METALURGIA MIEDZI. Miedź otrzymuje się z rud dwoma metodami:1- pirometalurgiczną czyli ogniową- do rud siarczkowych; 2- hydrometalurgiczną- do rud tlenkowych. Metoda ogniowa. Jest najczęściej wykorzystywana. Składa się z trzech etapów: 1. Wytopienie z przygotowanego wcześniej koncentratu miedziowego kamienia;2. Otrzymanie miedzi surowej o zawartości Cu ok.98%; 3. Rafinowanie miedzi metodą ogniową w piecach płomiennych lub rafinowanie elektrolityczne. Źródła otrzymywania miedzi: 1. Cu rodzima; 2. Rudy; 3. Cu z dna mórz i oceanów; 4. Odzyskanie Cu z wody morskiej. 1.Wytopienie. Z rud siarczkowych wytapia się miedź skomplikowanymi metodami. Rudy ubogie najpierw wzbogaca się poprzez proces flotacji. Jest to metoda wzbogacania mokrego kopalin użytecznych, polegająca na różnej zwilżalności składników rud i kopalin. Na drobno zmieloną rudę działa się wodą zmieszaną z odpowiednim olejem. Olej zwilża materiały siarczkowe. Następnie przez zawiesinę przedmuchuje się powietrze aby wytworzyć pianę, która zawiera olej i minerały siarczkowe i minerały krzemieniowe, które opadają na dno. Uzyskamy z procesu flotacji produkt- koncentrat. Następnie koncentrat wytapia się w piecach: płomiennych, szybowych, elektrycznych. Z wytapiania otrzymuje się kamień miedziowy. Jest to stop siarczków miedziowego i żelazowego. W tym stopie zawartość miedzi może wynosić 10-65% zaś siarki ok.25%. Kamień miedziowy zawiera również małe ilości innych siarczków metali, metale szlachetne. Temp.topnienia kamienia miedziowego zależy od składu chem. i wynosi 950-1100C. 2.Otrzymywanie miedzi surowej. Aby otrzymać z kamienia miedzianego surową miedź należy poddać ją procesowi utleniania. Jest to metoda ogniowa wykonywana konwertorach. Proces konwertorowania polega na przedmuchiwaniu sprężonym powietrzem ciekłego kamienia miedzianego. Pod względem cieplnym ten proces jest samowystarczalny, dzięki przebiegającym reakcjom egzotermicznym. Wyodrębnia się dwa okresy: utlenianie żelaza i częściowo siarki- powstaje siarczek miedzi; utlenianie tego siarczku. Po przedmuchaniu powietrzem ciekłego siarczku miedziowego następuje wydzielenie się metalicznej miedzi i wywiązywanie się gazu SO4. Produktami świeżenia kamienia miedzianego są: miedź surowa, SO2, żużel, pył konwertorowy. Po procesie utleniania z powodu powinowactwa tlenu do miedzi tworzy się szkodliwy związek Cu2O. Ten nadmiar tlenu musi być usunięty, Usuwa się go przez tzw. żerdziowanie. Zachodzi sucha desylacja drewna. Wydzielające się produkty gazowe-wodór i tlenek węgla mieszają kąpiel metalową i redukują tlen i tlenek miedziawy. Otrzymaną w konwertorze miedź surową odlewa się w formę w których zastyga w bloki. 3.Rafinowanie miedzi. Miedź konwertorową poddaje się rafinacji ogniowej i elektrolitycznej. Rafinacja ogniowa polega na roztopieniu miedzi w piecu wannowym i wypalaniu zanieczyszczeń i usunięciu żużla. Tak oczyszczoną miedź odlewa się w grube płyty z uchami jako anody. Metodą elektrolizy otrzymuje się miedź elektrolityczną o zawartości Cu ok.89,99%. Anoda miedziana rozpuszcza się, jej jony osadzają się na katodzie, tworzy się bardzo czysta miedź. Te katody miedziane rozpuszcza się w piecach wannowych i odlewa się w bloki, w których walcuje się blachę, ciągnie rury i przerabia się do innych celów. Zanieczyszczenia stanowią szlam, który opada na dno wanien i zawiera małe ilości metali jak srebro, złoto, cynk, nikiel. Piec szybowy pracuje w sposób ciągły. Posiada pionową przestrzeń roboczą. Wsad stanowią: koncentrat, topniki, koks. Do procesu wytapiania Cu i spalania odprowadza się sprężone powietrze. W najniższej części pieca gromadzą się produkty topienia: kamień miedziowy i żużel. W garze jest otwór spustowy. Produkty te powstają w wyniku procesów fizykochemicznych przebiegających w fazie stałej i ciekłej. Produkt wpuszcza się do specjalnego odstojnika, gdzie na powierzchni ciekłego kamienia pływają żużle. Tu następuje ich oddzielenie. W piecu szybowym uzyzkana Cu w kamieniu miedziowym wynosi 90-95%. Piec elektryczny- przekrój prostokątny. Elektrody węglowe, wsad drobnoziarnisty. Konwertor do wyrobu miedzi. Wyłożenie ognioodporne magnetyzowe. Przez gardziel w środkowej części wprowadza się kamień Cu i kwarcyt, a także wylewa się żużel, miedź surową i odciąga gazy. Powietrze doprowadza się przez dysze umieszczone wzdłuż tworzącej cylindra. W pierwszym okresie świeżenia utlenia się FeS do FeO, natomiast w drugim CuS2 do Cu. Otrzymywanie miedzi metodą hydrometalurgiczną. Polega na rozpuszczeniu jej za pomocą rozpuszczalnika. Jego rodzaj zależy od składu chemicznego skały płonnej zawartej w rudach. Gdy skała płonna jest kwaśna stosuje się wodny roztwór kwasu siarkowego. Tworzy się rozpuszczalny w wodzie siarczan miedzi i poddaje się go procesowi elektrolitycznemu. Elektrolitem jest oczyszczony siarczan zawierający ok.20-50g miedzi na litr roztworu a także kwas siarkowy. Anoda jest nierozpuszczalna, katoda jest ciemną blachą z Cu, na której wydziela się z procesu miedź. Na anodzie wydziela się tlen. Z procesu powstaje węglan miedziawoamoniakalny. Ten węglan poddaje się specjalnemu procesowi cieplnemu, który polega na ogrzaniu przegrzaną parą wodną roztworu węglanu w cylindrycznych zbiornikach. Wyróżnia się grupy stopów miedzi: mosiądze- zawierają Zn jako główny dodatek stopowy, miedzionikle- głównym dodatkiem stopowym jest Ni, brązy- zawierają ponad 2% dodatków stopowych. Wyróżnia się brązy: cynowe, aluminiowe, berylowe, manganowe, krzemowe.