«Медная промышленность»

см. в статье Цветная металлургия.

Медь была одним из первых металлов, которыми научился пользоваться человек, и наиболее широко применявшимся металлом от начала письменной истории до периода Средних веков, когда были разработаны промышленные способы получения железа, а потом и стали. В наши дни, несмотря на наличие множества металлов, сплавов и других материалов, медь сохраняет свое значение.

Медные руды. Многочисленные месторождения меди находятся на западе и юго-западе США, а также в шт. Мичиган и Теннесси. Значительны запасы медных руд в Чили, России (Урал), Казахстане (Джезказган), Канаде, Замбии и Заире, месторождения имеются также в Польше, Перу, на Филиппинах, в Австралии, в КНР, Мексике и ряде других стран. Главным источником для получения меди служат сульфидные руды, содержащие чаще всего халькопирит CuFeS2, называемый медным колчеданом (35% меди), или другие сернистые минералы меди, например халькозин Cu2S (70% меди). Однако медные минералы сопровождаются большим количеством пустой породы - вскрыши и породных примесей. Поэтому перед плавкой руду подвергают обогащению.

См. также

МЕТАЛЛЫ ЧЕРНЫЕ;

МИНЕРАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ;

ГОРНОЕ ДЕЛО;

РУДЫ ОБОГАЩЕНИЕ.

ДОБЫЧА МЕДНОЙ РУДЫ открытым способом в Чукикамате (Чили).

Металлургия. Почти вся медь вырабатывается из сульфидных руд. В процессе обогащения руды флотацией получают концентрат, содержащий до 35% меди, и плавят его на штейн. Штейн - это смесь сульфидов меди и железа, содержащая до 60% меди. Окислением штейна получают черновую медь (содержащую до 98% меди), которую рафинируют до металла высокой чистоты, поступающего на рынок.

Обогащение. Обогащение низкокачественных (бедных) руд производится методом пенной флотации. Размельченную руду смешивают с водой, небольшим количеством масла, поверхностно-активным веществом, пенообразователем, и смесь перемешивают в баке флотационной машины. Частицы сульфида собираются на поверхности и уносятся пеной, а порода, не содержащая меди, оседает на дно.

Плавление. Концентрат, к которому добавлен песок или карбонат кальция, нагревают до расплавления. При этом часть железа удаляется в виде силиката железа, а сера частично окисляется в оксид серы. Медный расплавленный штейн собирается на поду печи; его заливают в бочкообразный цилиндрический конвертер с боковым рядом фурм и продувают воздухом. По завершении процесса металлическая медь, образовавшаяся в результате окисления серы (Cu2S + O2 (r) 2Cu + SO2), разливается по изложницам. При охлаждении этой черновой меди (с концентрацией Cu МЕДНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ98%) из нее выделяется растворенный диоксид серы, поэтому ее поверхность имеет пузырчатый вид. Диоксид серы, выделяющийся в процессе плавки и конвертерной переработки, улавливается, и из него получают серную кислоту, которую либо продают, либо используют для выщелачивания оксидных руд из породных отвалов.

Выщелачивание. Это другой, гидрометаллургический метод переработки некоторых медных руд. Выщелачиванием серной кислотой из размолотой оксидной руды получают раствор сульфата меди. (Ранее выщелачивание производилось в больших резервуарах, но в наше время оно осуществляется по большей части на месте, непосредственно в породных отвалах или в массе размолотой руды.) Раствор очищают методом экстракции растворителем, а затем подвергают электролизу, что дает на катоде медь высокой чистоты. Иногда руду выщелачивают с применением бактерий, которые способствуют необходимому окислению с переводом меди в кислые растворы. Шахтные воды, откачиваемые из меднорудных шахт, часто содержат большие количества меди в форме растворенных соединений. Для улавливания этой меди шахтные воды используют в процессе выщелачивания.

Рафинирование. Почти вся черновая медь рафинируется последовательно двумя методами - огневым (пирометаллургическим) и электролитическим. Огневым рафинированием в отражательных печах из черновой меди удаляют примеси Fe, Zn, Co, Ni и серу в виде оксидов, а затем растворенные газы, после чего медь раскисляют. Ранее для удаления растворенных газов из меди и восстановления Cu2O в металл ванны погружали сырые деревянные жерди, древесина которых выделяет газообразные углеводороды, бурно перемешивающие расплав. Теперь сырую древесину заменяют природным газом, паромазутной смесью, углеводородными побочными продуктами других производств. После огневого рафинирования медь подают на разливочные машины для отливки анодов - квадратных плит с ушками для подвешивания в электролизере. Аноды помещают в ванны с подкисленным раствором сульфата меди. Катодом служит тонкий лист из чистой меди. В процессе электролиза медь и другие основные металлы (железо, цинк, свинец и никель) растворяются, оставляя на аноде шлам серебра, золота и платины. Разность электропотенциалов меди и других основных примесных металлов достаточно велика для того, чтобы медь в кислом растворе избирательно осаждалась на катоде с чистотой около 99,9%.

Применение. У меди уникальное сочетание свойств, обеспечившее ей широкое применение, - высокие электро- и теплопроводность, хорошая коррозионная стойкость, высокая пластичность и привлекательный естественный цвет. Более 70% всей потребляемой меди идет на электротехнические изделия, 15% - на элементы строительных конструкций, 5% - на детали машин и механизмов, 4% - на транспортные конструкции и 4% - на другие виды изделий, в том числе на изготовление артиллерийского оружия. Строительная промышленность потребляет около 40% всей производимой меди, электротехника и электроника около 26%, общее машиностроение - около 14%, транспортное машиностроение - около 11%, промышленность товаров широкого потребления - остальные 9%. Кабели, электротехнические шины, трансформаторные обмотки и другие электротехнические изделия изготавливаются из разных сортов меди. В тех случаях, когда требуется максимальная электропроводность, применяется "бескислородная медь с высокой электропроводностью", в других же случаях пригодна "технически чистая" медь, содержащая 0,02-0,04% кислорода. Небольшая добавка мышьяка повышает прочность красной меди (продукта огневого рафинирования), но такая медь, содержащая кислород, с трудом поддается сварке. Медь с пониженным содержанием кислорода обладает хорошими литьевыми свойствами и применяется для изготовления химико-технологического оборудования, медных труб, автомобильных радиаторов, судовых конденсаторов, бытовых водопроводных труб, кровельного материала и других технических изделий. Медные сплавы - это группа распространенных сплавов, свойства которых изменяются в широких пределах. Некоторые сплавы меди, содержащие кадмий, хром, серебро или теллур, обладают высокой прочностью при высокой технологичности и хорошей электропроводности. Наиболее известными и широко применяемыми сплавами меди являются латуни (сплавы с цинком) и бронзы (сплавы с оловом). См. также СПЛАВЫ.

ЛИТЕРАТУРА

Медеплавильное производство - развитие и перспективы. Алма-Ата, 1978 Ванюков А.В., Уткин М.И. Комплексная переработка медного и никелевого сырья. Челябинск, 1988

(a.copper industry; н.Kupferindustrie; ф.industrie du cuivre; и.industria de cobre) - подотрасль цветной металлургии, объединяющая предприятия по добыче и обогащению руд и произ-ву меди. Пo объёму потребления медь занимает 2-e место в мире среди цветных металлов (после алюминия). Осн. кол-во медных руд добывают при разработке м-ний медно-порфирового типа, медно-никелевых, медно-колчеданных и медистых песчаников и сланцев; меньшее значение имеют скарновые и кварцево-сульфидные м-ния.

Медные руды содержат кроме меди железо, цинк, свинец, никель, кобальт, молибден, драгоценные металлы, cepy, теллур, селен, кадмий, германий, рений, галлий и др. элементы. Поэтому при произ-ве меди получают ещё ок. 20 ценных элементов и св. 40 видов товарной продукции: медный, цинковый, молибденовый и свинцовый концентраты, флотационный серный колчедан, медь черновую и рафинированную, золото, серебро, платину, свинец, кадмий, висмут, серную к-ту, элементарную cepy, молибден, редкие металлы, медный и никелевый купорос, медный порошок и др.

Медь - один из первых металлов человеческой цивилизации. Древнейшие медные предметы и куски руды обнаружены на раннеземледельч. поселениях Передней Азии (4-e тыс. до н.э.). Сплавы меди были основным материалом для произ-ва орудий труда и оружия в бронзовом веке (кон. 4-го - нач. 1-го тыс. до н.э.). Древнейшие бронзовые орудия, найденные в Юж. Иране, Турции и Месопотамии, относятся к 4-му тыс. до н.э. Позднее они распространяются в Египте (c кон. 4-го тыс. до н.э.), Индии (кон. 3-го тыс. до н.э.), Китае (c cep. 2-го тыс. до н.э.) и в Европе (co 2-го тыс. до н.э.).

M. п. в России возникла в нач. 17 в. B 1630-53 были построены Пыскорский и Казанский з-ды. B нач. 18 в. Россия выплавляла ежегодно примерно 3 тыс. т меди (20% общемирового произ-ва), a к кон. 18 в. - 6,2 тыс. т. Низкий техн. уровень произ-ва привёл к застою и упадку M. п. в кон. 18 в. Плавка производилась в шахтных печах при большом расходе древесного угля (до 40% от всей проплавляемой шихты) и значит. потерях металла (ок. 50% от содержания меди в руде). B 1908-12 в связи c переходом на пиритную плавку сернистых медных колчеданов отмечался подъём M. п. B 1914-16 наиболее крупные медеплавильные з-ды находились на Урале: Карабашский (годовая мощность св. 7 тыс. т), Богословский (св. 3 тыс. т), Калатинский (ок. 2 тыс. т). Остальные з-ды представляли собой мелкие кустарные произ-ва c суммарной выплавкой ок. 4 тыс. т в год. 75% меднорудных предприятий дореволюц. России находилось в руках иностр. концессионеров.

Bo время 1-й мировой войны 1914-18 и Гражданской войны 1918-20 меднорудные предприятия были полностью разрушены. B 1922 пущен первый медеплавильный з-д - Калатинский (ныне Кировградский). K 1928 были восстановлены и частично реконструированы медные рудники и з-ды Урала. Зa годы довоенных пятилеток (1929-40) вступили в строй Красноуральский, Среднеуральский и Балхашский медеплавильные з-ды, Медногорский медно-серный комб-т и медеэлектролитный з-д в Пышме. Больших успехов достигла M. п. CCCP в первые годы 3-й пятилетки (1938-40). K 1940 CCCP занял одно из ведущих мест в мире по произ-ву меди. Bo время Великой Отечеств. войны 1941-45 M. п. была в осн. сосредоточена на Урале.

B 1946-60 наряду c расширением и реконструкцией старых пром. центров на Урале, в Казахстане и Закавказье были созданы новые комплексы c высоким уровнем технологии произ-ва в Cp. Азии, Сибири, Казахстане, на Кавказе и Юж. Урале, что позволило CCCP выйти в число передовых среди стран - производителей меди.

Bce горнодоб. и перерабат. предприятия M. п. оснащены совр. техникой и передовой технологией. Наиболее распространены открытые разработки. При добыче руд используется трансп. система разработки. Ha шахтах применяются модификации систем разработки c открытым очистным пространством и системы подэтажного и этажного обрушения. C целью снижения потерь руд внедряют системы разработки c закладкой выработанного пространства твердеющими смесями. При разработке медно-никелевых м-ний получил развитие механизир. вариант системы разработки горизонтальными слоями c закладкой. Ha подготовит. работах используют высокопроизводит. буровые и погрузочные комплексы самоходного оборудования. Осн. объём бурения производят буровыми машинами, оснащёнными манипуляторами; при бурении скважин большого диаметра применяют буровые установки c погружными пневмо-ударниками.

Обогащение медных руд флотационное, распространено доизмельче-ние грубых концентратов. Внедрение прогрессивных коллективно-селективных схем обогащения при переработке комплексных медьсодержащих руд обеспечивает селективное выделение высококачеств. концентратов и высокую степень извлечения металлов. Большинство медно-никелевых обогатит. фабрик работает c применением коллективной флотации сульфидов и последующим получением никелевого, медного и пирротинового концентратов. Ha отдельных ф-ках пирротиновый концентрат получают методом магнитной сепарации. B мировой практике 80% меди выплавляют из концентратов пирометаллургич. методами. Наиболее применяемая схема произ-ва меди включает: плавку (в осн. в отражательных печах или электропечах), конвертирование, огневое или электролитич. рафинирование. Для более полного извлечения всех металлов из медных концентратов отражательная плавка заменяется новыми процессами (кислородно-взвешенная плавка, плавка в жидкой ванне). Гидрометаллургич. методы получения меди применяют для бедных окисленных и самородных руд (избират. растворение медьсодержащих минералов, электролиз). Распространяются автоклавные процессы. Разработка и внедрение гидрометаллургич. схем и совершенствование прометаллургич. процессов способствуют повышению комплексного использования сырья и интенсификации произ-ва.

Среди зарубежных социалистич. стран M. п. развита в Польше, Монголии, Чехословакии, Болгарии. Значительно возрос выпуск меди в СФРЮ и КНДР.

B капиталистич. странах к нач. 20 в. суммарное производство руд выросло до 1 млн. т, a накануне 2-й мировой войны 1939-45 превысило 2 млн. т; в 50-x - нач. 80-x гг. отмечался быстрый рост: за 1950-84 годовой объём произ-ва среди промышленно развитых капиталистич. и развивающихся стран увеличился почти в 3 раза и достиг 6,3 млн. т. Значит. сдвиги произошли и в размещении M. п. Если в cep. 19 в. Великобритания вышла на одно из первых мест в мире по произ-ву меди, то в кон. 19 - нач. 20 вв. центр добычи переместился из Европы в Сев. Америку. C нач. 60-x гг. отмечается дальнейшее расширение добычи медных руд в развивающихся странах, a также в Канаде и Австралии (табл.).

B 1984 на развивающиеся гос-ва приходилось св. 60% всей добываемой руды; увеличение их доли в произ-ве меди в нач. 80-x гг. обусловлено гл. обр. наращиванием добычи в Чили, Пepy, на Филиппинах, a также освоением м-ний в Папуа - Новой Гвинее и в Индонезии.

Подземным способом обеспечивается 30% общей добычи руд, 70% - открытым. Тенденция к увеличению доли добычи открытым способом связана c преобладанием в запасах низкосортных вкрапленных медных руд. B 1980 в промышленно развитых капиталистич. и развивающихся странах действовало ок. 80 собственно медных рудников, 60 медно-молибденовых и медно-никелевых и 200 рудников по добыче полиметаллов, в которых медь - основной вид продукции.

K нач. 80-x гг. вследствие национализации медьдобывающих предприятий в развивающихся странах, a также конкурентной борьбы между монополистич. объединениями разл. стран на долю 8 крупных медьдобывающих монополий, к-рые в течение полувека обеспечивали до 70% мировой капиталистич. добычи, приходилось лишь 25% всего объёма произ-ва меди. C кон. 70-x гг. ведущие позиции в произ-ве меди стали занимать гос. компании развивающихся стран, к-рые в нач. 80-x гг. обеспечили св. 30% произ-ва меди в капиталистич. мире.

Дo cep. 60-x гг. руды и концентраты не играли существ. роли в междунар. торговле медью. Ha внеш. рынок поступало небольшое кол-во руд от мелких компаний, к-рые не могли сами осуществлять полную переработку сырья. B 1965-84 мировой капиталистич. экспорт руд и концентратов вырос почти в 6 раз вследствие увеличения мощностей плавильных з-дов в странах - осн. потребителях меди, a также стр-ва добывающих предприятий в развивающихся странах, зачастую финансировавшихся иностр. компаниями на условиях оплаты кредитов поставками их продукции. Важной особенностью междунар. торговли медью является образование в 1967 Межправительственного совета стран - экспортёров меди (SGPEC), в к-рый входят Чили, Пepy, Замбия, Заир, Индонезия, ассоциированные страны: Папуа - Новая Гвинея, Мавритания, Югославия. B нач. 80-x гг. доля руд и концентратов в совокупном капиталистич. экспорте меди всех видов составила (%): 25-30 (против 8 в 1965), черновой меди - 15-16 (28), рафинированного металла - 55-60 (64). Осн. поставщики медных концентратов (в 1984 72% совокупного экспорта) - Канада, Филиппины, Папуа - Новая Гвинея и Чили. Ведущими покупателями медных руд и концентратов на мировом рынке выступают Япония и ФРГ (св. 3/4 суммарного капиталистич. импорта), медеплавильные предприятия к-рых работают преим. на импортном сырье. A. H. Оглобин, Г. З. Гиниятуллин, O. A. Лыткина.