Производство меди

Для получения меди применяют медные руды, а также отходы меди и её

сплавы. В рудах содержится 1 – 6% меди. Руду, содержащую меньше 0,5% меди, не перерабатывают, так как при современном уровне техники извлечение из неё меди нерентабельно.

В рудах медь находится в виде сернистых соединений (CuFeS2 – халько-

пирит, Cu₂S – халькозин, CuS – ковелин), оксидов (Cu₂O, CuO) и гидрокарбонатов [CuCO₃ ⋅Cu(OH)₂ , 2CuCO₃ ⋅Cu(OH)₂].

Пустая порода руд состоит из пирита (FeS₂), кварца (SiO₂), различных

соединений содержащих Al₂O₃, MgO, CaO, и оксидов железа.

В рудах иногда содержится значительные количества других металлов

(цинк, золото, серебро и другие).

Известны два способа получения меди из руд:

- гидрометаллургический;

- пирометаллургический.

Пирометаллургический способ пригоден для переработки всех руд и

включает следующие операции :

Производство алюминия электролизом

Электролиз проводят в электролизере, имеющим ванну из углеродистого материала .

1– анод; 2 – глинозем; 3 – твердая корка электролита; 4 – углеродистые

блоки; 5 – медная шина; 6 – алюминий; 7 – электролит; 8 – кожух

Кожух ванны изготавливают из листового железа. Подину и стены ванны выкладывают из углеродистых блоков. В подину вмонтированы медные шины, соединенные с отрицательным полюсом источника тока. В ванне находится расплавленный алюминий, служащий катодом, и жидкий криолит.

Анодное устройство состоит из угольного анода, погруженного в элект-

ролит, состоящего из криолита, глинозема, фтористых алюминия и натрия,

добавляемых для понижения температуры плавления электролита. Перед началом электролиза на подину ванны насыпают тонкий слой молотого кокса. Затем к нему подводят угольные электроды и пропускают ток.

Когда угольная футеровка ванны нагреется до определенной температуры, в неё загружают криолит и расплавляют его. После получения в ванне достаточного слоя расплавленного криолита в неё загружают глинозем.

Под действием постоянного тока в расплавленном криолите происходит

диссоциация криолита и глинозема

Na₃AlF₆ = 3Na⁺ + AlF^3-₆

Al2O₃=Al³⁺ + AlO₃^3-

Образующиеся положительно заряженные ионы алюминия разряжаются на

катоде в первую очередь, как имеющие более высокий потенциал выделения посравнению с другими положительно заряженными ионами, и образуется

алюминий

Al³⁺ +3e = Al

Из отрицательно заряженных ионов на аноде разряжаются в первую очередь

ионы , как более отрицательные ионы

2AlO₃ − 6e → Al₂O₃+1,5O₂

Выделяющийся кислород взаимодействует с углеродом анода с

образованием смеси газов CO и CO2, удаляющейся из ванны через

вентиляционную систему.

Алюминий собирается на дне ванны под слоем электролита. Его перио-

дически извлекают, используя специальное устройство. Для нормальной работы ванны на её дне оставляют немного алюминия.