Производство меди

Распространение медных руд в мире

Производство меди

Страны Латинской Америки имеют самые богатые месторождения меди во всем мире. В частности, Чили дает 40% мирового объема добычи красного металла.

Крупнейшие месторождения в Чили

Самое крупное месторождение Чили расположено вблизи города Ранкагуа. Здесь руду добывали еще индейцы, до прихода европейцев. Промышленная разработка ведется с конца XIX века. Характеристики месторождения Эль-Теньенте:

Ранкагуа Чили

• площадь – 3 800 га;
• количество работающих человек – 6000;
• минимальная заработная плата – 700 долларов в месяц;
• максимальная глубина шахты – 800 м;
• протяженность горных тоннелей – 2400 км;
• самый большой лифт шахты способен доставить до 350 рабочих за один подъем/спуск;
• содержание меди в руде – от 1 до 4% (такой показатель относит породу к разряду богатых);
• из шахты породу транспортируют поездом, длина рельсовой дороги – 10 км, за день совершается 15 «ходок»;
• с самой глубокой шахты породу вывозят большие грузовые машины: высотой 7 метров, шириной – 8 м;

Другие месторождения в Чили:

• Эль-Абра – добывается 150,4 тыс. тонн в год;
• Серро-Колорадо – 89,5 тыс. т;
• Лос-Пеламбрес – 268,4 тыс. т;
• Эскондида – 1,34 млн т.

Карьер «Эскондида»

Примечательно, что в Чили добыча меди осуществляется национализированными компаниями, то есть государственными.

Как это делается: добыча меди

Медный пояс в Африке

Африканские страны богаты медьсодержащими рудами. В центральной части континента залегает так называемый медный пояс. Он проходит через территорию двух государств:

• Замбии;
• Заира.

Протяженность «пояса» – 160 км, при ширине до 50 км.

Меденосный пояс центральной африки

В Африке руды богатые – содержание меди от 3,3 до 4%, большинство металла в соединениях:

• пиритах;
• халькопиритах;
• борнитов;
• халькозинов.

Месторождения меди в Замбии

Залегает медоносная порода в Африке на глубине до 60 м, что значительно упрощает ее добычу.

Крупнейшие месторождения меди:

• в Замбии:
  • Чилилабомбве;
  • Нкана;
  • Нчанга;
  • Муфулира;
  • Рон-Антелоп;

• в Заире:

  • Камбове;
  • Руве;
  • Кипуши;
  • Мусоной;
  • Дикулуве;
  • Мусошн.

В последние годы, из-за нестабильной политической ситуации, в Африке значительно сократились объемы добычи меди – на 3,5%. Это повлияло на мировые цены – они начали стремительно расти.

В страны-лидеры по добыче медной руды в Африке входит и Демократическая Республика Конго, а также ЮАР. Эти два государства не находятся на территории «медного пояса», но дают значительные объемы добываемого металла.

Минеральные ресурсы Африки

Поскольку медьсодержащая порода залегает неглубоко – добыча осуществляется преимущественно карьерным способом. В Африке основная часть руды извлекается из земных недр вручную, здесь довольно небольшой процент механизации. В карьерах работают несовершеннолетние дети, труд очень тяжелый, условий никаких нет.

Именно поэтому здесь повышенный уровень травматизма и смертности. Примечательно, что и в Чили с добывающей компании снимается вся ответственность за жизнь шахтеров. Они подписывают договор, о том, что в шахту спускаются по собственной воле и «на свой страх и риск». Государство на это закрывает глаза. Тревогу бьет лишь международная организация по правам человека.

Производство меди

Медь производится из сульфидных руд, которые содержат эту медь в объеме минимум 0,5%. В природе существует около 40 минералов, содержащих данный металл. Наиболее распространенным сульфидным минералом, который активно используется в производстве меди, является халькопирит.

Для производства 1 т меди необходимо взять огромное количество сырья, которое ее содержит. Взять, к примеру, производство чугуна, для получения этого металла в объеме 1 тонны потребуется переработать около 2,5 т железной руды. А для получения такого же количества меди потребуется обработка до 200 т руды ее содержащей.

Далее рассмотрены способы производства меди и оборудование для этого.

Видео ниже расскажет о добыче меди:

Технология и необходимое оборудование

Производство меди включает в себя ряд этапов:

1. Измельчение руды в специальных дробилках и последующее более тщательное ее измельчение в мельницах шарового типа.
2. Флотация. Предварительно измельченное сырье смешивается с малым количеством флотореагента и затем помещается во флотационную машину. В качестве такого добавочного компонента обычно выступает ксантогенат калия и извести, который в камере машины покрывается минералами меди. Роль извести на этом этапе крайне важна, поскольку она предупреждает обволакивание ксантогената частичками других минералов. К медным частичкам прилипают лишь пузырьки воздуха, которые выносят ее на поверхность. В результате этого процесса получается медный концентрат, который направляется удаление из его состава избыточной влаги.
3. Обжиг. Руды и их концентраты проходят процесс обжига в моноподовых печах, что необходимо для выведения из них серы. В результате получается огарок и серосодержащие газы, которые в дальнейшем используют для получения серной кислоты.
4. Плавка шихты в печи отражательного типа. На этом этапе можно брать сырую или уже обожженную шихту и подвергать ее обжигу при температуре 1500°С. Важным условием работы является поддержанием нейтральной атмосферы в печи. В итоге происходит сульфидирование меди и ее преобразование в штейн.
5. Конвертирование. Полученная медь в сочетании с кварцевым флюсом продувается в специальном конвекторе на протяжении 15-24 ч. В итоге получается черновая медь в результате полного выгорания серы и выведения газов. В ее состав может входить до 3% различных примесей, которые благодаря электролизу выводятся наружу.
6. Рафинирование огнем. Металл предварительно расплавляется и затем рафинируется в специальных печах. На выходе образуется красная медь.
7. Электролитическое рафинирование. Этот этап проходит анодная и огневая медь для максимальной очистки.

Про заводы и центры производства меди в России и в мире читайте ниже.

Известные производители

На территории России действует всего четыре наибольших предприятия по добыче и производству меди:

1. «Норильский никель»;
2. «Уралэлектромедь»;
3. Новгородский металлургический завод;
4. Кыштымский медеэлектролитный завод.

Первые две компании входят в состав известнейшего холдинга «УГМК», который включает в себя около 40 промышленных предприятий. Он производит более 40% всей меди в нашей стране. Последние два завода принадлежат Русской медной компании.

Видеоролик ниже расскажет о производстве меди:

Учебные материалы

Применяется в технически чистом виде в электротехнической промышленности, а неэлектрорафинированная медь – для производства сплавов.

• сульфидные руды, горные породы медный колчедан или халькопирит: 60-90% пирита FeS₂ и 1-3% меди в виде соединений Cu₂S, CuS. До 80% меди получают из сульфидных руд. Cu₂O – куприт.
• окисленные руды, из них добывают до 15% Cu (CuO, Cu₂O – куприт; CuСO₃ Cu(OН)₂ – азурит).
• самородная медь встречается примерно на 5%.

90% Cu извлекают пирометаллургическим способом. Около 10% меди путем подвергания бедных руд выщелачиванием – гидрометаллургический способ.

Геологические особенности добычи

Медь не содержится в земной коре в чистом виде, она является одной из составляющих руды. Выделяют несколько видов медьсодержащих минералов:

Халькозин

• халькозин, его еще называют медным блеском, это минерал, в состав которого, кроме меди, входит сера, иногда серебро. Такая руда считается богатой, поскольку в ней содержится до 79% чистого металла.;
• халькопирит – минерал, содержащий медь, железо и серу, это наиболее распространенная в природе руда, в основном все производство ведется на основе разработки халькопиритовых (колчеданных) месторождений;
• куприт – это минеральная руда с самым высоким содержанием металла, но в природе встречается редко, а обнаружить месторождение считается большой удачей.

Поскольку добыча меди осуществлялась с древнейших времен месторождения заметно истощились. Если ранее считалось нормой содержание медной руды в почве свыше 5%, то сегодня активно разрабатываются рудники с содержанием от 0,5%.

Халькопирит

Это говорит не только об истощении породы, но и о высоких технологиях обработки руды и разнообразии способов обогащения, в результате чего из руды можно извлечь максимум металла.

География медных месторождений довольно обширна, они присутствуют на всех континентах. По подсчетам специалистов во всех разведанных на сегодняшний день местах можно добыть 5 миллиардов тонн. Это невысокий показатель, но он совсем не говорит об исчезновении металла.

Повторная плавка осуществляется с незначительными потерями, при этом затрачивается в несколько раз меньше ресурсов (трудовых, энергетических, материальных), чем при добыче.

Неосвоенное медное месторождение Айнак в Афганистане

По данным некоторых источников, в частности, неправительственной организации Transparency International, в Афганистане имеются крупнейшие запасы меди, которые по объемам занимают второе место в мире. Но большинство еще до конца не изучены и добыча промышленным способом не осуществляется.

Месторождения меди в Афганистане

Самым крупным, не только в Афганистане, но и в мире, считается Айнак. Основные проблемы его освоения возникли в результате спора добывающей компании и археологов. Дело в том, что на территории месторождения меди ученые нашли древний буддийский город Мес Айнак, который представляет большую историческую ценность. Поэтому разрабатывать одноименное месторождение было запрещено.

В планах у правительства организовать добычу руды в месторождении Айнак на уровне 300 тысяч тонн в год, и постепенно наращивать объемы.

Характеристики месторождения Айнак:

• площадь – 5 км2;
• оценочные запасы меди:
  • центральный Айнак – 9,8 млн т;
  • западный Айнак – 9,9 млн т;
• объем планируемых инвестиций в разработку – 4,4 млрд долларов США;
• привлеченный инвестор – компания МСС (КНР).

Данные оценки реальных запасов месторождения Айнак

Начиная с 2011 г, планировалось активизировать месторождение Айнак – выйти на уровень 200 тыс. тонн в 2015 году. Теперь сроки снова сдвинулись – до 2018 года. Остается только надеяться, что Айнак заработает полным ходом и в значительной степени поправит материальное положение государства, но при этом будет сохранена культурная и историческая ценность буддийского города.

Производство меди

Для получения меди применяют медные руды, а также отходы меди и её сплавы. В рудах содержится 1 – 6% меди. Руду, содержащую меньше 0,5% меди, не перерабатывают, так как при современном уровне техники извлечение из неё меди нерентабельно.

В рудах медь находится в виде сернистых соединений (CuFeS2 – халько-пирит, Cu2S – халькозин, CuS – ковелин), оксидов (CuO, CuO) и гидрокарбонатов

Пустая порода руд состоит из пирита (FeS2), кварца (SiO2), различных соединений содержащих Al2O3, MgO, CaO, и оксидов железа.

В рудах иногда содержится значительные количества других металлов (цинк, золото, серебро и другие).

Известны два способа получения меди из руд:

• гидрометаллургический;
• пирометаллургический.

Гидрометаллургический не нашел своего широкого применения из-за невозможности извлекать попутно с медью драгоценные металлы.

Пирометаллургический способ пригоден для переработки всех руд и включает следующие операции:

• подготовка руд к плавке;
• плавка на штейн;
• конвертирование штейна;
• рафинирование меди.

Подготовка руд к плавке

Подготовка руд заключается в проведении обогащения и обжига. Обогащение медных руд проводят методом флотации. В результате получают медный концентрат, содержащий до 35% меди и до 50% серы.

Концентраты обжигают обычно в печах кипящего слоя с целью снижения содержания серы до оптимальных значений. При обжиге происходит окисление серы при температуре 750 – 800 °С, часть серы удаляется с газами.

В результате получают продукт, называемый огарком.

Плавку на штейн

Плавку на штейн ведут в отражательных или электрических печах при температуре 1250 – 1300 °С. В плавку поступают обожженные концентраты медных руд, в ходе нагревания которых протекают реакции восстановления оксида меди и высших оксидов железа

6CuO + FeS = 3Cu2O + FeO + SO2

FeS + 3Fe3O4 + 5SiO2 = 5(2FeO·SiO2) + SO2

В результате взаимодействия Cu2O с FeS образуется Cu2S по реакции:

Cu2O + FeS = Cu2S + FeO

Сульфиды меди и железа, сплавляясь между собой, образуют штейн, а расплавленные силикаты железа, растворяя другие оксиды, образуют шлак. Штейн содержит 15 – 55% Cu; 15 – 50% Fe; 20 – 30% S. Шлак состоит в основном из SiO2, FeO, CaO, Al2O3.

Штейн и шлак выпускают по мере их накопления через специальные отверстия.

Конвертирование штейна

Конвертирование штейна осуществляется в медеплавильных конвертерах (рисунок 44) путем продувки его воздухом для окисления сернистого железа, перевода железа в шлак и выделения черновой меди.

Конвертеры имеют длину 6 – 10 м и наружный диаметр 3 – 4 м. Заливку расплавленного штейна, слив продуктов плавки и удаление газов осуществляют через горловину, расположенную в средней части корпуса конвертера. Для продувки штейна подается сжатый воздух через фурмы, расположенные по образующей конвертера.

В одной из торцевых стенок конвертера расположено отверстие, через которое проводится пневматическая загрузка кварцевого флюса, необходимого для удаления железа в шлак.Процесс продувки ведут в два периода. В первый период в конвертер заливают штейн и подают кварцевый флюс.

В этом периоде протекают реакции окисления сульфидов

2FeS + 3O2 = 2Fe + 2SO2,

2Cu2S + 3O2 = 2Cu2O + 2SO2

Образующаяся закись железа взаимодействует с кварцевым флюсом и удаляется в шлак

2FeO + SiO2 = (FeO)2·SiO2

2Cu2O + Cu2S = 6Cu + SO2

Таким образом, в результате продувки получают черновую медь, содержащую 98,4 – 99,4% Cu. Полученную черновую медь разливают в плоские изложницы на ленточной разливочной машине.

Рафинирование меди

Для получения меди необходимой чистоты черновую медь подвергают огневому и электролитическому рафинированию. При этом, помимо удаления примесей можно извлекать также благородные металлы.

https://youtube.com/watch?v=VlyAsG9pQss

При огневом рафинировании черновую медь загружают в пламенную печь и расплавляют в окислительной атмосфере. В этих условиях из меди удаляются в шлак те примеси, которые обладают большим сродством к кислороду, чем медь.

Для ускорения процесса рафинирования в ванну с расплавленной медью подают сжатый воздух. Большинство примесей в виде оксидов переходят в шлак (Fe2O3, Al2O3, SiO2), а некоторые примеси при рафинировании удаляются с газами. Благородные металлы при огневом рафинировании полностью остаются в меди.

Кроме благородных металлов в меди в небольших количествах присутствуют примеси сурьмы, селена, теллура, мышьяка. После огневого рафинирования получают медь чистотой 99 – 99,5%.Для удаления этих примесей, а также для извлечения золота и серебра медь подвергают электролитическому рафинированию.

Находящиеся в меди примеси благородных металлов выпадают на дно ванны в виде остатка (шлама). После электролитического рафинирования получают медь чистотой 99,95 – 99,99%.

Стадии пирометаллургического производства меди

Общие способы получения метала из руды

Промышленное получение меди с использованием пирометаллургического способа имеет преимущества перед другими методами:

• технология обеспечивает высокую производительность – с ее помощью можно получать метал из породы, в которой содержание меди даже ниже 0,5%;
• позволяет эффективно перерабатывать вторичное сырье;
• достигнута высокая степень механизации и автоматизации всех этапов;
• при его использовании значительно сокращаются выбросы вредных веществ в атмосферу;
• метод экономичный и эффективный.

Обогащение

Схема обогащения руды

На первом этапе производства необходимо подготовить руду, которую доставляют на обогатительные комбинаты прямо с карьера или шахты. Часто встречаются большие куски породы, которые предварительно нужно измельчить.

Происходит это в огромных дробильных агрегатах. После дробления получается однородная масса, с фракцией до 150 мм. Технология предварительного обогащения:

• в большую емкость засыпается сырье и заливается водой;
• затем добавляется кислород под давлением, чтобы образовалась пена;
• частицы металла прилипают к пузырькам и поднимаются наверх, а пустая порода оседает на дне;
• далее, медный концентрат отправляется на обжиг.

Обжиг

Этот этап направлен на то, чтобы максимально снизить содержание серы. Рудную массу помещают в печь, где устанавливается температура 700–800оС. В результате термического воздействия содержание серы сокращается в два раза. Сера окисляется и испаряется, а часть примесей (железа и других металлов) переходит в легкошлакуемое состояние, которое облегчит в дальнейшем плавку.

Обжиг руды для снижения уровня серы

Этот этап можно опустить, если порода богатая и содержит после обогащения 25–35% меди, его используют только для бедных руд.

Плавка на штейн

Технология плавки на штейн позволяет получить черновую медь, которая различается по маркам: от МЧ1 – самая чистая до МЧ6 (содержит до 96% чистого металла). В ходе процесса плавки, сырье погружается в специальную печь, в которой температура поднимается до 1450оС.

Технология переработки медной руды и получение черной меди

После расплавления массы она продувается сжатым кислородом в конвертерах. Они имеют горизонтальный вид, а дутье осуществляется через боковое отверстие. В результате продува сульфиды железа и серы окисляются и переводятся в шлак. Тепло в конвертере образуется за счет протекания раскаленной массы, он дополнительно не нагревается. Температура при этом составляет 1300оС.

Общая схема выплавки меди

На выходе из конвертера получают черновой состав, который содержит до 0,04% железа и 0,1% серы, а также до 0,5% прочих металлов:

• олова;
• сурьмы;
• золота;
• никеля;
• серебра.

Такой черновой металл отливается в слитки массой до 1200 кг. Это так называемая анодная медь. Многие производители останавливаются на этом этапе, реализуют такие слитки. Но поскольку часто производство меди сопровождается добычей драгоценных металлов, которые содержатся в руде, то на обогатительных комбинатах используется технология рафинирования чернового сплава. При этом выделяются и сохраняются прочие металлы.

Рафинирование с использованием катодной меди

Технология получения рафинированной меди довольно простая. Ее принцип используют даже для чистки медных монет от окислов в домашних условиях. Схема производства выглядит следующим образом:

Слитки рафинированной меди

• черновой слиток помещается в ванну с электролитом;
• в качестве электролита используется раствор со следующим содержанием: сульфат меди – до 200 г/л;
• серная кислота – 135–200 г/л;
• коллоидные добавки (тиомочевина, столярный клей)– до 60 г/л;
• вода.

температура электролита должна быть до 55оС;
помещаются в ванну пластины катодной меди – тонкие листы чистого металла;
подключается электричество. В это время происходит электрохимическое растворение металла. Частицы меди концентрируются на катодной пластине, а прочие включения оседают на дне и называются шлам.

Весь процесс электролиза протекает в течение 20–28 суток. За этот период вынимают катодную медь до 3–4 раз. Вес пластин получается до 150 кг.

Как это делается: добыча меди

В процессе рафинирования, на катодной меди могут образовываться дендриты – наросты, которые сокращают расстояние до анода. В результате чего снижается скорость и эффективность реакции. Поэтому, при возникновении дендритов, их незамедлительно удаляют.

Группы медных руд

Все медные руды принято делить на девять промышленно-геологических видов, которые в свою очередь подразделяются на шесть групп по происхождению:

Стратиформная группа

В эту группу входят медные сланцы и песчаники. Эти материалы представлены крупными месторождениями. Их характерные черты: простая пластовая форма, равномерное распределение полезных компонентов, пологое поверхностное залегание, позволяющее использовать открытые способы добычи.

Колчеданная группа

Сюда входит самородная медь, жильные и медно-колчеданные соединения. Самородный металл чаще всего встречается в зонах окисления медно-сульфидных рудников вместе с другими окисленными минералами.

Медно-колчеданные металлы отличаются формами и размерами. Основной минерал в руде – пирит, также присутствуют халькопириты и сфалериты.

Для жильных руд характерна прожилковая структура с вкраплениями. Такие руды, как правило, залегают в контакте с порфирами.

Медно-порфировая (гидротермальная)

Эти месторождения вместе с медью и молибденом содержат золото, серебро, селен и другие полезные элементы, наличие которых значительно выше нормы.

Медно-никелевая

Месторождения представлены в пластовой, линзообразной, неправильной и жильной форме. Металл имеет вкрапленную массивную текстуру с кобальтом, платиноидами, золотом и т.д.

Скарновая руда

Скарновые руды – это локальные месторождения в известняках и известково-терригенных породах. Они характеризуются небольшими размерами и сложной морфологией. Концентрация меди высокая, но неравномерная – до 3%.

Карбонатовая

В состав этой группы входит железомедная и карбонатитовая руда. По этому типу меди обнаружено пока единственное месторождение в ЮАР. Этот комплексный рудник относится к массиву щелочных пород.

Производство алюминия в России и мире

Объем производства алюминия в 2019 году составляет 72 млн тонн. Международный алюминиевый рынок находится в дефиците, составляющем 277 тыс. тонн.Крупнейшими странами-изготовителями данного металла являются Китай, Россия, США, Австралия, Бразилия и Индия. Страны Северной и Южной Америки активно сокращают добычу бокситов. Рост производства чистого алюминия обеспечивается государствами Ближнего Востока и Азии. В этих регионах содержится свыше 73% мировых запасов алюминиевых руд, залегающих на земной поверхности. В них отсутствует большое число металлических и газообразных веществ. Крупнейшими производителями алюминия в мире являются следующие транснациональные компании:

1. UCRUSAL: российский концерн, производящий 13% всех алюминиевых сплавов в мире. Объем производства компании составляет 3,75 млн тонн в год. РУСАЛ обладает собственной инженерно-технической базой и экспортирует свою продукцию в страны Европы, Северной Америки и Юго-Восточной Азии.
2. Chalco: китайская государственная корпорация, являющаяся вторым крупнейшим производителем алюминиевых материалов в мире. Объем производства составляет 3,4 млн тонн в год.
3. RioTinto: австралийско-британская горно-металлургическая компания, производящая глинозем. Объем производства концерна составляет 3,1 млн тонн в год. RioTinto образует с канадской организацией Alcan совместное предприятие по добыче бокситов.

На рынке стран-лидеров по производству чистого алюминия наблюдается переизбыток мощностей. Это обусловлено циклическим характером спроса и большим количеством конкурентоспособных предприятий. Для снижения переизбытка мощностей многие предприятия стали экспортировать алюминиевые полуфабрикаты. С 2015 г. продажи этой продукции ежегодно растут на 20%.

В Российской Федерации присутствует 17 заводов по изготовлению глинозема и алюминиевых листов. Большая часть предприятий располагается на Урале в и в Сибири. Высокая эффективность российских алюминиевых заводов обуславливается следующими факторами размещения производства:

1. Сырьевой: предприятия расположены рядом с основными месторождениями алюминия. Это позволяет снизить затраты на транспортировку сырья и снизить стоимость готовой продукции
2. Энергетический: чистый алюминий изготавливается посредством электролиза, поэтому заводы расположены рядом с крупными гидроэлектростанциями, вырабатывающими большое количество электрической энергии.
3. Потребительский фактор: продукция российский компаний, производящих алюминий, покупается странами Южной и Северной Америки, Азии, Ближнего Востока, Европы и Африки.
4. Транспортный: заводы располагаются рядом с крупными транспортными узлами, позволяющими эффективно перевозить сырье и готовую продукцию на большие расстояния. Для транспортировки металла чаще всего используются железнодорожные поезда.

В настоящее время производство алюминия в России снижается и составляет 7,3 млн тонн в год. Это связано с разрушением межотраслевых и хозяйственных связей со странами бывшего СССР.

Медь начерно

Медный концентрат, получаемый на обогатительной фабрике,— это сырье для производства черновой меди. Русская медная компания продает небольшие партии концентрата в Китай, Сербию, Болгарию, а также в Казахстан и Россию, но основные объемы, не менее 80% сырья, перерабатывает сама. Среди предприятий РМК главный потребитель медного концентрата — медеплавильный завод «Карабашмедь», также расположенный в Челябинской области, в городе Карабаш. Завод получает черновую медь не только из концентрата, с предварительным обогащением медно-цинковых руд, но и из вторичного медьсодержащего сырья.

Черновая медь — промежуточный продукт с высоким содержанием меди — производится из медного концентрата следующим образом. Сначала в печи происходит автогенная плавка медных концентратов во взвешенном состоянии (то есть совмещенная с обжигом, при котором шихту вдувают в печь подогретым воздухом или кислородом), известная как финская плавка. Таким образом в печи получают штейн, содержащий уже 50% меди и отделяемый от шлака. Затем штейн конвертируют с целью удаления серы. Содержимое плавильной печи стекает в печь-отстойник, где происходит дегазация. Примеси всплывают в виде шлака, а более тяжелая черновая медь опускается на дно. Плавильщики периодически, по мере накопления, сливают из печи-отстойника черновую медь в изложницы, а конверторный шлак — в огромные ковши. В черновой меди содержание собственно меди достигает 98-99%.

«Карабашмедь» — один из старейших металлургических заводов России с более чем вековой историей. Предприятие перешло под контроль Русской медной компании в 2004 году. Через два года шесть столетних шахтных печей были заменены одной небольшого размера медеплавильной печью с погружной фурмой Ausmelt. С 2004 по 2017 год инвестиции РМК в переоборудование медеплавильного завода превысили 18 млрд руб. До конца 2018 года компания намеревается направить на модернизацию предприятия «Карабашмедь» еще более 2 млрд руб. Сейчас мощность производства завода составляет до 130 тыс. тонн черновой меди в год, в том числе из минерального сырья — 110 тыс. тонн. Намеченная модернизация производства должна увеличить мощность предприятия до 150 тыс. тонн черновой меди в год, в том числе 130 тыс. тонн — из минерального сырья.

Способы получения меди. Пирометаллургия

Основными способами получения меди являются:

1. Электролиз.
2. Гидрометаллургия.
3. Пирометаллургия.

Подавляющее большинство меди получают пирометаллургическим способом. При его помощи получают порядка 90 % всей меди. Технология данного способа состоит из нескольких этапов, осуществляющих обогащение поступающего материала и его последовательное получение. Пирометаллургический метод эффективно используется для переработки руды с различным содержанием меди. Он состоит из четырех последовательных операций:

1. Обогащение добытого сырья.
2. Плавка на штейн.
3. Конвертирование штейна.
4. Окончательное рафинирование.

Определение 2

Штейн – это промежуточный продукт в процессе получения цветных металлов, который представляет собой смесь сульфидов никеля, меди, железа, кобальта и других элементов.

Для производства меди с максимальной эффективностью осуществляется обогащение добытой руды. В результате обогащения получают концентрат, содержание меди в котором может достигать 10 %. Основным способом обогащения является флотация. Чтобы повысить эффективность обогащения предварительно проводится магнитная сепарация. Данная операция способствует выделению пирротина в самостоятельный концентрат. Сам процесс обогащения медных руд состоит из двух этапов. На первом этапе осуществляется предварительное дробление с последующим разломом на мелкие частицы, размер которых не превышает 0,5 миллиметра. На втором этапе осуществляется флотация, которая основана на обработке не смачивающихся частиц руды пузырьками продуваемого воздуха в и их подъеме вверх в виде пены. Смачиваясь, пустая порода опускается вниз.

Пирометаллургией предусмотрено два способа обжига. Первый – окислительный обжиг. В данном случае производится частичное окисление сульфидов медных концентратов. Этот процесс может протекать в одном из трех режимов: промежуточный, диффузионный или кинетический. Каждый из перечисленных процессов характеризуется значением коэффициента диффузии и скоростью протекания кристаллохимические превращения. Правильный выбор данных параметров значительно снижает содержание серы. Окислительный обжиг осуществляется в специальных агрегатах – обжиговые печи. Второй способ обжига предполагает нагрев до температуры, которая активирует окисление сульфида серы. Выбор оптимальной температуры для данного процесса зависит от параметров сжигания топлива, характеристики теплообмена материалов, изоляционных свойств печи. Для второго способа обжига используются многоподовые печи.

Основными элементами сырья для получения штейна являются сульфиды меди и железа. Результатами плавки на штейн является получение двух продуктов в жидком виде: штейн, в котором сконцентрирована медь и шлак с остальными соединениями. Подготовленный концентрат смешивается с флюсом, который стимулирует процесс плавление. Само плавление может осуществляться в шахтных, отражательных и электродуговых печах. Рафинирование необходимо для выделения чистой меди. Данный процесс целесообразно осуществлять в два этапа. Первый заключается в температурном рафинировании, а второй в электролитическом.

Производство, добыча и запасы меди[]

Мировая добыча меди в 2000 году составляла около 15 млн т., a в 2004 году — около 14 млн т. . Мировые запасы в 2000 году составляли, по оценке экспертов, 954 млн т., из них 687 млн т. подтверждённые запасы , на долю России приходилось 3.2 % общих и 3.1 % подтверждённых мировых запасов . Таким образом, при нынешних темпах потребления запасов меди хватит примерно на 60 лет.

Производство рафинированной меди в России в 2006 году составило 1,009 тыс. тонн, потребление — 714 тыс. тонн. Основными производителями меди в России являются:

Компания	тыс. тонн	%
Норильский никель	425	45 %
Уралэлектромедь	351	37 %
Русская медная компания	166	18 %

Как добывают медь
Этот металл встречается в природе в самородном виде чаще, чем золото, серебро и железо. Нашли однажды самородок, который весил 420 т. Наверняка медь была первым металлом, с которым познакомились древние люди. Первые свои орудия делали они из кремниевой и железной руды, из меди, и уже потом научились изготовлять их из бронзы и железа. Сплав меди с оловом (бронзу) получили впервые за 3000 лет до н.э. на Ближнем Востоке. Бронза привлекала людей прочностью и хорошей ковкостью, что делало ее пригодной для изготовления орудий труда и охоты, посуды, украшений. Все эти предметы находят в археологических раскопах. Добычу меди называют прабабушкой металлургии. Ее добыча и выплавка были налажены еще в Древнем Египте, во времена фараона Рамзеса II (1300—1200 гг. до н.э.). Древние египтяне нагнетали воздух в плавильные печи с помощью мехов, а древесный уголь получали из акации и финиковой пальмы. Они выплавили около 100 т чистой меди. На территории России и сопредельных стран медные рудники появились за два тысячелетия до н.э. Остатки их находят на Урале, в Закавказье, на Украине, в Сибири, на Алтае. В XIII—XIV вв. освоили промышленную выплавку меди. В Москве в XV в. был основан Пушечный двор, где отливали из бронзы орудия разных калибров. О нем напоминает теперешняя Пушечная улица в Москве. Сейчас известно более 170 минералов, содержащих медь, но из них только 14—15 имеют промышленное значение. Это — халькопирит (он же медный колчедан), малахит, встречается и самородная медь. В медных рудах часто в качестве примесей встречаются молибден, никель, свинец, кобальт, реже — золото, серебро. Обычно мед-ные руды обогащаются на фабриках, прежде чем поступают на медеплавильные комбинаты. Богаты медью Казахстан, США, Чили, Канада, африканские страны — Заир, Замбия, Южно-Африканская республика. Очень крупное Удоканское месторождение медной руды сравнительно недавно обнаружено на севере Читинской области.

Большая часть добываемой меди используется в электротехнике, потому что медь обладает высокой электропроводностью, уступая в этом только серебру, которое, конечно, намного дороже. Миллионы километров проводов опутали земной шар, и большинство из них медные. Медь нужна для производства двигателей, телевизоров, телефонных аппаратов, различных электроприборов, автомобилей, электровозов, холодильников и даже музыкальных инструментов. Ее используют в химической промышленности для борьбы с вредителями садов и огородов, для подкормки растений и животных. Всюду нужна медь.
По объему мирового производства и потребления медь занимает третье место после железа и алюминия.