Как делают медь

Медь относится к фундаментальным металлам, широко используемым в современной промышленности. Она применяется для разных электротехнических задач – от производства элементной базы для электротехнических приборов до изготовления строительных материалов. Чистая медь крайне редко встречается в природе в больших объёмах, поэтому большая часть этого цветного металла добывается из руды, содержащей различные химические соединения меди. Рассмотрим, какие есть способы получения меди, их особенности, а также преимущества.

Методы производства

Производство меди из руды – это сложный металлургический цикл, который состоит из нескольких этапов. Существуют два основных способа получения меди, выбор которых зависит от типа руды. Первый способ – пирометаллургический, в основном он используется для сульфидных руд. Второй способ – гидрометаллургический, подходит для окислённых и сульфидных руд с низким содержанием металла.

Подготовка руды (обогащение)

Первый этап производства меди из руды, независимо от используемого метода, начинается с обогащения. Руда измельчается до мелкодисперсного состояния, чтобы было проще отделить ценные минералы меди от пустой породы. Этап обогащения позволяет получить концентрат с более высоким содержанием металла.

Для обогащения сульфидных руд используется метод флотации. Измельчённую руду смешивают с водой и специальными реагентами, а затем подают воздух под высоким давлением. При продувке воздушными потоками частицы минералов прилипают к пузырькам и поднимаются на поверхность, образуя пену (медный концентрат). Пустая порода оседает. Содержание меди в концентрате может достигать 15-35%, при исходном содержании в руде 0,5-2%.

Пирометаллургический метод (для сульфидных руд)

Это самый распространённый способ получения меди, предназначенный для сульфидных руд и медных концентратов. Он состоит из ряда последовательных высокотемпературных процессов:

Выплавка штейна. Медный концентрат (с добавками флюсов) плавят в печах при высоких температурах (около 1200ºС-1300ºC). В результате плавки получается расплав сульфидов меди и железа – штейн (содержит 25-45% Cu) и шлак (расплав пустой породы и оксидов железа), который впоследствии удаляется;
Конвертирование штейна. Жидкий штейн продувают воздухом в конвертерах. Железо в штейне окисляется и переходит в шлак, сера удаляется в виде SO₂. На первой стадии получается "белый матт" (сульфид меди Cu₂S), а на второй стадии Cu₂S разлагается с получением "черновой" меди (98-99% Cu) и SO₂. Этот способ относится к технологии получения меди промежуточной чистоты;
Огневое рафинирование. "Черновую" медь дополнительно очищают от примесей (сера, кислород, железо) при нагревании в печах и продувкой воздухом. Получаемая медь имеет чистоту до 99,5%. Этот способ получения меди подходит для изготовления деталей и материалов для строительной отрасли, но с его помощью нельзя получить электротехническую медь.

Гидрометаллургический метод (для окислённых и бедных сульфидных руд)

Он подходит для получения меди из окислённой руды, когда невыгодно использовать пирометаллургический метод. Изначально происходит процедура выщелачивания меди из руды посредством её обработки специальными реагентами (аммиак, кислота). На выходе получается медный солевой раствор, из которого методом экстракции и электролиза или цементации добывают чистую медь. В первом случае металл скапливается на катодном электроде электролитической ванны. Цементация предусматривает вытеснение меди из солевого раствора более активным металлом. В результате этой процедуры получается медный порошок.

Электролитическое рафинирование (получение чистой меди)

Это ключевой этап для производства меди электротехнического типа (99,95-99,99%). "Черновую" или огневую рафинированную медь используют как аноды в электролитических ваннах. Чистый металл осаждается на катодах из раствора медного купороса с серной кислотой при прохождении через него электрического тока. Примеси либо остаются в растворе, либо оседают в виде анодного шлама. Это основной способ получения металла наивысшей чистоты. Так как получить медь электротехнического класса возможно только этим методом, он является финальным этапом производства.

Важные свойства меди

Благодаря своим свойствам, металл является очень полезным для промышленности.

Физические

Медь обладает очень высокой электропроводностью (59,6×10⁶ См/м при 20ºС), уступая только серебру. Высокая теплопроводность (около 400 Вт/(м·ºС) делает её хорошим металлом для теплообменников. Медь очень пластичный, ковкий металл, легко вытягивается в тонкую проволоку и прокатывается в листы. Температура плавления составляет 1085ºС, плотность – 8,96 г/см³.

Химические

Медь является относительно инертным металлом. Не вступает в реакцию с водой и внешней средой при невысоких температурах. При длительном контакте с влажным воздухом металл окисляется, образуя патину. Медь реагирует на окисляющие кислоты (азотная, концентрированная серная), но она устойчива к неокисляющим растворам, а также щелочам без кислорода. Металл легко образует различные сплавы, например, бронза, латунь.

Что может повлиять на цену приёма лома меди?

Рассмотрев, как делают медь из руды, можно сделать заключение, что добыча этого металла является достаточно трудоёмким процессом. Меньшие затраты будут в том случае, если происходит переработка металлолома, из которого можно получить металл для повторного применения. Сдавать металлолом выгодно – можно заработать и предоставить сырьё для повторной переработки.

Цена, по которой принимается цветной лом, формируется под влиянием ряда факторов. Наиболее значимый – это чистота сдаваемого металла. Чем меньше в нём примесей других сплавов, грязи, прочих включений, тем выше его стоимость. Металлолом делят по сортам в зависимости от состава и чистоты ("блеск", "кусок", "микс"). Объём партии также влияет на цену за килограмм – большие объёмы принимаются дороже. Важным ориентиром являются текущие мировые цены на первичную медь на биржах, которые постоянно меняются.

Заключение

Так как получить медь можно с металлолома, важной задачей является приём и переработка металлических отходов. После переплавки из них получается медь с высокими показателями чистоты. Благодаря этому снижаются затраты на добычу руды, снижается воздействие на окружающую среду. В финансовом плане переработка будет стоить дешевле разработки новых карьеров, добычи руды и её последующей переработки.