Как получают медь — от руды до металла чистотой 99,9 %

Получение меди чистотой 99,9% — сложный многоэтапный процесс, который включает добычу и обогащение руды, плавку, рафинирование и электролиз. Этапы производства Добыча руды. Медную руду добывают открытым (карьерным) или подземным способом в зависимости от глубины залегания. Обогащение руды. На обогатительной фабрике руду дробят и измельчают, чтобы освободить медные минералы от пустой породы. Для сульфидных руд часто применяют флотацию — метод, основанный на разной смачиваемости медьсодержащих частиц и пустой породы. В флотационных камерах измельчённая руда смешивается с водой и реагентами. Пузырьки воздуха поднимают на поверхность минералы меди, образуя пену — медный концентрат. Для оксидных руд может использоваться выщелачивание — растворение минералов меди в кислотах или аммиаке с последующей переработкой раствора. Плавка концентрата. Полученный медный концентрат плавят в специальных печах. При этом образуется штейн — промежуточный сульфидный расплав, содержащий сульфиды меди и железа. Штейн содержит от 30 до 50% меди, а также примеси никеля, цинка, свинца, золота, серебра и других металлов. Конвертирование. Штейн подвергают продувке сжатым воздухом или кислородом в конвертерах для удаления серы и других примесей. В результате получают черновую медь — промежуточный продукт с содержанием меди 98–99%. В ней могут присутствовать также железо, сера, никель, олово, сурьма, серебро, золото и другие элементы. Огневое рафинирование. Этот этап направлен на удаление основной массы примесей. Процесс проводят при высокой температуре (1150–1170 °C) в расплаве. Через расплав продувают воздух или газообразный окислитель, что позволяет окислять примеси (железо, цинк, свинец, никель, мышьяк, сурьму, олово, серу) и удалять их в виде шлака или в газообразном виде. После огневого рафинирования получают анодную медь чистотой 99,0–99,7%. Электролитическое рафинирование. Это заключительный этап очистки, который позволяет получить медь высокой чистоты — 99,95–99,99%. Электролиз проводят в ваннах, заполненных водным раствором серной кислоты и сульфата меди. Анодами служат плиты огневой меди, катодами — тонкие листы чистой меди. При пропускании постоянного тока медь анода переходит в раствор в виде ионов, которые затем разряжаются на катоде, осаждаясь в виде металлической меди. Примеси (благородные металлы, селен, теллур) оседают на дне ванны в виде анодного шлама, который направляют на дальнейшую переработку. Катодная медь служит сырьём для производства готовых медных изделий — катанку, фольгу и других. Важно отметить, что выбор метода добычи и переработки руды зависит от типа руды, глубины залегания, содержания меди и экономических факторов.