Медь получают из сульфидных и окисленных медных руд. Около 80% меди добывают из сульфидных руд и примерно 20%— из окисных. Более высокое сродство меди к сере, чем меди к кислороду, отразилось на процессах образования рудных минералов меди.

Из сульфидных медных руд наиболее распространен медный кол­чедан, содержащий минерал халькопирит CuSFeS. В некоторых слу­чаях применяют так называемый медный блеск, содержащий минерал халькозин Cu2S. Окисные медные руды содержат куприт Си20.

Обогащение медных руд. Все медные руды очень бедны (1—5% Си). Перед плавкой их обогащают методом флотации. Руду сначала измельчают в шаровых мельницах до кусков размерами 0,05— 0,5 мм, а затем добавляют к ней некоторое количество (100—300 г/т) флотационных реагентов, способствующих образованию на поверх­ности частиц плохо смачиваемой водой пленки. Подготовленную руду загружают во флотационную машину, в которой образуется пульпа. Пульпу продувают воздухом. При этом мелкие частицы рудных мине­ралов прилипают к пузырькам воздуха и всплывают, образуя пену на поверхности воды. Пену непрерывно удаляют из машины. После фильтрации и сушки пены образуется медный концентрат. Частицы пустой породы хорошо смачиваются водой и оседают на дно машины, образуя так называемые хвосты.

Флотацией перерабатывают бедные сульфидные, медные руды в концентрат, содержащий 15—20% Си. Медный концентрат и богатые сульфидные медные руды перед плавкой подверіаот окислительному обжигу при 600—900° С. При этом значительная часть серы удаляется в виде сернистого газа, используемого для производства серной кис­лоты.

Получение черновой меди. После окислительного обжига сульфид­ная медная руда и концентрат поступают в шахтные или пламенные печи для приготовления из них штейна (сплава, состоящего в основ­ном из сульфидов меди и железа с небольшим количеством других примесей). Штейн обычно содержит 30—50% Си, 40—20% Fe и 25— 22% S. Температура плавления штейна 950—1000°С.

Расплавленный штейн служит исходным продуктом для получения черновой меди. Штейн заливают в горизонтально расположенный ци­линдрический конвертор (рис. 17) и продувают воздухом. Кожух 3 конвертора выполнен из стали. Днища 10 конвертора плоские, арми­рованные балками. Кожух опоясывают двумя массивными ободами 2, из которых каждый опирается на две пары роликов 9. Ролики за­креплены в опорных кронштейнах 7 фундамента 8.

Поворот конвертора осуществляется электрическим приводом 6, связанным зубчатым зацеплением с одним из ободов кожуха. Для заливки в конвертор штейна, слива шлака и выпуска черновой меди имеется горловина 11. В одной из торцовых стенок конвертора сделано отверстие, в которое вставлена воронка 1 для пневматической загруз­ки молотого кварцита во время плавки. Сжатый воздух через воздухо­провод 4 поступает в фурмы 5, расположенные по образующей кон­вертора. Футеровку 12 конвертора выполняют из магнезитового кир­пича.

Рис. 17. Конвертор для продувки сверху: а — общий вид; б — поперечный разрез

Процесс выплавки черновой меди из штейна состоит из двух пери­одов. Во время первого периода плавки кислород воздуха почти пол­ностью выжигает из штейна железо и частично медь. Процесс окисле­ния железа происходит по реакции

FeS + 1,50г = FeO + SO* (37)

Образующаяся закись железа всплывает и ошлаковывается за­груженным ранее в конвертор кварцем

2FeO + Si02 = (FeO)2 — Si02 (38)

Экзотермические реакции (37) и (38) сопровождаются выделением большого количества тепла, служащего источником разогрева ванны при продувке ее воздухом. Железистый шлак первого периода удаля­ют из конвертора, после чего во втором периоде продувки происходит экзотермическая реакция окисления полусернистой (сернистой за- кисной) меди.

Cu2S + 1,50а — Cu20 + S02 (39)

Образующаяся закись меди растворяется в расплаве и взаимо­действует с полусернистой медью.

2Си20 + Cu2S = 6Cli + S02

образуя металлическую медь. Реакция (40) в отличие от реакций (37)— (39) происходит с поглощением тепла и требует хорошего разогрева ванны.

Полученную черновую медь разливают в плоские изложницы на ленточной разливочной машине. В черновой меди в среднем содержит­ся: 98,5—99,5% Си; 0,3—0,5% S; 0,03—0,1 % Fe; до 1% 02; 0,3—0,5% Ni; следы As, Pb, Sb и благородных металлов.

Рафинирование меди. Черновую медь очищают от примесей огне­вым способом, а затем электролитически.

При огневом рафинировании черновую медь загружают в пламенную печь емкостью до 250 т и расплавляют в окислительной атмосфере. В этих условиях из меди удаляются и переходят в шлак только те примеси, которые обладают большим сродством к кислороду, чем медь.

Для ускорения процесса рафинирования в ванну с расплавленной медью подают сжатый воздух. Порядок окисления примесей (алюми­ния, кремния, марганца, олова, железа, мышьяка, сурьмы, свинца) зависит от температуры процесса и концентрации их в жидком метал­ле. Большинство примесей в виде окислов переходит в шлак (Fe203; А1203, Si02), но некоторые примеси при рафинировании меди удаляют­ся из печи с газами в виде паров. Благородные металлы при огневом рафинировании меди полностью в ней остаются.

При продувке воздухом, естественно, окисляется и медь, погло­щающая много кислорода, что резко ухудшает ее качества. Поэтому перед выпуском из печи металл раскисляют и перемешивают сырыми березовыми шестами для удаления растворенных в нем газов. Древе­сина обугливается и из нее выделяются водяной пар и продукты сухой перегонки. Это способствует удалению из металла растворенных га­зов и раскислению меди:

Cu,20 + СО = 2Cu + C02 Cu20 fH2 = 2Cl. — f H2OrJap

В результате медь становится более плотной. Из нее получают слит­ки или плиты, предназначенные для электролитического рафиниро­вания.

Электролитическое рафинирование обеспе­чивает более высокую степень очистки меди и лучшее извлечение при­месей благородных металлов. Рафинирование осуществляют в ваннах со стенками, футерованными свинцом или другим защитным материа­лом.

Электролит состоит из водного раствора серной кислоты (10—16%) и определенного количества медного купороса. В электролит опуска­ют анодные плиты из меди, содержащей примеси, и катодные листы из Электролитической меди. При пропускании через электролит ПОС­
тоянного тока происходит электролиз: анодные плиты растворяются в ванне, а на катодных листах оседает чистая медь. Находящиеся в меди примеси благородных металлов выпадают на дно ванны в виде остатка (шлама).

Осаждение чистой меди на катоде продолжается 10—12 дней. Расход электроэнергии на электролитическое рафинирование 1 т меди составляет 900—1200 МДж при плотности тока 100—300 А. Ы2, силе тока 10 000 А и напряжении 100—200 В.