3.3. Производство меди

3.3.1. Свойства меди и области потребления

Медь является самым древним металлом, значение которого и в настоящее время трудно переоценить.

Медь – мягкий, вязкий и ковкий металл красного цвета. Он легко прокатывается в тонкие листы и проволоку. Широкое применение меди связано с хорошей электропроводностью и теплопроводностью, высокой пластичностью и способностью образовывать технологичные сплавы, которые отлично обрабаты­ваются и обладают хорошими механическими свойствами.

Рис. Медь

Температура плавления меди 1083 °С, кипения 2360 °С. Предел прочности чистой меди не очень высок и составляет 220 МПа (22 кгс/мм²). Плотность меди 8,93 г/см³, а твер­дость почти в 2 раза меньше, чем у железа.

При обычной температуре сухой воздух и влага в отдельности не действуют на медь, но во влажном воздухе, содержащем СО₂, медь окисляется и покрывается зеленой пленкой основного карбоната (CuCO₃* Cu(OH)₂), являющегося ядовитым веществом.

В растворах кислот, как соляная и серная, в отсутствие окислителя медь не растворяется. В азотной, горячей концентрированной серной кислоте медь растворяется легко. В присутствии кислорода и при нагреве медь хорошо растворяется в аммиаке.

При температуре красного каления медь окисляется с образованием Cu₂ O, CuO.

C серой медь образует два сульфида: сернистую (СuS) и полусернистую (Cu₂S) медь.

Медь способна сплавляться со многими металлами, образуя многочисленные сплавы.

Основными потребителями меди и ее соединений являются:

1. Электротехника и электроника (провода, кабели, обмотки электродвигателей, токоподводящие шины, детали радиоэлектронных приборов, фольга для печатных схем и др.);

2. Машиностроение (теплообменники, оросительные установки и др.);

3. Транспорт (детали и узлы железнодорожных вагонов, автомобилей, самолетов, морских и речных судов, тракторов и т.д.);

4. Строительные материалы ( кровельные листы, детали декоративных

5. архитектурных украшений);

6. химическая промышленность (производство солей, красок, катализаторов);

7. Изделия и приборы бытового назначения (детали часов, посуда, скобяныеизделия, детали холодильников, стиральных машин и бытовых электроприборов, декоративные изделия и украшения и др.);

8. сельское хозяйства (ядохимикаты).

3.3.2 Медные руды и схема их переработки

В настоящее время главнейшим источником для получения меди (~ 80 % мировой добычи) служат сульфидные руды, содержащие чаще всего халькопирит (CuFeS₂), называемый медным колчеданом, или другие сернистые минералы меди, например, халькозин (CuS) и др. В этих рудах обычно находится много пирита (FeS₂) и сульфидов цинка, свинца, никеля, а нередко серебро и золото.

Рис. 1. Минерал куприт

Халькопирит

Рис. 2. Минерал малахит

Рис. 3. Самородная медь

Рис.4. Малахит

Рис. 5.Халькозин

Рис. 6. Куприт

Другим источником для получения меди являются окисленные медные руды, содержащие медь в виде куприта (Cu₂O) или азурита (2СuСО₃*Сu (ОН)₂). Встречаются так­же смешанные сульфидно-окисленные медные руды.

Содержание меди в комплексных рудах незначительно (часто 1-2 %), перед их переработкой почти всегда подвергают обогащению, которое позволяет выделить из руды отдельно медный концентрат, содержащий 11-35 % Сu, и цинковый или пиритный концентрат.

Для получения меди из руд можно использовать пирометаллургические способы (плавка на штейн, восстановительная плавка) и гидрометаллургические способы, например, выщелачиванием серной кислотой.

Примерный состав медного концентрата, %: Cu-13,5; Zn-0,5; Fe- 36,5; S- 39?0; SiO₂ – 2,7; Al₂O₃- 3,4; CaO- 0,5.

Рассмотрим один из наи­большее распространенных способов извлечения меди из сульфидных концентратов - плавку на штейн (рис. 7).

Рис. 7. Упрощенная схема получения меди из сульфидных руд пирометаллургическим способом