Технология на производство и добив на мед. Какво е медна руда, как се добива, обработва и за какво се използва Получаване на мед от руда у дома

Медта в световната индустрия заема една от ключовите позиции. Благодарение на високата си топло- и електропроводимост той намира широко приложение в електротехниката, а високата му механична якост и пригодност за машинна обработка го прави незаменим при производството на тръби за вътрешни системи.

Добивът на мед в Русия носи много ползотворни резултати. А фактът, че 40% от суровинната база на Русия се състои от находища на медно-никелови сулфиди и 19% от пирит, дава на Русия значително предимство пред други страни.

Стойността на медта в света

Свойства на медта

Медта е един от първите метали, разпознати и използвани от човешката цивилизация. Човекът е изобретил производството му по-рано от желязото.

Медта е вторият най-консумиран цветен метал след алуминия.

Този метал получи името си от името на остров Кипър.

В какво се състои? В структурата му има много кристали: никел, цинк, молибден, злато, калций, сребро, олово, желязо, кобалт и много други.

А високата му електрическа проводимост го е превърнала в особено ценен електротехнически материал, от който се изработват намотките на трансформатори и генератори, проводниците на електропроводите и вътрешното електрическо окабеляване.

справка.Преди това до половината от цялата мед, произведена в света, се изразходваше за електрически проводници, но днес по-достъпният алуминий служи за тези цели. А самата мед се превръща в най-дефицитния цветен метал.

Широко приложение намират и медните сплави – с цинк (месинг), с калай или алуминий (бронз) и др.

Минен

Медните руди се добиват в 50 страни.

Основните производствени мощности на предприятията за добив на мед са концентрирани в Южна Америка. Тук се добиват 41,2% от световната медна руда, 19,8% се падат на дела на азиатските страни.

Ситуацията в производството на рафинирана мед изглежда различно:

Раздел. 2. Сравнителни характеристики на обемите на производство на рафинирана мед по региони на планетата, хиляди тона

	Медна руда	Рафинирана мед

Северна Америка
Южна Америка

Източник: сайтът people.conomy.ru

Производството на рафинирана мед през 2015 г. е съсредоточено в азиатския регион (51,2%). Южна Америка, лидер в добива на медна руда, представлява 14,9%. Тук тя отстъпва дори на Европа.

Почти 80% от цялата мед е произведена от първични суровини, останалите 20% са произведени от меден скрап. Запазва се висока консолидация в световното производство на мед - една трета от него (34,8%) през 2015 г. се дължи на петте най-големи производители, които включват:

Codelco (Чили).
Freeport-McMoRan (САЩ).
Glencore (Швейцария).
BHP Billiton (Австралия).
Южна мед (Мексико).

За справка.Ууд Макензи (Брук Хънт) през 2014 г. публикува прогноза за производството на мед в света за периода до 2025 г.

Wood Mackenzie е глобална изследователска група в областта на енергетиката, химикалите, възобновяемите източници, металите и минното дело с международна репутация за предоставяне на изчерпателни данни, писмени анализи и съвети. През 2015 г. компанията е придобита от американската аналитична компания и аналитична компания Verisk Analytics (en.wikipedia.org).

Раздел. 3. Прогнозни данни за 2014-2025 г

	хиляди тона		хиляди тона

Източник: Wood Mackenzie (Brook Hunt)

Според компанията световното производство през 2016 г. е възлизало на 19,9 милиона тона, а производството й е достигнало 22,5 милиона тона.

Запаси

Според данни от 2014 г. териториите на Северна и Южна Америка притежават почти 60% от всички световни резерви, повече от половината от които са регистрирани в Чили. А в световен мащаб на тази страна се падат 34% от находищата на този цветен метал.

Ориз. 2. Медни находища в света 2014г
Източник: сайт mining-prom.ru

Делът на Руската федерация представлява 5% от проучените запаси на мед в света (след Чили, САЩ, Перу и Австралия, това е 5-то място).

Според геолозите на дъното на океаните има около 5 милиарда тона запаси от медна руда.

Медна промишленост в Русия

В Урал и в Западен Сибир не, не, да, и те намират най-старите мини от каменната ера. Нашите предци са работили в тях, извличайки медни руди наред с други минерали за нашествениците.

Въпреки че, според официални източници, цветни метали практически не се добиват в Русия до 18 век.

Цветната металургия на руската империя

Опитът на първите държавни медни заводи, които се появяват в периода 1638-1640 г., когато са открити медни находища на реката. Kalkarke, беше неуспешен. Нямаше достатъчно руда, за да осигури товарене. По-малко от десет години по-късно производството трябваше да бъде спряно, а самите фабрики затворени.

Реформите на Петър дадоха нов тласък на развитието на минната индустрия - той прехвърли проучването и преработката на руди от цветни метали в частни ръце. Бергската колегия, създадена от императора, служи като своеобразно министерство на геологията (ако правим аналогии), решавайки на кого да бъдат дадени правомощия да търси и разработва руди и на кого не.

Освен това нямаше нужда да говорим за „богати депозити“. Имаше малки източници в провинция Олонец и Печора, но те явно не достигаха за нуждите на вътрешния пазар. Така че основният доставчик на цветни метали за Руската империя беше Европа. А военностратегическото положение на Русия изискваше възможно най-много желязо и мед. Наричаха ги металите на войната. Развитието на Урал трябваше да коригира ситуацията.

През 1750 г. 72 "железни" и 29 медни завода в Русия произвеждат готова продукция. Но до 90-те години две предприятия от районите Богословски и Вотски представляват цялото производство на Урал.

„На западния склон на Урал, който някога е бил покрит от цяла поредица медни заводи, продължава да работи само един Юговски завод с капацитет от само около 40 тона мед. По целия източен склон на Урал, от север от заводите Богословски до завода Преображенски в южната част на Урал, има разпръснати медни фабрики и мини, които някога са работили, чийто голям костюм не е бил разработен от няколко десетилетия ”(L. B. Kafengauz„ Еволюция на индустриалното производство в Русия “).

Ориз. 3. Изглед към завода за топене на мед в Миас в Урал. 1773 г
Източник: уебсайт infourok.ru

И едва в края на 90-те години се планира промяна в развитието на медния бизнес - промяна, която се превърна в подем едва в началото на 20 век, превръщайки медната индустрия в една от бързо развиващите се индустрии. От 1906 г. започва наистина фантастичен ръст на производството на мед, като за 7 години то се увеличава 3,6 пъти.

И дори упадъкът, когато страната преминаваше през трудни времена, революции и войни и продължи не по-малко от 15 години, не попречи на Съветска Русия да постигне значителни успехи в медната индустрия.

Съвременният ден на медната промишленост на Руската федерация

Русия е основен доставчик на мед и медни изделия на световния пазар от много години. През 2016 г. тук са произведени 860,1 хил. тона рафинирана мед. Добивът на мед възлиза на 844,7 хиляди тона.

Ориз. 4. Открит добив на мед в Gaisky GOK UMMC
Източник: сайт

Центрове за производство на мед

Местоположението на предприятията в индустрията се влияе от определени фактори:

сурови материали;
енергия и гориво;
потребители.

На нашата планета няма толкова много метали, чиито производствени обеми надвишават тези на медта. Двадесет и деветото число в периодичната таблица на Менделеев е на почетно трето място по нива на производство, веднага след желязото и алуминия. Твърде много индустрии не биха били в беда, ако им свърши така необходимия метал в складовете им. Значението на медта и медната руда трудно може да бъде надценено за електротехниката, топлотехниката, металургията, медицината и дори транспорта.

Какво е медна руда

Медната руда, както всяка друга, е конгломерат от вещества, скали, минерали, съдържанието на желаното вещество в което е толкова високо, че се счита за подходящо за добив. Заслужава да се отбележи, че наред с т. нар. Cuprum (латинското наименование на медта) в нейната руда се добиват и други полезни елементи в още по-малки пропорции. Самата мед започва да се добива в руди, в които количеството й надхвърля 0,5%.

Да, в чистата си форма медта се среща в природата дори по-често от същия алуминий, но все пак тази цифра е около един процент от световните запаси, тъй като добивът все още се извършва от руди. Според местата на образуване и състава се разграничават следните групи руди: карбонатни, пиритни, медно-никелови, медно-порфирни (хидротермални), скарнови, стратиформени.

Разлики в наситеността

Има много вариации на медни съединения с други вещества в рудите, около двеста и половина. Ще разгледаме най-популярните и най-наситени:

Борнит. Най-често принадлежи към хидротермалната група руди, може да съдържа около 65% купрум в състава си. Chem. формула - Cu 5 FeS 4;
Ковелин. Също член на хидротермалната група, до 64% мед. Формула - CuS;
Халкопирит. хидротермална група. Наситеността с мед е 30%. Най-популярната руда е 50% от всички находища. Формула - CuFeS 2;
Халкозин. Лидер по отношение на наситеността. 79,8% червен метал. Все същата хидротермална група. Формула - Cu 2 S.

Методи за добив на медна руда

Има два метода за копаене - мой и отворен. Това е всичко, с което съвременната технология може да се похвали по време на добива на руди. Откритият метод се използва в случаите, когато медното находище не се намира много дълбоко под земята (около 400-500 метра). Като начало се отстранява слой от отпадъчни скали и след това започва самият процес на добив, за да се улесни използването на насочени експлозии.

При минния метод, както подсказва името, те пробиват мината. Дълбочината понякога достига до километър. Мините са оборудвани с асансьори за транспортиране на оборудване и работници, както и за транспортиране на получената руда до върха. Пробивни машини с шипове, впивайки се в скалата, извличат необходимата за производството руда от мините.

Преработка на получената руда

Към днешна дата има 3 начина за обработка на получената медна руда. Пирометалургична, хидрометалургична и електролиза.

Пирометалургичният метод е най-популярен. Като "работен материал" се приема най-често срещаният халкопирит.

В самото начало се извършва обогатяване. За това се използва методът на окислително изпичане. Този метод е много подходящ за халкопирит, тъй като е предназначен предимно за руди с висока концентрация на сяра. С тази технология рудата се нагрява до високи температури (понякога до 8 хиляди градуса по Целзий), по време на които сярата и кислородът взаимодействат, след което почти половината от сярата се изпарява. Освен това рудата се нагрява още повече в шахтови или реверберационни пещи. Вече говорим за 1,4-1,5 хиляди градуса.

Понякога медта, като подобен на цвят материал, се използва за направата на фалшиви бижута. За да избегнете фалшификати, имайте предвид, че медта потъмнява с времето и след нея във водата остава метална миризма.

На изхода, след излагане на такива температури, се получава сплав от медни и железни сулфиди - мат. Сплавта се продухва от конвектори, поради което и желязото, и сярата отново се окисляват, излизайки някъде, а някъде - утаявайки се като шлака. Продуктът става 91% блистерна мед.

За да се постигне почти стандартното съдържание на мед в сплавта, се използва технология за огнено рафиниране. С него се използва и подкислен разтвор на CuSO 4. След тези манипулации, които между другото се наричат електролитно рафиниране на медта, ние получаваме "в ръцете си" всъщност "чистокръвна" мед, с концентрация 99,9%.

Добив на мед в света

Чили е на първо място както по запаси от мед, така и по производството му на планетата Земя. Тук са концентрирани една трета от световните запаси. Медта се добива в находището Chuquicamata повече от 100 години. През това време са добити повече от 26 милиона тона. Второто и третото място са заети от Америка и Китай. По отношение на количеството медна руда в Русия страната е на пето място в света заедно с Полша и Индонезия. Всяка страна съдържа 4% от световните запаси от този минерал.

Мед и медна руда в Русия

В Русия запасите от медна руда могат да бъдат отбелязани в находищата Норилск, Октябрьское, Тапахнинское. Те съдържат около 60% от всички запаси на мед в страната. Наскоро откритата мина Удокан (област Чита) може да осигури на страната руда за около 30 години. Но досега на това място не е извършвана работа, тъй като се намира на място с елементарна транспортна връзка.

Използването на мед

По-лесно е да се посочат области, в които медта не се използва, отколкото да се покрият всички области на нейното използване. Всъщност дори в човешкото тяло има нужда от дневна доза мед (около 0,9 mg на ден).

Поради ниското си съпротивление Cuprum се използва за производството на проводници, кабели, електрически намотки, трансформатори и друго електрическо оборудване.

Поради високата си топлопроводимост медта от своя страна участва в проектирането на елементи на охладителни, отоплителни и климатични системи.

В една област на транспортиране, а именно тръбопроводите, безшевните медни тръби са се превърнали в идеален контейнер за транспортиране на вода и газ през тях.

Бижутерите използват сплав от злато и мед, за да подсилят първото. Тъй като златото само по себе си е много мек метал и продуктите без добавка на мед биха били изключително податливи на деформация.

Във връзка с идентифицирането на бактерицидните свойства на медта, в бъдеще има шанс да се използва широко в медицината, както за производството на инструменти и работни повърхности, така и като материал за обикновени дръжки на врати.

Медта днес е необичайно търсен метал и се използва широко както в бита, така и в индустрията. В природата Cu се среща както в чисто състояние, така и под формата на руда. Има няколко начина за извличане и получаване на мед от оригиналните скали. Те обаче се използват широко в индустрията. Как се добива медта ще бъде обсъдено в статията.

Малко история

В коя област медта в древни времена започва да се добива и използва от човека за първи път, археолозите, за съжаление, не можаха да разберат. Със сигурност обаче е известно, че именно този метал хората започнаха да обработват и използват в ежедневието си първите.

Медта е позната на човека от каменната ера. Някои късове от този метал, намерени от археолозите, носят следи от обработка с каменни брадви. Първоначално хората са използвали медта предимно като украса. В същото време хората в древни времена са използвали изключително късове от този метал, намерени от тях за производството на такива продукти. По-късно хората се научиха да обработват руда, съдържаща мед.

Много народи от древността са имали представа как се добива и обработва Cu. Много доказателства са открити от археолозите. След като човекът се научи да прави сплави от мед и цинк, започна бронзовата епоха. Всъщност името "мед" някога е било измислено от древните римляни. Такъв метал е донесен в тази страна главно от остров Кипър. Ето защо римляните са го наричали aes cyprium.

Тъй като този метал някога е бил използван много широко в ежедневието от човека, технологиите за неговото извличане, разбира се, са били разработени доста напреднали. Нашите предци са получавали мед главно от малахитови руди. Смес от такъв материал и въглища се поставя в глинен съд и се поставя в яма. След това масата в тенджерата се подпали. Полученият въглероден окис редуцира малахита до мед.

запаси в природата

Къде може да се намери мед в дивата природа днес? В момента находища на този популярен метал са открити на всички континенти на Земята. В същото време запасите от Cu се считат за практически неограничени. Геолозите в наше време откриват нови находища на чиста мед, както и руди, които я съдържат. Например през 1950 г. световните запаси от този метал възлизат на 90 милиона тона. До 1970 г. тази цифра вече се е увеличила до 250 милиона тона, а до 1998 г. - до 340 милиона тона.В момента се смята, че запасите от мед на планетата са повече от 2,3 милиарда тона.

Находища и методи за добив на чиста мед

Както вече споменахме, първоначално хората са използвали естествена Cu в ежедневието. Разбира се, такава чиста мед се добива днес. Самородки от този метал се образуват в земната кора в резултат на екзогенни и ендогенни процеси. Най-голямото известно находище на самородна мед на планетата в момента се намира в Съединените щати, в района на Лейк Супериор. В Русия самородната мед се среща в находището Удокан, както и на някои други места в Забайкалия. В допълнение, отговорът на въпроса къде може да се добива мед в Русия под формата на късчета е Уралският регион.

В природата чистият метал от този сорт се образува в зоната на окисляване на отлаганията на меден сулфат. Обикновено самите късове мед съдържат около 90-99%. Останалата част се отчита от други метали. Във всеки случай две основни технологии служат като отговор на въпроса как се добива самородна мед. Такива находища, както и рудни, се разработват по метода на затворена мина или открита яма. В първия случай се използват такива технологични процеси като пробиване и разбиване.

Медните късове могат да тежат много. Най-големите от тях някога са били открити на езерото Superior в САЩ. Теглото на тези самородки беше около 500 тона.

Къде се добива мед в Русия, разбрахме. Това е главно Забайкалия и Урал. У нас, разбира се, по различно време са открити и много големи късове от този метал. Например, в Средния Урал често се откриват медни парчета с тегло до няколко тона. Един от тези късчета с тегло 860 кг сега се съхранява в Санкт Петербург, в музея на Минния институт.

Медни руди и техните находища

Понастоящем получаването на Cu се счита за икономически изгодно и целесъобразно, дори ако се съдържа в скалата най-малко 0,3%.

Най-често за добив на мед по промишлен метод в природата днес се добиват следните скали:

борнити Cu 5 FeS 4 - сулфидни руди, иначе наричани медни пурпурни или пъстри пирити и съдържащи около 63,3% Cu;

халкопирит CuFeS 2 - минерали с хидротермален произход;

халкозини Cu 2 S, съдържащи повече от 75% мед;

куприти Cu 2 O, често срещани и на места с находища на самородна мед;

малахити, които са въглеродни медни зелени.

Най-голямото находище на медни руди в Русия се намира в Норилск. Също така такива скали се добиват в големи количества на някои места в Урал, в Забайкалия, в Чукотка, в Тува и на полуостров Кола.

Как се добиват находищата на медна руда

Различни видове скали, съдържащи Cu, както и самородни късчета, могат да се добиват на планетата с помощта на две основни технологии:

затворен;

отворен.

В първия случай в находището се изграждат мини, чиято дължина може да достигне няколко километра. За придвижване на работници и оборудване такива подземни тунели са оборудвани с асансьори и железопътни релси. Раздробяването на скали в мини се извършва с помощта на специално сондажно оборудване с шипове. Приемът на медна руда и нейното натоварване за експедиране до върха се извършват с помощта на кофи.

Ако находищата са разположени на не повече от 400-500 m от повърхността на земята, извличането им се извършва по открит метод. В този случай горният скален слой първо се отстранява от полето с помощта на взривни устройства. Освен това самата медна руда постепенно се отстранява.

Методи за получаване на метал от скали

Така разбрахме как се добива медта или по-скоро съдържащите я руди. Но как самата Cu може да бъде получена впоследствие в предприятията?

Има три основни начина за извличане на мед от скали:

електролитни;

пирометалургичен;

хидрометалургичен.

Пирометалургичен метод на флотация

Тази технология обикновено се използва за изолиране на мед от скали, съдържащи 1,5-2% Cu. Такъв материал се обогатява чрез метода на флотация. при което:

рудата е внимателно смляна до най-фин прах;

смесване на получения материал с вода;

към масата се добавят специални флотационни реагенти, които са сложни органични вещества.

Флотационните реагенти покриват малки зърна от различни медни съединения и им придават ненамокряемост.

На следващия етап:

към водата се добавят вещества, които създават пяна;

преминаване на силна струя въздух през окачването.

В резултат на това леки сухи частици от медни съединения се придържат към въздушните мехурчета и изплуват на върха. Съдържащата ги пяна се събира, изстисква се от водата и се изсушава старателно. В резултат на това се получава концентрат, от който след това се изолира суров Cu.

Как се добива мед от руда: обогатяване чрез печене

Методът на флотация се използва доста често в промишлеността. Но понякога технологията за печене се използва и за обогатяване на медна руда. Тази техника най-често се използва за руди, съдържащи голямо количество сяра. В този случай материалът се загрява предварително до температура от 700-8000 °C. В резултат на това сулфидите се окисляват с намаляване на съдържанието на сяра в скалата.

На следващия етап приготвената по този начин руда се топи в шахтови пещи при температура 14500 ° C. В крайна сметка при използването на тази технология се получава мат - сплав от мед и желязо. Освен това тази връзка се подобрява чрез вдухване на конвертори. В резултат на това железният оксид преминава в шлака, а сярата в SO4.

Получаване на чиста мед: електролиза

При използване на методи за флотация и печене се получава мехурна мед. Всъщност такъв материал съдържа около 91% Cu. За да се получи по-чиста мед, необработената мед се рафинира допълнително.

В този случай дебелите анодни плочи първо се отливат от първична мед. Освен това:

събирайте разтвор на меден сулфат във ваната;

окачете анодни плочи в банята;

като катоди се използват тънки листове чиста мед.

По време на реакцията на електролиза медта се разтваря при анодите и се утаява при катодите. Медните йони се движат към катода, вземат електрони от него и преминават в Cu+2+2e?>Cu атоми.

Медният сулфат се получава чрез бавно окисляване на сулфидна руда с кислород до меден сулфат CuS + 2O 2 > CuSO 4. След това солта се измива с вода.

Хидрометалургичен метод

В този случай сярната киселина се използва за излугване и обогатяване на мед. В резултат на реакцията по тази технология се получава разтвор, наситен с Cu и други метали. След това медта се изолира от него. С помощта на тази техника, в допълнение към черната мед, могат да се получат и други метали, включително благородни. Във всеки случай тази технология най-често се използва за изолиране на Cu от скали, които не са много богати на Cu (по-малко от 0,5%).

Мед у дома

Следователно отделянето на този метал от наситените с него руди е сравнително прост технологично процес. Ето защо някои се интересуват от това как да добиват мед у дома. Въпреки това ще бъде много трудно да получите този метал от руда, глина и т.н. със собствените си ръце, без специално оборудване.

Някои, например, се интересуват как да извличат мед от глина със собствените си ръце. Всъщност в природата има находища на този материал, който също е богат на Cu. Въпреки това, за съжаление, няма известни доказани технологии за получаване на мед от глина у дома.

Със собствените си ръце можете да опитате да изолирате този метал у дома, може би само от меден сулфат. За да направите това, последният трябва първо да се разтвори във вода. След това просто трябва да поставите някакъв железен предмет в получената смес. След известно време последният - в резултат на реакция на заместване - ще бъде покрит с медно покритие, което след това може просто да се почисти.