Мідна руда. Епоха в історії людства
Одним з перших металів, з яким навчився працювати людина, була мідь, або по-латині Cuprum (Cu). Її роль у розвитку людської цивілізації перебільшити просто неможливо: ціла епоха в історії отримала назву «бронзовий вік» (бронза - сплав олова і міді). Отримувати цей красивий і ковкий метал (колір міді - золотисто-рожевий) навчилися до нашої ери. Слова «борніт», «халькопирит», «халькозин», «Ковелін», «Енаргіт», «куприт» звучать як назви чогось незвичайного, хоча насправді так називаються деякі з медесодержащими руд. Джерелом отримання цього металу була мідна руда.
У природі Cuprum може бути як у вигляді самородків, так і вигляді сполук. Існує кілька різних типів мідних руд, які за складом можна розділити на сульфідні, окислені і змішані. Зазвичай мідна руда є комплексною, в ній присутні багато інших елементи та сполуки - сульфіди свинцю, цинку, нікелю та інших елементів. Крім того, в її складі є розсіяні елементи - селен, телур, кадмій, індій та їм подібні. За вартістю ці метали складають не менше 50% від Cuprum, що витягується з породи.
Найчастіше використовуються сульфідні руди, що включають сполуки Cu з сіркою. Саме виробництво міді складається з кількох самостійних етапів. Основним способом її отримання є пірометалургійних.
Зазвичай мідна руда містить незначну кількість Cuprum, тому породу попередньо піддають збагаченню. Для цього її роздрібнюють, змішують з водою і деякими спеціальними речовинами, а потім поміщають у флотационную машину. Там все це перемішується, частки сульфідів піднімаються на поверхню у вигляді піни і несуться, а пуста порода осідає на дно.
Наступний етап переробки, який проходить мідна руда, називається «плавка на штейн». До отриманого концентрату додають пісок і нагрівають суміш до температури плавлення металу. При такому впливі сірка окислюється в оксид сірки, а розплавлений метал збирається внизу печі. Цей розплав заливають у конвертор і продувають повітрям. У підсумку в результаті окислення сірки виходить металева мідь, яку розливають по формах. При охолодженні таких злитків (в них зміст Cu досягає 98%) виділяється діоксид сірки. Його вловлюють і потім використовують як сировину для виробництва сірчаної кислоти.
Для отримання металу потрібної чистоти чорнову мідь необхідно піддати рафинированию. Воно буває двох типів - вогневе або електролітичне. При рафінуванні можна також отримати благородні метали, що містяться в отриманій чорнової міді.
Вогневе рафінування здійснюють у спеціальних печах, електроліз проводять у ваннах, викладених свинцем або вініпластом.
Для вогневого рафінування отриману заготовку завантажують в піч і розплавляють. Потім починають продувку повітря через рідкий метал. При окислюванні частина домішок переходить в шлак, а інша возгоняется і несеться з пічними газами. Окислюється також і Cuprum. Всі благородні метали залишаються в розплаві. Відновлення окисленої міді відбувається при взаємодії з вуглецем, джерелом якого виступають газ, паромазутні суміш і т. Д. Така операція отримала назву дразненія міді. При цьому Cu відновлюється вуглецем деревини. Потім відбувається розливання в злитки або спеціальні анодні плити для проведення електролізного рафінування.
До електролізного рафинированию вдаються у разі, коли мідь призначена для використання в електротехнічній промисловості, або коли вона містить велику кількість благородних металів (срібла, золота, платини).
При електролізі ванну заповнюють електролітом, поміщають в неї в якості анода рафіновану мідь, а в якості катода чистий Cu, і пропускають через ванну струм. У підсумку на катоді осідає чистий метал (чистота - до 99,95%).