Как получают медь из руды. Объемы производства рафинированной меди по регионам, тыс. тонн. Основные проблемы медно добывающей промышленности
Геология
Металлы подгруппы меди обладают небольшой химической активностью, поэтому они находятся частично в виде химических соединений, а частично в свободном, самородном виде. Медь в далекие геологические эпохи, очевидно, находилась только в виде сернистых соединений - халькопирита и халькозина. Объясняется это большим химическим сродством меди к сере, и сульфиды - наиболее распространенные минералы меди.
Продукты. Соль, добавленная к пище во время ее приготовления, является минералом. Это, наряду с карбонатом кальция, например, используется для приготовления хлеба, тортов, супов и злаков. Так же, как песок используется для фильтрации воды, используется диатомит, минерал двуокиси кремния, образованный из окаменелых водорослей. Бентонитовый диатомит и глина используются для уточнения напитков, таких как пиво, фруктовые соки и вино. Вода, которую мы пьем, также требует минералов, чтобы сделать ее пригодной для питья.
Упаковка Пища и напитки упаковываются в банки из алюминия, стали или стекла на основе кварцевого песка. В то время как пластмассовые изготавливаются из химических веществ, полученных из нефти, природного газа или угля. Посуда Посуда, которую вы используете, может быть керамической и изготовлена из глины. Суда изготовлены из кварцевого песка и покрыты такими металлами, как алюминий или сталь. Кухни частично сделаны из металлов, а горшки могут быть сделаны из алюминия, стали или меди.
При высоких температурах, например при вулканической деятельности, при воздействии избытка кислорода происходило превращение сульфидов меди в окислы. Самородная (металлическая) медь, возникала в природе при сильном нагревании частично окисленных сернистых руд. Например, если окисленные минералы меди вместе с сернистыми рудами были погребены под толстым слоем горных пород под воздействием природных катаклизмов и нагревались за счет земного тепла.
Строительство Около 60 тонн полезных ископаемых используется для строительства среднего дома. Если мы включим связанную инфраструктуру, эта цифра может достигать 400 тонн. Минералы используются при строительстве домов, школ, библиотек, больниц, офисов и магазинов.
Здания используют широкий спектр полезных ископаемых. Железо в структурах Глина в кирпичах и черепицах Шифер для черепицы Известняк Сланцы и штукатурки в цементе Гипс Силикатный песок в оконных стеклах. Песок, гравий и щебень в качестве заполнителей наполнителя и бетона. Медь для кранов и электропроводки Глины для сантехники, аксессуаров и плитки. Краска может включать пигменты Вилки и минеральные источники.
Такие природные «металлургические заводы» выплавляли громадные количества меди: самый крупный из найденных самородков весил 420 т (Северная Америка). По-видимому, взаимодействие окислов меди с сульфидами идет и в настоящее время в районах вулканической деятельности, например в районе Курил. Подобные процессы протекают при выплавке меди на металлургических заводах.
Энергетическая энергия используется всеми отраслями промышленности и производится из полезных ископаемых. Энергетические минералы - уголь, нефть, газ, уран - используются для подачи тепла, горячей воды и электричества. Транспортные средства, автобусы и метро используют эти виды топлива, а также масла.
Транспортировка Каждая поездка, которую вы делаете, зависит от минералов, будь то на машине, поезде, самолете, лодке или пешком. Агрегаты используются для дорог и тротуаров, а поезда и метро - из стали. Транспортные средства, поезда, самолеты, лодки и велосипеды изготавливаются из металлов, таких как сталь и алюминий. В самолетах двигатели зависят от смесей металлов, называемых сплавами, которые изготавливаются из никеля, кобальта, хрома, алюминия и титана по мере необходимости. В каждом автомобиле насчитывается более тысячи компонентов из минералов.
Большое количество меди и других ископаемых находится на дне океанов, которое покрыто так называемыми конкрециями - скоплениями в виде камней округлой неправильной формы. Они содержат в среднем 0,5% меди. По подсчетам ученых запасы этой ценной и своеобразной руды составляют 5 млрд. тонн.
Медные руды- это природные минеральные образования соединений меди, содержащие ее в таких количествах, сапри которых промышленная добыча технически возможна и рентабельна. В первичных рудах большинства промышленных месторождений медь присутствует в сульфидной форме - CuS. Приблизительно 90% известных мировых запасов меди приходится именно на сернистые руды, примерно 9% - в виде оксидных руд и менее 1% - в виде самородной меди.
Технологии и коммуникации Информационные технологии являются частью нашей повседневной жизни. У многих из нас есть доступ к компьютеру и мобильному телефону, и многие службы зависят от компьютеров и других видов телекоммуникаций. Эти технологии требуют широкого спектра полезных ископаемых и металлов, таких как медь, золото, платина, тантал, олово, цинк и никель.
И, увидев все его применения, вы можете представить себе свою жизнь без добычи? Из-за серьезного спада и текущих летучих цен на минеральные ресурсы он подтолкнул горнодобывающие компании к более глубокому изучению новых источников дохода. Но помимо инвестирования в новые проекты, компании также выделяют миллиарды евро на улучшение работы и инфраструктуры, необходимых для максимизации огромных, хорошо установленных депозитов.
Обычно медь в минералах находится в виде соответствующих соединений: окислы - тенорит, куприт, карбонаты - малахит, азурит, сульфаты - халькантит, брошантит, сульфиды - ковеллин, халькозин, халькопирит, борнит.
Известно около 250 минералов меди, но только 20 из них имеют промышленное значение. Главные рудные минералы меди - это халькозин (халькоцит) или медный блеск Cu2S(79,8% меди), халькопирит или медный колчедан CuFeS2 (30% меди), который, по оценкам, составляет около 50% всех месторождений этого элемента, борнит Cu5FeS4 (52-65% меди), ковеллин CuS (64,4% меди). Медь встречается в земной коре главным образом в виде комплексных соединений, содержащих, кроме меди, свинец, цинк, сурьму, мышьяк, золото и серебро.
Грассбергское золото и медная руда в Индонезии
В инженерных подвигах мы сосредоточимся на важной горнодобывающей промышленности, введя несколько мировых рекордов в добывающем оборудовании, водохранилищах и галлюцинациях, чтобы рассмотреть наиболее актуальные проекты в мире. Расположенный в отдаленных горах Судирманского хребта в провинции Папуа, Индонезия, Грасберг является крупнейшим золотым рудником в мире, а второй - меди.
Медный рудник из пушки Бингама
С другой стороны, стоит отметить, что обогатительный комплекс Грасберга также является одним из крупнейших в мире, с четырьмя чопперами и двумя огромными полуавтогенными мельницами, способными обрабатывать тысячи тонн руды в день. Это, в сочетании с обнаружением большого количества молибдена, вероятно, будет объяснять возрастающую долю молибдена в будущем производстве пушки Бингама.
Медный колчедан
или халькопирит - минерал латунно-желтого цвета. Соединение меди с железом и серой - CuFeS2, содержащее 30% Cu. Твердость по Моосу 3-4. Это основная медная руда, из которой извлекают большую часть добываемой меди.
Медный блеск
или халькозин -минерал свинцово-серого или черного цвета. Это соединение меди с серой - Cu2S, в котором содержится 79,8% Cu, а иногда присутствует примесь серебра. Твердость минерала по шкале Мооса 2-3. Медный блеск относится к богатым медным рудам.
Пестрая медная руда
или борнит, является продуктом распада медного колчедана. Химический состав минерала - Cu5FeS4, с содержанием 52-65% Cu. Твердость по Моосу около 3.
Красная медная руда
, или куприт -минерал красного цвета, имеющий химический состав Cu2O с содержанием 88,8% Cu. Твердость по Моосу 3,5-4. Это-богатая медная руда.
Вайоминг Черный громовой угольный шахт
Шахта производит очень подходящий тип угля для силовых установок, без необходимости какой-либо предварительной подготовки, чтобы не снести его. Два из используемых драглайнов являются одними из крупнейших в мире, способными перемещать вес 6, 7 миллиона килограммов на высоте 73 метра, одновременно доводя до 164 кубических метров материала.
Проект Горо для добычи никеля в Новой Каледонии
Маленький французский архипелаг, Новая Каледония, является не просто домом для важного города и населения всего более тысячи человек, но и является одним из крупнейших в мире проектов по добыче полезных ископаемых.Добыча
Месторождения меди не сконцентрированы в определенных географических областях, а обнаружены во многих странах, на всех континентах. В разных регионах медь извлекают из различных минералов. В США в штатах Аризона и Невада, а также в британском Корнуолле это халькозин, или медный блеск. Во Франции и Австралии это азурит, или медная лазурь. Оксид меди - куприт добывают на Кубе. В Перу добывают хлорид меди - атакамит.
Ожидается, что после полного развития ожидается, что он будет производить тысячи тонн никеля и до 000 тонн кобальта из доказанных запасов в 120 миллионов тонн, что составляет 20 процентов мирового предложения. Несмотря на огромные запасы, ожидающие эксплуатации, проект был затоплен многочисленными задержками и неожиданным увеличением бюджета.
Многие из проблем проекта вызваны ухудшением отношений с местными группами по вопросам окружающей среды и устойчивости. Когда проект потеряет друзей в Новой Каледонии, это может привести к большим задержкам, поставив под угрозу запланированное полное производство шахты для «Будут ли они решать местные требования в области экологического менеджмента».
Различных руд меди много, а вот богатых месторождений на земном шаре мало, к тому же медные руды добывают уже многие сотни лет, так что богатые месторождения меди уже давно выработаны. Если в XIX веке медь добывалась из руд, где содержалось 6-9% этого элемента, то сейчас 5% медные руды считаются очень богатыми, а промышленность многих стран перерабатывает руды, в которых всего 0,5% меди.
Медный рудник Чукикамата в Чили
В дополнение к меди шахта также является основным производителем молибдена, серебряного металла, часто используемого в высокопрочных стальных сплавах. Хотя он начал свою карьеру в области компьютерной техники, в настоящее время Эухенио Родригес развивает свою профессиональную работу в качестве консультанта в стратегиях брендинга для сектора.
Чтобы дать цифру, в Аргентине может действовать 14 депозитов в период от 5 до 10 лет и будет генерировать более миллиона долларов США. До 20 лет назад Аргентина была страной с ограниченной добычей металлов. Практически единственными месторождениями в производстве были Мина Эль Агилар и Фараллон Негро, которые произвели незначительное количество серебра, свинцового цинка и золота. Изменения в законах о горном деле, введенные с тех пор, позволили идентифицировать новые месторождения и работу 11 металлических рудников в дополнение к определению минеральных ресурсов различных категорий примерно в 30 дополнительных проектах.
Сегодня почти весь металл добывается из низкосортных руд, содержащих не более 1% меди. Некоторые оксидные руды меди могут быть восстановлены непосредственно до металла нагреванием с коксом. Однако большая часть меди производится из железосодержащих сульфидных руд, что требует более сложной переработки.
Эти руды сравнительно бедные, и экономический эффект при их эксплуатации может обеспечиваться лишь ростом масштабов добычи. Поскольку среднее содержание меди в различных рудах колеблется в пределах 0,3-5%, сырье размалывают и концентрируют и только затем направляют на металлургическую переработку.
Аргентина в настоящее время выдвигается среди производителей: меди, золота, серебра и цинка. Эта статья намерена сравнить медные минерализации с ресурсами других металлов, согласно имеющимся общедоступным данным, - объясняет Рохас. Необходимый красный металл в промышленности исходит из месторождений полезных ископаемых и переработки артефактов, которые его содержат. В этом случае Рохас фокусируется на меди, добываемой добывающей добычей, или первичной меди, жизненно важной для удовлетворения растущих глобальных потребностей.
Внутри страны мы обсудим в этой заметке его значение на пути развития Аргентины. Это подразумевает использование новых технологий в разведке и в процессах производства, концентрации, переработки и распределения металла. Кроме того, аналитик объясняет, что медные порфиры или разбросанная медь, характеризующиеся низкими сортами минералов и большими объемами, производят около 70% мировой меди в дополнение к значительным побочным продуктам, таким как золото, молибден и серебро.
Основной метод добычи медных руд - открытый. Руду обычно добывают в огромных карьерах, где используются экскаваторы с ковшами до 25 м^3 и грузовики грузоподъемностью до 250 т. Годовая мощность наиболее крупных меднорудных предприятий превышает 30 миллионов тонн по руде и 200 тысяч тонн по металлу.
При производстве меди получают еще около 20 ценных элементов и свыше 40 видов товарного продукта: медный, цинковый, молибденовый и свинцовый концентрат, флотационный серный колчедан, медь черновую и рафинированную, золото, серебро, платину, свинец, висмут, медный и никелевый купорос и многое другое.
Однако маловероятно, что в ближайшие месяцы произойдет значительное снижение цен на медь и говорится, что «международные инвестиционные фонды будут стремиться покупать позиции меди в периоды слабости цены в ожидании узкого рынка запланированных на среднесрочную перспективу».
Потенциал месторождений меди в Аргентине хорошо известен с 1960-х годов и происходит в весьма благоприятной геологической среде. Регион с наивысшими известными ресурсами меди на сегодняшний день является Центральными Андами, что составляет около 40% меди, потребляемой миром.
Месторождения
Основные страны с богатыми месторождениями меди это: Чили-22%, США-12%, Китай -6%, Казахстан-5%, Польша-5%, Индонезия-4%, Россия-3%, Замбия-3%. Лидируют по добыче медной руды (данные ICSG) : Чили-34%, США-10%, Индонезия-8%, Перу-7%, Австралия-6%, Канада-5%, Россия-4%, Польша-3%.
Аргентина с одной шахтой в эксплуатации занимает 14-е место, производит концентраты, содержащие 180 тысяч тонн мелкой меди, а также 000 унций золота. Однако было обнаружено и очерчено несколько месторождений меди мирового класса. Таким образом, и только для того, чтобы дать цифру, можно понять, что 14 месторождений, которые могут действовать в Аргентине, в период от 5 до 10 лет, будут генерировать более чем 000 миллионов долларов.
Побочные продукты, которые восстанавливаются в процессах, способствуют увеличению стоимости продуктов. В простом анализе ресурсов, цен и издержек трех геологических типов основных месторождений мы можем видеть, что экономические ресурсы, которые будут получены из меди, явно доминируют над эпитермальными месторождениями золота и серебра и стратиформными отложениями свинца, цинка, серебро, синтезирует Нивалдо.
Крупнейшие компании по добыче медной руды: Codelco-11%, Phelps Dodge-8%, Rio Tinto-7%, BHP Billiton-7%, Grupo Mexico-5%, PT Pakuafu Indah-5%, Angio American-4%, Норильский никель-3%, KGHM Polska Miedz 3%.
К крупнейшим месторождениям относятся: Чукикамата, которое уже отрабатывается более 100 лет (26млн т) в Чили, и Эскондида (23,6млн т), которое начали отрабатывать с 1990 года в Чили, Грасберг (27,1млн т) в Индонезии, Кольяуаси (17 млн т) Чили, Октябрьское (16 млн т) Россия и Удокан (14 млн т) Россия. В числе недавно освоенных крупных месторождений относятся: Антамина в Перу, Эль-Тесоро в Чили, Салобу и Соссегу в Бразилии, Нурказган в Казахстане. Активно разведываются Ую-Толгой в Монголии, Пэббл на Аляске, Эль-Пачон в Аргентине.
Ожидания важных ресурсов меди в Аргентине привлекают инвесторов, но не проводится ни одна операция по добыче, так как после этого, имея крупные месторождения меди, не производит больше Аргентины? Ответ заключается в высоких налоговых сборах; провинций с препятствиями для добычи полезных ископаемых и проблем для получения социальной лицензии; слишком высокие инвестиции; нехватка аргентинских компаний в проектах с высоким уровнем риска.
Наконец, Рохас анализирует, что очевидно, что медь в настоящее время является наиболее благоприятным продуктом для развития горной промышленности в Аргентине в среднесрочной перспективе. Тем не менее, было предпочтено инвестировать в драгоценные металлы, что означает, например, время возврата и меньшие первоначальные инвестиции, среди других факторов. Окончательное сообщение ясно: если Аргентина хочет включить добычу в ее продуктивный экономический ландшафт, она должна точно настроить условия, чтобы месторождения меди могли быть разработаны.
В число крупнейших медных рудников открытого типа (карьеров) входят: Эскондида (годовая мощность 1200 тыс тонн), Грасберг (годовая мощность 800 тыс тонн), Чукикамата (годовая мощность 600 тыс тонн). Крупнейшие подземные рудники в мире: самый большой в мире чилийский Эль-Теньенте (добыча около 450 тыс тонн) и Андина (мощность 250 тыс тонн), польские Рудна, Польковице-Серошовице и Любин суммарно-450 тыс тонн, подземные рудники Норникеля (мощность более 400 тыс тонн).
Самые крупные в мире запасы медных руд сосредоточены в вулканических породах (порфирах) Чилийских Анд. Мировые запасы экономически рентабельных месторождений по разным оценкам составляют 340-470 миллионов тонн. При отсутствии прироста запасов и улучшения технологии добычи и производства меди современных извлекаемых запасов хватит лишь до 2050 г.
Общие подтвержденные запасы (по данным USGS) - Чили -140 млн т, США -35 млн т, Индонезия 35 млн т, Польша 30 млн т, Перу 30 млн т, Мексика 27 млн т, Австралия 24 млн т, Россия 20 млн т. Общая база известных запасов меди составляет, по разным методикам 600-940 миллионов тонн. Хотя запасы меди не являются безграничными, ее поставка будет достаточной в течение обозримого будущего для всех областей применения.
Россия
Самые крупные месторождения в современной России находятся в Таймырском АО: Октябрьское, Талахнинское и Норильск - I, они дают две трети добычи на сегодняшний день. На одном только Октябрьском месторождении получают почти 57% российской рудничном меди.
Почти треть добываемой рудничной меди дает Уральский меднорудный район (Приволжский и Уральский федеральные округа); месторождения: Гайское, Учалинское, Сибайское, Сафьяновское, Узельгинское. Только два крупных месторождения не разрабатываются: Юбилейное и Подольское. Юбилейное готовится к разработке, а Подольское находится в госрезерве.
Крупнейшее месторождение медистых песчаников в Читинской области Удокан (14 млн т) пока не разрабатывается. Среднее содержание меди в рудах 1,56%. Сдерживают его освоение отсутствие транспортной инфраструктуры и удаленность Забайкалья от перерабатывающих предприятий медной промышленности (Урал).
По балансовым запасам меди на долю России приходится около 9% мировых, и по этому показателю мы находимся на третьем месте в мире после Чили и США. Россия в целом обеспечена разведанными запасами меди при существующем уровне добычи на 90 лет (но обеспеченность эксплуатируемых месторождений меньше, 25-30 лет).
Атомный вес меди равен 63,546. Общее содержание меди в земной коре не велико, однако она чаще, чем другие металлы, встречаются в самородном состоянии, причем самородки меди достигают значительной величины. Этим, а также сравнительной легкостью обработки, объясняется то, что медь ранее других металлов была использована человеком для изготовления орудия труда и предметов обихода.
В настоящее время медь добывают только из руды. Последние, в зависимости от характера входящих в их состав соединений, подразделяют на оксидные и сульфидные. Сульфидные руды имеют наибольшее значение, поскольку из них выплавляется 80% всей добываемой меди. Важнейшими минералами, входящими в состав медных руд, являются: халькозин или медный блеск, халькопирит или медный колчедан, куприт и малахит 2)
Общая выплавка меди из руды составляет ежегодно только около 6,5 млн.тонн. Наибольшее количество меди добывается в США, Чили, Северной Родезии, Канаде и Конго.
В России и бывших союзных республиках богатые месторождения медных руд находятся на Урале, Казахстане и Закавказье. Медные руды, как правило, содержат такое количество примесей, что непосредственное получение из них меди экономически не выгодно. Поэтому в металлургии особенно важную роль играет флотационный способ обогащения руды с очень небольшим содержанием меди. Из окисных руд медь получают обычным способом – восстановлением руды углем. Обработка же сульфидных руд, особенно содержащих железо, гораздо сложнее. В этом случае руду сначала подвергают обжигу, чтобы удалить часть серы в виде сернистого ангидрида и превратить содержащийся в руде сульфид железа FeS в окись железа FeO. Выделяющийся сернистый ангидрид обычно используют для производства серной кислоты.
В разработку берут руду, содержащую не менее 2-х% меди.
Для получения меди из сульфидных руд, обожженную руду сплавляют в шахтных или отраженных печах с кремнеземом и коксом. При этом большая часть железа переходит в шлак в виде силиката железа FeSiO3, медь же превращается в сульфид CuS, который вместе с остающимся еще в руде сульфидом железа образует штейн, собирающимся на дне печи под слоем шлака. Дальнейшая обработка штейна ведется с целью удаления из него оставшегося железа, ведется в конверторах. Сквозь находящийся в конверторе расплавленный штейн, к которому добавлено необходимое количество песка, продувают воздух или, что более эффективно, кислород.
Химические процессы, происходящие в конверторе, довольно сложны.
Находящиеся в штейне сульфид железа превращается в окись железа и удаляется в виде силиката в шлаке:
2FeS + 3O2→2FeO + 2SO2
2FeO + 2SiO2 →2FeSiO3
Медь восстанавливается до металла. При этом, вероятно, происходят следующие реакции:
2Cu2S + 3O2→ 2Cu2O + 2SO2
2Cu2O +Cu2 →S6Cu +SO2
Выделяющееся при этих реакциях тепло поддерживает в конверторе температуру 1100-1200ºС и делает излишним расход топлива.
Вдувание воздуха продолжают до тех пор, пока не восстановится вся медь, о чем можно судить по характеру вырывающегося из конвертора пламени. Расплавленную медь выпускают в песчаные формы, где она застывает в виде толстых пластин.
Полученная выплавкой из руды сырая, или черновая медь содержит от 2 до 3 % различных примесей и нуждаются в дальнейшей очистке, или рафинировании, что производят либо так называемым сухим путем, либо с помощью электролиза.
В Башкирии медь получали еще в 18 веке на Верхоторском, Воскресенском и других заводах. Верхоторский медеплавильный завод построен сибирскими купцами И.Б.Твердышевым и И.С. Мясниковым в 1759 г. на реке Тор. На землях купленных у башкир Бушман-Кипчатской, Тамьянской и Юрматынской волостей Ногайской дороги. Имел 3 плавильных печи, 3 горна, 3 расковочных молота. Мастеровые и работные люди были из собственных крестьян и вольнонаемных работников из местного населения, в том числе и башкиры. Производительность составляла от 3 до 19 тысяч пудов чистой меди в год. Владельцы: в 1783-1804 гг. – А. И. и Н. А. Дурасовы, с 1804 – Д.И.Пашкова. Закрыт в 1913г. За 154 года выплавлено 1,6 млн. пудов чистой меди. На месте заводского поселения расположено село Верхотор Ишимбайского района РБ.
Воскресенский медеплавильный завод построен теми же симбирскими купцами И.Б.Твердышевым и И.С. Мясниковым в 1759 г. на реке Тор. На землях купленных у башкир Бушман-Кипчатской, Тамьянской и Юрматынской волостей Ногайской дороги. Считался главным
Среди медеплавильных заводов Компании Твердышева Воскресенский начал работать 16 ноября 1745 г. Был одним из крупных на Урале, имел 7 плавильных печей, 3 кричных и грамохерских горна, 2 расковочных молота. Средняя производительность состоялась около 10 тысячи пудов чистой меди в год. За 150 лет выплавлено 1650094 пуда чистой меди. Был сожжен постанцами, восстановлен к 1776 году. В 1783 году завод перешел к Д.И.Пашковой. В 1870 продан английской компании “Прогден, Леббок и Кº”, в 1891 - В.А. Пашковой. В 1895 медеплавильное производство на заводе ликвидировано из-за истощения Карагалинских рудников. В 1897г. перешел на плавку чугуна из бурого железняка, обнаруженного в 10 верстах от завода. Чугуноплавительное производство остановлено в 1908 году. Башкирская медь имела славу во всем мире. Так, по словам Р.Абдуллина Нью-Йоркская статуя Свободы сделана из уральской красной меди. Она была сделана в Париже клепкой из листов высокооценимой красной меди, купленной французами в России, а потом подарена Соединенным Штатам в ознаменование празднования столетия независимости в 1876 году.
Воскресенский медеплавильный завод богат историей: Е.Пугачев, сняв осаду Оренбурга, двинулся на уральские заводы для накопления сил. Первым на его пути оказался Воскресенский медный завод, где в печах были отлиты для него пушки.