Получение концентрата

Осн. кол-во меди (85-88%) получают по пирометаллургич. схемам, к-рые, как правило, включают след. последовательные стадии: обжиг концентрата, плавку, конвертирование, рафинирование. Обжиг проводят при переработке высокосернистых и полиметаллич. концентратов. При обжиге удаляют избыточное кол-во S в форме газов, содержащих 5-8% SO2 и используемых для произ-ва H2SO4, и переводят часть примесей (Fe, Zn, As, Pb и др.) в формы, переходящие при послед. плавке в шлак. Обжиг проводят в печах "кипящего слоя" с применением дутья, обогащенного О2 (24-26% О2), без затрат углеродистого топлива. Продукт обжига - огарок -плавят в печах отражательного типа, реже - электропечах. Богатые медью руды плавили в шахтных печах, в настоящее время этот способ имеет подчиненное значение. Перечисл. способы плавки связаны с расходом (10-18% от массы шихты) углеродистого топлива (прир. газ, мазут, кокс) или электроэнергии (350-450 кВт.ч на 1 т шихты).

В процессе плавки образуются 2 жидкие фазы-сплав сульфидов меди, Fe, цветных металлов (штейн; 22-45% Сu) и сплав оксидов металлов и силикатов (шлак; 0,4-0,7% Сu), к-рые не смешиваются друг с другом. Шлаки складируют или используют при произ-ве строит. материалов. Осваиваются автогенные процессы плавки, использующие тепло экзотермич. р-ций окисления сульфидов; концентраты обрабатывают в атмосфере О2, воздуха, обогащенного О2, или подогретого воздуха. Высокая производительность, получение богатых медью штейнов (до 75% Сu) и концентрированных по SO2 газов, миним. расход углеродистого топлива-достоинства, определяющие автогенные процессы как перспективное направление в развитии пирометаллургии меди. Важнейшие способы автогенной плавки-кислородно-факельная, взвешенная, отражательная, электроплавка, плавка в жидкой ванне, процессы "Норанда", "Мицубиси".

Расплав штейна (в осн. Cu2S • FeS) направляют на кон-вертирование - продувку сжатым воздухом с целью количеств. окисления FeS и его ошлакования в присут. кварцевого флюса (первая стадия процесса), окисления Cu2S и макс. удаления S и большинства примесей (вторая стадия): При конвертировании используют тепло экзотермических р-ций окисления, конечный продукт-черновая медь (98,5-99,3% Сu).Черновую медь рафинируют огневым, а затем электрохим. способом. Огневое рафинирование основано на большем, чем у меди, сродстве большинства металлов-примесей к кислороду, что позволяет при продувке расплава воздухом окислить и ошлаковать количественно Fe, S, Zn, Pb и, частично, Ni, As, Sb, Bi. Для удаления кислорода расплав меди обрабатывают восстановителем (прир. конверсир. газ, сырая древесина). Готовый металл (>=99,5% Сu) разливают в формы, удобные для проведения электролиза. Полученные отливки служат анодами. Электролитич. рафинирование проводят в сернокислых р-рах при наложении постоянного тока; в процессе электролиза осуществляется непрерывная циркуляция подогреваемого (57-67°С) р-ра, медь осаждают на катодных основах, получаемых также электролизом в спец. матричных ваннах при условиях, обеспечивающих осаждение чистого металла. Для получения ровного катодного осадка требуемой текстуры в электролит вводят ПАВ. Катодную медь (>=99,94% Сu) переплавляют и разливают в формы, удобные для послед. обработки прокаткой, волочением. При растворении анодов ряд примесей (As, Fe, Ni, Sb) накапливается в электролите, поэтому часть его выводят из циркуляц. цикла (заменяя равным объемом р-ра H2SO4) и направляют на переработку для получения техн. сортов медного и никелевого купоросов. Нерастворимые включения анода образуют дисперсный продукт - шлам, в к-ром концентрируются благородные и редкие металлы. Этот продукт специально перерабатывают в шламовом цикле. Анодные остатки (выход их 15-18% от массы анода) возвращают на переплавку в цикл огневого рафинирования. При пирометаллургич. переработке медного концентрата извлекают до 96-98% меди и благородных металлов, однако степень извлечения сопутствующих элементов (S, Zn, Ni, Pb) гораздо ниже, a Fe полностью теряется со шлаком. Многие проблемы пирометаллургич. произ-ва меди (экологическая из-за повыш. тепло-, пыле- и газовыделения, взрывоопасность в случае контакта расплава штейна с водой и др.) устраняются при использовании гидрометаллургич. технологии. Она включает: селективное выщелачивание меди из сырья, чаще всего р-ром H2SO4 или NH3; очистку р-ра от примесей и извлечение сопутствующих ценных элементов (Zn, Co, Ni, Cd и др.); выделение меди. При переработке бедных р-ров (0,5-12,0 г/л меди) используют цементацию на железном скрапе и экстракцию с послед. электрохим. осаждением меди. Из богатых р-ров (30-40 г/л меди) медь извлекают чаще электролизом или автоклавным осаждением водородом (127-197 °С, давление Н2 1,5-2,5 МПа). В последнем случае медь получают в форме порошка (>=99,6% меди). Гидрометаллургич. схемы эффективны при извлечении меди из бедных руд методами подземного, кучного, чанового выщелачивания, в т. ч. с использованием биохим. окисления сульфидов; остатки от выщелачивания смешанных руд обогащают флотацией. Рациональна переработка полиметаллич. концентратов, вторичного сырья, особенно при небольшом объеме произ-ва. В этом случае весьма перспективно автоклавное выщелачивание при повыш. т-рах (137-197 °С) и давлении кислородсодержащего газа-окислителя (давление О2 0,2-1,0 МПа), обеспечивающее значит. интенсификацию процесса, получение более чистых р-ров и элементной S при окислении сульфидов. Гидрометаллургич. схемы позволяют более комплексно использовать сырье, проще обеспечить экологич. и пром. санитарию. Внедрение их сдерживается из-за недостаточной интенсивности, повыш. эксплуатац. затрат и др.

Еще статьи по экологии

Очистка грунтовых вод, загрязненных промышленным предприятием Оловозавод г. Новосибирска
История предприятия ведётся с Новосибирского завода №520, введённого в феврале 1942 года, в составе Наркомата цветной металлургии СССР. В марте 1946 года, в связи с происходившим в СССР прео ...

Состояние и перспективы развития сети российских национальных парков
В процессе своего развития человечество поставило под угрозу существование естественных экологических систем и природных комплексов, которые являются необходимым условием сохранения био ...

Современные хладагенты и проблемы экологии
Всем нам хорошо известно, что искусственное охлаждение связано с осуществлением термодинамических циклов холодильных машин, которые основаны главным образом на фазовых превращениях тел, называемых раб ...