• +7 (495) 730 31 40

    Контакт с администрацией портала

  • Новости

  • Аналитика

  • Публикации

  • Госты

  • Металлургический калькулятор

  • Металлургический справочник

  • Конференции

  • Полезные материалы

  • Списки

  • Индекс цен

  • Индекс цен LME

Металлургия Меди


Медь является химическим элементом, который относится к побочной подгруппе первой группы. Медь относится к категории пластинчатых переходных металлов и имеет золотисто-розовый цвет.

Медь - хороший проводник для тепла и электричества. При температуре в 20 градусов теплопроводность составляет 385 Вт/м•К, если рассматривать уровень электропроводности данного материала, то она немного меньше, чем у серебра, однако выше чем у алюминия, платины и железа. Для меди характерно наличие ценных механических свойств, к которым относится тягучесть и ковкость.


Медь Данный материал плавится при температуре 1083,4 градусов Цельсия. Производство меди в большинстве случаев осуществляется из медных руд, медных отходов и сплавов. Руды характеризуются наличием от 1 до 6 процентов меди. В них имеются гидрокарбонаты, сернистые соединения, окислы.

Руды могут быть смешанными, сульфидными и окисленными. В состав медных руд входит большое количество ценных элементов, например: цинк, свинец, никель и другие. Переработка меди заключается в извлечении этих элементов.


Добыча меди из руд может производиться одним из способов: металлургическим или пирометаллургическим.

Гидрометаллургическим способом пользуются, только если перерабатывают бедные, окисленные или самородные руды. В период применения данного способа не может производиться параллельное извлечение меди и драгоценных металлов. Используя пирометаллургический способ, из сульфидных руд производят от 85 до 90 процентов меди.


Пирометаллургический способ


Пирометаллургический способ получения меди характеризуется многостадийностью. Вначале руду подготавливают, в этот период материал обогащается, а в некоторых случаях проводиться его обжиг. На следующем этапе сырье переплавляется на штейн. После этого сплав конвертируется, что дает возможность получить черную медь, которая рафинируется с применением огня и электролитическим способом.


1. Особенности подготовки медных руд к плавке


Для обогащения сульфидных медных руд в большинстве случаев используется метод пенной флотации. Предварительно производится измельчение руды. Она должна иметь частицы, размер которых составляет от 0,1 до 0,5 миллиметров. Благодаря применению флотации осуществляется получение медного концентрата, который содержит 8 – 35 % меди, 40 – 50 % серы, 30 – 35 % железа, а также пустую породу.

Большое количество концентрата поддается переплавки на штейн, не применяя обжиг. Однако незначительную часть концентрата, а именно бедные концентраты с содержанием меди 10 – 25 %, подвергают обжигу. Благодаря проведению этой процедуры сера и железо, которые содержаться в концентрате частично окисляются. Это позволяет получить из сырья штейн, в состав которого входит большое количество меди – от 25 до 30 процентов.


2. Плавка на штейн


Штейн представляет собой сульфидную смесь железа, кобальта, меди, никеля и др. При производстве меди, никеля и других цветных металлов из сульфидных руд, штейн является промежуточным продуктом.

В состав медного штейна в большинстве случаев входят сульфиды таких материалов, как медь и железо. Также он состоит из окислов таким металлов, как алюминий, железо, кальций, кремний. Плавка на сплав или его выплавка производится с целью получения двух жидких продуктов при расплавлении шихты. Благодаря этой процедуре осуществляется получение шлака и сплава, что приводит к отделению меди, которая образуется от шлака и переходящую от оксидов шихты.

Для выплавки сплава можно использовать несколько способов. С этой целью наиболее часто используются шахтные, электродуговые и отражательные печи, а также автогенные процессы. При использовании электродуговых печей для получения меди необходимо производить закладку в них медного концентрата.

Если медь будет извлекаться из благородных металлов, то можно получить от 96 до 99,5 процентов данного материала.


3. Особенности конвертирования медного сплава


Конвертирование производится для того, чтобы получить черновую медь. Это наблюдается только в том случае, если окисляется сера и железо, которые содержаться в сплаве. Конвертирование заключается в продувке сплава воздухом. С этой целью в большинстве случаев применяется горизонтальный конвертер. Так как основные реакции характеризуются экзотермичностью, то при конвертировании затрат топлива не производится.


Длина конвертеров составляет от 6 до 12 метров. Наружный диаметр данного оборудования достигает от 3 до 4 метров. Конвертеры являются высокопроизводительным оборудованием, так как за одну операцию они могут добыть от 40 до 100 тонн меди. Для футерации конвертера в большинстве случаев применяется хромомагнезитовый кирпич. Конвертер оснащается универсальной горловиной, через которую заливается расплавленный сплав, и сливаются продукты славки.

Удобства во время выполнения этих действий обеспечиваются благодаря расположению горловины по центру конвертера. Удаление газов во время проведения операции также проводится через горловину. Для того чтобы в конвертер вдувался воздух, он оснащается специальными фурмами. Они расположены по всей длине оборудования в ряд. В среднем конвертер оснащается от 32 до 62 фурм. Диаметр одной из них составляет от 40 до 50 сантиметров. Если придерживаются нормальных условий добычи металла, то в период проведения одной процедуры наблюдается расход воздуха в 80 кубических метров за минуту.

 На первом этапе окисляется сульфид железа. Его называют набор сульфидной массы. Изначально в конвертер заливается сплав. Далее осуществляется подача воздуха в оборудование. Для загрузки порции кварцевого флюс в большинстве случаев применяется отверстие в торцевой стенке оборудования или его горловина. Длительность выполнения процедуры составляет от 6 до 24 часов. Время процедуры зависит от того, в каком количестве содержится медь в сплаве. На данном периоде окисляется сульфид железа, что относят к основной реакции.

 2FeS + 3O2= 2FeO + 2SO2

 Также на этом этапе ошлаковывается оксид FeO с применением кремнеземистого флюса.

 2FeO + SiO2= (FeO)2•SiO2.

 При накоплении шлака в оборудовании производится его сливание. Далее производится заливка новой порции сплава в конвертер с добавлением флюса. В этот период продувка продолжается. Один цикл набора массы в среднем длиться от 30 до 50 минут.

При проведении экзотермических реакций наблюдается повышение температуры сплава, который заливается от 1100 до 1350 градусов. На первом периоде производства не наблюдается окисление сульфида меди. Это объясняется тем, что металл имеет большое химическое сродтво с кислородом, нежели медь. После того, как завершиться первый период и будет слита первая порция шлака, конвертер будет заполнен белым сплавом – почти чистой полусернистой медью.

На втором периоде получается черновая медь. С этой целью применяется белый сплав. Длительность процедуры составляет от 2 до 3 часов. При этом осуществляется продувка, но флюс в конвертер не добавляется. Основной реакцией данного периода является:

Cu2S +O2= 2Сu+ SO2.

После того, как сера полностью окислиться, продувка завершается. При этом наблюдается получение черновой меди. Далее производится ее слитие из конвертера или направление в рафинированную печь. Также может производиться разлитие слитков по формам для отправки на рафинировочный завод. Продувка приводит к получению черновой меди, которой содержится от 96 до 99,4 процентов.


Особенности рафинирования меди


Для устранения из черновой меди примесей производится ее рафинирование. С учетом экономических соображений данная процедура характеризуется наличием двух стадий. Изначально применяется огневое рафинирование, а после этого электролитический метод.


Проведение огневого рафинирования


Применение огневого рафинирования осуществляется с целью подготовки меди к процессу электролитического рафинирования. С этой целью из нее удаляют основное количество примесей. При использовании этого метода окисляются примеси, а также переводятся в шлак и удаляются вместе с газами.


Изначально производится загрузка материала и его расплавление. После этого окисляются примеси и удаляются растворенные газы. Далее материал раскисляется и разливается по формам. В период рафинирования окисляются примеси, которые имеют большее сродство с кислородом, чем медь. После проведения данной процедуры медь характеризуется наличием в своем составе серебра, селена, золота, теллура. При загрузке в печь небольшого количества оксидов примесей Cu2O и на поверхности ванны остается шлак. На конечном этапе процесса окислительной продувки производится его удаление из печи.


Особенности электролитического рафинирования


Электролитическое рафинирование направлено на выполнение двух задач. Во-первых, данная процедура глубоко рафинирует медь от примесей, что приводит к обеспечению высокого уровня электропроводности материала. Также из сырья в процессе проведения процедуры извлекается селен, золото и серебро.

Проведение электролиза осуществляется в ваннах, которые имеют ящичный тип. Для обеспечения высокого качества процедуры для футерации ванн внутри используют кислостойкие материалы в виде стеклопластика, винипласта. В ваннах производится подвешивание анодов с катодами – пластин, материалом производства которых выступает чистая медь.


Особенности использования


Под воздействием таких факторов, как воздух, сернистый газ и влага осуществляется постепенное покрытие меди пленкой, которая имеет зеленоватый оттенок. С ее помощью ограждается возможность окисления металла. Именно поэтому с применением меди производится возведение электролиний. Также данный материал применяется для обеспечения разнообразных видов связи. Сфера применения данного материала – приборостроение, машиностроение. С использованием данного материала осуществляется производство холодильной техники.

 Медь характеризуется достаточно низким удельным сопротивлением. Именно поэтому с ее применением производят силовые кабеля, провода и другие разнообразные проводники. Медные проводники широко применяются для проведения обмотки в таких узлах, как энергосберегающие проводники. С использованием данного материала осуществляется производство силовых трансформаторов. В данном случае осуществляется применение максимально чистого металла с минимальным количеством примесей.

Медь характеризуется высоким уровнем теплопроводности. Именно поэтому сферой ее применения являются разнообразные теплоотводные установки и теплообменники. Материал очень часто применяется для создания радиаторов охлаждения, кондиционеров и отопительных приборов.

Медь имеет высокую механическую прочность. Именно поэтому из данного материала производятся трубы для применения в отопительных и водоснабжающих системах. Сплавы меди характеризуются наличием высоких антифрикционных свойств. С помощью бронзовых сплавов изготавливаются подшипники, теплообменники и другие изделия, которые по своей форме напоминают прутки, листы. Сферой применения таких материалов является бумажная, химическая и пищевая промышленность.

Электроды и электроконтакты производятся из сплавов меди, в состав которых входит хром или вольфрам. Химическая промышленность и машиностроение характеризуется широким применением латуни – сплава цинка и меди. Медь с золотом в большинстве случаев применяется в ювелирной сфере. Этот металл необходим для того, чтобы увеличить прочность золотых изделий. С помощью меди производят батареи и медно-окисные элементы. Данный материал широко используется, когда производятся высокотемпературные проводники.

Возврат к списку