Курсовая работа: Производство меди
Медные руды. Кларк меди, т.е. ее содержание в земной коре, равен 0,01%. Однако, несмотря на низкое содержание в земной коре, она образует многочисленные месторождения руд - естественные скопления рудных медных минералов. Характерным для меди является наличие в природе руд всех четырех рассмотренных выше типов.
Известно более 250 медных минералов. Большинство из них встречаются сравнительно редко, некоторые представляют собой драгоценные камни. К наиболее распространенным медным минералам, имеющим промышленное значение при получении меди, относятся прежде всего соединения меди с серой и кислородом. Наибольшее количество меди в земной коре (около 80%) входит в состав сернистых соединений. Ниже приведены важнейшие сульфидные минералы меди:
Минерал Сu%
Ковеллин CuS 66,5
Халькозин Cu2 S 79,9
Халькопирит CuFeS2 34,6
Борнит Cu5 FeS4 63,3
Кубанит CuFe2 S3 23,5
Талнахит CuFeS2 36 - 34,6
Кроме того, довольно распространены медно-мышьяковистые (энаргит Cu3 AsS4 ) и медно-сурьмянистые (тетраэдрит Сu3 SbS3 ) минералы.
Сульфидные медные минералы имеют как гидротермальное, так и магматическое происхождение. При высоких температурах и давлениях вода, выделяющаяся при застывании магмы, наряду с сульфидами меди растворяет сульфиды, селениды и теллуриды многих других металлов и прежде всего железа, цинка, свинца, мышьяка и сурьмы. В растворе содержатся также благородные металлы, висмут и редкие металлы. При охлаждении термальных вод из них выкристаллизовывается целый комплекс ценных минералов: халькопирит CuFeS2 , сфалерит ZnS, галенит PbS.
Основными компонентами пустой породы являются пирит FeS2 и кварц. Соотношение между ценными минералами может меняться в широких пределах. Совместная кристаллизация минералов, особенно если она протекала сравнительно быстро, часто приводит к очень тонкому их прорастанию, что крайне затрудняет разделение ценных минералов при обогащении. Поскольку температура кристаллизации различных минералов неодинакова, состав руды меняется по глубине месторождения. Меняются также стехиометрический состав однотипных минералов и содержание в них примесей.
Магматические месторождения, содержащие медь, образуются при кристаллизации ультраосновных пород. В этих месторождениях важнейшими спутниками меди являются никель, кобальт, платиновые металлы. Железо кристаллизуется в виде пирротина Fe (1-x) S, никель в основном в виде пентландита (Fe, Ni) S, но частично он может входить изоморфно и в состав пирротинов. Таким образом, и в магматических месторождениях медь встречается в комплексе со многими другими ценными элементами.
В природных условиях первичные сульфидные минералы могут подвергаться воздействию атмосферных агентов (кислорода, СO2 , воды) и претерпевать изменения (выветриваться). Очень часто ковеллин и халькозин являются продуктом превращения первичных минералов. Более глубокое превращение приводит к образованию кислородных соединений меди. Ниже приведены основные минералы меди окисленных руд:
Минерал Сu%
Малахит СuСO3 • Сu (ОН) 2 57,4
Азурит 2СuСО3 • Сu (ОН) 2 55,1
Куприт Сu2 О 88,8
Тенорит (мелаконит) СuО 79,9
Халькантит CuSO4 • 5Н2 О 25,5
Хризоколла CuSiO3 • 2Н2 О 36,2
Диоптаз CuSiOs • Н2 О 40,3
Вследствие низкого содержания меди и комплексного характера медных руд в большинстве случаев их непосредственная металлургическая переработка невыгодна, поэтому их предварительно подвергают, как правило, селективному флотационному обогащению.
При обогащении медных руд основным продуктом являются медные концентраты, содержащие до 55% меди (чаще от 10 до 30%). Извлечение меди в концентраты при флотации колеблется от 80 до 95%. Кроме медных, при обогащении руд часто получают пиритные концентраты и концентраты ряда других цветных металлов (цинковый, молибденовый и т.д.). Отходами обогащения являются отвальные хвосты.
Флотационные концентраты представляют собой тонкие порошки с частицами крупностью менее 74 мкм и влажностью 8-10%.
В металлургии меди роль предварительного обогащения очень велика. От содержания ценного компонента в перерабатываемом сырье зависят производительность металлургических агрегатов, расход топлива, электроэнергии и вспомогательных материалов, трудовые затраты, потери извлекаемых компонентов и в конечном итоге себестоимость готовой продукции.
Предварительное обогащение рудного сырья, значительно более дешевое, чем непосредственная металлургическая переработка, обеспечивает:
1) снижение затрат на последующие металлургические операции и себестоимости конечного продукта в первую очередь за счет сокращения объема перерабатываемых материалов;
2) возможность переработки бедных руд, непригодных для прямой металлургической переработки, т.е. расширение запасов природного сырья;