Transcript Výroba mědi
Výroba mědi Cu: b.t. 1083 oC, hustota 8,94 g/cm3, 6 mil.t/rok Rudy: 0,2 – 2,5% Cu, Nečistoty: Fe, Pb, Zn, Ni, As, Sb, Bi, Ni, Co (nežádoucí) Ag, Au, Pt-kovy, Se, Te (žádoucí) Minerály: Cu2S chalkosin 79,9% Cu CuFeS2 chalkopyrit 34,6% Cu 85% veškeré výroby Cu Cu3FeS3 bornit 55,6% Cu CuS hovelin CuCO3.Cu(OH)2 malachit 57,3% Cu 2CuCO3.Cu(OH)2 azurit 55,1% Cu Cu2O kuprit 88,8% Cu CuO tenorit 79,8% Cu Výroba mědi tavením na kamínek: 90% veškeré Cu Sulfidický koncentrát (10-35% Cu) úlety Úprava koncentrátu, 30-40% Cu Křemen vápenec Str. přísady vzduch Struska 2FeO.SiO2 Konc. tavení Cu-Fe kamínek, 30-60% Cu 2 st. bessemerování Konvertorová Cu (97-99%) Čištění plynů Struska H2SO4 Stavební účely Úprava koncentrátu – Cu:S pro vznik kamínku • • Pražení: odstranění části S vázané na FeS2 Nedostatek síry: přídavek FeS2 Koncentrační tavení (různěna intenzivní oxidační atmosféra) • • Převedení Cu a ušlechtilých kovů do kamínku Převedení FeO do strusky Bessemerování kamínku • Získání surové Cu, převedení veškerého Fe do strusky 1. stupeň (odstranění FeS) → bílý kamínek -1350 oC 2 FeS + 3 O2 → 2 FeO + 2 SO2 3 FeS + 5 O2 → Fe3O4 + 3 SO2 2 Cu2S 2 Cu2S + O2 → Cu2O + SO2 2 FeO + SiO2 → 2 FeO. SiO2 fayallit Cu2O + FeS → Cu2S + FeO 3 Fe3O4 + FeS → 10 FeO + SO2 Cu2O + Cu2S → Cu + SO2 2. stupeň (odstranění S) → konvertorová Cu (blistr): Ag, Au, Pt-kovy, Se, Te, Pb, Zn, Ni, As, Sb, Ni,Co, O2 1150 oC 2 Cu2S + O2 → Cu2O + SO2 2 Cu2O + Cu2S → 6 Cu + SO2 Tavení ve vznosu, technologie Outokumpu -technologie Inco Rafinace Cu: 1. pyrometalurgická, 2. hydrometalurgická Pyrometalurgická rafinace (99,0-99,5%) • Žárová (oxidační rafinace) Odstranění méně ušlechtilých nečistot ve formě oxidů do strusky - S, O, Se, Te –jako sloučeniny s Cu - Fe, Pb, Zn, Ni, As, Sb, Bi, Ni, Co, Ag, Au – tekuté roztoky v Cu - As, Sb – ve formě sloučenin s Cu, Ni. • Dezoxidace Pólování Cu2O + H2 → 2 Cu + H2O Cu2O + CO → 2 Cu + CO2 Redukce zemním plynem + H2O CH4 + H2O → CO + 3 H2 CH4 + O2 → CO + 3 H2 + H2O Pro Cu na tváření 0,03 – 0,05 obj.% O2, pro lití anod až 0,1 obj.% O2 Pierce-Smith konvertor Konvertory Hydrometalurgická rafinace – rafinační elektrolýza A: Cu – 2e → Cu2+ K: Cu2+ + 2e → Cu Elektrolyt: CuSO4 + H2SO4 Napětí na elektrolyzéru: 0,20-0,30 V Proudová hustota 100-250 A/m2 Teplota: 50-60 oC Proudový výtěžek: > 85 % Chování nečistot: Cu2O + 2H + → Cu2+ + Cu + H2O ušlechtilejší do anodového kalu: 10-40% Cu, 4-15% Ni, do 10% Ag (Au, Pt-kovy) Se, Te ve formě sloučenin, PbSO4 méně ušlechtilé: rozpouštějí se, hromadí se v elektrolytu: Zn, Ni, Fe, Co, .. Hydrometalurgická výroba Cu Suroviny: - Chudé oxidické nebo sulfidické rudy < 0,5% Cu, odpady Výrobní postupy: - Kyselé (oxidační) loužení: H2SO4 + Fe2(SO4)3 bakteriální loužení: kmen thiobacilus ferrooxidans, thiobacillus thiooxidans Cu2O + H2SO4 → CuSO4 + Cu + H2O Cu + Fe2(SO4)3 → CuSO4 + FeSO4 Cu2S + Fe2(SO4)3 → CuSO4 + FeSO4 + CuS CuS + Fe2(SO4)3 → CuSO4 + 2 FeSO4 + S Elektrolytické vylučování Cu Amoniakální loužení, pro oxidické rudy s vysokým obsahem Fe+Ca CuCO3.Cu(OH)2 + 6 NH4OH + (NH4)2CO3 → Cu(NH3)CO3 + 8 Cementační srážení -