Отримання міді

Мідь отримують з мідних, мідно-молібденових, мідно-нікелевих і поліметалічних руд. Заводи випускають чорнову (99%), рафіновану вогневим (99,6% Cu) і електролітичним (99,95% Cu) методами мідь.

Процес добування міді включає три основні етапи:

• збагачення мідної руди;

• виплавка чорнової міді;

• рафінування міді.

Враховуючи дуже малий вміст міді в рудах (1-2%), руду спочатку збагачують флотаційним способом. Розмелену руду змішують з флотаційними реагентами піноутворювачами та водою і продувають пульпу повітрям. Пухирці повітря прилипають до зерен рудних мінералів, спливають і утворюють піну, а пуста порода, яка добре змочується водою опускається на дно.

Детальніше: Флотація мідних сульфідних руд

Після фільтрації піни та просушування отримують концентрат з вмістом 10...35% міді. Для зменшення вмісту сірки збагачену руду піддають окислювальному випалу при температурі 600...900 °C. Після цього руда поступає в полуменеві печі з температурою в зоні плавки 1450 °C, де відбувається дисоціація вищих сульфідів і карбонатів. Продукти дисоціації сплавляють між собою, утворюючи штейн — легкоплавкий сплав з температурою плавлення 900...1150 °C і вмістом 10...60% Cu, 10...58% Fe, 22...25% S. Крім того, штейн містить домішки нікелю, цинку, свинцю, золота, срібла. Виплавка чорнової міді відбувається в горизонтальних конверторах з боковим дуттям продувкою штейну повітрям. Температура в конвертері складає 1200-1300 °C. Спочатку окисляється залізо:

2FeS + 3O₂=2FeO + 2SO₂

Окисел заліза в вигляді шлаку спливає на поверхню і зливається. У другий період продування:

2Cu₂S + 3O₂ = 2Cu₂O + 2SO₂

Закис міді розчиняється в розплаві та взаємодіє з напівсірчистою міддю з утворенням чорнової міді:

2Cu₂O + Cu₂S = 6Cu + SO₂

Тепло в конвертері виділяється за рахунок перебігу хімічних реакцій, без подавання палива. Таким чином, в конвертері отримують чорнову мідь, що містить 98,5...99,5% Cu; 0,3...0,5% S; 0,01...0,04% Fe; 0,3...0,5% Ni.

Рафінування чорнової міді проводять вогневим (окислення домішок при продуванні розплаву повітрям), або електролітичним способом за рахунок електролізу в водному розчині сірчаної кислоти та мідного купоросу. При проходженні струму анодні плити чорнової міді розчиняються і на катодах осаджується чиста електролітична мідь, а домішки випадають на дно ванни.

Найбільше міді добувають у Чилі. На долю цієї країни припадає третина світового виробництва. Далі за видобутком йдуть США, Індонезія та Перу.

Властивості міді Хімічні властивості

Мідь — малоактивний метал, в електрохімічному ряду напруг вона стоїть правіше за водень. Вона не взаємодіє з водою, розчинами лугів, соляною і розбавленою сірчаною кислотою. Проте в кислотах — сильних окислювачах (наприклад, у азотній і концентрованій сірчаній) — мідь розчиняється:

3Cu + 8HNO₃ → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4Н₂О

Концентрована мідь має достатньо високу стійкість до корозії. Проте у вологій атмосфері, що містить вуглекислий газ мідь покривається зеленуватим нальотом основного карбонату міді:

2Cu + O₂ + CO₂ + Н₂O = Cu(OH)₂ + CuCO₃

В сполуках мідь може проявляти ступені окиснення +1, +2 і +3, з яких +2 — найбільш характерна і стійка. Мідь (II) утворює стійкий оксид CuO і гідроксид Cu(OН)₂. Цей гідроксид амфотерний, добре розчиняється у кислотах Cu(OН)₂ + 2HCl = CuCl₂ + 2Н₂О і в концентрованих лугах. Солі міді (II) знайшли широке застосування в народному господарстві. Особливо важливим є мідний купорос — кристалогідрат сульфату міді (II) CuSO₄