Сучасний стан металургії міді

Джерелами одержання міді є руди, продукти їхнього збагачення - концентрати - і вторинна сировина. На частку вторинної сировини в даний час припадає близько 40 % від загального випуску міді.

Мідні руди практично цілком відносяться до поліметалевих. Можливими природними супутниками міді, як і інших важких кольорових металів, є елементи 4... 6-го довгих періодів періодичної системи Д.І.Менделєєва.

Цінними супутниками міді у рудній сировині в різних комбінаціях можуть бути близько 30 елементів. Найважливіші з них: цинк, свинець, селен, телур, кадмій, нікель, кобальт, золото, срібло, сірка, германій, реній, талій, індій, молібден, залізо. У тих випадках, коли мідні руди містять помітні кількості інших металів—супутників, у порівнянні з вмістом міді, їх називають мідно—нікелевими, мідно-цинковими, мідно—свинцево-цинковими 1 т.д.

У мідному виробництві використовують усі типи руд: сульфідні (суцільні і вкраплені), окислені, змішані і самородні. Однак основною мідною сировиною є сульфідні руди, запаси яких у надрах є найбільшими. Із сульфідних руд у даний час одержують 85... 90 % усієї первинної міді.

Відомо понад 250 мідних мінералів. Більшість з них зустрічається рідко. Найбільше промислове значення для виробництва міді має невелика група мінералів, склад яких наведений нижче:

Мінерал Вміст Cu, %

Халькопірит CuFeS₂ Ковелін CuS Халькозин Cu₂S Борніт Cu₅FeS₄

34,5 66,4 79,8 63,3

Малахіт CuСО₃· Cu(ОН)₂ 57,4

Азурит CuСОз · 2Cu(ОН)₂ 55,1

Куприт CuО 88,8

Хризокола CuSіО₃ · 2Н₂O 36,2

Самородна мідь Cu, Au, Ag, Fe, Bi і ін до 100

У сучасній практиці звичайно розробляють руди, які містять 0,8... 1,5 % Си, а іноді і вище. Однак для великих родовищ вкраплених руд мінімальний вміст міді, придатний для розробки в сучасних умовах, становить 0,4... 0,5 %.

Поряд з мідними мінералами у рудах знаходяться у великих або менших кількостях сульфіди інших важких кольорових металів (цинку, свинцю, нікелю) і заліза. Залізо може бути присутнім як у формі самостійних, так і у вигляді комплексних сульфідів типу халькопірита і борніту'. Основними природними сульфідами заліза є пірит FеS₂ і піротин Fе_1-_xS (часто Fе₇S₈).

Халькопірит, ковелін, борніт і пірит відносяться до так званих вищих сульфідів. Вони містять надлишок сірки понад стехіометричного вмісту, що відповідає валентним співвідношенням. При нагріванні вищі сульфіди дисоціюють з утворенням нижчих (Сu₂S і Fе) і виділенням парів елементарної сірки.

Крім рудних мінералів, у мідних рудах є пуста порода у вигляді кремнезему, глинозему, кальциту, різних силікатів та ін.

Унаслідок низького вмісту міді і комплексного характеру руду більшості випадків безпосередня металургійна переробка невигідна, тому їх попередньо піддають флотаційному збагаченню.

Таблиця 11.1

Приблизний вміст концентратів, які містять мідь %

Тип концентрату	Сu	РЬ	Zn	Fе	S	SiO₂	Al₂O₃	СаО
Мідний	13,5	-	0,5	36.5	39.0	2.7	3.4	0.5
Мідний	36.5	1.5	1.1	7.1	17.0	25.5	7 2	2.4
Мідно-цинковий	15,7	0,8	6.8	31.6	40.4	0.7	-	0.2
Мідно-нікелевміщуючий¹	24.7	-	-	34.9	32.6	1.7	1,5	0,7

¹ Містить 1,8 % Ni

При збагаченні мідних руд основним продуктом є мідні концентрати, які містять до 55 % Сu (частіше 10... 30 %). Вилучення міді у концентрати при флотації коливається від 80 до 95 %, Крім мідних, при збагаченні руд одержують піритні концентрати й іноді концентрати ряду інших кольорових металів (цинковий, молібденовий і т.д.). Приблизний склад флотаційних мідних концентратів наведений у табл. 11.1.

Рис. 11.1. Принципова технологічна схема пірометалургійного одержання міді із сульфідних руд. Римськими цифрами позначені можливі варіанти переробки вихідної сировини на чорнову мідь

Флотаційні концентрати являють собою тонкі порошки зернистістю менш 74 мкм із вологістю 8...10%. Для переробки мідевміщуючої сировини застосовують як пиро- , так і гідрометалургійні процеси. У загальному обсязі виробництва міді на частку пірометалургійних способів припадає близько 85% світового випуску цього металу.

Пірометалургійна технологія передбачає переробку вихідної сировини (руди або концентрату) на чорнову мідь з наступним її обов'язковим рафінуванням. Якщо взяти до уваги, що основна маса мідної руди або концентрату складається із сульфідів міді і заліза, а також мінералів пустої породи, то кінцева мета пірометалургії міді - одержання чорнової міді - досягається за рахунок практично повного видалення пустої породи, заліза і сірки.

Одержання чорнової міді у промислових умовах здійснюється декількома шляхами. На схемі, наведеної на рис. 11.1 видно, що видалення заліза і сірки окисленням можна робити у три (випал, плавка, конвертування), дві (плавка, конвертування) або одну стадію (плавка на чорнову мідь).

Найбільш розповсюджена до цього часу технологія одержання міді передбачає обов'язкове використання наступних металургійних процесів: плавки на штейн, конвертування мідного штейну, вогневого й електролітичного рафінування міді. У деяких випадках перед плавкою проводять окислювальний випал сульфідної сировини.

Плавку на штейн можна проводити у відновлювальній, нейтральній або окислювальній атмосфері. У перших двох випадках ступінь десульфітації регулювати неможливо, і вміст міді у штейнах при цьому буде незначно відрізнятися від її вмісту у вихідній шихті. В умовах окислювальної плавки можна одержувати штейни будь-якої заданої сполуки. Це досягається шляхом окислення головним чином сульфідів заліза з наступним ошлакуванням його оксидів. Ступенем десульфітації називають відношення маси вилученої у процесі сірки до її вихідної маси, виражене у відсотках.

Збільшення будь-яким шляхом ступеня десульфітації завжди приводить до збагачення штейну основним металом, а отже, зменшення його кількості.

Існує багато різновидів плавки мідних руд і концентратів, які відрізняються технологічними особливостями й апаратурним оформленням. Найбільш розповсюдженим у даний час у мідному виробництві методом плавки на штейн є плавка у відбивних печах. Близьким аналогом відбивної плавки є плавка в електричних (руднотермічних) печах. До цього часу зберіг своє практичне значення найстаріший спосіб добування міді з руд — плавка у шахтних печах.

Перераховані способи плавки на штейн, незважаючи на широке розповсюдження, не відповідають вимогам сучасності і вимагають заміни. Основним напрямком розвитку технології переробки сульфідної сировини є розробка нових, більш сучасних і більш економічних технологічних схем, побудованих на базі автогенних процесів.

Впровадження автогенних процесів у практику металургії важких кольорових металів, включаючи одержання міді, дозволяє спростити технологію за рахунок поєднання процесів випалу, плавки на штейн і частково або повністю процесу конвертування в одному технологічному циклі. Це дає можливість підвищити комплексність використання сировини, цілком виключити або різко скоротити витрату палива, поліпшити багато техніко-економічних показників і запобігти забрудненню навколишнього середовища шкідливими речовинами.

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Магнітні, електричні і спеціальні методи збагачення	\|	Рафінування алюмінію.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.