4.6.2. Производство меди.

Содержание меди в земной коре составляет 4,710^-3% по массе. Около 30% всех мировых запасов сосредоточены в сульфидных рудах: медном колчедане CuS·FeS, халькозине Cu₂S, ковеллите CuS и др. Содержание меди в рудах, как правило, не превышает 5%. Медь самородная встречается редко.

Извлечение меди производят двумя способами: гидрометаллургическим и пирометаллургическим, причем второй нашел более широкое распространение. Он включает операции обогащения руд с получением концентрата, его обжиг, плавку на медный штейн, получение черновой меди и ее рафинирование.

После обогащения концентрат подвергают обжигу при температуре 800…900⁰С для частичного удаления (до 50%) серы. При этом образуются оксиды меди и железа. Руду, прошедшую обжиг, называют огарком. Плавка на штейн проводится в отражательных пламенных печах и электропечах. Штейн – это сплав, состоящий, в основном, из сульфидов Cu₂S и FeS и небольшого количества примесей.

В рабочем пространстве температура достигает 1600⁰С. На поду печи скапливаются жидкие продукты плавки: шлак и штейн. Штейн, по мере накопления, выпускают в ковш при температуре 900…1150⁰С, и он поступает в конвертер для переработки в черновую медь. Этот процесс, длящийся в общей сложности до 30 часов, делится на два периода. Первый период заключается в окислении сульфидов железа кислородом дутья:

2FeS+3O₂=2FeO+2SO₂+Q₁.

Образующийся оксид железа FeO взаимодействует с кремнеземом флюса и переходит в шлак:

2FeO+SiO₂=SiO₂··2FeO+Q₂.

В результате получается белый штейн, состоящий, в основном, из сульфида меди, и силикатный шлак, который скачивают.

Во втором периоде продолжается окисление сульфида меди при продувке штейна воздухом:

2Cu₂S+3O₂=2Cu₂O+2SO₂.

Образующийся оксид меди взаимодействует с сульфидом с образованием черновой меди:

2Cu₂O+Cu₂S=6Cu+SO₂.

Черновая медь содержит в качестве примесей до 0,1% Fe, 0,5% S, 1,0% O₂ и др. элементы. Полученную черновую медь разливают в слитки и отправляют на рафинирование, проводимое огневым или электролитическим способами. Огневое позволяет получать медь чистоты 99,5%. Для получения большей чистоты (до 99,98%), а также для извлечения из меди благородных металлов осуществляют электролитическое рафинирование.