Cum se extrage cuprul: metode, istorie și zăcăminte

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-02 14:01

Cupru astăzi este un metal neobișnuit de solicitat și este utilizat pe scară largă atât în viața de zi cu zi, cât și în industrie. În natură, Cu poate fi găsit atât în stare pură, cât și sub formă de minereu. Există mai multe moduri de a extrage și de a obține cupru din rocile originale. Cu toate acestea, ele sunt utilizate pe scară largă în industrie. Cum se extrage cuprul va fi discutat în articol.

Un pic de istorie

În ce zonă cuprul în antichitate a început să fie extras și folosit de om pentru prima dată, arheologii, din păcate, nu au putut afla. Cu toate acestea, se știe cu siguranță că acest metal a fost pe care oamenii au început să-l prelucreze și să-l folosească în viața de zi cu zi din prima.

Cupru este cunoscut oamenilor încă din epoca de piatră. Unele pepite din acest metal găsite de arheologi poartă urme de prelucrare cu topoare de piatră. Inițial, oamenii foloseau cuprul în principal ca decorațiuni. În același timp, oamenii din antichitate foloseau exclusiv pepitele acestui metal găsite de ei pentru fabricarea unor astfel de produse. Mai târziu, oamenii au învățat să proceseze șiminereu purtător de cupru.

Ideea despre cum este extras și prelucrat Cu era cunoscută de multe popoare din antichitate. O mulțime de dovezi au fost găsite de arheologi. După ce omul a învățat să facă aliaje din cupru și zinc, a început epoca bronzului. De fapt, numele „cupr” a fost inventat cândva de vechii romani. Un astfel de metal a fost adus în această țară în principal din insula Cipru. De aceea romanii o numeau aes cyprium.

Cum se extragea cuprul în antichitate

Deoarece acest metal a fost folosit cândva pe scară largă în viața umană, tehnologiile pentru extracția lui au fost, desigur, dezvoltate destul de perfecte. Strămoșii noștri au obținut cupru în principal din minereuri de malachit. Un amestec dintr-un astfel de material și cărbune a fost pus într-un vas de pământ și pus într-o groapă. Apoi, masa din oală a fost pusă pe foc. Monoxidul de carbon rezultat a redus malachitul la cupru.

Stocuri în natură

Unde poate fi găsit cuprul în sălbăticie astăzi? În prezent, zăcăminte din acest metal popular sunt descoperite pe toate continentele Pământului. În același timp, rezervele de Cu sunt considerate practic nelimitate. Geologii din timpul nostru găsesc noi zăcăminte de cupru pur, precum și minereuri care îl conțin. De exemplu, în 1950 rezervele mondiale ale acestui metal se ridicau la 90 de milioane de tone. Până în 1970, această cifră a crescut deja la 250 de milioane de tone, iar până în 1998 - până la 340 de milioane de tone. În prezent, se crede că rezervele de cupru de pe planetă sunt de peste 2,3 miliarde de tone.

Depozite și metode de extracție a cuprului pur

După cum sa menționat deja, inițial oamenii foloseau Cu nativ în viața de zi cu zi. Desigur, se obținecupru atât de pur azi. Pepitele acestui metal se formează în scoarța terestră ca urmare a proceselor exogene și endogene. Cel mai mare zăcământ cunoscut de cupru nativ de pe planetă se află în prezent în Statele Unite, în regiunea Lacului Superior. În Rusia, cuprul nativ apare în zăcământul Udokan, precum și în alte locuri din Transbaikalia. În plus, răspunsul la întrebarea unde poate fi extras cuprul în Rusia sub formă de pepite este regiunea Ural.

În natură, metalul pur al acestui soi se formează în zona de oxidare a depozitelor de sulfat de cupru. De obicei, pepitele de cupru în sine conțin aproximativ 90-99%. Restul este reprezentat de alte metale. În orice caz, două tehnologii principale servesc ca răspuns la întrebarea cum este extras cuprul nativ. Astfel de zăcăminte, precum și cele de minereu, sunt dezvoltate printr-o metodă de mină închisă sau de groapă deschisă. În primul caz, sunt utilizate procese tehnologice precum găurirea și spargerea.

Pepitele de cupru pot cântări mult. Cele mai mari dintre ele au fost găsite cândva pe Lacul Superior din SUA. Greutatea acestor pepite era de aproximativ 500 de tone.

Unde se extrage cuprul în Rusia, am aflat. Aceasta este în principal Transbaikalia și Urali. La noi, desigur, pepite foarte mari din acest metal au fost găsite în diferite momente. De exemplu, bucăți de cupru care cântăresc până la câteva tone au fost adesea găsite în Uralii de mijloc. Una dintre aceste pepite care cântărește 860 kg este păstrată acum la Sankt Petersburg, în Muzeul Institutului Minier.

Minereuri de cupru și zăcămintele lor

În prezent, obținerea Cu este considerată rentabilă și oportună chiar dacă este conținut în rocă cel puțin 0,3%.

Cel mai adesea, următoarele roci sunt extrase în natură pentru a izola cuprul industrial în natură astăzi:

• bornites Cu₅FeS_{4 - minereuri sulfurate, denumite altfel violet de cupru sau pirite pestrițe și care conțin aproximativ 63,3% Cu;}

• calcopirit CuFeS_{2 - minerale de origine hidrotermală;}

• calcosine Cu_{2S care conține mai mult de 75% cupru;}

• cuprites Cu_{2O, adesea găsite în zăcămintele de cupru nativ;}

• malachite, care sunt verdeturi carbonice de cupru.

Cel mai mare zăcământ de minereuri de cupru din Rusia este situat în Norilsk. De asemenea, astfel de roci sunt extrase în cantități mari în unele locuri din Urali, în Transbaikalia, în Chukotka, în Tuva și în Peninsula Kola.

Cum sunt dezvoltate zăcămintele de minereu de cupru

Diferitele tipuri de roci care conțin Cu, precum și pepitele, pot fi extrase pe planetă folosind două tehnologii principale:

• închis;
• deschis.

În primul caz se construiesc mine la zăcământ, a căror lungime poate ajunge la câțiva kilometri. Pentru a muta muncitorii și echipamentele, astfel de tuneluri subterane sunt echipate cu lifturi și șine de cale ferată. Concasarea rocilor in mine se realizeaza folosindechipamente speciale de foraj cu țepi. Colectarea minereului de cupru și încărcarea acestuia pentru expediere la vârf se realizează cu ajutorul găleților.

Dacă zăcămintele sunt situate la cel mult 400-500 m de suprafața pământului, acestea sunt exploatate folosind o metodă deschisă. În acest caz, stratul superior de rocă este mai întâi îndepărtat din câmp folosind dispozitive explozive. În plus, minereul de cupru în sine este îndepărtat treptat.

Metode de obținere a metalului din roci

Cum se extrage cuprul, sau mai bine zis, minereurile care îl conțin, am aflat astfel. Dar cum primesc întreprinderile Cu însuși ulterior?

Există trei moduri principale de a extrage cuprul din roci:

• electrolitic;
• pirometalurgice;
• hidrometalurgică.

Metoda de flotație pirometalurgică

Această tehnologie este folosită în mod obișnuit pentru a izola cuprul din rocile care conțin 1,5-2% Cu. Un astfel de material este îmbogățit prin metoda flotației. În același timp:

• minereul este măcinat cu grijă până la cea mai fină pulbere;
• amestecați materialul rezultat cu apă;
• adăugați la masă reactivi speciali de flotație, care sunt substanțe organice complexe.

Reactivii de flotație acoperă granule mici de diverși compuși de cupru și le conferă non-umecabilitate.

Pasul următor:

• substanțe care creează spumă sunt adăugate în apă;
• trece un curent puternic de aer prin suspensie.

Particulele ușoare uscate de compuși de cupru, ca rezultat, se lipesc de bulele de aer și plutesc în partea de sus. Spuma care le conține este colectată, stoarsă din apă și uscată bine. Ca rezultat, se obține un concentrat din care se izolează apoi Cu brut.

Cum este extras cuprul din minereu: ameliorarea prin prăjire

Metoda de flotație este folosită destul de des în industrie. Dar uneori tehnologia de prăjire este folosită și pentru a îmbogăți minereul de cupru. Această tehnică este folosită cel mai adesea pentru minereurile care conțin o cantitate mare de sulf. În acest caz, materialul este preîncălzit la o temperatură de 700-8000 °C. Ca urmare, sulfurile sunt oxidate cu o scădere a conținutului de sulf din rocă.

La următoarea etapă, minereul preparat în acest fel este topit în cuptoare cu arbore la o temperatură de 14.500 °C. În cele din urmă, la utilizarea acestei tehnologii, se obține o mată - un aliaj de cupru și fier. În plus, această conexiune este îmbunătățită prin suflarea convertoarelor. Drept urmare, oxidul de fier intră în zgură, iar sulful intră în SO4.

Producerea de cupru pur: electroliza

La folosirea metodelor de flotație și prăjire, se obține cupru blister. De fapt, un astfel de material conține aproximativ 91% Cu. Pentru a obține cupru mai pur, cuprul brut este rafinat în continuare.

În acest caz, plăcile groase de anod sunt mai întâi turnate din cupru primar. Următorul:

• ridicați o soluție de sulfat de cupru în baie;
• atârnat în baieplăci anodice;
• foi subțiri de cupru pur sunt folosite ca catozi.

În timpul reacției de electroliză, cuprul este dizolvat pe anozi și precipitat pe catozi. Ionii de cupru se deplasează spre catod, iau electroni din acesta și trec în atomi de Cu+2+2e?>Cu.

Impuritățile conținute în cuprul blister se pot comporta diferit atunci când sunt rafinate. Zincul, cadmiul, fierul se dizolvă pe anod, dar nu se depun pe catod. Cert este că în seria tensiunii electrochimice sunt în stânga cuprului, adică au potențiale mai negative.

Sulfatul de cupru este obținut prin oxidarea lentă a minereului sulfurat cu oxigen la sulfat de cupru CuS + 2O₂ > CuSO_{4. Sarea este ulterior îndepărtată cu apă.}

Metoda hidrometalurgică

În acest caz, acidul sulfuric este folosit pentru a leși și a îmbogăți cuprul. Ca rezultat al reacției folosind această tehnologie, se obține o soluție saturată cu Cu și alte metale. Cuprul este apoi izolat de el. Folosind această tehnică, pe lângă cuprul blister, se pot obține și alte metale, inclusiv cele prețioase. În orice caz, această tehnologie este folosită cel mai adesea pentru a extrage Cu din roci care nu sunt prea bogate în el (mai puțin de 0,5%).

Cupru acasă

Separarea acestui metal de minereurile saturate cu el este, prin urmare, relativ simplă din punct de vedere tehnologic. Unii sunt, prin urmare, interesați de cum extrage cuprul acasă. Obțineți acest metal din minereu, argilă etc. cu propriile mâini, fărădisponibilitatea echipamentelor speciale va fi însă foarte dificilă.

Unii, de exemplu, sunt interesați de cum să extragă cuprul din argilă cu propriile mâini. Într-adevăr, în natură există depozite din acest material, care este și bogat în Cu. Cu toate acestea, din păcate, nu există tehnologii dovedite cunoscute pentru obținerea cuprului din argilă acasă.

Cu propriile mâini, acest metal de acasă poate fi încercat să izoleze, poate, doar de sulfatul de cupru. Pentru a face acest lucru, acesta din urmă trebuie mai întâi dizolvat în apă. Apoi, trebuie doar să plasați un obiect de fier în amestecul rezultat. După ceva timp, acesta din urmă - ca urmare a reacției de substituție - va fi acoperit cu un strat de cupru, care poate fi apoi curățat pur și simplu.