового цвета (розового цвета при отсутствии оксидной плёнки). Один из первых металлов, широко освоенных человеком из-за сравнительной доступности для получения из руды и малой температуры плавления. Он входит в семёрку металлов, известных человеку с очень древних времён. Медь является необходимым элементом для всех высших растений и животных.

Смотрите так же:

Медь как элемент

Медь — это двадцать девятый элемент таблицы Менделеева, который можно встретить как в самородной производной, так и в составе природных минералов. К таковым относятся медный колчедан или халькопирит, медный блеск или халькозин, а также малахит.

Данный элемент представляется в виде металла, оттенок которого красного цвета. Если разломать медь, то можно увидеть, что внутри ее цвет розовый. Он очень ковок и тягуч. Медь благодаря своим свойствам является отличным проводником тока и по данному критерию уступает лишь серебру, оказываясь на втором месте.

Также медь хорошо проводит тепло. Такие его свойства делают элемент незаменимым для электротехнической промышленности — применяют в основном в чистом виде. На нужды данного вида промышленности потребляется более пятидесяти процентов всей добываемой на территории Российской Федерации меди.

Если говорить о свойствах меди как химического элемента таблицы Менделеева, то она мало взаимодействует с другими элементами. Если медь находится на открытом воздухе, то ее поверхность становится зеленоватого оттенка, что объясняется появлением ее основного карбоната, создающего зеленую пленку на верхнем слое меди.

Соли меди массово применяются в домашнем хозяйстве. Так как они ядовиты, их используют для борьбы с вредителями. Также их активно используют как удобрения и катализаторы. Не меньше используются и сплавы меди, такие как латунь, бронза и мельхиора.

В виде руды медь, как правило, располагается в «компании» еще нескольких, или же одного, металлов. Очень часто это бывает золото, серебро, а также платина, никель или же свинец и висмут. Большое количество меди добывается из такого минерала как борнит, второе название которого пестрая руда.

Рафинирование.

Почти вся черновая медь рафинируется последовательно двумя методами – огневым (пирометаллургическим) и электролитическим. Огневым рафинированием в отражательных печах из черновой меди удаляют примеси Fe, Zn, Co, Ni и серу в виде оксидов, а затем растворенные газы, после чего медь раскисляют. Ранее для удаления растворенных газов из меди и восстановления Cu2O в металл ванны погружали сырые деревянные жерди, древесина которых выделяет газообразные углеводороды, бурно перемешивающие расплав. Теперь сырую древесину заменяют природным газом, паромазутной смесью, углеводородными побочными продуктами других производств. После огневого рафинирования медь подают на разливочные машины для отливки анодов – квадратных плит с ушками для подвешивания в электролизере. Аноды помещают в ванны с подкисленным раствором сульфата меди. Катодом служит тонкий лист из чистой меди. В процессе электролиза медь и другие основные металлы (железо, цинк, свинец и никель) растворяются, оставляя на аноде шлам серебра, золота и платины. Разность электропотенциалов меди и других основных примесных металлов достаточно велика для того, чтобы медь в кислом растворе избирательно осаждалась на катоде с чистотой около 99,9%.

Сорское медно-молибденовое месторождение

Данный источник располагается в точке пересечения двух тектонических зон — северо-западной и северо-восточной, около Батеневского кряжа. Основными минералами, включающими в свой состав медь и добывающимися здесь, являются такие как молибденит, халькопирит, а также пирит.

Данное месторождение образовалось благодаря тому, что на данной территории регулярно протекали высокотемпературные процессы. Оно поделено на несколько составляющих — Западную и Восточную, которые в свою очередь разделяются друг с другом безрудным промежутком.

Данное месторождение также разрабатывается открытым способом, причем его части — Восточная и Западная, разработаны в разной степени. Вторая освоена практически в два раза больше, чем первая.

Руда здесь обогащается несколькими процессами. Данная процедура происходит в несколькими методами:

  1. в дробилках конусообразной формы минералы дробятся четыре раза;
  2. мокрое измельчение при помощи специально оборудованных мельниц, а также классификаторов, выполненных в спиралевидной форме;
  3. флотация, подразделяющаяся на две ступени — селективную и коллективную;
  4. доводка медного, а также молибденового концентрата;
  5. обезвоживание;
  6. сушка;
  7. шихтовка.

Работа обогатительной фабрики обусловлена оборотным водоснабжением.

Добыча медной руды в России

Структура сырьевой базы меди в России существенно отличается от мирового рынка. Основная доля в ней приходится на сульфидные медно-никелевые (40%) и колчеданные (19%) рудники. В то время как в других странах преобладают медно-порфировые месторождения и медистые песчаники.

Месторождения медных руд в России

Отвечая на вопрос, где в России добывают медные руды, в первую очередь следует выделить Таймырский АО. В Октябрьском, Тапахнинском и Норильском месторождениях сосредоточено более 60% всех залежей медной руды в России. Около одной трети минерала добывают в Уральском меднорудном районе.

В Читинской области обнаружен крупный рудник Удокан, который пока не разрабатывается из-за неразвитой транспортной инфраструктуры. Согласно экспертным данным эксплуатируемых месторождений в РФ хватит не более, чем на 30 лет.

Металлы, находящиеся в подгруппе меди отличаются небольшой химической активностью, по этой причине они встречаются в виде химических соединений, а также самородками. Много веков назад медь можно было встретить лишь в виде сернистых соединений – халькопирита и халькозина. А все потому, что медь обладает высоким химическим сродством к сере. Большая часть первичных руд содержит медь в сульфидной форме – CuS.С течением времени, особенно в условиях вулканической деятельности, при действии большого количества кислорода, сульфиды меди становились окислами. Самородки меди образовывались в природе вовремя сильного нагревания окисленной сернистой руды. К примеру, если окисленные минералы меди и сернистые руды залегали под толстым слоем горной породы, то их нагревали природные катаклизмы и земное тепло. В подобных природных «металлургических цехах» выплавлялись колоссальные объемы меди. На территории Северной Америки нашли самородок весом 420 тонн. Однако это редкость, самородной меди на планете примерно 1%.

Центры производства меди

Производственные центры по добыче меди присутствуют в разных регионах России. Самыми богатыми месторождениями руды может похвастаться Казахстан. Имеются и месторождения на Урале. По последним данным Россия по добыче медной руды находится на первом месте в мире. Медные предприятия возводятся в непосредственной близости к рудникам. Сырьевой фактор – это определяющая составляющая, по причине малого содержания концентратов в исходном сырье. На территории Урала расположено 11 медных комплексов, выпускающие 43% меди в стране. Кроме собственного сырья на производстве используется и привезенное из Казахстана. Есть и заводы с утилизацией отходов. К примеру, сернистые газы, как побочный продукт добычи меди, применяются для создания серной кислоты, из которой потом делают удобрения.

В книжной версии

Том 19. Москва, 2011, стр. 512-515

Скопировать библиографическую ссылку:

МЕ́ДНЫЕ РУ́ДЫ, при­род­ные ми­не­раль­ные об­ра­зо­ва­ния, со­дер­жа­щие медь в та­ких со­еди­не­ни­ях и кон­цен­тра­ци­ях, при ко­то­рых их пром. ис­поль­зо­ва­ние тех­ни­че­ски воз­мож­но и эко­но­ми­че­ски це­ле­со­об­раз­но. Из­вест­но св. 170 ми­не­ра­лов ме­ди; пром. зна­че­ние име­ют ме­нее 20, ос­нов­ные из ко­то­рых: медь са­мо­род­ная (98% $ce$ ), халь­ко­пи­рит (34,5% $ce$ ), бор­нит (63,3% $ce$ ), халь­ко­зин (79,8% $ce$ ), ку­ба­нит (22–24% $ce$ ), ко­вел­лин (66,5% $ce$ ), тен­нан­тит (57,5% $ce$ ), тет­ра­эд­рит (52,3% $ce$ ), ку­прит (88,8% $ce$ ), те­но­рит (79,9% $ce$ ), ма­ла­хит (57,4% $ce$ ), азу­рит (55,3% $ce$ ), хри­зо­кол­ла (36,1% $ce$ ), бро­шан­тит (56,2% $ce$ ). По ге­не­зи­су раз­ли­ча­ют пер­вич­ные, окис­лен­ные и сме­шан­ные М. р.; по ми­нер. со­ста­ву – соб­ст­вен­но мед­ные (са­мо­род­ная медь) и ком­плекс­ные (суль­фид­ные, кар­бо­нат­ные, си­ли­кат­ные, суль­фат­ные, ок­сид­ные и др.). B пер­вич­ных ру­дах боль­шин­ст­ва пром. ме­сто­ро­ж­де­ний медь при­сут­ст­ву­ет в ви­де суль­фи­дов (халь­ко­пи­рит, бор­нит и халь­ко­зин, ку­ба­нит), в зо­нах окис­ле­ния (окис­лен­ные и сме­шан­ные ру­ды) пред­став­ле­на кар­бо­на­та­ми, си­ли­ка­та­ми, суль­фа­та­ми, ок­си­да­ми и др. клас­са­ми ми­не­ра­лов. М. р. в ме­сто­ро­ж­де­ни­ях пре­им. ком­плекс­ные. До 80% ме­ди из­вле­ка­ет­ся из суль­фид­ных руд, ос­таль­ные при­хо­дят­ся на кар­бо­нат­ные, ок­сид­ные, си­ли­кат­ные и соб­ст­вен­но мед­ные. На всех ти­пах суль­фид­ных ме­сто­ро­ж­де­ний в при­по­верх­но­ст­ных ус­ло­ви­ях фор­ми­ру­ют­ся слож­нопо­стро­ен­ные зо­ны окис­ле­ния, вы­ще­ла­чи­ва­ния, вто­рич­но­го суль­фид­но­го обо­га­ще­ния, в ко­то­рых раз­ви­ты са­мо­род­ная медь, хри­зо­кол­ла, ку­прит, азу­рит, ма­ла­хит, халь­ко­зин, ко­вел­лин и др.

Получение чистой меди: электролиз

При использовании методов флотации и обжига получают черновую медь. Собственно Cu такой материал содержит около 91%. Чтобы получить более чистую медь, черновую в дальнейшем подвергают рафинированию.

В данном случае из первичной меди сначала отливают толстые пластины-аноды. Далее:

  • набирают в ванну раствор медного купороса;

  • подвешивают в ванной пластины-аноды;

  • в качестве катодов используют тонкие листы из чистой меди.

Во время реакции электролиза на анодах происходит растворение меди, а на катодах — осаждение. Ионы меди продвигаются к катоду, забирают у него электроны и переходят в атомы Cu+2+2e?>Cu.

Примеси, содержащиеся в черновой меди, при очистке могут вести себя по-разному. Цинк, кадмий, железо растворяются на аноде, но не оседают на катоде. Дело в том, что в ряду электрохимического напряжения они находятся левее меди, то есть имеют более отрицательные потенциалы.

Медный купорос получают медленным окислением сульфидной руды кислородом до сульфата меди CuS + 2O2 > CuSO4. В последующем соль выщелачивается водой.

Как правильно собирать цветной лом

Почти все металлоискатели процесс сдачи лома ставят на поток. Для осуществления этого процесса нужно по максимуму оптимизировать свою деятельность. Для этого потребуется:

  • Определиться с системой сбора приборов, которые непригодны для дальнейшего использования.
  • Позаботиться о доставке собранного металлолома к пункту разборки. Для этого необходим транспортное средство, на котором будет осуществляться транспортировка. Заранее позаботиться о месте, в котором будет находиться весь лом металлов, ведь его будет достаточно много.
  • Разработать процесс разборки. Для этого нужно приобрести специальный инструмент, чтобы отделять металл от других материалов и приступить к сортировке.
  • Наладить быструю перевозку металла в пункты приема.

Следует также знать, что цены на цветной лом варьируются от времени года. Так как зимний период сложен для добывания металла, то цену дают больше, чем летом. Поэтому будет целесообразнее придержать имеющийся материал до «лучших» времен.

Значение меди в мире

Особенности меди

Медь была одним из первых металлов, которые узнала и стала использовать человеческая цивилизация. Производство ее человек изобрел раньше, чем железо.

Медь – второй после алюминия наиболее потребляемый мировой экономикой цветной металл.

Название свое это металл получил от имени острова Кипр.

Из чего она состоит? В ее структуре множество кристаллов: никель, цинк, молибден, золото, кальций, серебро, свинец, железо, кобальт и многие другие.

А высокая электропроводность сделала ее особенно ценным электротехническим материалом, из которого изготавливают обмотки трансформаторов и генераторов, провода линий электропередачи, внутреннюю электропроводку.

Справка. Ранее на электропровод тратилось до половины всей произведенной в мире меди, то сегодня этим целям служит  более доступный алюминий. А сама медь становится наиболее дефицитным цветным металлом.

Широко используются и сплавы меди – с цинком (латунь), с оловом или алюминием (бронза) и др.

Добыча

Медные руды добываются в 50 странах.

Таб. 1. Крупнейшие производители в мире по итогам 2014-2015 гг.

Страна

2014

2015

тысяч тонн

место

тысяч тонн

место

Весь мир

22 000

19021

Чили

5 750

1

5 764

1

КНР

1 694

2

1 659

2

Перу

1 339

3

1 654

3

США

1 391

4

1 408

4

Австралия

969

5

960

5

ДР Конго

915

7

918

6

Россия

740

6

741

7

Замбия

693

8

705

8

Канада

694

9

690

9

Индонезия

379

587

10

Основные производственные мощности медедобывающих предприятий сосредоточены в Южной Америке. Именно здесь добывается 41,2% мировых объемов медной руды, 19,8% приходится на долю азиатских стран.

Иначе выглядит ситуация в производстве рафинированной меди:

Таб. 2. Сравнительная характеристика объемов добычи рафинированной меди по регионам планеты, тыс. тонн

Медная руда

Рафинированная медь

Весь мир

19021

22211

Северная Америка

2656

1883

Южная Америка

7841

3307

Европа

1864

3764

Азия

3759

11382

Африка

1893

1388

Океания

1008

487

Производство рафинированной меди по итогам за 2015 год сосредоточено в азиатском регионе (51,2%). На долю Южной Америки, лидера добычи медной руды, приходится 14,9%. Здесь он уступает даже Европе.

Рис. 1. Распределение вклада континентов

Почти 80% всей меди было произведено из первичного сырья, оставшиеся 20% выпущены из медного лома. В мировом производстве меди сохраняется высокая консолидация – треть ее (34,8%) в 2015 г приходилось на пятерку крупнейших производителей, в которую входят:

  • Codelco (Чили).
  • Freeport-McMoRan (США).
  • Glencore (Швейцария).
  • BHP Billiton (Австралия).
  • Southern Copper (Мексика).

Справочно. Компания Wood Mackenzie (Brook Hunt) в 2014 году опубликовала прогноз производства меди в мире на период до 2025 года.

Wood Mackenzie — глобальная группа исследований в области энергетики, химических веществ, возобновляемых источников энергии, металлов и горнодобывающей промышленности, имеющая международную репутацию для предоставления всеобъемлющих данных, письменного анализа и консультаций. В 2015 году компания была приобретена американской аналитической компанией и аналитической компанией Verisk Analytics (en.wikipedia.org).

Таб. 3. Прогнозные данные на 2014-2025 год

Год

Тысяч тонн

Год

Тысяч тонн

2014

24 305

2020

25 928

2015

25 830

2021

25 643

2016

26 449

2022

25 553

2017

26 580

2023

25 317

2018

26 517

2024

24 945

2019

26 115

2025

24 713

По данным компании, мировая добыча в 2016 году составила 19,9 млн тонн, а ее производство достигло 22,5 млн.

Запасы

По данным за 2014 год, территории Северной и Южной Америки владели почти 60% всех мировых запасов, больше половины которых зафиксированы в Чили. А в масштабах планеты на долю этой страны приходится 34% залежей этого цветного металла.

На долю РФ приходилось 5% разведанных запасов меди в мире (после Чили, США, Перу и Австралии это 5-е место).

По оценкам геологов, порядка 5 млрд тонн запасов медной руды находится на дне океанов.

4 Широко применяемые сплавы меди

Легирующий компонент практически во всех ныне используемых в производстве сплавах меди составляет менее 10%, исключением из этого правила является латунь. В качестве легирующего компонента могут использоваться такие элементы, как золото, фосфор, марганец, цинк.

Все зависит от того, какие свойства сплава необходимы. Среди интересующих характеристик особенно выделяют прочность, износоустойчивость и термостойкость. Олово, алюминий и кремний улучшают пластичность, большое количество легирующего компонента, напротив, увеличивает хрупкость. Так, например, медно-никелевый сплав (его маркировка – МНЖ5-1) хорошо обрабатывается давлением как в горячем, так и в холодном состоянии. Именно поэтому его используют при чеканке монет, а сплав серебра и меди – в ювелирном деле.

Основные виды сплавов меди и их классификация:

  1. Сплав меди с оловом – один из первых сплавов. Великолепные статуи Греции, произведения, имеющие и сегодня непревзойденную художественную ценность, отливались именно из оловянистых бронз. Сегодня процесс производства сплава с оловом усовершенствован. В технологическом процессе задействованы электрические дуговые печи, а защита сплава от окисления производится в вакууме. Для увеличения прочности и пластичности бронзы в технологический процесс производства включают такие этапы, как закаливание и старение сплава с оловом.
  2. Алюминиевая бронза – это сплав алюминия с медью, он хорошо деформируется и слабо поддается коррозии. Его применяют для изготовления конструкционных элементов и деталей, подвергающихся воздействию высоких температур.
  3. Сплавы меди и свинца являются непревзойденными материалами с антифрикционными свойствами. Добавление свинца значительно повышает прочность.
  4. Латунь. Двухкомпонентный или многокомпонентный сплав, в основе которого имеется медь, такой как томпак или полутомпак, называется латунью.
  5. Нейзильбер – это медно-никелевый сплав с никелем от 5 до 35% и цинком. Его стоимость дешевле мельхиора, но полностью аналогичен ему по внешнему виду и свойствам.
  6. Сплав меди с железом возможен благодаря близким физико-химическим параметрам металлов, однако разница в температурах плавления придает такому сплаву высокую пористость.

Латуни славятся высокой прочностью благодаря содержанию в них цинка (40-45%). Легкость в обработке делает латунь предпочтительней чистой меди. Этот сплав на основе меди используется преимущественно в приборостроении. Прочность латуни, которая содержит небольшой процент алюминия, марганца и других металлов, достигает 90 кг/мм². Она применяется при изготовлении запорной арматуры, подшипниковых вкладышей.

Сибайское медноцинковоколчеданное месторождение

Данное месторождение является не только медным, но также цинковым и колчеданным. Располагается оно неподалеку от города Сибая, который находится в Башкортостане. Открытие данного месторождения произошло в 1913 году, но осваивать его стали лишь два десятилетия спустя.

С запада на восток Сибайское медноцинковоколчеданное месторождение ограничено разломами. Здесь руды добываются исключительно закрытым методом. В начале двадцатого века, на месторождении была построена шахта. Ее глубина превышает глубину четырех десятков метров.

Позднее, в 2004 году на месте Сибайского месторождения был сформирован филиал, который носит название «Учалинский ГОК».

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации