Jak wydobywa się miedź: metody, historia i złoża

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-07 21:01

Obecnie miedź jest niezwykle poszukiwanym metalem i jest szeroko stosowana zarówno w życiu codziennym, jak iw przemyśle. W naturze Cu występuje zarówno w stanie czystym, jak iw postaci rudy. Istnieje kilka sposobów na wydobycie i pozyskiwanie miedzi z oryginalnych skał. Są jednak szeroko stosowane w przemyśle. Sposób wydobywania miedzi zostanie omówiony w artykule.

Trochę historii

Na jakim obszarze miedź w czasach starożytnych zaczęto wydobywać i wykorzystywać po raz pierwszy przez człowieka, niestety archeolodzy nie mogli się dowiedzieć. Wiadomo jednak na pewno, że to właśnie ten metal ludzie jako pierwsi zaczęli przetwarzać i wykorzystywać w życiu codziennym.

Miedź jest znana człowiekowi od epoki kamienia. Znalezione przez archeologów bryłki tego metalu noszą ślady obróbki kamiennymi siekierami. Początkowo używano miedzi głównie jako dekoracji. Jednocześnie ludzie w starożytności używali wyłącznie znalezionych przez siebie bryłek tego metalu do produkcji takich produktów. Później ludzie nauczyli się przetwarzać iruda miedzionośna.

Pomysł na to, jak Cu jest wydobywany i przetwarzany, był znany wielu ludziom w starożytności. Archeolodzy znaleźli wiele dowodów. Po tym, jak człowiek nauczył się wytwarzać stopy miedzi i cynku, rozpoczęła się epoka brązu. W rzeczywistości nazwa „miedź” została kiedyś ukuta przez starożytnych Rzymian. Taki metal został sprowadzony do tego kraju głównie z wyspy Cypr. Dlatego Rzymianie nazwali to aes cyprium.

Jak wydobywano miedź w starożytności

Ponieważ ten metal był kiedyś bardzo szeroko stosowany w życiu człowieka, technologie jego wydobycia zostały oczywiście opracowane całkiem perfekcyjnie. Nasi przodkowie pozyskiwali miedź głównie z rud malachitu. Mieszankę takiego materiału i węgla umieszczono w naczyniu glinianym i umieszczono w dole. Następnie podpalono masę w garnku. Powstały tlenek węgla zredukował malachit do miedzi.

Zapasy w przyrodzie

Gdzie można dziś znaleźć miedź na wolności? W chwili obecnej na wszystkich kontynentach Ziemi odkryto złoża tego popularnego metalu. Jednocześnie zasoby Cu uważane są za praktycznie nieograniczone. Geolodzy w naszych czasach znajdują nowe złoża czystej miedzi, a także zawierające ją rudy. Na przykład w 1950 r. światowe rezerwy tego metalu wyniosły 90 mln ton. Do 1970 r. liczba ta wzrosła już do 250 milionów ton, a do 1998 r. - do 340 milionów t. W tej chwili uważa się, że rezerwy miedzi na planecie wynoszą ponad 2,3 miliarda ton.

Złoża i metody wydobycia czystej miedzi

Jak już wspomniano, początkowo ludzie używali rodzimego Cu w życiu codziennym. Oczywiście jest to uzyskiwanetaka czysta miedź dzisiaj. Samorodki tego metalu powstają w skorupie ziemskiej w wyniku procesów egzogennych i endogenicznych. Największe znane złoże rodzimej miedzi na planecie znajduje się obecnie w Stanach Zjednoczonych, w regionie Lake Superior. W Rosji miedź rodzima występuje w złożu Udokan, a także w kilku innych miejscach Transbaikalia. Ponadto odpowiedzią na pytanie, gdzie w Rosji można wydobywać miedź w postaci bryłek, jest Ural.

W naturze czysty metal tej odmiany powstaje w strefie utleniania osadów siarczanu miedzi. Zazwyczaj bryłki samej miedzi zawierają około 90-99%. Resztę stanowią inne metale. W każdym razie dwie główne technologie służą jako odpowiedź na pytanie, w jaki sposób wydobywana jest miedź rodzima. Takie złoża, podobnie jak złoża rudne, eksploatowane są metodą kopalnianą nieczynną lub odkrywkową. W pierwszym przypadku wykorzystuje się takie procesy technologiczne jak wiercenie i łamanie.

Bryłki miedzi mogą dużo ważyć. Największe z nich znaleziono kiedyś nad Jeziorem Górnym w USA. Waga tych bryłek wynosiła około 500 ton.

Gdzie w Rosji wydobywa się miedź, dowiedzieliśmy się. To głównie Transbaikalia i Ural. W naszym kraju oczywiście w różnym czasie znajdowano również bardzo duże bryłki tego metalu. Na przykład na środkowym Uralu często znajdowano kawałki miedzi o wadze do kilku ton. Jedna z tych bryłek o wadze 860 kg jest obecnie przechowywana w Petersburgu, w Muzeum Instytutu Górnictwa.

Rudy miedzi i ich złoża

Obecnie pozyskiwanie Cu jest uważane za opłacalne i celowe, nawet jeśli jest zawarte w skale co najmniej 0,3%.

Najczęściej następujące skały są dziś wydobywane w naturze w celu przemysłowego izolowania miedzi w przyrodzie:

• bornity Cu₅FeS_{4 - rudy siarczkowe, inaczej zwane purpurą miedziową lub barwnymi pirytami i zawierające około 63,3% Cu;}

• chalkopyryt CuFeS_{2 - minerały pochodzenia hydrotermalnego;}

• chalkozyny Cu_{2S zawierające ponad 75% miedzi;}

• cuprites Cu_{2O, również często spotykane w rodzimych złożach miedzi;}

• malachity, które są zieloną węglanową miedzią.

Największe złoże rud miedzi w Rosji znajduje się w Norylsku. Również takie skały są wydobywane w dużych ilościach w niektórych miejscach na Uralu, w Transbaikalia, w Czukotki, w Tuwie i na Półwyspie Kolskim.

Jak rozwijane są złoża rud miedzi

Różne rodzaje skał zawierających Cu, a także samorodki, można wydobywać na planecie przy użyciu dwóch głównych technologii:

• zamknięte;
• otwarte.

W pierwszym przypadku na złożu budowane są kopalnie, których długość może sięgać kilku kilometrów. Aby przenieść pracowników i sprzęt, takie podziemne tunele są wyposażone w windy i tory kolejowe. Kruszenie skał w kopalniach odbywa się za pomocąspecjalny sprzęt wiertniczy z kolcami. Odbiór rudy miedzi i jej załadunek do wysyłki na górę odbywa się za pomocą wiader.

Jeżeli złoża znajdują się nie dalej niż 400-500 m od powierzchni ziemi, wydobywa się je metodą otwartą. W takim przypadku górna warstwa skał jest najpierw usuwana z pola za pomocą urządzeń wybuchowych. Ponadto sama ruda miedzi jest stopniowo usuwana.

Metody pozyskiwania metalu ze skał

Jak wydobywa się miedź, a raczej zawierające ją rudy, dowiedzieliśmy się w ten sposób. Ale w jaki sposób przedsiębiorstwa następnie otrzymują samą Cu?

Istnieją trzy główne sposoby wydobywania miedzi ze skał:

• elektrolityczne;
• pirometalurgiczny;
• hydrometalurgia.

Pirometalurgiczna metoda flotacji

Ta technologia jest powszechnie stosowana do izolowania miedzi ze skał zawierających 1,5-2% Cu. Taki materiał jest wzbogacany metodą flotacji. W tym samym czasie:

• ore jest starannie mielony na najdrobniejszy proszek;
• wymieszaj powstały materiał z wodą;
• dodaj do masy specjalne odczynniki flotacyjne, które są złożonymi substancjami organicznymi.

Odczynniki flotacyjne pokrywają małe ziarna różnych związków miedzi i nadają im niezwilżalność.

Następny krok:

• substancje tworzące pianę są dodawane do wody;
• przeprowadź silny strumień powietrza przez zawieszenie.

Lekkie suche cząsteczki związków miedzi w rezultacie przyklejają się do pęcherzyków powietrza i unoszą się do góry. Zawierającą je piankę zbiera się, wyciska z wody i dokładnie suszy. W rezultacie otrzymuje się koncentrat, z którego następnie izolowana jest surowa Cu.

Jak wydobywa się miedź z rudy: wzbogacanie przez prażenie

Metoda flotacji jest dość często stosowana w przemyśle. Ale czasami do wzbogacania rudy miedzi stosuje się również technologię prażenia. Ta technika jest najczęściej stosowana do rud zawierających duże ilości siarki. W tym przypadku materiał jest podgrzewany do temperatury 700-800°C. W rezultacie siarczki ulegają utlenieniu przy spadku zawartości siarki w skale.

W kolejnym etapie tak przygotowana ruda jest topiona w piecach szybowych w temperaturze 14 500 °C. Ostatecznie przy zastosowaniu tej technologii uzyskuje się mat – stop miedzi i żelaza. Co więcej, połączenie to jest ulepszane przez wdmuchiwanie konwerterów. W rezultacie tlenek żelaza przechodzi w żużel, a siarka w SO4.

Produkcja czystej miedzi: elektroliza

Przy stosowaniu metod flotacji i prażenia uzyskuje się miedź blister. W rzeczywistości taki materiał zawiera około 91% Cu. Aby uzyskać czystszą miedź, szorstka miedź jest dalej rafinowana.

W tym przypadku grube płyty anodowe są najpierw odlewane z pierwotnej miedzi. Dalej:

• zbierz roztwór siarczanu miedzi w kąpieli;
• wisi w łaziencepłyty anodowe;
• Cienkie arkusze czystej miedzi są używane jako katody.

Podczas reakcji elektrolizy miedź rozpuszcza się na anodach i wytrąca na katodach. Jony miedzi poruszają się w kierunku katody, pobierają z niej elektrony i przechodzą do atomów Cu+2+2e?>Cu.

Zanieczyszczenia zawarte w miedzi konwertorowej mogą zachowywać się inaczej po oczyszczeniu. Cynk, kadm, żelazo rozpuszczają się na anodzie, ale nie osadzają się na katodzie. Faktem jest, że w szeregu napięć elektrochemicznych znajdują się one na lewo od miedzi, to znaczy mają więcej potencjałów ujemnych.

Siarczan miedzi jest otrzymywany przez powolne utlenianie rudy siarczkowej tlenem do siarczanu miedzi CuS + 2O₂ > CuSO_{4. Sól jest następnie wypłukiwana wodą.}

Metoda hydrometalurgiczna

W tym przypadku kwas siarkowy jest używany do ługowania i wzbogacania miedzi. W wyniku reakcji tą technologią otrzymuje się roztwór nasycony Cu i innymi metalami. Miedź jest następnie z niego izolowana. Stosując tę technikę oprócz miedzi blister można pozyskiwać inne metale, w tym szlachetne. W każdym razie ta technologia jest najczęściej używana do ekstrakcji Cu ze skał, które nie są w nią zbyt bogate (mniej niż 0,5%).

Miedź w domu

Oddzielenie tego metalu od nasyconych nim rud jest zatem stosunkowo proste technologicznie. Niektórzy są zatem zainteresowani tym, jak wydobywać miedź w domu. Zdobądź ten metal z rudy, gliny itp. własnymi rękami, bezdostępność specjalnego sprzętu będzie jednak bardzo trudna.

Niektórzy na przykład są zainteresowani tym, jak własnymi rękami wydobyć miedź z gliny. Rzeczywiście, w przyrodzie występują złoża tego materiału, który jest również bogaty w Cu. Niestety nie są znane sprawdzone technologie pozyskiwania miedzi z gliny w warunkach domowych.

Własnymi rękami ten metal w domu można próbować odizolować, być może, tylko od siarczanu miedzi. Aby to zrobić, ten ostatni musi najpierw zostać rozpuszczony w wodzie. Następnie wystarczy umieścić w powstałej mieszance jakiś żelazny przedmiot. Po pewnym czasie ta ostatnia - w wyniku reakcji podstawienia - zostanie pokryta miedzianą powłoką, którą można po prostu zmyć.