Способы добычи меди: Медная руда — способы добычи, применение меди

06.05.2021 alexxlab

Содержание

Как добывают медь из руды в природе [энциклопедия]

Медь, как ценный цветной металл, высоко оценивается в приемных пунктах металлолома – сдавать медный лом выгодно, благодаря высокой цене. Чтобы разобраться, почему стоимость этого металла большая, важно узнать, как добывают медь в природе и каким образом руду перерабатывают в сплав. Из-за сложного и технологичного процесса, получение меди является сложным, при этом данный металл обладает уникальными свойствами. Как материал, медь используют с древних времен – это один из первых металлов, который был расплавлен.

Виды медных руд в природе

Как в случае и с другими рудами, для начало геологам надо найти залежи меди, которые будут разрабатываться. Медная руда —это природное образование из минералов, в котором содержится медь в достаточном количестве для промышленного использования. Известно более 200 минералов, содержащих медь, но основными являются сульфидные и оксидные руды. Добытую руду подвергают обработке, с последующим разделением на компоненты и переплавкой меди в заготовки. Добыча руды происходит в карьерах, на обнаруженных магматических, карбонатитовых, скарновых, гидротермальных, колчеданных и других месторождениях.

Классификация медных руд

Медьсодержащих минералов в природе достаточно много, руды сульфидного, оксидного и смешанного типа. Первичные руды являются основой в этой нише металлургии – они в основном встречаются в сульфидной форме. Самыми известными рудами являются следующие медьсодержащие минералы:

Куприт – содержание меди 88.8%;
Халькозин – содержание меди 79.8%;
Ковеллин – содержание меди 66.5%;
Борнит – содержание меди 63.3%;
Малахит – содержание меди 57.3%;
Азурит – содержание меди 55.1%;
Тетраэдрит –содержание меди 45%;
Хризоколла – содержание меди 37.9%;
Халькопирит – содержание меди 34.5%.

Вышеуказанные руды классифицируются на 9 категорий месторождений, которые в свою очередь входят в 6 генетических групп.

Подразделение на категории генетических групп основываться на происхождении залежей. Генетические классы следующие: скарновый, гидротермальный, колчеданный, магматический, карбонатитовая, стратиформная. Категории месторождений медьсодержащей руды, в свою очередьвключают следующие типы залежей:

Медно-никелевые;
Карбонатитовые;
Кварцево-сульфидные;
Медистые песчаники;
Медно-порфировые;
Скарновые;
Медистые сланцы;
Железо-никелевые;
Самородная медь.

Также в скором времени планируется начать разрабатывать первые морские железо-марганцевые залежи, мулы, ураново-золото-медные залежи. В отличии от других металлов, медь добывается посредством разработки вкрапленных руд.

Мировые запасы и объемы добычи меди основываются на кварцево-сульфидных рудах и медно-порфировых, которые составляют 90% от общего объема разрабатываемых и добываемых медьсодержащих минералов. Они представлены халькопиритом, борнитом, халькозином и другими рудами.

Встречаются месторождения и с самородной медью, в которой содержание Cu доходит до 100%. Достаточно много месторождений окисленных медно-порфировых руд, к которым относится малахит, хризоколла, брошантит, куприт, азурит.

Отдельные разновидности медных руд

Первое место по запасам и объемам добычи занимают медно-порфировые руды. Ценность этих минералов в том, что они залегают на небольшой глубине, обычно имеют большие размеры, металл в них распределен равномерно. Содержание меди в них от 0.4% до 1.2%. К медно-порфировым рудам относятся: малахит, куприт, пирит, халькозин, азурит, хризокола, брошантит. В этом классе месторождений могут встречаться магнетит, борнит, гематит, сфалерит, галенит.

Жильные руды, также известные как кварц-сульфидные, включает в себя магнетит, молибденит, халькопирит. Минералы кварц-сульфидного класса имеют прожилковую, жильную и вкрапленную структуру. Залегание на достаточно большой глубине не позволяет разрабатывать месторождения активно, поэтому жильные руды обладают второстепенным значением для металлургии.

Самородная медь встречается достаточно редко и обычно в зонах окисления медно-сульфидного месторождения при взаимодействии с окисленными рудами: малахит, азурит, куприт. Возможно встретить самородную медь и при разработке медистых сланцев и песчаников.

Медно-колчеданные месторождения обычно содержат в себе сразу несколько разновидностей руд, представлены разными размерами и формами, имея взаимосвязь с другими породными и рудными минералами. В подобных залежах основным является пирит, но может встречаться арсенопирит, халькопирит, пирротин, сфалерит, борнит, галенит, халькозин. Из нерудных минералов в медно-колчеданных месторождениях находят барит, серицит, кварц, кальцит, хлорит, сидерит. Вместе с медной рудой, в залежах этого класса встречаются свинец и цинк.

Медистые песчаники и сланцы входят в группу стратиформных руд. Около 30% мировых запасов меди принадлежит именно им. Руда включает в себя халькозин, иногда ковелин, борнит, халькопирит. Встречается и самородная медь. Основные примеси: серебро, свинец, кобальт, цинк.

Кроме геолого-промышленной классификации на 9 групп, медные руды подразделяют на три текстурных типа: вкрапленные, сплошные и массивные. Самыми богатыми являются сплошные, в которых содержится много серы, есть примеси цинка. Основным источником меди на планете являются руды вкрапленного типа. Медно-порфировые руды и медистые песчаники входят в этот класс. Из месторождений этого типа добывают пирит и халькопирит, сопутствующими компонентами служат золото, серебро и молибден. Массивные руды встречаются редко как класс по текстуре, в основном в виде самородной меди.

Этапы и способы добычи меди

Залежи медных руд обнаруживаются повсеместно, рудники не сосредоточены на определенном континенте или географической зоне, обнаруживаются регулярно по всему миру. Различием между медными рудниками служит тип обнаруженной руды: в США известен халькозин, на Кубе – куприт, в Перу добывают хлориды меди. В России располагаются сульфидные, колчеданные и медно-никелевые залежи.

Так как медь добывается человечеством несколько веков, обогащенные рудники обнаруживаются всё реже, самые богатые мировые залежи уже разработаны, поэтому этот цветной металл высоко ценится. Сегодня все чаще используют в производстве минеральные руды с низким содержанием меди – до 0.5%, а зачастую до 0.1%. При этом, в мировом производстве, медь остается одним из лидеров среди производящихся металлов, занимая третье место после алюминия и железа.

Минеральные образования, которые добываются для извлечения металла, редко содержат в себе исключительно медь, зачастую в них содержатся попутные компоненты. Из ценных сопутствующих химических элементов, вместе с медью часто добывают:

Серебро;
Золото;
Висмут;
Платаноиды;
Галлий;
Теллур;
Титан;
Цинк;
Никель;
Молибден;
Мышьяк;
Ртуть.

В зависимости от того, какие попутные компоненты содержат минеральные образования в залежах, месторождения получают и название: медно-никелевые, медистые песчаники, медно-колчеданные, медно-порфировые, медистые сланцы, скарновые и кварцево-сульфидные минеральные образования.

Из-за низкой концентрации меди в минералах и рудах, с целью добычи этого цветного металла приходится добывать и обрабатывать большое количество рудного материала. На 1 единицу массы меди, приходится 200 единиц массы переработанной руды. В связи с этим, разработка целесообразна только в карьерах с открытым способом добычи и глубиной до 1000 метров. В мировой практике распространены в основном открытые разработки в виде карьеров глубиной 200-300 метров, при благоприятных условиях их углубляют до 600 метров. При необходимости, оборудуются шахты, на глубине до 1000 метров.

Подземная разработка и добыча меди используется реже, так как это зачастую нецелесообразно. Технологии добычи, необходимость в больших объемах и дополнительные затраты при подземной добыче значительно увеличивают себестоимость меди. Из-за этого, более распространенным и окупаемым является добыча открытым способом, но так как месторождений становится всё меньше, возможно через 30-60 лет открытые разработки перестанут быть возможными.

После процесса добычи медной руды наступает производство, подробнее об этом вы можете прочитать в статье как делают медь.

<center><ins class="lazy lazy-hidden adsbygoogle" style="display:block; text-align:center;" data-ad-layout="in-article" data-ad-format="fluid" data-ad-client="ca-pub-1812626643144578" data-ad-slot="4491286225"></ins> <script>(adsbygoogle=window.adsbygoogle||[]).push({});</script></center>

Месторождения медных руд в мире

Залежи минералов и руд, содержащих медь есть во всем мире, но в разных географических зонах планеты, месторождения имеют различное происхождение. В зависимости от этой особенности, колеблется тип добываемых минералов и руд, содержание металла в них, а также уровень обогащенности. Промышленные месторождения меди подразделяются на следующие категории по происхождению:

Магматические – присутствуют в России, Финляндии, Швеции, Канаде, США, ЮАР. Состоят из комплексных руд и обычно содержат также попутные металлы, преимущественно золото, платину, кобальт. Из медных руд в них преимущественно содержится плагиоклаз и пироксен.

Гидротермальные – США, Азербайджан, Россия, Турция, Кипр, Болгария, Швеция, Норвегия, Испания, Канада, Япония. В них добывают сульфидные руды, состоящие их железа, цинка, кварца и содержащие медь. Также из таких минеральных залежей извлекают и ряд других химических элементов (S, Cd, Seи другие).
Карбонатитовые – содержат в себе оливин, апатит, магнетит, карбонаты, железо, фосфатное сырье и медь. Единственное месторождение находится в ЮАР – запасы меди в нем оценивают в 1.5 млн тонн.
Скарновые – комплексные месторождения в Западной Сибири и на Урале (Россия), а также они разрабатываются в США, Мексике, Казахстане. В скарновых залежах присутствуют сопутствующие минералы и металлы: железо, сурьма, никель, вольфрам, молибден, висмут, олово, мышьяк, теллур, кобальт. Также в них находят сульфидные минералы, к примеру кварц, кальцит, эпидот. Содержание меди в таких месторождениях высокое – от 3 до 10%.

Жильные – Казахстан, Болгария, США, Куба. Содержат много меди (до 5%), попутно есть возможность добычи благородных и рассеянных металлов.
Плутогенные – Перу, Узбекистан, Казахстан, Югославия, Чили, США, Панама, Канада. Содержат в руде от 0.1% до 0.7% меди. Содержат в себе также и другие попутные химические элементы – Se, Mo, Te, Re.

Существуют и другие разновидности месторождений: самородные, кварц-сульфидные, медно-порфировые и тд. Они представлены в мире реже или уже разработаны, содержат в себе незначительное количество мировых запасов меди.

Можно ли сдать медь на металлолом

Цветные металлы высоко ценятся в приемках лома, особенно медь. В виде проволоки, листов, кусков и в другой форме, сдать медь можно по большой цене. Кабели и провода из меди можно продать в приемку как в оболочке, так и без нее. Но где реализовать этот металл по лучшей стоимости и недалеко от дома? Быстро и в любом объеме сдать медь в Москве по выгодной цене можно в приемных пунктах «ВторБаза». Компания предлагает выгодные условия клиентам любого юридического статуса, покупает лом меди в любом состоянии у населения и юрлиц. Отдельно следует выделить условия, предлагаемые при сдаче меди оптом – организация предложит повышенную стоимость, а также возможную транспортировку на транспорте фирмы и дополнительные услуги. По всем вопросам следует обращаться по контактам компании, указанным на ее сайте.

Медная руда – добыча меди, рафинирование, месторождения

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.

Самородная медь

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.

Ковеллин

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

Борнит

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.

Халькопирит

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.

Малахит

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 получение чистой меди.

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.

Разлив меди по формам

Свойства полученного штейна следует улучшить, для этого его обдувают в горизонтальных конвертерах без подачи дополнительного топлива. В результате такого бокового обдува железо и сульфиды окисляются, оксид железа переводят в шлак, а серу – в SO2.

Черновая медь, которая получается в результате такого процесса, содержит до 91% данного металла. Чтобы сделать металл еще чище, необходимо выполнить рафинирование меди, для чего из него необходимо удалить посторонние примеси. Это достигается при помощи технологии огневого рафинирования и подкисленного раствора медного купороса. Такое рафинирование меди называют электролитическим, оно позволяет получить металл с чистотой 99,9%.

Существует еще и гидрометаллургический способ обогащения меди, который подразумевает выщелачивание металла при помощи серной кислоты. В результате такого выщелачивания получают раствор, из которого затем и выделяют медь и другие металлы, в том числе и драгоценные. Данная технология применяется для обогащения руд, которые характеризуются очень незначительным содержанием меди в своем составе.

Способы и места добычи меди

Медная руда — это природный минерал, состоящий из различных химических элементов. Составы, которые выгодно перерабатывать, должны включать 0,5–1% основного компонента. Другим важным элементом руды считается никель.

Месторождения на карте мира

Самые большие запасы руды расположены в Чили – 34% от общемировых. В США и Перу находится по 9% залежей ископаемого. На Восточную Сибирь, Урал и Кольский полуостров приходится 5% месторождений.

Мировые месторождения меди расположены на Африканском континенте, в Южной Америке, Канаде, Австралии. Из европейских стран ими наиболее богата Польша. Известны месторождения в Китае и Монголии.

Порфировые и жильные месторождения располагаются в Западном Тихоокеанском поясе, районах средиземноморья. Обладают ими Казахстан, Армения, Узбекистан.

Карта месторождений меди в мире

Разновидности медных руд

Классификация руды по генетическим и геологическим особенностям:

стратиформная — это песчаники и сланцы;
колчеданная – жильная медь и самородки;
гидротермальная — ее называют медно-порфировой формой;
скарновые породы;
магматические — эта руда содержит никель;
карбонатные — имеют железомедный и карбонатитовый состав.

Природные минералы, содержащие медь

Борнит. Сульфидная руда, ее состав определяет выражение Cu5FeS4. Различают два полиморфных вида – низкотемпературный и высокотемпературный. Температура плавления которых, соответственно, меньше или больше 228 градусов.

Существует ранний неустойчивый сульфид, легко разрушаемый водой и ветром. Другой тип – эндогенный, имеет непостоянный химический состав за счет примесей таких элементов как галенит, пирит, халькозин, халькопирит. Борнит называют пестрым колчеданом. Характеристика этих минералов зависит от их происхождения.

Халькопирит. Формулой CuFeS2 определяется его состав. Известен под названием медный колчедан. Относится к полиметаллическим. Может существовать в виде скарн и горных грейзенов.

Халькозин. Содержит 79,8% меди и 20,2% серы. Очень красивый, зеркальная поверхность имеет сероватый оттенок, бывает черным.

Существуют редкие ископаемые, содержащие элементы меди:

куприт (Cu2O), оксид, замечен среди месторождений малахита и самородков;
ковеллин, содержит 66,5% основного элемента и серу. Впервые найден в окружении вулкана Везувий. Добывается в США, Греции, Чили;
малахит. Камень, который применяется для различных поделок. Полиметаллическая руда. Нижний Тагил – место больших залежей этого минерала;
азурит. Это лазурь, камень синего цвета. Основные места его добычи – Африка, Австралия, Англия, Балканские страны. Залегает вблизи сульфидных месторождений.

Медно-порфировые формы включают молибден, золото, халькопирит, пирит. Их находят в залежах небогатых горных пород. Имеют форму прожилковых вкраплений штокверкового типа.

Способы добычи минерала

В России расположены залежи типа сланцев и песчаника. Здесь имеют место медноколчеданная, медно-никелевая и медно-порфировая формы. В горнодобывающей промышленности применяются различные методы извлечения ископаемых из недр земли.

В зависимости от глубины залегания, руда добывается открытым или закрытым методом. Существуют стандарты, которые определяют целесообразность глубины выработки слоев грунта, применение технологий, снижающих их затратность.

Технология работ включает следующее:

применение самоходной техники;
производство непосредственно извлечения руды;
заполнение материалами образовавшиеся пустоты, чтобы сделать дальнейшие работы безопасными.

При открытом способе ископаемые выбираются слоями, это обеспечивает их наиболее полное использование. Для карьеров большой глубины подойдет технология циклично-поточных работ, это зависит от особенностей залегания слоев.

Отрицательные последствия добычи полезных ископаемых

При залегании пластов на глубине от 500 до 1000 м и глубже, удобен закрытый способ добычи меди. Для этого необходимы вибрационные механизмы, производится сплошная выемка породы и доставка ее на поверхность. Образовавшиеся под землей пустоты заполняют, для этого применяют футерованные резиной или базальтовой смолой трубы.

Промышленность по переработке полезных ископаемых экономически выгодно располагать в непосредственной близости к местам их добычи. Здесь же необходимо строить заводы по утилизации отходов после переработки. Это может способствовать выделению различных полезных продуктов. К примеру, переработка сернистого газа позволяет получить полезные удобрения с содержанием серы.

Технологии производства

Добытая руда имеет низкую концентрацию меди. Для получения одной тонны металла в среднем понадобится 200 тонн руды. Для его извлечения современная металлургическая промышленность применяет следующие технологии:

гидрометаллургическая;
пирометаллургическая;
электролиз.

Пирометаллургический метод обогащения породы использует для переработки халькопирит. Эта распространенная технология использует два этапа работы. Первое – окислительный обжиг, так называемая флотация. Получаемый черновой концентрат содержит 10–35% чистого вещества. Затем производят рафинирование меди и добавление купороса к раствору. В результате выделяют цветной металл почти стопроцентной чистоты.

При гидрометаллургическом способе происходит выщелачивание металла, затем добавляется серная кислота. В итоге получают раствор, в котором выделяется медь и различные металлы, могут быть драгоценные. Эта технология применима для производства меди из бедных пород.

Для окислительного обжига минералов с высоким содержанием серы нагревают руду до 700–8000 градусов, при этом количество серы уменьшается вдвое. Получается сплав сульфидов. Боковой обдув в конвекторе позволяет получить черновую медь 91%. Для более высокой чистоты металла происходит электролитическое рафинирование, получают 99% состав.

В промышленности этот элемент в чистом виде практически не применяется. Больше всего известны сплавы:

латунь – сплав с цинком;
бронза – с оловом;
различные баббиты – сплав со свинцом;
мельхиор – в состав добавлен никель;
дюраль – соединение с алюминием;
ювелирные сплавы, где добавляется золото в различных процентных соотношениях.

Области применения

Одной из областей применения является электротехническая промышленность. Кабели и электрические провода включают жилы из чистого металла, что увеличивает их электропроводность. Сплавы с никелем подходят для приборостроения, соединения с вольфрамом – это нити накаливания в лампочках.

Применение меди

Латунь применяется в пищевой и химической промышленности. В сельском хозяйстве медь используют как удобрение. Медный купорос известен садоводам, им обрабатывают растения для защиты от болезней и вредителей.

В строительстве такие сплавы просто незаменимы. Кровельное покрытие с образовавшейся на нем патиной имеет красивый вид и очень долговечно.

Медицинская промышленность не обходится без этого химического элемента. Широко используется в лекарствах.

В машиностроении из бронзы делают подшипники, теплообменники, различные конструктивные элементы механизмов. Металл используют в порошковой металлургии для изготовления фрикционных деталей.

Мировые запасы

Мировые подтвержденные запасы меди оцениваются в пределах от 654 млн. до 1600 млн.т.

Медь – цветной металл, который потребляется многими видами промышленности. Самой выгодной рудой для производства является борнит. Это обусловлено его высоким содержанием и большими залежами в мировых недрах. К добыче меди пригодны породы, содержащие ее 0,5–1%. Больше всего распространены руды с добавками никеля. Они составляют 90% всех медесодержащих ископаемых, экономически выгодных для горнодобывающей промышленности.

Крупнейшие месторождения меди расположены в Чили – 34% всех мировых запасов, что составляет 140 млн тонн.

Государства, имеющие самые крупные запасы в мире, это: США – 35 млн тонн, Индонезия – 35, Перу – 30, Австралия – 24, Китай – 26, Россия – 20.

Общемировые запасы медесодержащих руд оцениваются в 467 млн тонн. Геологи утверждают, что в мировом океане находится около 5 млрд тонн залежей такой руды.

Видео по теме: Добыча меди

Месторождения меди — Интернет-энциклопедии Красноярского края

Благодаря своим свойствам медь широко используется в электротехнике, строительстве и архитектуре, в производстве проводов, силовых кабелей, проводников, электродвигателей, трансформаторов, теплообменников и радиаторных систем охлаждения, систем кондиционирования и отопления, высокотемпературных сверхпроводников, медно-окисных гальванических элементов и батарей. Медь используется в ювелирном деле для увеличения прочности изделий из золота. Кроме того, инструменты из меди и ее сплавов не создают искр, что позволяет применять их на огнеопасных и взрывоопасных производствах.

Высокая механическая прочность способствует изготовлению из меди бесшовных труб для транспорта газов и жидкостей, использования в судостроении и энергетике. Например, в Японии медным трубопроводам для газа присвоен статус сейсмостойких.

Сплавы на основе меди являются материалом для изготовления оружейных гильз и гильз артиллерийских боеприпасов, деталей различных машин, в судостроении и ракетостроении, чеканке монет.

Медь необходима всем высшим растениям и животным. В организме взрослого человека содержится около 80—100 мг этого металла, ежедневная норма поступления меди в организм — 0,9 мг. Медь входит в состав различных ферментов, участвует в переносе кислорода у некоторых живых существ, является участником различных химических процессов. Ее дефицит приводит к замедлению белкового обмена, снижению активности ферментных систем, замедлению и нарушению роста костных тканей. В воде не должно содержаться более 2 мг меди на 1 литр, однако и ее дефицит в жидкости нежелателен. Согласно формулировке ВОЗ, риски для здоровья человека от недостатка меди в организме многократно выше, чем риски от ее избытка.

Медь и ее сплавы обладают бактерицидными свойствами. Растворы сульфата меди или их смеси с гидроксидом кальция (бордоская жидкость) применяют как противогрибковые средства. Эти свойства меди дают возможность предполагать новое массовое применение металла в производстве бактерицидных поверхностей для нужд медицинских учреждений — медь снижает уровень переноса бактерий через поверхности, которых касается человек.

Технология производства и добычи меди. Минеральные базы.

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.

Высокое содержание меди характерно для концентратов, извлеченных из халькозина и борнита, а низкое — для халькопирита.

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.

Как добывают медь: способы, история и месторождения

Array ( [TAGS] => [~TAGS] => [ID] => 99177 [~ID] => 99177 [NAME] => Как добывают медь: способы, история и месторождения [~NAME] => Как добывают медь: способы, история и месторождения [IBLOCK_ID] => 1 [~IBLOCK_ID] => 1 [IBLOCK_SECTION_ID] => 115 [~IBLOCK_SECTION_ID] => 115 [DETAIL_TEXT] =>

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.

Как добывали медь в древности

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 Cu5FeS4 — сульфидные руды, называемые по-другому медным пурпуром или пестрым колчеданом и содержащие около 63.3% Cu;
халькопириты CuFeS2 — минералы, имеющие гидротермальное происхождение;
халькозины Cu2S, содержащие более 75% меди;
куприты Cu2O, 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.

Примеси, содержащиеся в черновой меди, при очистке могут вести себя по-разному. Цинк, кадмий, железо растворяются на аноде, но не оседают на катоде. Дело в том, что в ряду электрохимического напряжения они находятся левее меди, то есть имеют более отрицательные потенциалы.

Медный купорос получают медленным окислением сульфидной руды кислородом до сульфата меди CuS + 2O2 > CuSO4. 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.

Источник: fb.ru

[~DETAIL_TEXT] =>

Немного истории

Как добывали медь в древности

Запасы в природе

Месторождения и способы добычи чистой меди

Медные руды и их месторождения

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

борниты Cu5FeS4 — сульфидные руды, называемые по-другому медным пурпуром или пестрым колчеданом и содержащие около 63.3% Cu;
халькопириты CuFeS2 — минералы, имеющие гидротермальное происхождение;
халькозины Cu2S, содержащие более 75% меди;
куприты Cu2O, часто встречающиеся также и в местах залежей самородной меди;
малахиты, представляющие собой углекислую медную зелень.

Как разрабатывают залежи медных руд

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

закрытой;
открытой.

Способы получения металла из пород

Основных способов выделения меди из горных пород существует три:

электролитический;
пирометаллургический;
гидрометаллургический.

Пирометаллургический флотационный метод

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.

Как добывают медь из руды: обогащение методом обжига

Получение чистой меди: электролиз

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.

Гидрометаллугический способ

Медь в домашних условиях

Источник: fb.ru

15.02.2019

Немного истории

Как добывали медь в древности

Запасы в природе

Месторождения и способы добычи чистой меди

Медные руды и их месторождения

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

борниты Cu5FeS4 — сульфидные руды, называемые по-другому медным пурпуром или пестрым колчеданом и содержащие около 63.3% Cu;
халькопириты CuFeS2 — минералы, имеющие гидротермальное происхождение;
халькозины Cu2S, содержащие более 75% меди;
куприты Cu2O, часто встречающиеся также и в местах залежей самородной меди;
малахиты, представляющие собой углекислую медную зелень.

Как разрабатывают залежи медных руд

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

закрытой;
открытой.

Способы получения металла из пород

Основных способов выделения меди из горных пород существует три:

электролитический;
пирометаллургический;
гидрометаллургический.

Пирометаллургический флотационный метод

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.

Как добывают медь из руды: обогащение методом обжига

Получение чистой меди: электролиз

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.

Гидрометаллугический способ

Медь в домашних условиях

Источник: fb.ru

Будущее добычи металлов – Новости – Глобальные технологические тренды. Информационный бюллетень – Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»

Истощение месторождений полезных ископаемых на суше создает стимулы для поиска новых способов их добычи. В последние годы активно применяются микроорганизмы для извлечения металлов из бедных руд и техногенных отходов. Например, переработка 1 млн штук сотовых телефонов позволяет получить 16 тонн меди, 350 кг серебра, 34 кг золота и почти 15 кг палладия.

Растет заинтересованность в освоении глубоководных месторождений, содержащих практически неисчерпаемые запасы редкоземельных металлов. Перспектива коммерческого освоения космических недр также уже не выглядит научной фантастикой – стартуют проекты по добыче металлов на Луне и астероидах и их переработке на космических орбитальных фабриках. Об этих прорывных технологиях и пойдет речь в данном выпуске.

Версия для печати:

БАКТЕРИИ-МЕТАЛЛУРГИ

Истощение мировых запасов богатых металлами руд требует развития технологий, направленных на разработку бедных месторождений. Перспективным становится также получение ценных металлов из электронного мусора, объемы которого неуклонно растут. Применение бактерий позволяет существенно повысить степень извлечения металлов из горных пород при относительно низких затратах труда, энергии и основного капитала. Это делает экономически рентабельной переработку бедных руд и техногенных отходов, позволяет добывать металлы из руд глубокого залегания без ущерба для ландшафта.

Биодобыча – это процесс использования микроорганизмов для извлечения металлов из горных пород или рудников. Окисляя сульфидные руды, микробы растворяют металлы (медь, железо и др.) и облегчают процесс их добычи (биовыщелачивание). Другие металлы (например, золото) непосредственно не растворяются, но становятся более доступными для традиционных методов добычи, поскольку микробы удаляют окружающие их минералы (биоокисление). Начиная с 1960-х гг. «зеленые» биотехнологии широко используются в промышленной добыче меди, урана и золота. С открытием новых микроорганизмов становится возможным их применение в разработке низкосортных комплексных руд, извлечении ценных металлов из электронного мусора (e-waste), биоремедиации почв и сточных вод. В перспективе двух-трех десятилетий бактерии начнут добывать металлы на астероидах и других планетах, а микробы-инженеры научатся осуществлять сквозную пересборку электронных компонентов.

ЭФФЕКТЫ И РИСКИ

Повышение уровня извлечения металлической руды в шахте в среднем с 60 до 90% благодаря использованию бактерий

Экономическая рентабельность добычи бедных руд, содержащих менее 0,5% меди

Снижение энергозатрат до 75% при добыче металлических руд

Уменьшение негативных экологических последствий горнодобывающих работ (эрозия склонов, образование шахтных отвалов и т.д.)

Вовлечение в хозяйственный оборот цветных и драгоценных металлов из электронного мусора (к примеру, в США электронный мусор занимает 2% в общем объеме и 70% в объеме токсичных отходов)

Снижение числа несчастных случаев в шахтах

Неустойчивость бактерий к низким температурам

ОЦЕНКИ РЫНКА

$5 млрд

может достичь объем мирового рынка переработки электронного мусора в 2020 г. (среднегодовые темпы роста – 21% с 2015–2020 гг.)

$172 млрд
может составить мировой рынок меди в 2023 г. (среднегодовые темпы роста – 4,9% в 2015– 2023 гг.)

Свыше 30%
меди в Чили добывается методом биовыщелачивания Ок. 15% меди и 5% золота добывается в мире с использованием технологий биодобычи. Центры биодобычи сосредоточены в медных рудниках Чили, на золотых приисках Ганы, Южной Африки, Средней Азии и Австралии

ДРАЙВЕРЫ И БАРЬЕРЫ

Истощение мировых запасов богатых металлами руд; вовлечение в эксплуатацию бедных и забалансовых руд, хвостов и отвалов

Снижение издержек добычи, низкая энергозатратность

Дальнейшее изучение бактерий и обнаружение новейших организмов

Возможный дефицит на мировом рынке меди в 2028 г. в размере 10 млн т

Патентование инновационных технологических решений препятствует их использованию другими компаниями

Процесс бактериального выщелачивания может занимать месяцы и даже десятилетия

Высокая стоимость капитальных вложений в технологические разработки. Например, стоимость демонстрационного завода BioCOP (Чили) мощностью 20 тыс. т – $60 млн

КОМПАНИИ И СТАРТАПЫ

Компании (производители меди методом кучного выщелачивания): CODELCO, BHP Billiton, Freeport, Talvivaara Mining Company Р1с

Научные центры: BIOHIDRICA Biotecnologias del Agua Ltda., Biosigma, Indie Bio

Стартапы: Deep Space Industries, Planetary Resources

В РФ: ЗАО «Полюс» (Олимпиадинский ГОК, Красноярский край, чановое биовыщелачивание упорных золотосодержащих руд), ПАО «Селигдар» (кучное биовыщелачивание), ЗАО «Русская медная компания» (добыча меди)

МЕЖДУНАРОДНЫЕ

НАУЧНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ

МЕЖДУНАРОДНЫЕ

ПАТЕНТНЫЕ ЗАЯВКИ

УРОВЕНЬ РАЗВИТИЯ

ТЕХНОЛОГИИ В РОССИИ

«Возможность альянсов» – наличие отдельных конкурентоспособных коллективов, осуществляющих исследования на высоком уровне и способных «на равных» сотрудничать с мировыми лидерами

ГЛУБОКОВОДНАЯ ДОБЫЧА

Исследования морского дна показывают, что глубоководные месторождения содержат гигантские запасы марганца, кобальта, а также меди, цинка, золота и других металлов. Концентрация редкоземельных металлов (РЗМ) в морских глубинах в десятки раз выше, чем в месторождениях на суше. Рывок в развитии технологий глубоководной разведки и добычи снимет проблему дефицита металлов в мире.

Залежи металлов на океанском дне обычно встречаются в трех формах: железомарганцевые конкреции (высокоминерализованные стяжения размером с картофель), кобальтовые корки (твердые покрытия на боках подводных вулканов) и полиметаллические массивные сульфиды (отложения, образовавшиеся в горячих и богатых минералами глубоководных хребтах). Добыча полезных ископаемых с морского дна требует создания уникальной инженерной системы: подводной карьерной техники с дистанционным управлением, вертикальной системы подъема шлама и специализированных судов, осуществляющих управление всем технологическим циклом месторождения – от доставки оборудования до подъема, осушения и складирования шлама. Первая «плавучая шахта» по добыче металлов может быть спущена на воду уже в 2018 г.

ЭФФЕКТЫ

Восполнение дефицита редкоземельных металлов (европий, эрбий, иттрий и др.) на мировом рынке

Разработка природоохранных правил в области глубоководной добычи Международным органом по морскому дну (2020 г.)

Исчезновение экзотических и малоизвестных экосистем на океанском дне. Гидротермальные источники, содержащие запасы металлов, поддерживают жизнь вдали от солнечного света и являются домом для улиток, губок, фиолетовых осьминогов, белых крабов и морских коньков

Загрязнение прибрежных зон и среды обитания рыб и других организмов выемкой токсичных тяжелых металлов

ОЦЕНКИ РЫНКА

в $150 трлн

оцениваются глубоководные запасы золота

более 4 млрд т
урана содержится в мировом океане (по оценкам DOE США). Этого достаточно для удовлетворенияглобальных энергетических потребностей в течениеследующих 10 тыс. лет

125 тыс. т
достиг мировой объем производства РЗМ в 2015 г. Доля Китая в мировом производстве составила 83%

ДРАЙВЕРЫ И БАРЬЕРЫ

Быстрый рост спроса на РЗМ в «зеленой» энергетике, ИКТ, электронике и робототехнике. Концентрация теллура (ключевой металл для высокоэффективных солнечных батарей) в глубоководных морских отложениях в 50 тыс. раз выше, чем в наземных рудах.

Монополизированное положение Китая на рынке РЗМ (95% в структуре мирового производства).

Выдача лицензий на разведку полиметаллических конкреций Международным органом по морскому дну (International Seabed Authority) компаниям из Индии, Бразилии, Китая, Сингапура и России.

Экстремальные условия добычи на морском дне: давление на глубине 1-2 км в 160 раз выше, чем на суше; перепады температур – от отрицательных, до сотен градусов выше точки кипения.

Высокая стоимость оборудования для проведения глубоководных работ и слабая изученность дна океана

Призывы к мораторию на разработку морского дна со стороны природоохранных организаций, рыбаков и жителей прибрежных районов, местных властей.

КОМПАНИИ И СТАРТАПЫ

Nautilus Minerals – проект глубоководной выемки руд, богатых медью, золотом и цинком на расстоянии 30 км от побережья Папуа Новой Гвинеи

China Minmetals Corporation – контракты на разведку полиметаллических конкреций (2017 г.) в восточной части Тихого океана

Kongsberg Maritime – производство систем автоматизации судов и морских объектов, спутниковой навигации и гидроакустики

Neptune Minerals – изучение массивных сульфидных руд

МЕЖДУНАРОДНЫЕ

НАУЧНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ

МЕЖДУНАРОДНЫЕ

ПАТЕНТНЫЕ ЗАЯВКИ

УРОВЕНЬ РАЗВИТИЯ

ТЕХНОЛОГИИ В РОССИИ

«Заделы» – наличие базовых знаний,компетенций, инфраструктуры,которые могут быть использованы для форсированного развития соответствующих направлений исследований

ОСВОЕНИЕ КОСМИЧЕСКИХ НЕДР

Появление новых технологий позволяет приступить к коммерческому освоению космоса уже в ближайшие десятилетия. Формирующаяся база по экономической оценке запасов в поясе астероидов показывает, что стоимость космических ресурсов в расчете на одного жителя Земли составляет около 100 млрд долл. Технологическая доступность и экономическая рентабельность их извлечения снимут проблему ресурсной ограниченности.

Помимо железа, никеля и магния, астероиды также содержат драгоценные и редкоземельные металлы (рений, иридий и др.). Добыча полезных ископаемых на Луне и астероидах может вестись по-разному: разработка месторождений открытым способом, добыча в шахтах, сбор металлов с поверхности с помощью магнитов, использование микробов для биодобычи и другие. Освоение космических недр требует создания автономных роботизированных станций для добычи металлов и развития космической инфраструктуры – для их доставки на Землю. Реализация концепции орбитальных космических фабрик также позволит выносить «грязные» производства за пределы нашей планеты.

ЭФФЕКТЫ И РИСКИ

Изучение астероидов, развитие системы мониторинга и предотвращения возможного столкновения с потенциально опасными объектами, способными вызвать катастрофу на Земле

Строительство космической инфраструктуры позволит снизить эксплуатационные расходы космических полетов (например, создание дозаправочных станций в космосе)

Потенциально опасные процессы могут выполняться в космосе с минимальным экологическим риском для Земли или других планет

Присвоение космических недр отдельными государствами

Перенос земных микроорганизмов на другие космические объекты

ОЦЕНКИ РЫНКА

$700 квинтиллионов или $100 млрд на каждого жителя Земли – стоимость ресурсов в поясе астероидов

$10 трлн стоимость железной руды на астероиде (16) Психея (НАСА)

ДРАЙВЕРЫ И БАРЬЕРЫ

Развитие фотоники и робототехники

Быстрое снижение стоимости коммерческих космических запусков за счет использования многоразовых ракет ($35 млн на ракете «Союз» и $250 тыс. на ракете Space X)
Закон о конкурентоспособности коммерческих космических кораблей (the US Commercial Space Launch Competitiveness Act) с целью правового обеспечения добычи ресурсов на Луне (2010 г., США)

Действие Договора о космосе 1967 г., согласно которому космическое пространство, включая Луну и другие небесные тела, не подлежит национальному присвоению

Большие инвестиции в космическое оборудование и длительные сроки отдачи от них

Астрономическая стоимость первых металлов. Так, миссия OSIRIS-REx стоимостью около $1 млрд позволит доставить на Землю всего 2 кг грунта с астероида.

КОМПАНИИ И СТАРТАПЫ

SpaceX – разработка возвращаемых ракет-носителей тяжелого класса для организации космических перевозок и регулярной доставки грузов на орбиту Земли

Deep Space Industries; Planetary Resources – добыча ресурсов на астероидах

Moon Express – добыча полезных ископаемых на Луне и их доставка на Землю

Rocket Lab – разработка ракет сверхлегкого класса для коммерческих запусков и доставки на орбиту мелких грузов

Made in Space – производство продукции в условиях невесомости, космические фабрики

МЕЖДУНАРОДНЫЕ

НАУЧНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ

МЕЖДУНАРОДНЫЕ

ПАТЕНТНЫЕ ЗАЯВКИ

УРОВЕНЬ РАЗВИТИЯ

ТЕХНОЛОГИИ В РОССИИ

Добыча и переработка меди: переработка медных руд

Просмотр PDF Загрузить PowerPoint

Оксидные и сульфидные руды проходят различные процессы очистки до меди чистотой 99,99%.

Обработка меди — сложный процесс, который начинается с добычи руды (менее 1% меди) и заканчивается листами из меди с чистотой 99,99%, называемыми катодами , которые в конечном итоге будут превращаться в продукты для повседневного использования. Наиболее распространенные типы руды, оксида меди и сульфида меди , подвергаются двум различным процессам, гидрометаллургии и пирометаллургии, соответственно, из-за различного химического состава руды.Оксиды меди более распространены у поверхности, но считаются рудой с низким содержанием меди и более низким содержанием меди. Хотя для этого требуется больше руды для добычи и обработки, этот процесс менее затратный, поэтому оксиды все же можно добывать с прибылью. С другой стороны, хотя сульфидных руд меди меньше, они содержат больше меди. Хотя затраты на переработку выше, в конечном итоге может быть извлечено больше меди. Поскольку каждый участок рудника уникален по своему минеральному составу, концентрации и количеству, проектировщики рудника должны определить наиболее экономичную и прибыльную переработку руды.Когда это экономически целесообразно, на руднике можно добывать оба типа минералов меди; когда это невозможно, шахты будут перерабатывать только оксиды меди или сульфиды меди.

Первые этапы переработки меди одинаковы для обеих руд: добыча и транспортировка. Добыча меди обычно осуществляется с использованием открытого карьера , при котором ряд ступенчатых уступов выкапываются все глубже и глубже в землю с течением времени. Для удаления руды используется буровое оборудование для просверливания отверстий в твердых породах, а в буровые отверстия вставляются взрывчатые вещества, которые взрывают и разрушают породу.Полученные валуны готовы к выгрузке; специализированные тягачи, конвейеры, поезда и челночные вагоны могут использоваться для перевозки руды с места взрывных работ на участок переработки. Размер оборудования, необходимого для перевозки тонны и тонны руды, огромен. Затем большая часть руды проходит через дробилку первичного дробления, которая обычно располагается очень близко к карьере или иногда в нем. Эта первичная дробилка уменьшает размер руды от валуна до камней размером с мяч для гольфа.

A. Переработка оксидной руды

Оксидные руды обычно обрабатываются с использованием гидрометаллургии .В этом процессе используются водные (на водной основе) растворы для извлечения и очистки меди из руд оксида меди при обычных температурах, обычно в три этапа: кучное выщелачивание, экстракция растворителем и электрохимическое извлечение.

Кучное выщелачивание и экстракция оксидной руды растворителем.

Кучное выщелачивание — это процесс использования перколяционных химических растворов для выщелачивания металлов. Кучное выщелачивание очень часто используется для низкосортной руды, которую в противном случае было бы неэкономично передавать через процесс измельчения.После добычи, транспортировки и измельчения до однородного размера гравия или мяча для гольфа измельченная руда складывается в кучу поверх непроницаемого слоя на небольшом уклоне. Реагент для выщелачивания (разбавленная серная кислота) распыляется через спринклеры наверху кучи и позволяет ему стечь через кучу, где он растворяет медь из руды. Полученный «насыщенный» выщелачивающий раствор серной кислоты и сульфата меди собирается в небольшой бассейн. Соединение меди теперь можно увидеть при концентрациях 60-70%.

Второй этап — экстракция растворителем , на котором две несмешивающиеся (несмешивающиеся) жидкости перемешиваются и дают возможность разделиться, в результате чего медь перемещается из одной жидкости в другую. Выщелачивающий раствор интенсивно смешивают с растворителем. Медь мигрирует из выщелачивающего раствора в растворитель. Затем двум жидкостям позволяют разделиться в зависимости от растворимости, при этом медь остается в растворе в растворителе, а примеси остаются в выщелачивающем растворе. Оставшийся выщелачивающий раствор затем рециркулируют, добавляя дополнительную кислоту и отправляя ее обратно в спринклеры в процессе кучного выщелачивания.

Электрохимическое извлечение является заключительным этапом переработки оксидной руды в медные катоды.

Последний этап называется электролизом , типом электролиза. Электрический ток проходит через инертный анод (положительный электрод) и раствор меди с предыдущего шага, который действует как электролит . Положительно заряженные ионы меди (называемые катионами) выходят из раствора и наносятся на катод (отрицательный электрод) как 99.99% чистая медь.

Б. Переработка сульфидной руды

Сульфидные руды обычно обрабатываются с использованием пирометаллургии , извлечения и очистки металлов с помощью процессов, связанных с применением тепла. В этом процессе используется ряд физических этапов и высокие температуры для извлечения и очистки меди из сульфидной медной руды в четыре основных этапа: 1) пенная флотация, 2) сгущение, 3) плавление и 4) электролиз.

После добычи, транспортировки и измельчения до однородного размера гравия или мяча для гольфа измельченная руда подвергается дальнейшей переработке на мельнице с использованием вторичных дробилок и измельчается до гальки и, наконец, до мелкого песка.После измельчения медной руды добавляют жидкость, чтобы она превратилась в суспензию. Суспензия представляет собой смесь ценных минералов медной руды и «бесполезной» породы, называемой пустой породой (произносится «гряда»). Суспензия помещается в резервуар, и процесс, называемый пенной флотацией , используется для отделения минералов меди от пустой породы. Химические реагенты, называемые «сборщиками», добавляются к суспензии и связываются с частицами меди, делая их гидрофобными или водонепроницаемыми. Трубки используются для подачи воздуха на дно резервуара для создания пузырьков, которые поднимаются на поверхность, увлекая за собой водонепроницаемые частицы сульфида меди.Затем пена из богатых медью пузырьков в верхней части резервуара снимается для дальнейшей обработки. Пустая порода опускается на дно резервуара для удаления или утилизации как хвостохранилища .

Следующим этапом после пенной флотации является этап сгущения . Пена заливается в большие емкости, называемые загустителями. Пузырьки лопаются, и твердые частицы пенного раствора оседают на дне резервуара. Затем твердые частицы фильтруют для удаления лишней воды, которую можно повторно использовать при переработке дополнительных партий сульфидной руды.Конечный продукт стадии сгущения представляет собой комбинацию 30% меди и других металлов; этот медный концентрат затем отправляется на плавильный завод.

Аноды на шахте Багдад в Аризоне. (Фотография предоставлена: Фотоархив ADMMR, Геологическая служба Аризоны).

На плавильном заводе высокие температуры используются для дальнейшей очистки руды в серии из плавок этапов. Медный концентрат сначала проходит через плавильную печь, где он нагревается до температуры 2300 ° F и превращается в жидкий расплав.Нагретая жидкость заливается в печь-отстойник. На этом этапе производится комбинация штейна, смеси меди, серы и железа, и шлака, плотного стекловидного материала, состоящего из железа, кремнезема и других примесей. Медный штейн, полученный в плавильной печи, содержит 58-60% меди. Затем расплавленный штейн направляется в другую печь, называемую конвертером, для сжигания оставшегося железа и серы; продукт, называемый черновой медью, который содержит 98% меди, отправляется на анодную плавку.Черновая медь желтого цвета; когда кислород, содержащийся в меди, сжигается в анодной плавильной печи, она становится сине-зеленой. Полученный продукт — расплавленная анодная медь — разливается в формы, называемые колесами для литья анодов. Охлаждаемые анодные плиты состоят из меди с чистотой 99%, теперь они окрашены в медный цвет, имеют две отформованные сверху ручки, имеют толщину два дюйма, ширину три фута, высоту три с половиной фута и вес 750 фунтов.

Электролиз — это заключительный процесс очистки сульфидной руды до получения медных катодов.

Затем медные анодные пластины очищаются на заключительном этапе, называемом электролиз . Анодные плиты подвешены в большом резервуаре, наполненном раствором электролита из сульфата меди и серной кислоты. Между анодами подвешены тонкие листы чистой меди, которые называются катодами и весят около 15 фунтов каждый. Подается электрический ток, и положительно заряженные ионы меди (называемые катионами) покидают анод (положительный электрод) и перемещаются в растворе через раствор электролита, который наносится на катод (отрицательный электрод).Другие металлы и примеси также покидают анод, опускаясь на дно резервуара или оставаясь в растворе электролита. Эти примеси собираются и могут быть очищены для извлечения других металлов, таких как серебро и золото. После 14 дней электролиза аноды постепенно исчезли, и теперь медные катоды весят 375 фунтов каждый и содержат медь чистотой 99,99%. Катоды вынимают из резервуара и промывают водой, чтобы предотвратить дальнейшую реакцию. Готовые медные катоды затем могут быть превращены в провода, пластины, трубки и другие изделия из меди.

C. Переработка меди

Помимо обработки медной руды, новый и старый медный лом или медные сплавы можно плавить, повторно очищать и перерабатывать в новые компоненты. По оценкам, такая переработка обеспечивает 50% меди, используемой в медной промышленности (Scott, 2011). В 2010 году было переработано 770 000 метрических тонн меди на сумму около шести миллиардов долларов (Papp, 2010).

Объяснение процессов добычи и производства меди

Медные минералы

Минералы меди встречаются повсюду в земной коре.Они встречаются как в осадочных, так и в магматических породах. Внешние 10 км земной коры содержат 33 г меди на каждую тонну породы, а в некоторых местах из-за вулканической активности миллионы лет назад в одном месте отложилась расплавленная медь. Сегодня добыча ведется именно на этих участках, поскольку в них содержится достаточно меди, чтобы добыча стала прибыльной. Помимо ценной меди, необходимо удалить много пустой породы (называемой пустой породой).

Добыча меди

Ниже дается обзор того, как медь извлекается из руды и превращается в чистый металл.

Горное дело

Руда извлекается из земли либо открытым, либо подземным способом. Под землей — углубление вертикальной шахты в землю для достижения медной руды и продвижение горизонтальных туннелей в руду. Открытый карьер — 90% руды добывается открытым способом. Руды вблизи поверхности можно добывать после удаления поверхностных слоев.

Руда

Руда — это порода, содержащая достаточно металла, чтобы ее было выгодно добывать.

Шлифовальный

Руда измельчается, затем измельчается в порошок.

Концентрирование

Руду обогащают с помощью процесса, называемого пенной флотацией. Нежелательный материал (называемый пустой породой) оседает на дно и удаляется.

Обжарка

Здесь начинаются химические реакции. Порошкообразная обогащенная руда нагревается на воздухе при температуре от 500 ° C до 700 ° C для удаления некоторого количества серы и сушки руды, которая все еще является твердым веществом, называемым кальцином.

Плавка флюсом

Флюс — это вещество, которое добавляют в руду для облегчения ее плавления.Твердый кальцин нагревается до 1200 ° C и плавится. Некоторые примеси удаляются, образуя штейн (смесь жидкой меди и сульфида железа).

Преобразование матового

В жидкий штейн вдувается воздух, образуя черновую медь, названную так потому, что пузырьки газа, захваченные твердым веществом, образуют пузыри на поверхности.

Анодное литье

Блистер отлит в аноды для электролиза.

Электролитическое рафинирование

Медь очищена до 99.99% электролизом. Описанный выше производственный маршрут показывает переход от породы, содержащей около 0,2% меди, к катодной меди с чистотой 99,99%.

Выщелачивание

Выщелачивание предлагает альтернативу добыче меди. Сначала руду обрабатывают разбавленной серной кислотой. Он медленно протекает через руду в течение нескольких месяцев, растворяя медь с образованием слабого раствора сульфата меди. Затем медь восстанавливается электролизом. Этот процесс известен как SX-EW (экстракция растворителем / электролитическое извлечение).

Преимущества этих процессов:

Используется гораздо меньше энергии, чем при традиционной добыче полезных ископаемых
Отходящие газы не выделяются
Низкие капитальные вложения
Возможность экономичной эксплуатации в малых масштабах.

Его можно использовать для руды с содержанием меди всего 0,1% — по этой причине все большее значение приобретает извлечение путем выщелачивания. По оценкам, SX-EW (практически не существовавший до 1960 г.) составит 21% от общего производства рафинированной меди в 2019 г.

Переработка

Еще одним важным источником меди является переработанный лом, который описывается как вторичное производство меди. Около половины спроса на медь в Европе в настоящее время удовлетворяется за счет вторичного сырья, что вносит важный вклад в экономику замкнутого цикла. Чтобы узнать больше о переработке меди, щелкните здесь.

Все, что вам нужно знать

Усовершенствования, достигнутые в горнодобывающем оборудовании, такие как достижения General Kinematics, наряду с прогрессом в горнодобывающих технологиях, привели к росту и производству в горнодобывающей промышленности меди.

От примитивных и громоздких методов добычи до компактного и эффективного современного оборудования — добыча меди превратилась в рентабельный и эффективный процесс.

Кроме того, современное горнодобывающее оборудование позволяет сократить количество отходов и уменьшить химическое воздействие на всех этапах процесса добычи меди.

Основы добычи и обработки меди

Медная руда, добываемая на открытых карьерах, должна быть измельчена как часть процесса, который происходит между добычей и производством.С помощью современного компактного горнодобывающего оборудования на руднике добывают медную руду.

После дробления руда обжигается, что помогает преобразовать сульфиды в оксиды. Оксиды плавятся для получения штейна, который затем проходит несколько процессов рафинирования.

Для чего используется медь?

Водопроводные трубы
Электропроводка
Монеты
Электроника
Посуда
Ювелирные изделия
Орнаменты
Кровля
Молниеотводы
Судостроение
Строительство автомобилей
Ручки дверные и другие бытовые приборы

Где находится медь ?

В 2013 году во всем мире было произведено около 18 миллионов тонн меди.Чили — крупнейший производитель в мире с объемом производства чуть менее 6 миллионов тонн, за которым следуют Соединенные Штаты.

Несколько стран Азии, Южной Америки, Африки и Европы также занимаются производством меди.

Самый большой медный рудник в США расположен в Бингем-Каньоне, штат Юта.

Процесс добычи меди

Попав в землю, медная руда проходит восемь стадий, прежде чем потребитель увидит ее в различных продуктах, влияющих на повседневную жизнь дома и на работе.Эти восемь этапов включают:

Горное дело
Шлифовальный
Концентрирующий
Обжарка
Плавка
Преобразование
Анодное литье
Электроочистка

Документация об использовании меди восходит к древним временам. Трудная задача по добыче медной руды вручную затрудняла получение больших объемов для производства.

Во время промышленной революции угольные и паровые машины открыли путь к огромному увеличению производства меди: на рудниках выплавлялось от 200 до 300 тонн медной руды в неделю.

В начале 20 века ежегодный мировой спрос на медь составлял полмиллиона тонн. К началу Второй мировой войны этот спрос увеличился более чем в девять раз. Постоянное развитие технологий позволило отрасли добычи меди идти в ногу с мировыми потребностями, предлагая методы добычи, которые являются эффективными и рентабельными.

Узнайте больше о меди и ее процессе.

[фото через]

TENORM: отходы добычи и производства меди | Радиационная защита

В Соединенных Штатах добыча и производство меди в основном расположены на Западе, а именно в Аризоне, Нью-Мексико, Юте, Неваде и Монтане.По данным Геологической службы США (USGS), на производство меди в этих штатах и Мичигане приходится более 99% внутреннего производства меди. Медь используется во многих различных отраслях промышленности, включая строительство, транспорт, электронику и товары народного потребления.

Полезные ископаемые сосредоточены в определенных типах геологических образований (рудных телах), в которых ведется добыча. Эти рудные тела могут уже содержать естественные радиоактивные материалы (NORM). Наиболее часто встречающиеся радионуклиды (и продукты их распада), обнаруженные в медной руде, включают:

Методы добычи и обработки меди могут обнажать и / или концентрировать NORM, превращая их в технологически усовершенствованные радиоактивные материалы естественного происхождения (TENORM).

На этой странице:

Способы добычи и переработки

Руды, содержащие медь, в США обычно добываются в крупных карьерах. Предприятия по переработке меди обычно расположены недалеко от мест добычи или добычи. Значительные объемы отходов связаны с производством меди. Отходы шахт могут содержать радионуклиды из-за их естественного присутствия в рудах и могут быть источником TENORM.

Уран, который может располагаться вместе с медной рудой, также может быть извлечен в виде побочного потока, если это экономически целесообразно.Однако в Соединенных Штатах это не обычная практика. Узнайте больше о добыче урана.

Производство меди обычно включает следующие процессы:

Выщелачивание
Экстракция растворителем
Плавка

Выщелачивание

Существует два основных метода выщелачивания: кучное выщелачивание и выщелачивание на месте. Кучное выщелачивание — наиболее распространенный метод, используемый в США

При переработке меди методом кучного выщелачивания большие количества руды и вскрыши вскрыши Почва и породы, которые были перемещены в сторону, чтобы добраться до руды, называются «вскрышной породой».«В районах с высокой концентрацией радионуклидов в горных породах покрывающая порода может иметь повышенную радиоактивность, но ее недостаточно для добычи и переработки. Они добываются. Покрывающая порода отделяется и либо вывозится на свалку, либо складывается для будущей рекультивации. Руда измельчается и укладывается в специально разработанные площадки. Площадки облицованы синтетическими или натуральными материалами, такими как полиэтилен или уплотненная глина.

Кислоты попадают в медьсодержащую руду, просачиваясь и растворяя медь и любые другие металлы, включая радионуклиды.Жидкость, которая «просачивается» сквозь камни, собирается. Эта жидкость содержит растворенную медь, известную как насыщенный выщелачивающий раствор (PLS). Медь, присутствующая в этой жидкости, собирается и позже обрабатывается.

Второй метод — выщелачивание на месте. Для использования этого метода должны присутствовать грунтовые воды и определенные геохимические условия. Во время выщелачивания на месте, вместо того, чтобы физически добывать и удалять покрывающие породы для достижения медных месторождений, химические вещества вводятся в рудные тела с помощью нагнетательных скважин.Затем PLS улавливается в эксплуатационных скважинах, собирается и затем обрабатывается.

Экстракция растворителем

После выщелачивания PLS отправляется на установку экстракции растворителем для удаления меди. PLS смешивается с органическим растворителем, который связывается с медью и химически отделяет медь от остальной жидкости. Затем содержащая медь жидкость объединяется с другой кислотой для осаждения меди из органического материала. Другой процесс, называемый электролизом, использует электричество для извлечения меди из PLS на тонкие металлические листы.

Оставшаяся жидкость известна как рафинат, отходы производства. Рафинат может содержать концентрированное количество TENORM.

Плавка

Плавка меди состоит из трех этапов:

Обжиг: сначала рудные концентраты обжигаются или нагреваются для удаления серы и влаги.
Плавка: Затем медные концентраты смешивают с кремнеземом (песком) и известняком и нагревают в печи с образованием двух естественно разделяющихся слоев. Один слой представляет собой отходы, содержащие соединения железа и кремнезема, и выбрасываются как шлак шлак Побочный продукт, оставшийся после термического отделения желаемого металла от его сырой руды.. Примерно 75 процентов медного концентрата превращается в шлак. Другой слой, называемый «матовая медь», состоит из меди, сульфида железа и других металлов.
Преобразование: наконец, штейн меди превращается в богатый медью шлак, который затем возвращается в процесс выщелачивания и отделяется от «черновой меди», которая отправляется в другую печь для литья.

Начало страницы

Образование отходов

Отходы добычи меди составляют самый большой процент отходов добычи и обработки металлов, образующихся в Соединенных Штатах.Существует широкий диапазон концентраций TENORM в отходах добычи меди.

Добыча и извлечение меди наземными или подземными методами может концентрировать и обнажать радионуклиды в пустой породе и хвостах. хвосты. Оставшаяся часть металлосодержащей руды после извлечения части или всего металла, такого как уран,. • Процессы выщелачивания и экстракции / электрохимического извлечения, а также практика рециркуляции рафината на медных рудниках могут извлекать и концентрировать растворимые радиоактивные материалы.В некоторых случаях были измерены уровни до двух порядков над фоном. Просмотрите отчет TENORM in SW Copper Belt of Arizona на веб-странице ресурсов TENORM для получения дополнительной информации и конкретных измерений.

Поскольку пирит и сульфидные минералы находятся в хвостохранилищах, которые имеют открытую поверхность, они могут быть подвержены выщелачиванию радионуклидов. Если пириты и сульфиды подвергаются воздействию воздуха и воды, они могут образовывать серную кислоту, которая мобилизует многие металлы, включая уран, который хорошо растворяется в кислоте.В результате этой химической реакции образуется кислый шахтный дренаж (AMD), загрязнитель, который присутствует на многих заброшенных шахтах. Узнайте больше о дренажной системе заброшенных шахт.

Отвалы для хранения отходов добычи меди могут достигать 1000 акров и обычно включают три типа отходов; хвосты, отходы отвалов и кучного выщелачивания, а также пустая порода и вскрышные породы.

Количество произведенной товарной меди невелико по сравнению с добытым исходным материалом. На каждую метрическую тонну произведенной металлической меди приходится обрабатывать несколько сотен метрических тонн руды, что приводит к образованию большого количества отходов.Например:

Выщелачивание на месте может переносить уран и торий в грунтовые или поверхностные воды на участке обработки. Высокие уровни TENORM были обнаружены в PLS двух операций по выщелачиванию на месте в Аризоне.
Медеплавильные и рафинировочные предприятия производят 2,5 миллиона метрических тонн (МТ) плавильных шлаков и 1,5 миллиона МТ хвостов шлака в год. Это большой объем шлака, однако он очень мал по сравнению с сопоставимыми объемами отходов от операций по добыче и дроблению.

Дополнительную информацию о шлаке добычи и производства меди можно найти в Отчете EPA Конгрессу по особым отходам от переработки полезных ископаемых .

Для получения подробной информации и публикаций о добыче и производстве меди, включая статистику добычи и использования меди в стране и за рубежом, см. Веб-страницу Геологической службы США по меди.

Начало страницы

Утилизация и повторное использование

Некоторые отходы медных рудников можно использовать повторно.Смеси измельченной пустой породы использовались для строительства насыпей, насыпей или оснований дорожного покрытия для автомагистралей. Некоторые исследования показали, что медные отходы можно использовать в кирпиче, если сначала удалить пириты. Для получения дополнительной информации см. Отчет EPA для Конгресса 1985 г., Отходы от добычи и обогащения металлических руд, фосфоритов, асбеста, вскрыши от добычи урана и горючих сланцев (PDF) (303 стр., 9,5 МБ, о PDF) .

Рафинат

Рафинат, образующийся на медных рудниках, обычно хранится в прудах и возвращается обратно на операцию выщелачивания в качестве раствора для выщелачивания.Рафинат может содержать TENORM и требует правильного обращения. Образцы подземных вод, собранные на выбранных рудниках на юго-западе Аризоны в начале 1990-х годов, показали средние значения на уровне или ниже стандартов питьевой воды, но высокие значения колебались до 4801 Бк / м ³ (130 пКи / л) для Ra-226, 4514 Бк / м ³ (122 пКи / л) для Ra-228 и общего урана 7,733 (Бк / м ³) 209 пКи / л. Уровень радона достигал 147260 Бк / м ³ (3980 пКи / л). Просмотрите отчет TENORM в юго-западном медном поясе Аризоны на веб-странице ресурсов TENORM.

Плавильный шлак

Плавильный шлак изначально складывается в штабеля. Площадь этих шлаковых свай составляет от одного до 75 акров, а высота — от трех до 45 метров. Шлак связан с плавильными заводами, которые могут располагаться или не располагаться в одном месте с шахтами. Медный шлак можно использовать в виде пескоструйной крошки или добавки в бетон.

Начало страницы

EPA и Штаты

Роль EPA

Департамент качества окружающей среды Аризоны (ADEQ) поделился с Агентством по охране окружающей среды результатами радиологических исследований TENORM, исходящих с медных рудников в середине 1992 года.Эти исследования показывают, что концентрации радионуклидов варьируются от близких к фоновым уровням до уровней, превышающих максимальные уровни загрязнения, по всему штату, включая увеличение до 100 раз фоновых уровней для всех испытанных радиохимических веществ, кроме радона-222.

После изучения данных, предоставленных ADEQ, Агентство по охране окружающей среды изучило наличие и распространение TENORM на рудниках в юго-западном медном поясе Аризоны. Просмотрите отчет TENORM в юго-западном медном поясе Аризоны на веб-странице ресурсов TENORM.

Добыча меди. От руды до меди.

Рисунок 3. Карьер. Размеры огромных грузовиков дают представление о масштабах.

Горное дело

Медь может быть извлечена из руды:

1.Традиционная добыча

	под землей	проходка вертикальной шахты в землю на соответствующую глубину и продвижение горизонтальных туннелей в руду.
	карьер	Этим методом добывается 90% руды. Руды вблизи поверхности можно добывать после удаления поверхностных слоев.

2. Выщелачивание

Руда обрабатывается разбавленной серной кислотой.Он медленно просачивается через руду, растворяя медь с образованием сульфата меди. Медь восстанавливается электролитическим рафинированием. Преимущества этого процесса:

гораздо меньше энергии используется, чем при традиционной добыче полезных ископаемых
не выделяются отходящие газы
он может использоваться для руд с содержанием меди всего 0,1% — по этой причине извлечение выщелачиванием растет по важности.

Изображение 4.Карта производства меди. Сравните это с круговой диаграммой производства.

Рисунок 5. Минерал куприт и крупный план малахита.

Что в руде?

Во всем мире встречается много типов медной руды.На Рисунке 4 показано распределение этих месторождений. Около 80% всей добываемой меди приходится на сульфидные руды.

Обычная руда содержит от 0,5% до 2,0% меди. Ценность меди показывает, что ее стоит извлекать из таких малых концентраций. Руда представляет собой смесь минералов и горных пород (называемая пустой породой , ). Наиболее распространенными минералами меди являются:

₂

см. Qn 2

9055 908 Cu4 9055ite 2CuCO ₃ Cu (OH) ₄

Минерал	Формула	Внешний вид	% меди в Минерал
Куприт	Cu	9055 красный, земля
Халькоцит	Cu ₂ S	Темно-серый, металлик	см. Qn 2
Bornite	Золотисто-коричневый металлик	63
Малахит	CuCO ₃ Cu (OH) ₄	Ярко-зеленый, земляной	58
Синий, глянцевый	55900 03
Халькопирит	CuFeS ₂	Золотисто-желтый, металлический	35

Первым шагом является физическое удаление пустой породы.

Рисунок 6. Пенная флотация.

	Обогащение руды

			Руда дробится, измельчается416 и затем обогащается Порошкообразная руда смешивается со специальным парафиновым маслом, которое придает минеральным частицам меди водоотталкивающие свойства. Затем его подают в ванну с водой, содержащую пенообразователь, который образует своего рода пузырьковую ванну. Когда струи воздуха проходят через ванну, частицы водоотталкивающего минерала меди улавливаются пузырьками пены. Они всплывают на поверхность, образуя пену. Нежелательная пустая порода (пустая порода) падает на дно и удаляется. Пена снимается с поверхности, а обогащенная руда (в основном минерал меди) уносится на обжиг.Смесь воды, пенообразователя и парафина перерабатывается. После этой стадии обогащенная руда теперь содержит около 25% меди по массе.

10 ведущих мировых медных рудников

При прочих равных, более высокое содержание обычно означает более низкие производственные затраты на унцию / фунт / тонну, что делает месторождения богатой руды решающим фактором для инвесторов в горнодобывающую промышленность.Рудники, которые могут обеспечить хорошую прибыль в любой рыночной среде, являются «лучшими в своем классе».

В то время как рынок меди набирает обороты, сейчас хорошее время, чтобы взглянуть на чемпионов по добыче меди с точки зрения содержания меди в запасах руды.

Почему учитывались только резервы? Это связано с тем, что запасы полезных ископаемых — это часть минеральных ресурсов, которая продемонстрировала экономическую жизнеспособность в текущих рыночных условиях. Следовательно, запасы руды гораздо менее спекулятивны, чем ресурсы руды, и относительно точно отражают изменения в экономическом «благополучии» шахт.

Следующий анализ охватывает те действующие в настоящее время операции по добыче меди по всему миру, которые являются отдельными отчетными единицами и имеют самые последние данные о запасах, рассчитанные в соответствии с международными стандартами и раскрытые владельцами / операторами после 31 декабря 2014 года.

Для более точного сравнения операции по добыче меди разделены на подземные и открытые, поскольку в этих методах добычи используются разные методы и оборудование. В этом исследовании основное внимание уделяется содержанию руды в запасах, оставляя в стороне другие важные параметры, такие как тоннаж руды и объем металла, содержащегося в руде.

1. Cobre Las Cruces (CLC)

Медный рудник открытого типа CLC, провинция Севилья, Испания. Источник: first-quantum.com

Месторождение меди CLC компании

First Quantum исключительно богато, и с запасами руды, составляющими 5% меди, оно считается самым активным медным рудником с самым высоким содержанием меди в мире. CLC расположен примерно в 20 км к северо-западу от города Севилья и является частью Иберийского пиритового пояса, богатого минералами района, который простирается на юго-западе полуострова.На руднике для производства катодной меди используются технологии выщелачивания и электрохимического извлечения. Гидрометаллургический завод CLC является одним из самых технологичных в мире по обработке меди.

2. Камото Оливейра Виргуле (Ков)

Бурение на руднике КОВ. Источник: glencore.com

Рудник KOV является частью предприятия Glencore в Катанге, расположенного в Демократической Республике Конго (ДРК). Считается, что KOV содержит крупнейшие в мире запасы / ресурсы меди с высоким содержанием меди в открытых карьерах.Немного уступая первой группе CLC по содержанию меди в запасах руды, KOV намного больше по тоннажу руды и содержанию металлов. Хотя операции почти на всех добывающих предприятиях Катанги в настоящее время приостановлены Glencore в ожидании завершения проекта по выщелачиванию цельной руды в 2017 году, KOV технически является единственным рудником, который все еще работает.

3. Кинсевере

Контуры экстракции растворителем (руда с высоким и низким содержанием) на медном руднике Кинсевере, ДРК. Источник: www.mmg.com

Кинсевере — медный рудник мирового класса, расположенный в ДРК.Kinsevere была приобретена MMG в 2012 году и является важной частью портфеля высококачественных активов из цветных металлов компании. На Kinsevere используются обычные методы добычи для удаления отходов и добычи руды. Из-за грунтовых условий большая часть территорий может быть заминирована без взрывных работ. Руда вывозится на склад шахты (ROM), а отходы складываются на поверхности или используются на стенах хвостохранилища. Кинсевере с содержанием меди в запасах 3,5% занимает третье место в этом списке.

4. Сепон

Сепонский горно-обогатительный комбинат. Источник: mmg.com

Сепон — медный рудник MMG открытым способом, расположенный в провинции Саваннакхет на юге Лаоса. Sepon производит катодную медь с содержанием 99,9% меди, используя процесс выщелачивания цельной руды, экстракции растворителем и электролитического извлечения (SX-EW). Катодная медь доставляется автомобильным и морским транспортом производителям кабелей, проводов и труб в Азии и Европе. Содержание меди в запасах Сепона составляет 2,7%, и он занимает четвертое место в нашем списке открытых медных рудников с самым высоким содержанием меди.

5. Антас

Медный рудник «Антас», Бразилия. Источник: avancoresources.com

Медно-золотой рудник Антас, принадлежащий Avanco Resources, расположен в богатой полезными ископаемыми провинции Карахас на севере Бразилии. Регион Карахас считается одной из самых перспективных минеральных провинций в мире для открытия богатых и крупнотоннажных ресурсов медно-золотых и железных руд. Антас — это высокосортный и недорогой медный рудник с золотыми побочными продуктами и значительным потенциалом разведки.Содержание меди в запасах 2,5% ставит этот рудник на пятое место в списке.

1. Садбери

Подземный полиметаллический рудник Моррисон, входящий в состав подразделения KGHM в Садбери. Источник: kghm.com

Операции KGHM в Садбери расположены на западной границе богато минерализованного Северного хребта Магматического комплекса Садбери в Онтарио, Канада, примерно в 400 км к северу от Торонто. Комплекс Садбери — это уникальное геологическое строение, на территории которого находится 1.Кратер от удара метеорита возрастом 85 миллиардов лет. Сегодня Садбери — один из самых продуктивных горнодобывающих поселков с одним из самых богатых и крупнейших месторождений полиметаллов в мире. Полезные ископаемые добываются некоторыми из крупнейших горнодобывающих компаний, включая KGHM, Vale и Glencore. С содержанием меди в запасах 7,9%, Садбери является лидером среди самых богатых подземных медных рудников. Несмотря на очень ограниченные запасы меди, это предприятие по производству меди в краткосрочной перспективе извлекает выгоду из недавней волны цен на медь.

2. Кинсенда

Подземный медный рудник Кинсенда, ДРК. Источник: Metorex Group

Подземный медный рудник Кинсенда компании Metorex расположен в Демократической Республике Конго, недалеко от приграничного города Касумбалеса. Кинсенда считается одним из самых качественных подземных медных рудников в мире для новичков. В настоящее время Kinsenda переходит от стадии разработки к вводу в эксплуатацию и серийному производству. Этот рудник имеет запасы / ресурсы руды как с высоким содержанием, так и с высоким содержанием тоннажа, что значительно превосходит его аналоги.Кинсенда с содержанием меди в запасах 4,8% является вторым по величине подземным действующим медным рудником.

3. DeGrussa

Подземный медно-золотой рудник ДеГрусса, Западная Австралия. Источник: sandfire.com.au

Медно-золотой рудник Sandfire DeGrussa, расположенный в 900 км к северо-востоку от Перта в Западной Австралии, является одним из ведущих месторождений высококачественной меди в Азиатско-Тихоокеанском регионе. Sandfire потребовалось всего три года, чтобы перевести DeGrussa с открытия в производство.Начав с двухлетней эксплуатации открытого карьера, которая была завершена в апреле 2013 года, разработка DeGrussa основана на долгосрочной подземной выработке, доставляющей сульфидную руду на расположенную на площадке обогатительную фабрику мощностью 1,5 млн тонн в год. DeGrussa может похвастаться 4,4% содержанием меди в запасах и 5,7% содержанием меди в ресурсах.

4. CSA

Подземная мастерская, шахта CSA, Кобар, Новый Южный Уэльс, Австралия. Источник: Glencore.com

Подземный медный рудник CSA компании Glencore расположен в Кобаре, в центрально-западном районе Нового Южного Уэльса, Австралия.Первоначально рудник был запущен в 1871 году с неустойчивой производственной историей до 1964 года, когда компания Broken Hill South Ltd начала крупномасштабную добычу. С 1965 года на руднике было добыто значительное количество цинка, свинца, серебра и меди, но сегодня CSA фокусируется на добыче меди с попутным серебряным продуктом. Рудник производит более 1,1 миллиона тонн медной руды и более 185 000 тонн медного концентрата в год. Концентрат содержит около 29% меди и экспортируется на металлургические заводы в Индии, Китае и Юго-Восточной Азии.Этот рудник с содержанием меди в запасах 4,3% занимает четвертое место в нашем списке подземных рудников с самым высоким содержанием меди.

5. Рид

Разработка штольни на высоте 110 метров, шахта Рид, Канада. Источник: hudbayminerals.com

Подземный медный рудник Hudbay Minerals ’Reed находится в Манитобе, Канада. Рид — это небольшое месторождение меди с высоким содержанием меди, начальная добыча на котором началась в сентябре 2013 года, а промышленная добыча началась в конце первого квартала 2014 года.Он расположен в 120 км от Флин-Флон, откуда руда доставляется на обогатительную фабрику Флин-Флон для переработки. Содержание меди в запасах 4,1% ставит рудник Рид на пятое место в списке.

Данные получены из базы данных IntelligenceMine . Команда IntelligenceMine, являющаяся экспертом с 1989 года, ежедневно анализирует новости горнодобывающей промышленности и сотни документов, чтобы вы всегда были в курсе мировых событий. Получите доступ к профилям более чем 12000 зарегистрированных и частных компаний, 33000 рудников, проектов и перерабатывающих предприятий, а также 1.6м нормативных и первичных документов. IntelligenceMine также обеспечивает мощный многогранный поиск со сравнительными сетками результатов, возможностями сортировки и загрузки, интерактивным картографическим онлайн-приложением и многим другим.

Подпишитесь на Mining Intelligence и получите подробную информацию о майнерах, молодых специалистах и проектах. Наш онлайн-инструмент предоставляет доступ к обширным данным.

Копаем глубже: объяснение методов добычи

Подробнее о добыче открытым способом

2.Подземная добыча

Подземная добыча используется для извлечения руды из-под поверхности земли безопасно, экономично и с минимальным количеством отходов. Вход с поверхности в подземную шахту может осуществляться через горизонтальный или вертикальный туннель, известный как штольня, шахта или спуск.

Подземная добыча практична, когда:

Рудное тело слишком глубоко для рентабельной добычи открытым способом.
Сорта или качество рудного тела достаточно высоки, чтобы покрыть затраты.
Подземная добыча занимает меньше места на земле, чем открытая разработка.

Что такое подземная добыча?

Методы подземной добычи, которые мы используем, включают в себя каменную и столбовую, узкую жилу и крупномасштабную механизированную разработку.

Горное дело и колонны — это стиль горных работ, при котором туннели проложены по схеме шахматной доски с массивными квадратными колоннами между ними, которые постепенно срезаются по мере продолжения работы. Мы используем это для добычи угля.

Остановка узких жил выполняется при подземных выработках вдоль геологических «жил» — отдельных пластинчатых тел кристаллизованных минералов в породе — где минерал добывается и извлекается. Чтобы обеспечить остановку подземных горных выработок, мы также должны производить выемки для машинных отделений и насосных камер или для доступа, например, шахт, приводов, подъемников и подъемов. Мы используем это для добычи платины.

Крупномасштабная механизированная добыча методов, которые мы используем, включают:

длинная шахта, , где длинная стенка угля добывается одним слоем, обычно большой машиной.
подуровневое обрушение, , где уровни руды взорваны взрывчатыми веществами; и
блочное обрушение, , где большие участки рудного тела взрываются, а затем извлекаются под действием силы тяжести.

Мы используем эти три различных метода подземной добычи угля, алмазов и меди.

3. Подводная добыча

Подводная добыча необходима, если обнаруженный вами продукт находится в водной среде, например на морском дне.Это уникальная задача, требующая ответственного подхода с продуманным учетом местной экосистемы.

Мы ведем подводную добычу полезных ископаемых на специально разработанных судах, используя дистанционно управляемый подводный аппарат или буровую технику на глубинах 100–140 метров ниже уровня моря.

Наш флот судов Debmarine Namibia остается в море примерно два с половиной года и работает из Порт-Ноллот, морского порта, расположенного на северо-западном побережье Южной Африки.

Заправка осуществляется в море, а пресная вода добывается на борту. Экипаж — 60 человек, ротация 28 дней, 28 выходных.