Какая промышленность получает медь

Медь: свойства, способы добычи и применение

Блестящий металл розового цвета, обладающий высокой пластичностью – вот что такое медь. Минерал отличается высокой электро- и теплопроводностью, хорошо поддаётся механической обработке и образует множество соединений с другими металлами, достаточно широко востребованными в хозяйственной деятельности человека. Кроме того, медь отличается высокой коррозионной стойкостью.

Её плотность составляет – 8890 кг/м 3 .

Температура плавления равняется 1083 0 C.

Разновидности медных руд

Существует девять геологических видов медных руд, имеющих промышленное значение:

• Железно-никелевые руды, залегающие в магматических горных породах.
• Медистые песчаники и сланцы. Стратиформные запасы составляют 30% запасов меди и поэтому занимают второе место в данном списке.
• Медно-никелевые. Залежи отличаются разнообразием форм с крупными вкраплениями искомого металла.
• Медно-порфировые. Они являются безусловными лидером и обеспечивают 40% мировой добычи меди.
• Карбонатитовые. Уникальны тем, что имеется всего лишь одно месторождение в мире, кроме того в их составе присутствуют щелочные соединения.
• Кварцево-сульфидные. Существенной роли в обеспечении добычи не играют.
• Самородные. Располагаются в местах окисления рудников медно-сульфидных руд.
• Скарновые. Размещаются среди известняков и отличаются крайней неоднородностью морфологической структуры.

Медь в перечисленном списке руд бывает представлена в сульфидной, оксидной или смешанной форме, что определяет соответствующие разновидности залежей. По виду своего строения в породах залежи подразделяются на вкраплённые, массивные и сплошные текстуры. В ближайшей перспективе этот список могут пополнить руды, залегающие на дне морей, океанов, а также конкреции урановых месторождений.

Природные минералы, содержащие медь

В природе существую 250 медесодержащих минералов, однако практическое использование находят не более 20. Список самых распространённых из них с указанием процентного содержания меди:

• Самородная медь – 88-100%.
• Куприт – 88,8%.
• Тенорит – 79,9%.
• Хальзокин – 79,8%.
• Ковеллин – 66,5%.
• Борнит – 52-65%
• Атакамит – 59,5%.
• Малахит – 57,4%.
• Брошантит – 56,2%.
• Азурит – 55,3%.
• Блеклые руды – 22-53%.
• Энаргит – 48,3%.
• Хризоколла – 32,8-40,3%.
• Халькопирит – 34,5%.
• Кубанит – 22-24%.

Добыча медной руды

Медь – один из самых первых металлов, освоенных человечеством. В самом начале его добывали, собирая самородки, а затем научились извлекать из руд. С годами технологии добычи полезных ископаемых совершенствовались. Но определяющим фактором при выборе способа добычи, всегда являлась и является глубина расположения залежей. Впрочем, существуют специально разработанные стандарты, учитывающие множество факторов и позволяющие выбрать наиболее удачное с экономической точки зрения решение, в плане выбора рабочей глубины разработки и применяемых технологий.

В карьере

В случае размещения пласта осваиваемого минерала на глубине не более 500 м, наиболее целесообразным является открытый способ добычи. Именно с его помощью извлекается большая часть медных руд. Несмотря на ряд проблем, связанных с освоением значительной площади, перемещением огромных масс пустой породы, привлечением значительного количества технических средств и вредным воздействием на окружающую среду, способ отличается достаточно высокой эффективностью и отсутствием значительных потерь полезного ископаемого. Соотношение выхода металла на добываемую руду составляет: 1:200.

Проведя предварительные геологические исследования в месте будущего карьера или разреза, производится съём и удаление в отвалы верхних слоёв породы. Очень часто это сопровождается бурением твёрдых скальных массивов и взрывными работами. Ископаемый минерал извлекается слоями с дальнейшей разработкой новых массивов. Руда забирается ковшевой техникой (экскаваторами, погрузчиками) и грузится в транспортные средства (конвейера, самосвалы) для перевозки на перерабатывающие предприятия.

В шахтах

Если искомая руда располагается на глубине порядка 1 км, то в дело идёт закрытый способ добычи, то есть – строительство шахты и организация вертикальных, наклонных или горизонтальных выработок. Используя горнопроходческую технику и буровое оборудование, разрабатываются медесодержащие слои. После чего добытая порода загружается и извлекается на поверхность. Для этого подземные сооружения оснащаются лифтами, подъёмным оборудованием, железнодорожными путями.

Способ достаточно затратный, но в то же время обеспечивающий доступ к глубокозалегающим месторождениям.

Бурение скважин

Существует и третий метод добычи медных руд – с помощью закачки выщелачивающих растворов кислот и щелочей вглубь заранее пробуренной скважины. В результате чего получается полужидкая смесь, извлекаемая на поверхность мощными насосами, подвергаемая в дальнейшем переработке.

Получение меди

После добычи руды возникает следующая проблема: как извлечь из неё необходимый материал? Существует несколько способов.

Одна из древнейших технологий заключалась в сжигании малахитовых руд с ограниченным доступом воздуха. Размещённая в горшках масса, смешанная с углём, сгорала, выделяя при этом угарный газ. Что приводило к достижению желаемого результата – получению достаточно чистой для своего времени меди.

Понятно, что за прошедшие века методы и способы переработки руд претерпевали серьёзные изменения движимые целью достижения наиболее оптимальных результатов при любом виде первичного сырья. Вот почему современная металлургия базируется на трёх основных способах получения меди.

Пирометаллургический метод

Основанный на проведении высокотемпературных процессов, пирометаллургический метод как нельзя лучше подходит для сульфидных руд, подчас достаточно бедных в отношении концентрации меди. Он позволяет извлекать металл даже при содержании его в 0,5%.

Но прежде всего исходное сырьё подвергается обогащению в процессе флотации. Суть его заключается в тщательном измельчении руды, заливке её водой, добавлении туда сложных органических флотореагентов. Они обволакивают частицы минерала, содержащие в своём составе сплавы меди, придавая им несмачиваемость.

На втором этапе этого процесса в растворе создаётся пена, пузырьки которой забирают покрытые органикой частицы. Происходит это под воздействием потока воздуха, в результате чего образования всплывают на поверхность, откуда в дальнейшем забираются. Насыщенная медными соединениями пена собирается, отжимается и высушивается.

После чего полученный концентрат подвергают обжигу при температуре 1400 0 C. Это необходимо для удаления серы и окисления сульфидов. Затем производят высокотемпературную (14 000 0 – 15 000 0 C) плавку в шахтных печах для получения сплава железа и меди – штейна. Далее в процессе бессемеровской плавки в конвертере под воздействием кислорода получают оксид, а затем и саму черновую медь, содержащую в себе 90,95% металла. При этом сера переходит в кислотный остаток, а железо – в силикатный шлак.

Получить из черновой субстанции чистую медь можно с помощью:

• огневого рафинирования,
• электролиза,
• экзотермической реакции восстановления под воздействием водорода.

Гидрометаллургический метод

Для извлечения меди и ряда других металлов из полиметаллических руд, содержащих в своём составе менее 0,5% искомого минерала, применяют гидрометаллургический метод.

Добытые минералы растворяют с помощью неконцентрированной серной кислоты или аммиака. Из образовавшихся жидкостей в процессе реакции вытеснения получают медь. Для проведения реакции используется металлическое железо.

Электролизный метод

Метод предназначен для получения чистой меди в процессе электролитической реакции.

Его технология заключается в изготовлении чистых медных тонких листовых катодов и толстых пластинчатых анодов из черновой меди. Помещённые затем в ванну, заполненную медным купоросом, они вступают в реакцию под воздействием электрического тока. Происходит растворение меди на анодах и её осаждение на катодах. Освободившиеся примеси удаляют химическими методами.

Области применения

Отраслей, где находит своё применение этот древнейший из металлов, множество:

• Металлургия. Именно эта отрасль выпускает множество готовых изделий в виде

• проката: листов, плит, лент, труб, прутков, шин, проволоки;
• сплавов: бронзы, латуни, мельхиора, константана, манганина нейзельбера.

Те и другие изделия, и промежуточные материалы находят широкое применение в технических отраслях, при производстве вооружений, в декоративно-прикладном искусстве. Отличительными особенностями сплавов являются – сохранение механических свойств, высокий уровень скольжения в парном сочетании и антикоррозийная устойчивость.

• Машиностроение. Здесь используется значительная часть медесодержащей продукции, полученной в результате металлургических процессов. Это – высокопрочные сплавы с алюминием, оловом, кремнием, цинком. А также разнообразные детали машин и механизмов. Одним из направлений является изготовление твёрдых припоев, опять же находящих применение в машиностроительной отрасли.
• Химия. Катализатором процесса полимеризации ацетилена выступает опять же медь.
• Электротехника. Благодаря высокой электрической проводимости, этот металл стал незаменим в качестве проводника при изготовлении шин, кабелей, проводов, дорожек печатных плат. Они, в свою очередь, входят в состав множества электротехнических изделий, где также присутствуют медные элементы конструкций и сплавы данного металла. Кроме того, медь находит использование в химических источниках тока и при изготовлении высокотемпературных сверхпроводящих материалов.
• Энергетика. Одним из важных направлений использования меди является изготовление на её основе труб, являющихся составной частью систем газоснабжения, водоснабжения, отопления, охлаждения, кондиционирования и обеспечения технологическими жидкостями.
• Ювелирное дело. Специфика изготовления драгоценных изделий, служащих в качестве украшений, требует сочетания целого ряда противоречивых факторов. Чтобы придать прочность золоту, в него добавляют медь. Податливость материала не уменьшается, а срок службы и устойчивость к механическим воздействиям – существенно возрастают.

Месторождения в России и мире

На территории России существует немало достаточно крупных месторождений медных руд:

• Аллареченское, Мончегорское, Печенга – Мурманская область.
• Гайское – Оренбургская область.
• Михеевское, Томинское – Челябинская область
• Юбилейный, Сибайское, Подольское, Западно-Озёрное, Учалинское, Ново-Учалинское, Октябрьское – Республика Башкортостан.
• Быстринское и Удоканское – Забайкалье.
• Октябрьское, Талнахское – Красноярский край.

На карте мира выделяются следующие месторождения этого полезного ископаемого:

• Чукикамата, Эскондида, Кольяуаси, Антамина, Эль-Тесоро – Чили.
• Бингем­-Каньон, Кивино, Пэблл – США.
• Вале-Салобу – Бразилия.
• Нурказган – Казахстан.
• Ую-Толгой – Монголия.
• Гразберг – Индонезия.

Мировые запасы

Запасы меди по странам мира на 2018 год оценивались такими цифрами:

• Чили – 170 млн. тонн.
• Австралия – 88 млн. тонн.
• Перу – 83 млн. тонн.
• Россия – 61 млн. тонн.
• Индонезия – 51 млн. тонн.
• Мексика – 50 млн. тонн.
• США – 48 млн. тонн.
• Китай – 26 млн. тонн.
• Конго – 20 млн. тонн.
• Замбия – 19 млн. тонн.
• Остальные страны мира – 210 млн. тонн.

Страны, добывающие медь

Лидирующие позиции в мировой добыче меди (данные 2018 года в количественном выражении добытого металла за год) занимают:

• Чили – 5,8 млн. тонн.
• Перу – 2,4 млн. тонн.
• Китай – 1,6 млн. тонн.
• США – 1,2 млн. тонн.
• Конго – 1,2 млн. тонн.

Судя по оценкам специалистов, общий объём, пока что неизведанных, запасов меди в мире составляет 3,5 млрд. тонн. Этих запасов должно хватить на ближайшие полтора столетия.

Источник

Цветная металлургия России

Часть первая. Медная промышленность*

Медная промышленность — подотрасль цветной металлургии, объединяющая предприятия по добыче и обогащению медных руд и производству меди. Медь — второй среди цветных металлов (после алюминия) по объемам потребления мировой экономикой.
Медь имеет самую высокую после серебра электрическую проводимость. Из меди делают обмотки трансформаторов и генераторов, провода линий электропередачи, внутреннюю электропроводку. Широко используются в технике и сплавы меди — латунь (с цинком), бронза (с оловом или алюминием) и др.
Медные руды обычно содержат, помимо меди, железо, цинк, свинец, никель, кобальт, молибден и другие элементы. Поэтому при производстве меди получают свыше 40 видов товарной продукции: медный, цинковый, молибденовый и свинцовый концентраты, медь черновую и рафинированную, золото, серебро, платину, редкие металлы и др.
Медь — один из первых металлов человеческой цивилизации. Древнейшие медные предметы и куски руды обнаружены на раскопках раннеземледельческих поселений Передней Азии. Сплавы меди были основным материалом для производства орудий труда и оружия в бронзовом веке. Древнейшие бронзовые орудия, найденные в Южном Иране, Турции и Месопотамии, относятся к IV тысячелетию до н. э.
В России медная промышленность возникла в начале XVII в. В 1630—1653 гг. были построены Пыскорский и Казанский заводы в Приуралье.

* См. также: Медь (специальный выпуск)//География, № 31/99.

Спонсор публикации статьи: компания «Альфа-Союз», занимающаяся оптовой и розничной продажей металлопроката. На складе компании всегда в наличии широкий ассортимент изделий из черного цветного и нержавеющего металлопроката, в т.ч. нержавеющая лента, нихромовая проволока, алюминиевый лист, круг и лист нержавеющие, круг алюминиевый , втулка медная и бронзовая, судосталь и мн. др. Вся продукция, представленная в каталоге, исключительно высокого качества, при этом цены на многие товарные позиции гораздо привлекательнее, чем у конкурентов «Альфа-Союза», в чем можно убедиться, заглянув в прайс-лист на сайте alfa-sous.ru. Налаженные партнерские отношения с производителями металлопроката позволяют компании удовлетворить любые запросы клиента, в т.ч. доставить редкие позиции под заказ. На портале есть удобный онлайн-металлокалькулятор, который позволяет рассчитать требуемый объем товара, что необходимо для эффективного планирования бюджета проекта.

Сырьевая база

По разведанным запасам меди Россия занимает третье место в мире, уступая Чили и США. Запасы меди разведаны в 120 месторождениях, из них 52% заключено в месторождениях колчеданных медных и медно-цинковых руд и медистых песчаников, 45% — в месторождениях сульфидных медно-никелевых руд, 1,3% — в полиметаллических, 0,7% — в вольфрамовых и молибденовых и 0,6% — в оловянных. Около 1% запасов меди разведано в золоторудных и железорудных месторождениях.
Самые крупные месторождения меди в России — Октябрьское и Талнахское в Красноярском крае (Норильский горно-промышленный район, медно-никелевые руды), Гайское, Подольское и Волковское на Урале, Удоканское в Забайкалье.
Несмотря на наличие в России значительных разведанных запасов меди, степень их промышленного освоения сравнительно невысокая: на эксплуатируемые месторождения приходится менее половины всех разведанных запасов. Такие крупные месторождения, как Удоканское в Читинской обл., Юбилейное и Подольское в Башкирии, заключающие в себе четверть всех разведанных в России запасов меди, не освоены промышленностью и остаются резервными.
Разработка медных руд в России осуществляется как открытым, так и подземным способом. Наиболее крупные карьеры медной промышленности — Сибайский, Учалинский и Молодежный (первый разрабатывается Башкирским медно-серным комбинатом, второй и третий — Учалинским ГОКом) — дорабатывают свои запасы, и содержание меди в рудах этих месторождений уже не превышает 0,9%.
Особняком стоит вопрос о вовлечении в промышленную эксплуатацию наиболее крупного в России Удоканского месторождения. По расчетам специалистов, уже через 5—6 лет на Удоканском месторождении можно будет добывать открытым способом до 7,5—10 млн т руды в год со средним содержанием меди 1,3%. Однако разработке мешают сложные природные условия и малообжитость района.

Производство медных концентратов

В России добычу и обогащение медных руд осуществляют 13 горно-обогатительных и горнодобывающих предприятий. Основное количество меди (70—75%) добывается на месторождениях медно-никелевых руд предприятиями РАО «Норильский никель». Вторыми по объемам добычи меди (25—27%) являются колчеданные медные и медно-цинковые руды, месторождения которых разрабатываются на Урале (Оренбургская, Свердловская, Челябинская области и Республика Башкортостан) и Северном Кавказе (Карачаево-Черкесия). Длительная и интенсивная разработка медных месторождений Урала привела к истощению минерально-сырьевой базы действующих предприятий.
Переработка руд и производство меди в концентратах осуществляется на 10 обогатительных фабриках медной промышленности, трех фабриках никелевой промышленности, а также на фабриках молибденовой, вольфрамовой и оловянной промышленности (по одному предприятию). Медеплавильные и рафинировочные предприятия столкнулись с проблемой нехватки отечественного сырья. Частично эту проблему они решили за счет переработки сырья, поставляемого из зарубежных стран по толлинговым** контрактам. Так, Медногорский медно-серный комбинат практически всю черновую медь производит из импортного сырья. Импортными считаются и концентраты, произведенные на предприятиях, имеющих давние производственные связи с российской медной промышленностью: в казахстанских Жезказгане, Балхаше, Глубоком и в монгольском Эрдэнэте.
В 2000 г. производство меди в России было обеспечено собственными медными концентратами только на 69%, остальное завозилось из-за рубежа.

** Толлинг (от английского tolling — обложение пошлиной, данью) — передача заказчиком сырья, комплектующих из одного государства компании-изготовителю в другом государстве с целью их переработки в готовую продукцию. Затем готовый продукт возвращается обратно и при этом, как правило, освобождается от таможенных пошлин. Продукция, находящаяся в толлинговом обороте, выходит из-под налогообложения, что невыгодно стране, принимающей толлинг, но зачастую выгодно предприятию-изготовителю. Толлинговые схемы в современной российской экономике привели к резкому сокращению выплат от иностранных компаний в федеральный бюджет, но способствуют сохранению квалификации специалистов в трудные времена падения производства.

Черновая и рафинированная медь

Медные концентраты плавят в печах, напоминающих мартеновские (вспомним этот процесс из черной металлургии). Но выходит из печей еще не медь, а так называемый штейн (от немецкого Stein — «камень») — сплав меди с железом, серой, серебром, цинком и другими элементами. Немедных примесей в штейне 70—80%. Затем штейн заливают в конвертор и продувают через него кислород или воздух, в результате чего выжигаются остатки серы и удаляется железо. Занимает этот процесс не минуты, как в конверторе для переработки чугуна в сталь, а часы. Штейн преобразуется в черновую медь, которая содержит 1—2% примесей, что тоже очень много для современной техники. Чистую или рафинированную медь получают путем электролиза. Пластину очищаемой черновой меди — анод — помещают в электролитическую ванну с раствором серной кислоты и медного купороса. Катодом служит лист чистой меди. Электрический ток переносит на катод только частицы меди. Золото, платина и серебро опускаются на дно ванны и впоследствии извлекаются, прочие примеси остаются в растворе.
Наибольшее количество рафинированной меди (54% общероссийского производства) выпускается заводами РАО «Норильский никель» в Норильске и Мончегорске, более 37% — заводом «Уралэлектромедь» в Верхней Пышме.
Медная промышленность тесно связана с химической отраслью. Медные руды, использующиеся в России, насыщены серой, которая во время металлургического передела удаляется в виде сернистого газа, улавливается и используется для производства серной кислоты — продукта, необходимого для производства целого ряда химических соединений. В Красноуральске и Ревде на основе серной кислоты и привозных апатитовых концентратов производятся фосфорные удобрения.

Тенденции развития

Большая часть производимой в стране меди идет на экспорт. В 2000 г. было произведено 845 тыс. т рафинированной меди; 644 тыс. т — экспортировано.
Внутренний российский рынок меди в основном определяется спросом со стороны двух самых емких потребителей — электротехнической промышленности и обрабатывающих предприятий цветной металлургии (сплавы, фольга, порошки и т.д.).
Эксперты оценивают современную медную промышленность страны как стабильно развивающуюся. Наиболее амбициозный проект ближайшего десятилетия в отечественной медной промышленности — строительство горно-обогатительного комбината на базе Удоканского месторождения меди в зоне БАМа производительностью 10 млн т руды в год, из которой ежегодно можно получать до 130—140 тыс. т чистой меди.

По материалам Информационно-аналитического центра ООО «ИНФОМЕТГЕО»

Некоторые показатели работы предприятий, входящих
в Уральскую горно-металлургическую компанию (УГМК), 2003 г.

Предприятие	Численность занятых, чел.	Производство медного концентрата, тыс. т	Выплавка черновой меди, тыс. т	Выплавка рафинированной меди, тыс. т
Гайский ГОK	6 648	76,2	—	—
Учалинский ГОK	6 260	46,0	—	—
Урупский ГОK	998	28,6	—	—
Сафьяновская медь	491	29,3*	—	—
Среднеуральский медеплавильный завод	4 714	5,6	85,1	—
Святогор (включая Волковское рудное месторождение)	4 123	25,2	60,8	—
Kировградский медеплавильный завод	. **	—	59,3	—
Медногорский медно-серный комбинат	2 575	—	31,1*	—
Уралэлектромедь	11 500**	—	—	300,1

* 2002 г.
** Данные по Уралэлектромеди и Кировградскому медеплавильному заводу объединены.

Источник