Как получают медь из руды. Как добывают медь: способы, история и месторождения. Способы добычи минерала

Медь сегодня — металл необыкновенно востребованный и широко применяющийся как в быту, так и в промышленности. В природе Cu можно встретить как в чистом состоянии, так и в виде руды. Способов добычи и получения меди из исходных горных пород существует несколько. При этом все они используются в промышленности достаточно широко. О том, как добывают медь, и пойдет речь в статье.

Немного истории

В какой местности медь в древние времена начала добываться и использоваться человеком впервые, археологам, к сожалению, выяснить не удалось. Однако доподлинно известно, что именно этот металл люди начали обрабатывать и применять в повседневной жизни самым первым.

Известна медь человеку стала еще в каменном веке. Некоторые найденные археологами самородки этого металла несут на себе следы обработки каменными топорами. Первоначально люди использовали медь в основном только в качестве украшений. При этом применял для изготовления таких изделий человек в древние времена исключительно найденные им самородки этого металла. Позднее люди научились обрабатывать и содержащую медь руду.

Представление о том, как добывают Cu и как его обрабатывают, имели многие народы древности. Подтверждений тому археологами было найдено множество. После того как человек научился делать сплавы меди с цинком, начался бронзовый век. Собственно само название «медь» придумали когда-то древние римляне. В эту страну такой металл привозили в основном с острова Кипр. Поэтому римляне и назвали его aes cyprium.

Поскольку металл этот в быту человеком когда-то использовался очень широко, технологии его добычи были, конечно же, разработаны достаточно совершенные. Наши предки получали медь в основном из малахитовых руд. Смесь такого материала и угля помещали в глиняный сосуд и ставили в яму. Далее массу в горшке поджигали. Выделявшийся в результате угарный газ восстанавливал малахит до меди.

Запасы в природе

Где можно добыть медь в дикой природе сегодня? На настоящий момент залежи этого популярного металла открыты на всех континентах Земли. При этом запасы Cu считаются практически неограниченными. Геологи в наше время находят все новые месторождения чистой меди, а также содержащих ее руд. К примеру, в 1950 г. мировые резервы этого металла составляли 90 млн тонн. К 1970 г. этот показатель уже увеличился до 250 млн т, а к 1998 г — до 340 млн т. На настоящий момент считается, что запасы меди на планете составляют более 2.3 млрд тонн.

Месторождения и способы добычи чистой меди

Как уже упоминалось, изначально человек использовал в быту самородный Cu. Конечно же, добывается такая чистая медь и в наши дни. Образуются самородки этого металла в земной коре в результате экзогенных и эндогенных процессов. Самое большое известное месторождение самородной меди на планете на данный момент находится в США, в районе озера Верхнее. В России самородная медь залегает в Удоканском месторождении, а также в некоторых других местах Забайкалья. Кроме того, ответом на вопрос о том, где можно добывать медь в России в виде самородков, является и уральский регион.

В природе чистый металл этой разновидности образуется в зоне окисления медносульфатных залежей. Обычно в самородках собственно самой меди содержится около 90-99%. Остальное приходится на другие металлы. В любом случае ответом на вопрос о том, как добывают медь самородную, служат две основных технологии. Разрабатывают такие месторождения, как и рудные, закрытым шахтным или открытым карьерным способом. В первом случае при этом используют такие технологические процессы, как бурение и отбойка.

Весить медные самородки могут очень много. Самые большие из них когда-то были найдены на озере Верхнем в США. Вес этих самородков составлял около 500 т.

Где добывают медь в России, мы выяснили. В основном это Забайкалье и Урал. В нашей стране, конечно же, также в разные времена находили очень крупные самородки этого металла. К примеру, медные куски весом до нескольких тонн часто находили на Среднем Урале. Один из таких самородков в 860 кг ныне храниться в Санкт-Петербурге, в музее Горного института.

Медные руды и их месторождения

На настоящий момент получать Cu считается экономически выгодным и целесообразным даже в том случае, если его содержится в породе хотя бы 0.3%.

Чаще всего для выделения меди промышленным способом в природе в наши дни добывают следующие породы:

борниты Cu 5 FeS 4 — сульфидные руды, называемые по-другому медным пурпуром или пестрым колчеданом и содержащие около 63.3% Cu;

халькопириты CuFeS 2 — минералы, имеющие гидротермальное происхождение;

халькозины Cu 2 S, содержащие более 75% меди;

куприты Cu 2 O, часто встречающиеся также и в местах залежей самородной меди;

малахиты, представляющие собой углекислую медную зелень.

Самое большое месторождение медных руд в России находится в Норильске. Также такие породы в больших количествах добывают в некоторых местах на Урале, в Забайкалье, на Чукотке, в Туве и на Кольском полуострове.

Как разрабатывают залежи медных руд

Разного рода породы, содержащие Cu, как и самородки, могут добываться на планете по двум основным технологиям:

закрытой;

открытой.

В первом случае на месторождении строятся шахты, протяженность которых может достигать нескольких километров. Для перемещения рабочих и техники такие подземные туннели оснащаются лифтами и железнодорожными путями. Дробление породы в шахтах производится с использованием специального бурового оборудования, имеющего шипы. Забор медной руды и ее погрузка для отправки наверх осуществляются с применением ковшей.

Если залежи находятся не далее 400-500 м от поверхности земли, их добыча ведется открытым методом. В этом случае на месторождении сначала снимается пласт верхней породы с использованием взрывных устройств. Далее постепенно вынимается собственно сама медная руда.

Способы получения металла из пород

Как добывают медь, а вернее, содержащие ее руды, мы, таким образом, выяснили. Но как же на предприятиях в последующем получают собственно сам Cu?

Основных способов выделения меди из горных пород существует три:

электролитический;

пирометаллургический;

гидрометаллургический.

Пирометаллургический флотационный метод

Эта технология обычно используется для выделения меди из тех пород, в которых Cu содержится 1.5-2%. Такой материал подвергают обогащению флотационным методом. При этом:

руду тщательно размалывают до самого мелкого порошка;

смешивают полученный материал с водой;

добавляют в массу специальные флотореагенты, представляющие собой сложные органические вещества.

Флотореагенты покрывают мелкие крупинки разных соединений меди и передают им несмачиваемость.

На следующем этапе:

в воду добавляют вещества, создающие пену;

пропускают через взвесь сильный поток воздуха.

Легкие сухие частички соединений меди в результате прилипают к воздушным пузырькам и всплывают наверх. Содержащую их пену собирают, отжимают от воды и тщательно просушивают. В результате и получают концентрат, из которого затем выделяют черновой Cu.

Как добывают медь из руды: обогащение методом обжига

Флотационный метод используется в промышленности достаточно часто. Но иногда для обогащения медной руды применяется и технология обжига. Такая методика чаще всего используется для руд, содержащих большое количество серы. В данном случае материал предварительно нагревается до температуры 700-8000 °С. В результате происходит окисление сульфидов с уменьшением в породе содержания серы.

На следующем этапе подготовленную таким образом руду расплавляют в шахтных печах при температуре в 14500 °С. В конечном итоге при использовании такой технологии получают штейн — сплав меди и железа. Далее это соединение улучшают путем обдувки в конвертерах. В результате оксид железа переходит в шлак, а сера — в SO4.

Получение чистой меди: электролиз

При использовании методов флотации и обжига получают черновую медь. Собственно Cu такой материал содержит около 91%. Чтобы получить более чистую медь, черновую в дальнейшем подвергают рафинированию.

В данном случае из первичной меди сначала отливают толстые пластины-аноды. Далее:

набирают в ванну раствор медного купороса;

подвешивают в ванной пластины-аноды;

в качестве катодов используют тонкие листы из чистой меди.

Во время реакции электролиза на анодах происходит растворение меди, а на катодах — осаждение. Ионы меди продвигаются к катоду, забирают у него электроны и переходят в атомы Cu+2+2e?>Cu.

Медный купорос получают медленным окислением сульфидной руды кислородом до сульфата меди CuS + 2O 2 > CuSO 4 . В последующем соль выщелачивается водой.

Гидрометаллугический способ

В данном случае для выщелачивания и обогащения меди используется серная кислота. В результате реакции при применении такой технологии получают раствор, насыщенный Cu и другими металлами. Из него затем и выделяют медь. При использовании такой методики, помимо черновой меди, можно получать и другие металлы, включая драгоценные. В любом случае применяется эта технология чаще всего для выделения Cu из не слишком богатых на него пород (менее 0.5%).

Медь в домашних условиях

Выделение этого металла из насыщенных им руд — дело, таким образом, технологически относительно несложное. Некоторые поэтому интересуются тем, как добыть медь в домашних условиях. Получить этот металл из руды, глины и пр. своими руками, без наличия специального оборудования, будет, однако, очень сложно.

Некоторые, к примеру, интересуются тем, как добыть медь из глины своими руками. Ведь в природе существуют залежи этого материала, богатого в том числе и на Cu. Однако, к сожалению, известных проверенных технологий получения в домашних условиях меди из глины, не существует.

Своими руками этот металл дома можно попробовать выделить, пожалуй, только из медного купороса. Для этого последний нужно сначала растворить в воде. Далее в полученную смесь следует просто поместить какой-нибудь железный предмет. Через некоторое время последний - в результате реакции замещения - покроется медным налетом, который в дальнейшем можно будет просто счистить.

Добыча меди тесно связана с технологией извлечения металла из руды и производится экономически выгодными способами с учетом специфики месторождения.

Технология производства медных изделий.

Минеральная база для извлечения металла

Сырьем для добычи медной руды являются естественные образования минералов, в которых металлический компонент содержится в количестве, необходимом для экономически выгодной промышленной разработки.

Сырье для добычи медной руды.

Рудные месторождения представлены силикатными, карбонатными, сульфатными соединениями, оксидами, образовавшимися в зоне окисления.

Среди разведанных минералов для промышленной разработки можно выделить:

халькопирит;
халькозин;
борнит;
куприт;
самородная медь;
брошантит;
азурит;
кубанит;
малахит;
хризотил.

В руде концентрация металла составляет 0,3–5%, а в минералах показатель концентрации составляет 22–100% (самородный металл). Месторождения меди находятся в генетической взаимосвязи с другими ценными компонентами, которые добываются как дополнительные химические элементы к основному процессу.

Среди попутных компонентов встречаются:

платаноиды;
серебро;
золото;
теллур;
галлий;
молибден;
висмут;
никель;
титан;
цинк.

Руда для извлечения меди содержит мышьяк, сурьму, реже ртуть. В зависимости от вида попутных химических элементов различают типы месторождений, среди которых главное значение имеют:

медно-никелевый;
медно-колчеданный;
медистых песчаников и сланцев;
медно-порфировый.

Скарновые месторождения металла и кварцево-сульфидные образования имеют подчиненное значение. В перспективе в качестве сырья для промышленного производства металла рассматриваются железомарганцевые конкреции, находящиеся в донных отложениях Мирового океана.

Способы добычи

Как добывают медь на рудных месторождениях? Низкая концентрация металла в породе предусматривает обработку большого количества материала. Для получения единицы массы металла требуется переработать 200 единиц руды.

Медь, добыча которой в основном производится открытым способом, находится на глубине до 1000 м. Глубина открытых разработок достигает 150–300 м, а в отдельных случаях до 600 м. Подземным способом разрабатываются залежи, находящиеся на глубине до 1000 м.

Переработка руды в поисках меди.

Определенные стандарты регламентируют целесообразность углубления разработок с целью извлечения рудного сырья. Это связано с технологией добычи, дополнительными затратами и снижением производительности оборудования, увеличивающими себестоимость сырья.

Поэтому в металлургической отрасли широко используется открытый способ, отличающийся незначительными потерями при разработке. Хотя и здесь есть свои минусы, связанные со складированием пустой породы.

Например, в 2013 году в США на медном карьере Kennecott Utah Copper Bingham Canyon Mine произошел оползень. Глубина карьера Бингем Каньон около 1 км, а диаметр около 4 км. Добыча руды здесь производилась в течение 150 лет.

Доставка сырья к месту переработки осуществлялась автомашинами грузоподъемностью 231 т. Горняки были предупреждены об опасном явлении и были готовы к развитию событий. Стена карьера двигалась со скоростью несколько дюймов в сутки, а предпринятые попытки укрепления не дали желаемого результата.

Условия добычи сырья предполагают использование технологии последовательной разработки с использованием:

самоходного оборудования;
ведения работ во время добычи сырья;
закладки специальными материалами выработанного пространства с целью безопасности дальнейшей разработки.

Каждый технологический процесс предусматривает снижение потерь при разработке месторождений, улучшение показателей по выпуску руды.

При выемке руды слоями обеспечивается полное использование запасов. В условиях глубоких карьеров применяют циклично-поточную технологию, учитывающую особенности залегания руды.

Технология извлечения металла

Для отделения породы, не содержащей ценный компонент, используют метод флотации. Только незначительное количество сырья, содержащего медь в повышенной концентрации, подвергается непосредственной плавке. Выплавка металла предполагает сложный процесс, включающий такие операции:

обжиг;
плавка;
конвертирование;
рафинирование огневое и электролитическое.

Плавка сырья.

В процессе обжига сырья содержащиеся в нем сульфиды и примеси превращаются в оксиды (пирит превращается в оксид железа). Газы, выделяющиеся при обжиге, содержат оксид серы и используются для производства кислоты.

Оксиды металлов, образованные в результате влияния температурного градиента на породу, при обжиге отделяются в виде шлака. Жидкий продукт, полученный при переплавке, подвергается конвертированию.

Из черновой меди извлекают ценные компоненты и удаляют вредные примеси путем огневого рафинирования и другие металлы путем насыщения жидкой смеси кислородом с последующим разливом в формы. Отливки используются в качестве анода для электролитического способа очистки меди.

Сырье, в котором находятся медь и никель, подвергается обогащению по схеме выборочной флотации с целью получения концентрата металлов. Железомедные руды подвергаются магнитной сепарации.

Руды медистых песчаников и сланцев, жильных пород и самородного металла перерабатываются с целью извлечения медного концентрата. Обогащение производится гравитационным способом.

Метод флотации применяется для смешанных и окисленных руд, но чаще используется химический способ и бактериальное выщелачивание.

Обогащение руды с незначительным содержанием меди могут проводить гидрометаллургическим способом, состоящим в выщелачивании меди серной кислотой. Из полученного в результате процесса раствора выделяют медь и сопутствующие металлы, в том числе драгоценные.

Медь, активно используемая практически во всех отраслях промышленности, добывается из различных руд, самой распространенной из которых является борнит. Популярность этой медной руды объясняется не только высоким содержанием меди в ее составе, но и значительными запасами борнита в недрах нашей планеты.

Месторождения медных руд

Медные руды – это скопление минералов, в которых, кроме меди, содержатся и другие элементы, формирующие их свойства, в частности никель. К категории медных причисляют те типы руд, в которых данного металла содержится такое количество, чтобы его было экономически целесообразно извлекать промышленными методами. Таким условиям удовлетворяют руды, содержание меди в которых находится в пределах 0,5–1%. Наша планета располагает запасом медесодержащих ресурсов, основную часть из которых (90%) составляют медно-никелевые руды.

Большая часть запасов медных руд в России находится в Восточной Сибири, на Кольском полуострове, в Уральском регионе. В списке лидеров по суммарным запасам таких руд находится Чили, также разрабатываются месторождения в следующих странах: США (порфировые руды), Казахстане, Замбии, Польше, Канаде, Армении, Заире, Перу (порфировые руды), Конго, Узбекистане. Специалисты подсчитали, что в крупных месторождениях всех стран меди суммарно содержится порядка 680 миллионов тонн. Естественно, вопрос о том, как добывают медь в различных странах, необходимо рассматривать отдельно.

Все месторождения медных руд делятся на несколько категорий, различающихся по генетическим и промышленно-геологическим характеристикам:

стратиформная группа, представленная медными сланцами и песчаниками;
руды колчеданного типа, к которым относятся самородная и жильная медь;
гидротермальные, включающие руды, называемые медно-порфировыми;
магматические, которые представлены наиболее распространенными рудами медно-никелевого типа;
руды скарнового типа;
карбонатовые, представленные рудами железомедного и карбонатитового типа.

В России осуществляется преимущественно на месторождениях сланцевого и песчаного типа, в которых руда содержится в медноколчеданной, медно-никелевой и медно-порфировой формах.

Природные соединения с содержанием меди

Чистая медь, которую собой представляют ее самородки, представлена в природе в очень незначительных количествах. В основном медь в природе присутствует в виде различных соединений, наиболее распространенными из которых являются следующие.

Борнит – минерал, получивший свое название в честь ученого из Чехии И. Борна. Это сульфидная руда, химический состав которой характеризует ее формула – Cu5FeS4. Борнит имеет и другие названия: пестрый колчедан, медный пурпур. В природе эта руда представлена в двух полиморфных видах: низкотемпературной тетрагонально-скаленоэдрической (температура меньше 228 градусов) и высокотемпературной кубически-гексаоктаэдрической (больше 228 градусов). Данный минерал может иметь различные виды и в зависимости от своего происхождения. Так, экзогенный борнит – это вторичный ранний сульфид, который очень неустойчив и легко разрушается при выветривании. Второй тип – эндогенный борнит – характеризуется непостоянством химического состава, в котором могут присутствовать халькозин, галенит, сфалерит, пирит и халькопирит. Теоретически минералы данных видов могут включать в свой состав от 25,5% серы, более 11,2% железа и свыше 63,3% меди, но на практике такое содержание этих элементов никогда не выдерживается.
Халькопирит – минерал, химический состав которого характеризуется формулой CuFeS2. Халькопирит, имеющий гидротермальное происхождение, раньше называли медным колчеданом. Наряду со сфалеритом и галенитом он входит в категорию полиметаллических руд. Данный минерал, который, кроме меди, содержит в своем составе железо и серу, формируется в результате протекания метаморфических процессов и может присутствовать в двух типах медных руд: контактово-метасоматического вида (скарны) и горные метасоматические (грейзены).
Халькозин – сульфидная руда, химический состав которой характеризуется формулой Cu2S. Такая руда содержит в своем составе значительное количество меди (79,8%) и серу (20,2%). Эту руду часто называют «медным блеском», что объясняется тем, что ее поверхность выглядит как отблескивающий металл, обладающий различными оттенками – от свинцово-серого до совершенно черного. В медесодержащих рудах халькозин выглядит как плотные или мелкозернистые включения.

В природе встречаются и более редкие минералы, которые содержат в своем составе медь.

Куприт (Cu2O), относящийся к минералам оксидной группы, часто можно встретить в местах, где есть малахит и самородная медь.
Ковеллин – сульфидная порода, сформированная метасоматическим путем. Впервые этот минерал, содержание меди в котором составляет 66,5%, был обнаружен в начале позапрошлого столетия в окрестностях Везувия. Сейчас ковеллин активно добывают на месторождениях в таких странах, как США, Сербия, Италия, Чили.
Малахит – минерал, хорошо известный всем как поделочный камень. Наверняка все видели изделия из этого красивейшего минерала на фото или даже являются их обладателями. Малахит, который в России очень популярен, – это углекислая медная зелень или дигидрококскарбонат меди, относящийся к категории полиметаллических медесодержащих руд. Найденный малахит свидетельствует о том, что рядом есть месторождения других минералов, содержащих медь. В нашей стране крупное месторождение этого минерала находится в районе Нижнего Тагила, раньше его добывали и на Урале, но сейчас его запасы там значительно истощены и не разрабатываются.
Азурит – минерал, который из-за своего синего цвета также называют «медной лазурью». Он характеризуется твердостью 3,5–4 единицы, основные его месторождения разрабатываются в Марокко, Намибии, Конго, Англии, Австралии, Франции и Греции. Азурит часто сращивается с малахитом и залегает в тех местах, где поблизости расположены месторождения медесодержащих руд сульфидного типа.

Технологии производства меди

Чтобы извлечь медь из минералов и руд, о которых мы говорили выше, в современной промышленности применяются три технологии: гидрометаллургическая, пирометаллургичекая и электролиз. Пирометаллургичекая методика обогащения меди, которая является самой распространенной, в качестве сырья использует халькопирит. Данная технология предполагает выполнение нескольких последовательных операций. На первом этапе производится обогащение медной руды, для чего используется окислительный обжиг или флотация.

Метод флотации основывается на том, что пустая порода и ее части, в которых содержится медь, смачиваются по-разному. При помещении всей массы породы в ванну с жидким составом, в котором формируются воздушные пузырьки, та ее часть, которая содержит в своем составе минеральные элементы, транспортируется этими пузырьками на поверхность, прилипая к ним. В итоге на поверхности ванны собирается концентрат – черновая медь, в котором данного металла содержится от 10 до 35%. Именно из такого порошкообразного концентрата и происходит дальнейшее .

Несколько иначе выглядит окислительный обжиг, с помощью которого обогащают медные руды, содержащие в своем составе значительное количество серы. Данная технология предусматривает нагрев руды до температуры 700–8000, в результате которого сульфиды окисляются и содержание серы в медной руде уменьшается практически в два раза. После такого обжига обогащенную руду расплавляют в отражательных или шахтных печах при температуре 14500, в результате чего получают штейн – сплав, состоящий из сульфидов меди и железа.

Медь входит в топ самых распространенных элементов и находится на двадцать шестом месте. Обычно она находится в природной среде в виде отдельно располагающихся чистых самородков, но в последнее время такие находки случаются все реже. Соответственно в производстве металла такие залежи составляют лишь минимальную долю.

Основную часть меди добывают из горных пород, в которых она находится, зачастую, в соединении с другими металлами. Существует большое количество минералов меди. Но в металлургической промышленности наибольшую ценность имеют такие виды, как:

медный колчедан;
малахит;
халькопирит;
азурит.

Российская Федерация входит в пятерку мировых лидеров - стран, в которых добываемая медь составляет наибольшую долю и приносит самые плодотворные результаты. Нередко медь, располагающуюся не слишком глубоко относительно поверхности земли, добывают открытым способом. С этой целью выкапывают огромные карьеры или же разрезы. Ширина таких открытых участков добычи меди может составлять в ширину по несколько километров. Вглубь же карьеры могут простираться не на одну сотню метров. Таким образом добывают около две трети от всей получаемой меди. Но в тех случаях, когда залежи меди находятся глубоко под землей, строятся специальные сооружения, которые предназначены для добычи элемента под слоями земли. Они называются шахтами. На территории России медь добывается как первым, так и вторым способом.

Медь как элемент

Медь - это двадцать девятый элемент таблицы Менделеева, который можно встретить как в самородной производной, так и в составе природных минералов. К таковым относятся медный колчедан или халькопирит, медный блеск или халькозин, а также малахит.

Данный элемент представляется в виде металла, оттенок которого красного цвета. Если разломать медь, то можно увидеть, что внутри ее цвет розовый. Он очень ковок и тягуч. Медь благодаря своим свойствам является отличным проводником тока и по данному критерию уступает лишь серебру, оказываясь на втором месте.

Также медь хорошо проводит тепло. Такие его свойства делают элемент незаменимым для электротехнической промышленности - применяют в основном в чистом виде. На нужды данного вида промышленности потребляется более пятидесяти процентов всей добываемой на территории Российской Федерации меди.

Если говорить о свойствах меди как химического элемента таблицы Менделеева, то она мало взаимодействует с другими элементами. Если медь находится на открытом воздухе, то ее поверхность становится зеленоватого оттенка, что объясняется появлением ее основного карбоната, создающего зеленую пленку на верхнем слое меди.

Соли меди массово применяются в домашнем хозяйстве. Так как они ядовиты, их используют для борьбы с вредителями. Также их активно используют как удобрения и катализаторы. Не меньше используются и сплавы меди, такие как латунь, бронза и мельхиора.

В виде руды медь, как правило, располагается в «компании» еще нескольких, или же одного, металлов. Очень часто это бывает золото, серебро, а также платина, никель или же свинец и висмут. Большое количество меди добывается из такого минерала как борнит, второе название которого пестрая руда.

Структура российской сырьевой базы меди

В отличие от всех стран мира, российскую сырьевую базу на сорок процентов составляют медно-никелевые сульфидные месторождения. А девятнадцать процентов составляют колчеданные месторождения.

И это дает России преимущество перед другими странами, так как их основные запасы располагаются в медно-порфировых месторождениях. Красноярский рудный район богат залежами меди и никеля. Здесь присутствуют в основном сульфидные месторождения.

Основная часть всех залежей меди на Российских просторах находится на уральской земле и в Забайкальском крае. В общей сложности там добывается более сорока процентов от общего объема всей меди, принадлежащей стране.

Оренбургская, а также Челябинская область обладают наибольшим потенциалом для увеличения объемов добычи меди. Забайкальский же край богат на геолого-промышленные месторождения меди в медистых песчаниках.

Кемеровская область, Бурятия, Алтайский край и Северный Кавказ богаты рудой медно колчеданных месторождений. В данный момент основная доля добываемой меди приходится на Удоканское месторождение. В настоящее время оно является самым крупным месторождением в Российской Федерации.

На Дальнем Востоке и на Урале были открыты несколько новых месторождений меди, которые относятся к медно-порфированому типу.

Основные месторождения меди

Недропользователь, месторождение	Геолого-промышленный тип	Запасы, тыс.т WO3		Доля в балансовых запасах РФ, %	Содержание WO3 в рудах, %	Добыча в 2012 г., т WO3
Недропользователь, месторождение	Геолого-промышленный тип	А+В+С1	С2	Доля в балансовых запасах РФ, %	Содержание WO3 в рудах, %	Добыча в 2012 г., т WO3
ОАО «ГМК Норильский никель»
Октябрьское (Красноярский край)	Сульфидный медно-никелевый	14631	5723	22,3	1,65	351
Талнахское (Красноярский край)	Сульфидный медно-никелевый	7877,2	2728,2	11,6	1,11	80,6
Норильск I (Красноярский край)	Сульфидный медно-никелевый	773,1	836,1	1,8	0,48	13,9
ОАО «Кольская ГМК»
Ждановское (Мурманская область)	Сульфидный медно-никелевый	765,6	227,2	1,1	0,3	12,2
ОАО «Гайский ГОК»
Гайское (Оренбургская область)	Медноколчеданный	4555,6	478,5	5,5	1,3	62,5
ООО «Башкирская медь»
Юбилейное (Республика Башкортостан)	Медноколчеданный	1360,2	46	1,5	1,7	36,2
Подольское (Республика Башкортостан)	Медноколчеданный	1701,3	16,7	1,9	2,11	0
ООО «Байкальская горная компания»
Удоканское (Забайкальский край)	Медистые песчаники	14434,6	5519,6	21,8	1,56	0
ООО «ГДК Баимская»
Песчанка (Чукотский АО)	Медно-порфировый	2606,2	1124,5	4	0,83	0
ООО «ГРК Быстринское»
Быстринское (Забайкальский край)	Скарновый медно-магнетитовый	1717,5	355,9	2,3	0,78	0
ЗАО «Михеевский ГОК»
Михеевское (Челябинская область)	Медно-порфировый	1264,3	299,7	1,7	0,44	1,4
ЗАО «Томинский ГОК»
Томинское (Челябинская область)	Медно-порфировый	743,3	793,2	1,7	0,47	0
ОАО «Святогор»
Волковское (Свердловская область)	Ванадиево-железо-медный	1612,2	153,4	1,9	0,64	6,6

Медный Урал

Наиболее крупные залежи меди относительно всей российской территории, находятся на Урале. Для того чтобы упростить добычу элемента меди из тех руд, в которых ее присутствие очень незначительно. Называется такой способ гидрометаллургическим. Также им пользуются в тех случаях, когда необходимо извлечь медь из того, что является отходами других металлургических промышленностей.

Основой гидрометаллургического способа является перевод сложно растворимых соединений необходимого элемента в более простые, которые растворяются легче. Далее же происходит процесс их извлечения из получившегося в итоге раствора. Осуществляют данную процедуру несколькими методами, но самыми распространенными из них, являются:

выщелачивание раствора;
применение ионообменных смол;
электролиз.

Удоканское медное месторождение

Данное месторождение находится в Забайкальском крае на хребте под названием «Удокан». Данный район сейсмоопасен и располагается в зоне вечной мерзлоты. «Удокан» является самым крупным в России месторождением меди. Не последнюю роль по добыче данного элемента оно занимает и во всем мире, находясь на третьей ступени. Руды, находящиеся в данном руднике, практически полностью состоят из меди и имеют лишь небольшое количество серебра в своем составе.

Открытие Удоканского месторождения произошло в прошлом веке, а если точнее, что в 1949 году. Первое главное управление министерства геологии СССР отправило на Удокан лесную экспедицию, которая и сделала первое открытие. Последующие шесть лет происходило подробное изучение данного месторождения и по поводу его освоения строились большие планы. Но неожиданно спустя еще один год, все работы были полностью заморожены.

Спустя еще десять лет месторождением снова активно заинтересовались, взяли множество различных проб, было произведено огромное количество других исследований, но потом опять все работы совершенно неожиданно были прекращены. И только в 2008 году месторождение стали активно разрабатывать. Его освоение происходит открытым способом - медь добывается из карьера. В данный момент залежи меди в данном месторождении масштабны и ежегодно отсюда добывается более тридцати тысяч тонн руды.

Сорское медно-молибденовое месторождение

Данный источник располагается в точке пересечения двух тектонических зон - северо-западной и северо-восточной, около Батеневского кряжа. Основными минералами, включающими в свой состав медь и добывающимися здесь, являются такие как молибденит, халькопирит, а также пирит.

Данное месторождение образовалось благодаря тому, что на данной территории регулярно протекали высокотемпературные процессы. Оно поделено на несколько составляющих - Западную и Восточную, которые в свою очередь разделяются друг с другом безрудным промежутком.

Данное месторождение также разрабатывается открытым способом, причем его части - Восточная и Западная, разработаны в разной степени. Вторая освоена практически в два раза больше, чем первая.

Руда здесь обогащается несколькими процессами. Данная процедура происходит в несколькими методами:

в дробилках конусообразной формы минералы дробятся четыре раза;
мокрое измельчение при помощи специально оборудованных мельниц, а также классификаторов, выполненных в спиралевидной форме;
флотация, подразделяющаяся на две ступени - селективную и коллективную;
доводка медного, а также молибденового концентрата;
обезвоживание;
сушка;
шихтовка.

Работа обогатительной фабрики обусловлена оборотным водоснабжением.

Сибайское медноцинковоколчеданное месторождение

Данное месторождение является не только медным, но также цинковым и колчеданным. Располагается оно неподалеку от города Сибая, который находится в Башкортостане. Открытие данного месторождения произошло в 1913 году, но осваивать его стали лишь два десятилетия спустя.

С запада на восток Сибайское медноцинковоколчеданное месторождение ограничено разломами. Здесь руды добываются исключительно закрытым методом. В начале двадцатого века, на месторождении была построена шахта. Ее глубина превышает глубину четырех десятков метров.

Позднее, в 2004 году на месте Сибайского месторождения был сформирован филиал, который носит название «Учалинский ГОК».

Основные проблемы медно добывающей промышленности

На сегодняшний день одной из главной проблем меднодобывающей промышленности, является ее сдерживание. Оно связано с тем, что постепенно земля беднеет, ресурсы исчерпываются и добывать руду становится все сложнее.

Истощающаяся сырьевая база приводит к тому, что многие предприятия, занимающиеся деятельностью, связанной с добычей медной руды, сталкиваются с крупными финансовыми затруднениями и пройти через них вернувшись к прежнему ритму работы удается далеко не каждой компании.

Но самой серьезной проблемой, связанной с добычей медной руды, является сильнейшее загрязнение окружающей среды. Благодаря тому, что вокруг сформированных карьеров образовываются так называемые отвалы, это приводит к тому, что после добычи руды, тяжелые металлы из них при каждом дожде попадают в слои земли, откуда переносятся течениями грунтовых вод в реки и озера. Последнее время ведутся разговоры о том, чтобы данные насыпи превратить во второсортное сырье, которое можно будет использовать при другом производстве и немного разрешить проблему загрязнения природы.

Самое крупное предприятие по добыче меди на территории России

Недавно в Челябинской области было запущено самое крупное в России предприятие, предназначенное для добычи меди - это Михеевский ГОК. Он является крупнейшим горнорудным проектом, разработанным на территории государства после распада Советского Союза.

Михеевское месторождение было включено в список пятидесяти самых крупных месторождений меди во всем мире. Его основной особенностью является низкое содержание металла в добываемой руде, но его значительные запасы. Ежегодно из данного месторождения планируется добывать более восемнадцати тонн руды, а со временем увеличить добываемые объемы в несколько раз.

В данный проект была инвестирована огромная сумма денег, которая составила двадцать пять миллиардов рублей. Открытие данного предприятия поспособствовало появлению семи сотен новых рабочих мест. Персонал Михеевского ГОКа включает в себя металлургов-обогатителей, а также горняков. Здесь работают жители близлежащих территорий. В общей сложности персонал предприятия насчитывает около одной тысячи человек.

Руководством планируется оборудовать на предприятии стопроцентный водооборот, который будет замкнутым. Оборудование, находящееся на предприятии, и все его системы будут оборудованы по последнему слову техники. Здесь будут установлены системы пылеулавливания, а также пылеподавления, что облегчит сложнейшую работу сотрудников Михеевского ГОКа.

В незначительной концентрации могут присутствовать:

никель;
золото;
платина;
серебро.

Месторождения во всем мире имеют примерно одинаковый набор химических элементов в составе руды, отличаются лишь их процентным соотношением. Чтобы получить чистый металл, используют различные промышленные способы. Почти 90% металлургических предприятий используют одинаковый метод производства чистой меди – пирометаллургический.

Схема этого процесса позволяет также получать металл из вторичного сырья, что для промышленности является существенным плюсом. Поскольку месторождения относятся к группе не восполняемых – запасы с каждым годом уменьшаются, руды беднеют, а их добыча и производство становится дорогим. Это, в конечном счете, влияет на цену металла на международном рынке. Кроме пирометаллургического метода, существуют еще способы:

гидрометаллургический;
метод огневого рафинирования.

Стадии пирометаллургического производства меди

Промышленное получение меди с использованием пирометаллургического способа имеет преимущества перед другими методами:

технология обеспечивает высокую производительность – с ее помощью можно получать метал из породы, в которой содержание меди даже ниже 0,5%;
позволяет эффективно перерабатывать вторичное сырье;
достигнута высокая степень механизации и автоматизации всех этапов;
при его использовании значительно сокращаются выбросы вредных веществ в атмосферу;
метод экономичный и эффективный.

Обогащение

Схема обогащения руды

На первом этапе производства необходимо подготовить руду, которую доставляют на обогатительные комбинаты прямо с карьера или шахты. Часто встречаются большие куски породы, которые предварительно нужно измельчить.

Происходит это в огромных дробильных агрегатах. После дробления получается однородная масса, с фракцией до 150 мм. Технология предварительного обогащения:

в большую емкость засыпается сырье и заливается водой;
затем добавляется кислород под давлением, чтобы образовалась пена;
частицы металла прилипают к пузырькам и поднимаются наверх, а пустая порода оседает на дне;
далее, медный концентрат отправляется на обжиг.

Обжиг

Этот этап направлен на то, чтобы максимально снизить содержание серы. Рудную массу помещают в печь, где устанавливается температура 700–800 о С. В результате термического воздействия содержание серы сокращается в два раза. Сера окисляется и испаряется, а часть примесей (железа и других металлов) переходит в легкошлакуемое состояние, которое облегчит в дальнейшем плавку.

Этот этап можно опустить, если порода богатая и содержит после обогащения 25–35% меди, его используют только для бедных руд.

Плавка на штейн

Технология плавки на штейн позволяет получить черновую медь, которая различается по маркам: от МЧ1 – самая чистая до МЧ6 (содержит до 96% чистого металла). В ходе процесса плавки, сырье погружается в специальную печь, в которой температура поднимается до 1450 о С.

После расплавления массы она продувается сжатым кислородом в конвертерах. Они имеют горизонтальный вид, а дутье осуществляется через боковое отверстие. В результате продува сульфиды железа и серы окисляются и переводятся в шлак. Тепло в конвертере образуется за счет протекания раскаленной массы, он дополнительно не нагревается. Температура при этом составляет 1300 о С.

На выходе из конвертера получают черновой состав, который содержит до 0,04% железа и 0,1% серы, а также до 0,5% прочих металлов:

олова;
сурьмы;
золота;
никеля;
серебра.

Такой черновой металл отливается в слитки массой до 1200 кг. Это так называемая анодная медь. Многие производители останавливаются на этом этапе, реализуют такие слитки. Но поскольку часто производство меди сопровождается добычей драгоценных металлов, которые содержатся в руде, то на обогатительных комбинатах используется технология рафинирования чернового сплава. При этом выделяются и сохраняются прочие металлы.

Рафинирование с использованием катодной меди

Технология получения рафинированной меди довольно простая. Ее принцип используют даже для чистки медных монет от окислов в домашних условиях. Схема производства выглядит следующим образом:

черновой слиток помещается в ванну с электролитом;
в качестве электролита используется раствор со следующим содержанием:
- сульфат меди – до 200 г/л;
- серная кислота – 135–200 г/л;
- коллоидные добавки (тиомочевина, столярный клей)– до 60 г/л;
- вода.
температура электролита должна быть до 55 о С;
помещаются в ванну пластины катодной меди – тонкие листы чистого металла;
подключается электричество. В это время происходит электрохимическое растворение металла. Частицы меди концентрируются на катодной пластине, а прочие включения оседают на дне и называются шлам.

Для того, чтобы процесс получения рафинированной меди протекал быстрее, анодные слитки должны быть не более 360 кг.

Весь процесс электролиза протекает в течение 20–28 суток. За этот период вынимают катодную медь до 3–4 раз. Вес пластин получается до 150 кг.

Как это делается: добыча меди

В процессе рафинирования, на катодной меди могут образовываться дендриты – наросты, которые сокращают расстояние до анода. В результате чего снижается скорость и эффективность реакции. Поэтому, при возникновении дендритов, их незамедлительно удаляют.

Технология гидрометаллургического производства меди

Этот способ не получил широкого распространения, поскольку, при этом можно потерять драгоценные металлы, содержащиеся в медной руде.

Его использование оправдано, когда порода бедная – содержит менее 0,3% красного металла.

Как получить медь гидрометаллургическим способом?

Вначале порода измельчается до мелкой фракции. Затем помещается в щелочной состав. Чаще всего используют растворы серной кислоты или аммиака. Во время реакции медь вытесняется железом.

Цементация меди железом

Оставшиеся после выщелачивания растворы солей меди проходят дальнейшую обработку – цементацию:

в раствор помещают железную проволоку, листы или прочие обрезки;
в ходе химической реакции железо вытесняет медь;
в результате металл выделяется в виде мелкого порошка, в котором содержание меди достигает 70%. Дальнейшее очищение происходит путем электролиза с использованием катодной пластины.

Технология огневого рафинирования черновой меди

Этот способ получения чистой меди используется, когда исходное сырье – медный лом.

Процесс протекает в специальных отражательных печах, которые топятся углем или нефтью. Растопленная масса наполняет ванну, в которую вдувают воздух по железным трубам:

диаметр труб – до 19 мм;
давление воздуха – до 2,5 атм;
емкость печи – до 250 кг.

В процессе рафинирования окисляется медное сырье, выгорает сера, затем металлы. Окислы не растворяются в жидкой меди, а всплывают на поверхность. Чтобы их удалить, используется кварц, который помещается в ванну еще до начала процесса рафинирования и размещается вдоль стенок.

Если в металлоломе присутствует никель, мышьяк или сурьма, то технология усложняется. Процент содержания никеля в рафинированной меди можно снизить лишь до уровня 0,35%. Но если присутствуют остальные компоненты (мышьяк и сурьма), то образуется никелевая «слюдка», которая растворяется в меди, и ее удалить не получится.