Способы добычи
Как добывают медь на рудных месторождениях? Низкая концентрация металла в породе предусматривает обработку большого количества материала. Для получения единицы массы металла требуется переработать 200 единиц руды.
Медь, добыча которой в основном производится открытым способом, находится на глубине до 1000 м. Глубина открытых разработок достигает 150–300 м, а в отдельных случаях до 600 м. Подземным способом разрабатываются залежи, находящиеся на глубине до 1000 м.
Переработка руды в поисках меди.
Определенные стандарты регламентируют целесообразность углубления разработок с целью извлечения рудного сырья. Это связано с технологией добычи, дополнительными затратами и снижением производительности оборудования, увеличивающими себестоимость сырья.
Поэтому в металлургической отрасли широко используется открытый способ, отличающийся незначительными потерями при разработке. Хотя и здесь есть свои минусы, связанные со складированием пустой породы.
Например, в 2013 году в США на медном карьере Kennecott Utah Copper Bingham Canyon Mine произошел оползень. Глубина карьера Бингем Каньон около 1 км, а диаметр около 4 км. Добыча руды здесь производилась в течение 150 лет.
Доставка сырья к месту переработки осуществлялась автомашинами грузоподъемностью 231 т. Горняки были предупреждены об опасном явлении и были готовы к развитию событий. Стена карьера двигалась со скоростью несколько дюймов в сутки, а предпринятые попытки укрепления не дали желаемого результата.
Условия добычи сырья предполагают использование технологии последовательной разработки с использованием:
- самоходного оборудования;
- ведения работ во время добычи сырья;
- закладки специальными материалами выработанного пространства с целью безопасности дальнейшей разработки.
Каждый технологический процесс предусматривает снижение потерь при разработке месторождений, улучшение показателей по выпуску руды.
При выемке руды слоями обеспечивается полное использование запасов. В условиях глубоких карьеров применяют циклично-поточную технологию, учитывающую особенности залегания руды.
Расчет веса с использованием значений удельного веса
Не будем уходить далеко и воспользуемся примером, описанным выше. Вычислим общее содержание меди в 25 листах. Поменяем условие и будем считать, что листы изготовлены из медного сплава. Таким образом, берем удельный вес меди из таблицы и он равен 8.93 г/см3. Толщина листа 5 мм, площадь (1000 мм * 2000 мм) составляет 2 000 000 мм, соответственно объем будет равняться 10 000 000 мм3 или 10 000 см3. Теперь умножаем удельный вес на объем и получаем 89 кг и 300 гр. Мы вычислили общий объем меди, который содержится в этих листах без учета веса самих примесей, то есть общее весовое значение может быть больше.
Теперь умножаем рассчитанный результат на 25 листов и получаем 2 235 кг. Такие расчеты уместно использовать при обработке медных деталей, так как позволяют узнать, сколько меди всего содержится в изначальных объектах. Аналогичным образом можно рассчитать медные прутки. Площадь сечения провода умножается на его длину, где получим объем прутка, а далее по аналогии с вышеописанным примером.
Кировоградский комбинат по выплавке меди: характеристика.
Еще одно крупное медеплавильное предприятие Урала — это Кировоградский комбинат. Он занимается переработкой медных и медно-цинковых руд, а также их добычей.
Комбинат начал свою деятельность в 1957 году, его создали на базе завода по выплавке меди и ряда других небольших предприятий. Сегодня комбинат является членом ТОО «Тяжцветмет».
В эпоху бронзы после меди эпохи медь использовалась главным образом для сплавов, особенно с другими металлами, такими как олово и свинец. Эти сплавы были более устойчивыми и тверже, чем только металлы. Самый известный сплав — медная и оловянная латунь с золотисто-желтым цветом. Медь обладает прекрасными плавкими свойствами и поэтому особенно подходит для изготовления сплавов всех видов. Кроме того, после расплавления он хорошо сочетается с другими расплавленными металлами, что может еще больше повысить качество сплава.
Откуда медь получила свое название?
В древние времена, особенно на Кипре, была получена медь, которая затем ассоциировалась как разновидность руды.
Медь — полудрагоценный металл, что это значит
В целом, драгоценные металлы представляют собой металлы, которые особенно устойчивы к коррозии, поэтому они не изнашиваются так быстро, не начинаются при комнатной температуре и особенно прочны. Иногда ртуть также учитывается среди драгоценных металлов. Классификации были сделаны в 19 веке, так что теперь они были разделены на благородные и бесценные или полудрагоценные металлы. Комбинат в Кировограде осуществляет свою деятельность в нескольких направлениях — это добыча, переработка, обогащение руд, содержащих медь, выплавка меди из сырья как первичного, так и вторичного. Также комбинат занимается переработкой металлургической пыли, золотосодержащих концентратов, лома и отходов, которые имеют в своем составе медь и другие металлы.
Таким образом, медь является одним из полудрагоценных металлов, поскольку она просто начинает быстрее в воздухе, чем золото и серебро, и поэтому менее устойчива к коррозии. Таким образом, полудрагоценные металлы находятся между благородными и основными металлами и имеют определенное особое положение. Основные металлы включают железо, свинец и алюминий.
В каких странах добывается медь?
Таким образом, меди имеет более высокий статус, чем железо или свинец, но не является «ценным», как золото или платина. Как уже упоминалось, Иордания и древнеримская империя были древними медно-рудными минами. Было так много полудрагоценных металлов, что массовое производство было возможным. Сегодня добыча меди переместилась в другие страны. Чили занимает первое место в ежегодной акции, на которую приходится около 30% общего объема финансирования. Но также в Замбии, Канаде и Монголии сегодня добывается медь.
В 2008 году комбинат в Кировограде произвел почти семьдесят тысяч тонн черновой меди, которая была направлена на разные предприятия нашей страны.
Добыча медной руды
Вследствие низкого содержания меди в руде ее добыча связанна с переработкой больших объемов горных пород. Для того, чтобы выплавить 1 т меди нужно переработать свыше 200 т руды. Методы добычи меди:
- открытый способ. Если рудные месторождения находятся близко к земной поверхности, то их разрабатывают таким способом глубина открытых разработок составляет 150-300 м. Метод характеризуется более низкими потерями
- подземный способ. Этим методом руду добывают с глубины 500 м, а иногда и с 800-1000 м.
Читать также: Самодельный станок для бизнеса
Существует пять технологических систем разработки месторождений:
- при помощи самоходного оборудования. Эта технология широко применяется
- при помощи вибрационных механизмов непрерывного действия
- при помощи твердеющей закладки выработанного пространства. При этом происходит сплошная выемка запасов мощных залежей с наименьшими потерями. С применением подобных систем снижаются потери в 3-4 раза
- метод выемки руды горизонтальными пластами. Во время наполнения выработанного пространства (в рудниках под землей) твердеющими соединениями применяют футерованные резиной или базальтом трубы, период эксплуатации которых в 50-100 раз выше, чем у стальных
- циклично-поточная технология реализации горных работ.
Таблица 1. Добыча меди в мире
| Страна | Добыча руды ( тыс. тонн в год) | Запасы ( млн. тонн) |
| Чили | 5,38 | 140 |
| США | 1,16 | 35 |
| Перу | 1 | 30 |
| Индонезия | 0,8 | 35 |
| Австралия | 0,85 | 24 |
| Россия | 0,84 | 20 |
| Китай | 0,62 | 26 |
| Мир | 14,49 | 467 |
Различия по насыщенности
Вариаций соединений меди с другими веществами в рудах очень много, порядка двух с половиной сотен. Мы же рассмотрим самые популярные и самые насыщенные:
- Борнит. Чаще всего принадлежит к гидротермальной группе руд, в составе своем может иметь около 65% Купрума. Хим. формула – Cu5FeS4;
- Ковелин. Также член гидротермальной группы, до 64% меди. Формула – CuS;
- Халькопирит. Гидротермальная группа. Насыщенность медью равна 30%. Самая популярная руда – 50% от всех месторождений. Формула – CuFeS2;
- Халькозин. Лидер в плане насыщенности. 79,8% «рыжего металла». Все та же гидротермальная группа. Формула – Cu2S.
ПРИМЕНЕНИЕ
Браслеты из меди
Из-за низкого удельного сопротивления, медь широко применяется в электротехнике для изготовления силовых кабелей, проводов или других проводников, например, при печатном монтаже. Медные провода, в свою очередь, также используются в обмотках энергосберегающих электроприводов и силовых трансформаторов.
Другое полезное качество меди — высокая теплопроводность. Это позволяет применять её в различных теплоотводных устройствах, теплообменниках, к числу которых относятся и широко известные радиаторы охлаждения, кондиционирования и отопления.
В разнообразных областях техники широко используются сплавы с использованием меди, самыми широко распространёнными из которых являются упоминавшиеся выше бронза и латунь. Оба сплава являются общими названиями для целого семейства материалов, в которые помимо олова и цинка могут входить никель, висмут и другие металлы.
В ювелирном деле часто используются сплавы меди с золотом для увеличения прочности изделий к деформациям и истиранию, так как чистое золото очень мягкий металл и нестойко к этим механическим воздействиям.
Прогнозируемым новым массовым применением меди обещает стать её применение в качестве бактерицидных поверхностей в лечебных учреждениях для снижения внутрибольничного бактериопереноса: дверей, ручек, водозапорной арматуры, перил, поручней кроватей, столешниц — всех поверхностей, к которым прикасается рука человека.
Медь (англ. Copper) — Cu
| Молекулярный вес | 63.55 г/моль |
| Происхождение названия | От греческого «Kyprium», то есть «кипрский металл», по названию острова Кипр |
| IMA статус | действителен, описан впервые до 1959 (до IMA) |
3 Медь для пищевой промышленности и медицины
Сернокислая медь ХЧ используется в различных отраслях химической промышленности, в сельском хозяйстве, медицине. Она представляет собой неорганическую соль серной кислоты и используется в виде голубоватого порошка, как добавка к тем или иным химическим соединениям. Сультфат ХЧ используется для изготовления электролитических ванн, а также для добавления в пищевые продукты в виде консерванта Е512.
Медь в пищевой промышленности
В строительстве медь ХЧ нужна для устранения последствий протечек, прочистки труб, а также для замешивания красок. Как правило, сульфат меди производится путем соединения серной кислоты и медных отходов или непосредственно меди. Производство медного купороса регламентируется согласно нормам ГОСТ 4165-78 и бывает нескольких видов. Сульфат обычно маркируется буквами ХЧ или ХДЧ и фасуется в специальные многослойные пакеты, фанерные ящики или бочки от 25 до 50 литров в объеме.
Лекция 3. Практика автогенных процессов (АП)
Вопрос 1. Классификация АП и преимущества АП
Используемые в отечественной и мировой практике медеплавильного производства многообразные процессы (агрегаты, комплексы) переработки сульфидного сырья в агрегатах АП, принято подразделять по способу окисления сульфидов на две группы: факельные и в расплаве. К первой категории, получивших наиболее широкую известность, относятся: взвешенная плавка (ВП); ИНКО и кислородно-факельная плавка (КФП); ко второй – плавка Ванюкова (ПВ); совмещенная плавка шихты и конвертирование штейнов в одном агрегате (СПК); факельно-барботажная плавка (ФБП); кислородно-взвешенная электротермическая плавка (КИВЦЭТ) и Феркам; Норанда и Эль-Тениенте; Мицубиси: Сиросмелт (Айзасмелт), а также многие другие АП в т ч. и успешно прошедшие производственные испытания.
Металлургия легких металлов
Наиболее распространенным легким металлом является алюминий. Сплавы на его основе обладают свойствами, присущими конструкционным и специальным сталям.
Для получения алюминия сырьем являются бокситы, алуниты, нефелины. Производство разделено на две стадии:
- На первой стадии получают глинозем и необходим большой объем сырья.
- На второй стадии электролитическим методом производят алюминий, на что требуется недорогая энергия. Поэтому этапы производства находятся на разных территориях.
https://youtube.com/watch?v=FkdU4NS184c
Получение алюминия и сплавов сосредоточено в промышленных центрах. Сюда же поставляется лом на вторичную переработку, что в итоге снижает себестоимость готовой продукции.
Свойства меди
Что же собой представляет медь? Это красновато – розовый металл, отличающийся мягкостью и ковкостью. Механические и физико – химические свойства – главные причины популярности меди. Пластичность, мягкость, высокие показатели теплопроводимости делают медь отличным вариантом для производства большого разнообразия изделий. Данный металл не боится низких температур. Напротив, при отрицательных температурах свойства меди становятся ещё лучше. Повышается прочность и пластичность материала и предел текучести становиться выше. Помимо этого вода, растворы щелочей и кислот (соляной и серной) никак не влияют на медь. Эти и множество других свойств обуславливают сферы и области применения меди.
Способы производства меди
В настоящее время разработано несколько способов получения меди. Основными являются:
- пирометаллургия;
- гидрометаллургия;
- электролиз.
Наибольшее количество производится с применением первого способа. С его помощью получают практически 90% всего металла. Он достаточно трудоёмкий и продолжительный. Технология производства меди этим способом включает несколько этапов, которые осуществляют обогащение поступающего материала, последовательное получение готового материала. Каждый из этапов содержит строгую последовательность технологических задач. Обычно завод по производству меди выполняет весь комплекс операций.
Для получения так называемой катодной меди используется третий способ. Полностью этот способ называется – электролитическое рафинирование с последующим осаждением готового продукта на поверхности металлических пластин.
Вопрос 2. Кислородно-факельная плавка, аппаратурное оформление
Это отечественная технология, первые печи внедрили на Алмалыкском горно-металлургическом комбинате.
Три узла
1. Горизонтальный аптейк служит для удаления газов
2. Свод печи.
3. Падина, отстойная часть печи
4. Шихтовая сторона стен печи, в которой стоят шихтовые форсунки, причем шихтовые форсунки стоят во всех торцевых стенках.
Суть процесса во вдувании тонкодисперсного, подсушенного концентрата током воздуха или технологического кислорода, кислородно-воздушная смесь (КВС), в предварительно разогретое пространство печи. Флюсы и концентрат имеют размер частиц от 0,01-0,1мм. Таким образом, частицы обладают реакционно-развитой поверхностью контакта фаз. Поэтому они моментально воспламеняются, окисляются и плавятся за счет экзотермической теплоты. Поэтому из шихтового факела на поверхность отстойной зоны печи капают капли расплава, которые, собираясь, образуют слой жидкой ванны. В процессе отстаивания происходит разделение фаз. Внизу более плотный штейн, вверху легкий шлак. В процессе сжигания сульфидов образуется кислородно-шихтовый факел. Слева установлены рабочие кислородно-шихтовые горелки для получения штейна и шлака, а справа, такие же по конструкции для обеднения шлака. С целью обеднения в них подают перит.
Группы медных руд
Все медные руды принято делить на девять промышленно-геологических видов, которые в свою очередь подразделяются на шесть групп по происхождению:
Стратиформная группа
В эту группу входят медные сланцы и песчаники. Эти материалы представлены крупными месторождениями. Их характерные черты: простая пластовая форма, равномерное распределение полезных компонентов, пологое поверхностное залегание, позволяющее использовать открытые способы добычи.
Колчеданная группа
Сюда входит самородная медь, жильные и медно-колчеданные соединения. Самородный металл чаще всего встречается в зонах окисления медно-сульфидных рудников вместе с другими окисленными минералами.
Медно-колчеданные металлы отличаются формами и размерами. Основной минерал в руде — пирит, также присутствуют халькопириты и сфалериты.
Для жильных руд характерна прожилковая структура с вкраплениями. Такие руды, как правило, залегают в контакте с порфирами.
Медно-порфировая (гидротермальная)
Эти месторождения вместе с медью и молибденом содержат золото, серебро, селен и другие полезные элементы, наличие которых значительно выше нормы.
Медно-никелевая
Месторождения представлены в пластовой, линзообразной, неправильной и жильной форме. Металл имеет вкрапленную массивную текстуру с кобальтом, платиноидами, золотом и т.д.
Скарновая руда
Скарновые руды — это локальные месторождения в известняках и известково-терригенных породах. Они характеризуются небольшими размерами и сложной морфологией. Концентрация меди высокая, но неравномерная — до 3%.
Карбонатовая
В состав этой группы входит железомедная и карбонатитовая руда. По этому типу меди обнаружено пока единственное месторождение в ЮАР. Этот комплексный рудник относится к массиву щелочных пород.
Как осуществляется производство меди
После добычи медной руды ее доставляют на обогатительный комбинат, где на первом этапе осуществляют ее дробление, поскольку иногда куски пород достигают одного метра. Происходит это на мощных дробильных аппаратах, которые способны обработать до 4 тысяч тонн породы в час.
Упрощенная схема переработки медной руды
Гирационная установка состоит из двух конусов, один из которых неподвижен, и имеет широкие плиты, выполненные из высокопрочной стали. На выходе из дробилки получается мелкофракционная руда, до 150 мм, которая затем направляется по конвейеру в рудное хранилище или на производство.
Дальнейшее обогащение меди включает еще два этапа измельчения в огромных мельницах, оттуда направляется во флотационные машины, которые имеют рабочий объем чаши до 300 м3. Здесь породу смешивают с водой и специальным реагентом, способствующим образованию пульпы – пены к которой прилипает металл, а пустая порода оседает.
По окончании цикла обогащения получается очищенная руда, которая своей консистенцией похожа на песок. Далее, производство осуществляется уже на металлургических заводах. Из подготовленной руды, которая все еще содержит большой процент серы (до 50%) и других металлов: золота, серебра, железа, необходимо с наименьшими потерями извлечь медь и драгоценные металлы.
Для этого используют пирометаллургический метод, который предусматривает три этапа:
Структура медной катанки
- плавку на штейн:
- конвертирование штейна;
- электролитическое рафинирование.
Производство начинается с обжига руды в печах, при этом часть серы окисляется, а часть удаляется с газами. Штейн-плавка осуществляется при температуре до 1300о, в результате получается два продукта – сплав железа с медью (штейн) и шлак.
После штейн направляется в конвертные установки, где жидкий сплав продувается сжатым воздухом, под таким воздействием образуется закись железа, которая взаимодействует со флюсом и удаляется из состава. В результате получается черновая медь, состав которой еще включает до 1,5% примесей (в основном остаются драгоценные металлы), их можно удалить электролитическим рафинированием.
Производство осуществляется в специальных ваннах, куда помещают катоды – тонкие листы чистой меди, аноды и сернокислую кислоту, выступающую электролитом. При подаче электрического тока частицы меди собираются на катоде, а золотые и серебряные оседают на дне, их называют шлам. На выходе получается чистейший металл с минимальной долей примесей – до 0,05%.
Технологии производства меди
Чтобы извлечь медь из минералов и руд, о которых мы говорили выше, в современной промышленности применяются три технологии: гидрометаллургическая, пирометаллургичекая и электролиз. Пирометаллургичекая методика обогащения меди, которая является самой распространенной, в качестве сырья использует халькопирит. Данная технология предполагает выполнение нескольких последовательных операций. На первом этапе производится обогащение медной руды, для чего используется окислительный обжиг или флотация.
Метод флотации основывается на том, что пустая порода и ее части, в которых содержится медь, смачиваются по-разному. При помещении всей массы породы в ванну с жидким составом, в котором формируются воздушные пузырьки, та ее часть, которая содержит в своем составе минеральные элементы, транспортируется этими пузырьками на поверхность, прилипая к ним. В итоге на поверхности ванны собирается концентрат – черновая медь, в котором данного металла содержится от 10 до 35%. Именно из такого порошкообразного концентрата и происходит дальнейшее .
Несколько иначе выглядит окислительный обжиг, с помощью которого обогащают медные руды, содержащие в своем составе значительное количество серы. Данная технология предусматривает нагрев руды до температуры 700–8000, в результате которого сульфиды окисляются и содержание серы в медной руде уменьшается практически в два раза. После такого обжига обогащенную руду расплавляют в отражательных или шахтных печах при температуре 14500, в результате чего получают штейн – сплав, состоящий из сульфидов меди и железа.
Разлив меди по формам
Свойства полученного штейна следует улучшить, для этого его обдувают в горизонтальных конвертерах без подачи дополнительного топлива. В результате такого бокового обдува железо и сульфиды окисляются, оксид железа переводят в шлак, а серу – в SO2.
Черновая медь, которая получается в результате такого процесса, содержит до 91% данного металла. Чтобы сделать металл еще чище, необходимо выполнить рафинирование меди, для чего из него необходимо удалить посторонние примеси. Это достигается при помощи технологии огневого рафинирования и подкисленного раствора медного купороса. Такое рафинирование меди называют электролитическим, оно позволяет получить металл с чистотой 99,9%.
Существует еще и гидрометаллургический способ обогащения меди, который подразумевает выщелачивание металла при помощи серной кислоты. В результате такого выщелачивания получают раствор, из которого затем и выделяют медь и другие металлы, в том числе и драгоценные. Данная технология применяется для обогащения руд, которые характеризуются очень незначительным содержанием меди в своем составе.
Конвертирование штейна
Конвертирование штейна осуществляется в медеплавильных конвертерах (рисунок 44) путем продувки его воздухом для окисления сернистого железа, перевода железа в шлак и выделения черновой меди.
Конвертеры имеют длину 6 – 10 м и наружный диаметр 3 – 4 м. Заливку расплавленного штейна, слив продуктов плавки и удаление газов осуществляют через горловину, расположенную в средней части корпуса конвертера. Для продувки штейна подается сжатый воздух через фурмы, расположенные по образующей конвертера. В одной из торцевых стенок конвертера расположено отверстие, через которое проводится пневматическая загрузка кварцевого флюса, необходимого для удаления железа в шлак.Процесс продувки ведут в два периода. В первый период в конвертер заливают штейн и подают кварцевый флюс. В этом периоде протекают реакции окисления сульфидов
2FeS + 3O2 = 2Fe + 2SO2,
2Cu2S + 3O2 = 2Cu2O + 2SO2
Образующаяся закись железа взаимодействует с кварцевым флюсом и удаляется в шлак
2FeO + SiO2 = (FeO)2·SiO2
По мере накопления шлака его частично сливают и заливают в конвертер новую порцию исходного штейна, поддерживая определенный уровень штейна в конвертере. Во втором периоде закись меди взаимодействует с сульфидом меди, образуя металлическую медь
2Cu2O + Cu2S = 6Cu + SO2
Таким образом, в результате продувки получают черновую медь, содержащую 98,4 – 99,4% Cu. Полученную черновую медь разливают в плоские изложницы на ленточной разливочной машине.
Металлургия – медь
Металлургия меди уже была рассмотрена в гл. В чистом виде она обладает исключительно высокими1 теплопроводностью и электропроводностью, и поэтому ее широко применяют в электропромышленности. При нагревании чистая медь размягчается и ее можно вытягивать в проволоку и ковать. В результате-такой холодной обработки ( вытягивания или ковки) металл становится-более твердым, поскольку кристаллические зерна дробятся на значительно более мелкие, границы их в процессе деформации изменяются, что приводит к возрастанию твердости металла. Такой металл с повышенной твердостью можно нагреть и снова превратить в мягкий металл – ( отжиг); при этом процессе мелкие зерна сливаются в более крупные.
Металлургия меди и никеля, Металлуртиздат 1950 стр.
Металлургия меди и никеля, Металлургиздат, 1950, стр.
В металлургии меди, по многим данным, ожидается более широкое применение выщелачивания отвалов, а также забалансовых и трудноразрабатываемых руд кучным или подземным способами. В частности, в СССР эти способы будут развиваться для руд Казахстана, Урала, Алтая.
Электротермия в металлургии меди, свинца и циика.
В области металлургии меди предложено несколько методов плавки.
ПИРЙТНАЯ ПЛАВКА в металлургии меди – переработка в шахтных печах колчеданных ( пиритных) руд ( с высоким содержанием меди и серы) в смеси с кварцем и известняком без добавки кокса или с добавкой небольшого кол-ва ( 2 – 4 %) коксовой мелочи. Необходимое для процесса тепло получается гл.
Том VII – металлургия меди, свинца, серебра, золота и других промышленных металлов и некоторых их препаратов.
| Схема установки печи КС, ее автоматизации и контроля. |
В отличие от металлургии меди здесь необходимо выжечь сульфидную серу не частично, а полностью, оставив только небольшое количество сульфатов. Обжиг проходит автогенно и интенсивно. Для регулирования температуры кипящий слой приходится охлаждать водяными холодильниками, получая пар.
| Схема гидроэлектрометаллургического медного завода. |
Гидрометаллургический метод применяется в металлургии меди преимущественно для бедных окисленных и некоторых смешанных, трудно обогащаемых руд; этот метод иногда применяется и для передела сульфидных руд и концентратов.
Применяется в качестве дегазификатора в металлургии меди.
Металлургия никеля во многом напоминает металлургию меди. Флотационный медно-никелевый концентрат вначале обжигают и окусковывают, а затем в смеси с флюсами плавят в электродуговых печах в окислительной атмосфере с целью отделения от кремния, железа, магния, алюминия и др. элементов, частичного удаления серы и извлечения никеля в сульфидный расплав ( штейн), содержащий по 7 – 15 % никеля и меди. Наряду с никелем в штейн переходят часть железа, г, медь и благородные металлы. Штейн путем воздуха в конвертерах переводят в более бо -: никелем файнштейн ( в основном, смесь сульфидов и меди Cu2S и Ni3S2), который после тонкого измельчения флотацией разделяют на никелевый и мед-концентраты. Никелевый концентрат обжигают в слое до NiO. Черновой металл получают вос-оксида коксом в электрических дуговых печах.
Важными направлениями дальнейшего развития электрохимических процессов в металлургии меди являются производство медного порошка и фольги.
Структура, свойства
Минерал в природе встречается в виде всевозможных соединений или самородков. Это могут быть пластинки, нити, сплошные массы, кристаллы, сгустки дендритов, другие соединения. В большинстве случаев ископаемые формирования покрыты тонким слоем малахита (зеленью), азурита (синевой), других элементов, образовавшихся в результате вторичных изменений. Структура кристаллов меди представляет собой кубическую центрированную по граням решетку с координационным числом 12для каждого из шести атомов, расположенных в центре каждой из плоскостей.
Основные свойства
- Цвет. Медь входит в четверку металлов, которые выделяются на фоне других «собратьев» характерным оттенком. Вместо серой либо серебристой поверхности ее фактура отличается желтовато-красным цветом. Он формируется в результате электронных переходов между полуопустошенными четвертыми и наполненными третьими орбитами атомов. Такая энергетическая разница характерна для волн оранжевых оттенков.
- Тепло- и электропроводность. Медь характеризуется повышенными параметрами тепло- и электропроводности, уступив первую позицию лишь серебру. Величина удельной электропроводности колеблется от 55,5 до 58 МСм/м при температуре +20 0С и стандартной влажности.
- Температурное сопротивление. Являясь диамагнетиком, желто-красный металл имеет сравнительно большой коэффициент сопротивления температуре, равный 0,4 %/0С. При этом, он мало изменяется при перепадах в довольно широком диапазоне.
Физико-механические особенности
Медь легко поддается всевозможным методам обработки, хорошо сплавляясь с всевозможными металлами. Наиболее популярными из них являются: мельхиор (с никелем), бронза (с оловом), и латунь (с цинком).
Химические особенности
Важной особенностью меди считается стойкость к коррозии. При стандартных условиях влажности она не окисляется
В то же время избыток влаги приводит к образованию карбоната меди. Хорошо взаимодействуя с серой, селеном и галогенами, пластичный металл не поддается воздействию кислоты.
Плавление.
Концентрат, к которому добавлен песок или карбонат кальция, нагревают до расплавления. При этом часть железа удаляется в виде силиката железа, а сера частично окисляется в оксид серы. Медный расплавленный штейн собирается на поду печи; его заливают в бочкообразный цилиндрический конвертер с боковым рядом фурм и продувают воздухом. По завершении процесса металлическая медь, образовавшаяся в результате окисления серы (Cu2S + O2 2Cu + SO2), разливается по изложницам. При охлаждении этой черновой меди (с концентрацией Cu ~98%) из нее выделяется растворенный диоксид серы, поэтому ее поверхность имеет пузырчатый вид. Диоксид серы, выделяющийся в процессе плавки и конвертерной переработки, улавливается, и из него получают серную кислоту, которую либо продают, либо используют для выщелачивания оксидных руд из породных отвалов.
Алмазодобывающая и золотодобывающая промышленность
Добыча алмаза – это одна из важных статей доходов государства. Ежегодно Россия получает до 1,5 миллиардов долларов от продажи алмазов. Основные места добычи расположены в Якутии. Алмазы были найдены и в районах Восточной Сибири.
К одной из значительных отраслей металлургии для бюджета страны относится добыча золота.
Россия занимает пятое место в мире по добыче этого металла. По разведанным запасам государство находится на второй позиции.
Акцент при поиске местонахождения делается на разработку коренных залежей. Основные места концентрации золота находятся в Сибири, на Дальнем Востоке и на Урале.
Основными приисками считаются:
- Соловьевский – старый, но значительный прииск в Амурской области;
- Невьяновский – был открыт еще в 1813 году;
- Градской – здесь был найден первый в России алмаз;
- самый молодой прииск Кондор был открыт в 60-х годах, здесь ведется добыча как золота, так и платины;
- Алтайский.
