1.5.2. Збагачення мідних руд

Мідні руди збагачують головним чином методом флотації. Попередньо руду дроблять і розмелюють на частинки завбільшки 0,05...0,5 мм. їх перемішують з водою та невеликою кількістю спеціальних реагентів, що утворюють на поверхні рудної речовини плівку, погано змочувану водою. Таку водяну суспензію — пульпу наливають у ванну флотаційної машини і продувають стисненим повітрям. Дрібні бульбашки повітря прилипають до плівки, яка є на частинках рудної речовини, й виносять їх у вигляді піни на поверхню ванни. Після фільтрації й подальшого сушіння з неї отримують мідний концентрат, що містить 10...35 % міді. Пуста порода, змочена водою, осідає на дно машини, звідки її періодично вибирають.

1.5.3. Випалювання мідних руд

Випалюванням частково вилучають із руди сірку, перетворюючи її під дієЛ кисню повітря в сірчистий ангідрид SO,. За рахунок цієї реакції піч нагріва­ється до температури 600...700 °С.

П'ч для випалювання дрібного мідного концентрату складається із сталевого ■ дричного корпуса, викладеного всередині футеровкою 8 (рис. 1.5.2) із ^ЦИЛ1 тної цегли. Концентрат 4 завантажують у піч через вікно 5. У дні / печі є ^Ша и крізь які вдувають повітря, що надходить від труби З через коробку 2. ° якість повітря підбирають так, щоб частинки концентрату зависали в його • q_epe3 це внизу печі утворюється шар, що нагадує в'язку киплячу рідину, нки руди в ньому контактують з повітрям всією поверхнею, внаслідок чого оксидація відбуваються дуже інтенсивно. Випалений концентрат — огарок песипається через поріг 10 у відвідну трубу 11. Найдрібніші частинки •онцентрату б виносять гази в циклон-апарат 7, де вони осідають і зсипаються акож у відвідну трубу. Ангідрид SO, використовують для отримання сірчаної кислоти. Випалювання у киплячому шарі є прогресивним технологічним про­цесом порівняно з випалюванням у вертикальних багатоподових циліндричних печах.

1.5.4. Отримання мідного штейну

Штейн отримують із випаленого концентрату у полуменевих печах міст­кістю 100 т і більше. Піч нагрівають мазутом, вугляним порошком або при­родним газом до температури 1600 °С. Шихту— рудний концентрат і флюс (SiO,) — завантажують крізь отвори у склепінні печі. В процесі витоплювання Деяка частина сульфіду заліза переходить в оксид заліза за реакцією:

Cu,O + FeS = Cu,S + FeO. (1.5.1)

Оксид заліза FeO вступає у взаємодію з флюсом SiO₂:

2FeO + SiO, = (Fe0)₂-Si0,. (1.5.2)

Утворена сполука (FeO),-SiO, переходить у шлак. У шлак переходять такедк інші оксиди пустої породи. Штейн і шлак періодично випускають.

До складу мідного штейну входять в основному сульфід міді Cu₂S, сульфід заліза FeS і невелика кількість інших домішок. Штейн містить 20...60 % міді g має температуру топлення 950...1050 °С.

1.5.5. Отримання чорнової міді

Чорнову мідь отримують із рідкого штейну в циліндричному конверторі горизонталмюго типу з бічним повітряним дуттям. Він складається зі стале­вого кожуха З (рисі.5.3), футерованого магнезитовою цеглою 4. Крізь горло­вину 5 наливають штейн і насипають флюс у вигляді SiO,. Конвертор опира­ється бандажами 2 на привідні ролики 1, які повертають його горловиною вниз для виливання шлаку 6 і чорнової міді 7. Повітря під деяким тиском вдувають у фурми 8 кількістю 40...50 штук.

Процес отримання чорнової міді складається із двох стадій. У першій стадії, що триває 6. ..25 год., киснем повітря оксидують сульфід заліза FeS:

2FeS + ЗО, = 2FeO + 2SO,. (1.5.3)

Кремнезем SiO, ошлаковує FeO за реакцією (1.5.2). В кінці першого періоду шлак виливають у ківш.

У другій стадії протягом 2...З год. сульфід міді Cu,S оксидується вдуванням повітря у розтоп, утворюючи чорнову мідь за реакціями:

2Cu,S + ЗО, = 2Cu,O + 2SO₂, (1.5.4)

2Cu,0 + Cu,S = 6Cu + SO,. (1.5.5)

Тепло оксидації підвищує температуру розтопу до 1200...1300 °С. Отримана чорнова мідь містить до 2 % домішок (нікель, олово, свинець, срібло, золото).

тливають у злитки або плити, які використовують згодом для рафінування.

1.5.6. Вогняне рафінування чорнової міді

Під час вогняного рафінування чорнової міді домішки оксидують і утворені сиди вилучають із металу. Процес відбувається у полуменевій печі місткістю 400 т. Піч вогняного рафінування подібна до печі для отримання штейну.

На під печі завантажують злитки міді або заливають розтоплену мідь, у яку по

трубках вдувають повітря, що оксидує її до Си,О:

4Си + О, = 2Си,О. (1.5.6)

Оксид Си,0 добре розчиняється в міді й вступає у реакцію з домішками металів (Me):

Me + Cu₂O = MeO + 2Cu. (1.5.7)

Так вилучають основну частину розчинених у міді алюмінію, цинку, заліза, нікелю, свинцю. Одночасно оксидується також сірка за.реакцією (1.5.5). Оксиди цинку та свинцю сублімуються і разом з сірчистим ангідридом потрапляють у димові гази, а оксиди алюмінію й заліза переходять у шлак. Золото й срібло залишаються розчиненими в міді. Шлак згортають в міру його нагромадження. Після зливання шлаку мідь відновлюють метаном:

4Си₂О + СН₄ = 8Си + 2Н,О + СО_Г (1.5.8)

Рафінування міді у злитках триває близько 20 год., а рідкої міді — 12... 14 год. Під кінець процесу в міді залишається 0,5... 1 % домішок. З цієї міді отримують злитки для виробництва стопів або анодні плити, які йдуть на електролітичне рафінування. В них може бути близько 0,1 % золота й срібла.

1.5.7. Електролітичне рафінування міді

Електролітичне рафінування використовують для отримання високоякісної міді, на яку переробляють до 95 % чорнової міді. Електролізна ванна — видовжений резервуар прямокутного перетину, наповнений електролітом, що складається із 10... 16 /о водяного розчину сірчаної кислоти та мідного купоросу CuSO₄. Його виготовляють з дерева або бетону й вистеляють пластмасою. До мідної штанги підвішують пластини' чорнової міді завтовшки 40...50 мм — аноди, до іншої штанги підвішують листи електролітичної міді завтовшки 0,5...0,7 мм — катоди. До штанг ванни підводять постійний струм напругою 0,3...0,35 В. Під час проходження струму мідний купорос у Розчині дисоціює:

CuSO₄^ Cu⁺* + SO₄-, (1.5.9)

^катіони міді Си⁺⁺ нейтралізуються й осідають на катоді:

Cu⁺⁺ + 2e = Cu. (1.5.10)

В свою чергу мідь аноду розчиняється в електроліті:

Cu-2e = Cu⁺⁺. , (1.5.11)

Розчинення аноду триває 25...ЗО днів. Витрата електроенергії на 1 т катод­ної міді становить 250...350 кВт-год. Чистота електролітичної міді доходить до 99,98 %.

Частина елементів (цинк, нікель, залізо) розчиняється в електроліті й пос­тупово забруднює його. Золото, срібло, селен і телур в електроліті не роз­чиняються й збираються на дні ванни як шлам, який періодично вибирають і вилучають з нього корисні елементи.