Медные руды и их обогащение

Тема 2.1 Металлургия меди

2.1.1 Медь, её свойства и область применения

Медь относится к группе основных тяжелых металлов. Медь известна человечеству с древнейших времен – за 7000 лет до нашей эры. Наши предки научились плавить самородную медь. А за 5000 лет до н.э. начали перерабатывать медную руду с получением чистой меди. Начало бронзового века относится к IV в. до н.э., когда при сплавлении меди и олова была получена бронза.

В течении тысячелетий орудия труда, оружие, бытовая утварь производилась кустарным способом и только в 16-17 веках прошлого тысячелетия начали развиваться и совершенствоваться промышленные способы выплавки меди.

Медь – элемент первой группы, четвертого периода, двадцать девятый порядковый номер, атомная масса 63,546, температура плавления 1083⁰С, плотность 8,96 г/см³, температура кипения 2325⁰С.

Свойства меди. Медь – легкий металл красноватого цвета. Обладает достаточной вязкостью и ковкостью (пластичностью) поэтому легко обрабатывается деформацией (прокатка, волочение). Обладает высокой электро- и теплопроводностью, а также хорошей коррозионной стойкостью. Благодаря своим свойствам медь широко применяется в электротехнической промышленности (линии связи, проводники, и т.п.), в различных теплообменниках и др.

На основе меди созданы сплавы, основные из которых – бронза и латунь.

Бронзы

Оловянные содержат 3-11% олова (основной легирующий элемент) + Zn, Pb, Ni

Безоловянные 5-11 % алюминия – алюминиевая бронза, 30-60 % свинца - свинцовая бронза, 1-3% - кремния – кремневая бронза

Бронзы применяются для втулок, подшипников, т.е. в деталях, работающих на трение, и т.п.

Маркировка бронз: например, БР04Ц7С5: олово – 4%, цинк – 7%, свинец 5 %, остальные 84% - медь.

Латунь - это сплав меди и цинка (5-40%).

Для повышения прочности и коррозионной стойкости в состав латуни вводят небольшое количество алюминия, олова, свинца, магния, железа, никеля и др.

Латунь высокопластична, из нее изготавливают ленты, трубы, гильзы. Сложная латунь (с другими элементами) применяется в судостроении, электромашиностроении и др. отраслях.

Маркировка: например, [Л]90: 90% меди и 10% цинка (цинк в латуни не указывается).

Самостоятельная работа:

1.Подготовить презентации, доклады, сообщения, видеофильмы по теме «Медь».

Источники получения меди:

- руда;

- концентраты;

- вторичное сырье (пыль, шламы, шлаки, стружка, опилки) – 40% от общего выпуска меди.

Содержание меди в рудах обычно составляет 1-2% (до 6%). В настоящее время содержание меди от 0,6-0,8% в рудах считается промышленным, при меньшем содержании меди – переработка не рентабельна.

Основные месторождения – Урал, Сибирь, Казахстан (СНГ).

Основными производителями меди в России являются заводы Заполярья, Сибири и Урала.

Медные руды относятся к полиметаллическим (около 30 элементов – спутников: Pb, Ni, Au, Ag, Fe и др.).

В медном производстве используются все виды руд:

1. Сульфидные (основное медное сырьё).

2. Окисленные (залегают у поверхности и почти все выработаны).

3. Смешанные (медно-никелевые, медно-цинковые и др.)

4. Самородные.

Из сульфидных руд получают 85-90% всей первичной меди.

Основные минералы:

ü CuFeS₂ – халькопирит ~ 35% меди;

ü CuS – ковеллин ~66% меди;

ü Cu₂S – халькозин 80% меди;

ü CuO – куприт ~90% меди;

ü и др.

В рудах всегда много пирита, также присутствует кварц и различные силикаты, алюминий, железо, кальций, магний.

В сульфидных рудах содержится в небольших количествах)от единиц до десятков граммов на 1т) благородные металлы (Ag, Au, Pt и платиноиды) и сотые доли процента висмута, кадмия и др.

Поэтому одной из главных, важных задач металлургического производства меди является извлечение всех сопутствующих основных металлов для использования в народном хозяйстве.

Серу, входящую в состав сульфидных руд и выделяющуюся при их переработке в виде сернистого газа SO₂, используют для производства серной кислоты, т.к. сернистый газ токсичен и его нельзя выбрасывать в атмосферу.

Из-за низкого содержания меди и комплексного характера руд металлургическая переработка их невыгодна, поэтому их обычно подвергают флотационному обогащению, продуктом которого являются концентраты, содержащие до 55 % меди.