Медная руда — это соединение минералов, в которых медь представлена в достаточной концентрации для ее дальнейшей переработки и использования в промышленных целях. В производстве целесообразно использовать обогащенную руду с содержанием металла не менее 0,5-1%.
Медь — пластичный элемент золотисто-розового оттенка. На открытом воздухе металл сразу покрывается кислородной пленкой, которая придает ему специфический красно-желтый цвет.
Характерные свойства: коррозийная устойчивость, высокая тепло- и электропроводность.
При этом элемент отличается высокими антибактериальными свойствами , уничтожает вирусы гриппа и стафилококки.
В промышленном комплексе чаще всего медь используется в сплавах с другими компонентами: никелем, цинком, оловом, золотом и т.д.
Благодаря низкому удельному сопротивлению медь активно применяется в электротехнической сфере для изготовления силовых кабелей и проводов. Хорошая теплопроводность позволяет использовать этот металл в радиаторах охлаждения и кондиционерах.
Без меди не обходятся следующие производственные отрасли:
- машиностроение (стеклоподъемники, подшипники);
- судостроение (обшивка корпусов и конструкций);
- строительство (трубы, кровля и облицовочные материалы, сантехническое оборудование и т.д.).
Для ювелирной сферы актуальны сплавы с золотом, которые увеличивают механическую прочность и стойкость к истиранию.
Эксперты прогнозируют масштабное применение металла в качестве антибактериальных поверхностей в медицинских учреждениях (перила, двери, ручки, поручни и т.д.).
Интересно! Знаменитая Статуя Свободы изготовлена из меди. На ее строительство понадобилось порядка 80 тонн материала. А в Непале этот металл считается священным.
Статуя Свободы
Группы медных руд
Все медные руды принято делить на девять промышленно-геологических видов, которые в свою очередь подразделяются на шесть групп по происхождению:
Стратиформная группа
В эту группу входят медные сланцы и песчаники. Эти материалы представлены крупными месторождениями. Их характерные черты: простая пластовая форма, равномерное распределение полезных компонентов, пологое поверхностное залегание, позволяющее использовать открытые способы добычи.
Колчеданная группа
Сюда входит самородная медь, жильные и медно-колчеданные соединения. Самородный металл чаще всего встречается в зонах окисления медно-сульфидных рудников вместе с другими окисленными минералами.
Медно-колчеданные металлы отличаются формами и размерами. Основной минерал в руде — пирит, также присутствуют халькопириты и сфалериты.
Для жильных руд характерна прожилковая структура с вкраплениями. Такие руды, как правило, залегают в контакте с порфирами.
Медно-порфировая (гидротермальная)
Эти месторождения вместе с медью и молибденом содержат золото, серебро, селен и другие полезные элементы, наличие которых значительно выше нормы.
Медно-никелевая
Месторождения представлены в пластовой, линзообразной, неправильной и жильной форме. Металл имеет вкрапленную массивную текстуру с кобальтом, платиноидами, золотом и т.д.
Скарновая руда
Скарновые руды — это локальные месторождения в известняках и известково-терригенных породах. Они характеризуются небольшими размерами и сложной морфологией. Концентрация меди высокая, но неравномерная — до 3%.
Карбонатовая
В состав этой группы входит железомедная и карбонатитовая руда. По этому типу меди обнаружено пока единственное месторождение в ЮАР. Этот комплексный рудник относится к массиву щелочных пород.
Из каких руд получают медь
Интересно! Медь очень редко встречается в природе в виде самородков. На сегодняшний день самой крупной такой находкой считается самородок, обнаруженный в Северной Америке на территории США массой 420 тонн.
Существует почти 250 видов меди, но из них всего 20 видов используются в промышленности. Самые распространенные из них:
Халькозин
Соединение минералов с содержанием серы (20%) и меди (80%). Носит название «медный блеск» из-за своего характерного металлического блеска. Руда имеет плотную или зернистую структуру черного или серого оттенка.
Халькопирит
Металл имеет гидротермальное происхождение, встречается в скарнах и грейзенах. Чаще всего входит в состав полиметаллической руды вместе с галенитом и сфалеритом.
Борнит
Распространенный в природе минерал класса сульфидов, один из главных элементов медных руд. Имеет характерный синевато-пурпурный оттенок. Содержит в себе медь (63,33%), железо (11,12%), серу (25,55%) и примеси серебра. Встречается в виде плотных мелкозернистых масс.
Способы добычи медной руды
В зависимости от глубины рудника используются открытый и закрытый способы добычи металла.
При закрытой (подземной) разработке строятся шахты протяженностью в несколько километров. Шахты оснащаются лифтами для перемещения рабочих и техники, а также для транспортировки минерала на поверхность.
Под землей порода подлежит дроблению специальным буровым оборудованием с шипами. Затем с помощью ковшей происходит забор и погрузка руды.
Открытый способ актуален в том случае, когда залежи находятся на глубине до 400-500 метров. Сначала снимается верхний пласт пустой породы, после чего вынимается медная руда. Чтобы было проще доставать твердые породы, ее предварительно разрушают взрывными устройствами.
Открытый способ добычи медной руды
Выделяют два основных способа производства меди:
- пирометаллургический;
- гидрометаллургический.
Первый способ предполагает огневое рафинирование металла и позволяет обработать любое сырье с извлечением всех полезных элементов. С помощью этой технологии можно получать медь даже из бедной породы, в которой содержание металла ниже 0,5%. Второй способ применяется, как правило, только для обработки окисленной или самородной руды с бедным содержанием меди.
Добыча медных руд в мире
Медные рудники не сосредоточены в определенных географических зонах, а обнаружены в разных странах. В Америке в штатах Невада и Аризона разрабатывают месторождения халькозина. На Кубе распространены залежи оксида меди — куприта. В Перу ведется добыча хлорида меди.
Источников обогащенных руд в мире почти не осталось, медь добывается уже несколько сотен лет, поэтому все богатые рудники давно уже разработаны. В промышленности приходится применять низкосортные минералы (до 0,5% меди).
Интересно! По объёму мирового производства, медь находится на третьем месте после железа и алюминия.
Страны лидеры по запасам и добыче медной руды
В список стран, богатых медными рудами, входят: Чили, Америка, Китай, Казахстан, Польша, Индонезия, Замбия. Доля РФ в мировой добыче руды составляет 9% (это третье место после Чили и США). По запасам минерала лидирует Чили, в которой находится 33% от мирового объема меди.
Самыми крупными рудниками считаются:
- Рудник Чукикамата (Чили). Разработки ведутся более 100 лет, в течение этого периоды было разработано 26 млн. тонн металла;
- Рудник Эскондида (Чили). Добыча осуществляется с 1990 года;
- Рудник Грасберг (Индонезия).
Недавно были обнаружены крупные рудники в Перу (Антамина), в Бразилии (Салобу), Казахстане (Нурказган).
Эксперты утверждают, что объем экономически рентабельной меди составляет более 400 млн. тонн. по всему миру.
Добыча медной руды в России
Структура сырьевой базы меди в России существенно отличается от мирового рынка. Основная доля в ней приходится на сульфидные медно-никелевые (40%) и колчеданные (19%) рудники. В то время как в других странах преобладают медно-порфировые месторождения и медистые песчаники.
Месторождения медных руд в России
Отвечая на вопрос, где в России добывают медные руды, в первую очередь следует выделить Таймырский АО. В Октябрьском, Тапахнинском и Норильском месторождениях сосредоточено более 60% всех залежей медной руды в России. Около одной трети минерала добывают в Уральском меднорудном районе.
В Читинской области обнаружен крупный рудник Удокан, который пока не разрабатывается из-за неразвитой транспортной инфраструктуры. Согласно экспертным данным эксплуатируемых месторождений в РФ хватит не более, чем на 30 лет.
Медь - пластичный металл золотисто-розового цвета, который в чистом виде в природе встречается чаще, чем самородки золота или серебра. Но в основном медь добывают из медных руд - природных минеральных образований. Больше всего меди содержится в сульфидных рудах. В зонах окисления медь содержится в большинстве силикатов, карбонатов и оксидов. Находят медь и в осадочных породах: сланцах и медистых песчаниках.
Современной науке известно более 200 минералов, содержащих медь. В промышленности чаще всего используют металл, добытый из сульфатов, среди которых:
- Халькозин (79% меди);
- Борнит (до 65%);
- Халькопирит, или медный колчедан (около 35%).
Содержится медь и в медно-никелиевых соединениях. Самый известный из них - кубанит (до 45% меди). Из окисленных руд стоит отметить куприт (88%), малахит (до 58%), азурит (до 56%). Иногда встречаются залежи самородной меди.
Характеристики и виды меди
Медь - один из первых металлов, который стал использовать человек. Химический символ - Cu (купрум). Этот металл обладает высокой теплопроводностью, коррозийной стойкостью, электропроводностью. Медь плавится при низких температурах, превосходно поддается спайке, металл легко резать и обрабатывать.
Некоторые соединения меди могут быть токсичными для человека. Повышенное содержание меди в воде и пище может вызвать заболевания печени и желчного пузыря. Оставленные после добычи меди карьеры становятся источниками токсинов. Например, озеро Беркли Пит, образовавшееся в кратере бывшего медного рудника, считается самым токсичным озером в мире. Но, бактерицидные свойства меди несоизмеримо выше. Доказано, что медь помогает бороться с вирусами гриппа, уничтожает стафилококки.
В промышленности редко используют медь в чистом виде. Большее применение нашли сплавы:
- Латунь (сплав меди с цинком);
- Бронза (с оловом);
- Баббиты (со свинцом);
- Мельхиор (с никелем);
- Дюраль (с алюминием);
- Ювелирный сплав (с золотом).
Месторождения и добыча меди
Самое крупное месторождение меди в мире расположено в Чили - это карьер Эсконида. Здесь обнаружены огромные залежи самородной меди.
Другие крупные месторождения:
- Рудники на полуострове Кивино (США, штат Мичиган);
- Рудник "Чукикамата" в Чили (до 600 тыс. тонн в год);
- Рудник "Корокоро" Боливии;
- Рудник Гумишевский (Средний Урал, Россия) - ныне исчерпан;
- Долина реки Лёвиха (Средний Урал, Россия);
- Массив габбро (Италия).
По данным US Geological Survey крупнейшие залежи меди принадлежат Чили. Далее следуют США, Россия, Перу и Мексика.
Способы добычи меди:
- Открытый;
- Гидрометаллургический - когда медь выщелачивают из породы слабым раствором серной кислоты;
- Пирометаллургический - состоит из нескольких этапов (обогащение, обжиг, плавка на штейн, продувка и рафинирование).
Бережное отношение к медным рудам
Медные руды относятся к невозобновимым ресурсам, а поэтому их разработка требует бережного отношения, как в способах добычи, так и в промышленной переработке.
Всё больше промышленность становится требовательной к постоянным объёмам получаемых ресурсов, что приводит к их постепенному исчерпанию. Для этого нужно тщательнее контролировать добычу медных руд, наряду с другими невозобновляемыми ресурами, такими как нефть, природный газ, бережней и рациональней относится в использование, как в промышленных, так и в бытовом потреблении.
Применение меди
Медь - один из важнейших цветных металлов, который нашел применение практически во всех сферах жизнедеятельности человека.
- Электротехническая промышленность (провода, проволока);
- Машиностроение (стартер, стеклоподъемники, радиаторы, кулеры, подшипники);
- Судостроение (обшивка корпусов);
- Строительство (трубы, трубопроводы, кровельный и облицовочный материалы, ванны, смесители, раковины);
- В искусстве (ювелирные украшения, статуи, чеканки);
- В быту (кондиционеры, микроволновые печи, монеты, пищевые добавки, музыкальные инструменты).
Интересно, что Статуя Свободы изготовлена из меди. На ее сооружение потребовалось около 80 тонн металла. А в Непале медь считают священным металлом.
Поиск металлолома многим стал источником дохода. Существуют люди, для которых это вид деятельности хобби или способ заработка. Данный процесс является трудоемким и занимает много времени. Для начинающих металлоискателей это может показаться испытанием, но если знать, где можно найти металл, то это занятие не столь сложное.
Приборы, в которых содержится медь и ее сплавы
Для добычи меди не нужно далеко ходить. Это необязательно должны быть раскопки на полях, с использованием металлоискателя. Взять медь можно из старых электрических приборов. Из-за того, что ремонт старых приборов занимает много времени и средств, чаще всего их выбрасывают. Но перед этим из них, возможно, достать металлолом, который после переработки используется для изготовления труб, проволоки, профильных листов либо заменять некоторые элементы для приборов.
Медный сплав можно легко найти:
- В подшипниках, радиаторах, моторах, шестеренках.
- В старых украшениях и элементах декора.
- В сантехнике.
- В кухонной посуде.
- В радиаторах и компьютерах.
Саму же медь, возможно, найти в следующих приборах:
- До полутора килограмм металлолома можно найти в ламповом телевизоре.
- Почти три килограмма меди можно взять из двигателя старого холодильника, советского образца.
- Меньшее количество меди берется из стиральных машинок, фенов, микроволновых печей.
- Если имеется непригодный к ремонту стартер от транспортного средства, то оттуда тоже можно добыть металл.
Из данных устройств, взять меди можно не так много, но зато данные приборы широко встречаются.
Где искать?
Чтобы не терять время на поиски, нужно заранее знать, где добыть металл. К таким местам можно отнести:
- Поля. На них часто можно встретить сломанную технику.
- Заброшенные предприятия, где зачастую находится много алюминия и меди.
- Базы по ремонту автомобилей. Найти такое заброшенное место дорогого стоит. Где как не тут искать металлолом. Удобство заключается в том, что все сломанные детали складывают в одно место и порой, всего лишь один болт может вытянуть на килограмм.
- Свалка. Данное место подойдет для тех, кто является новичком и не знает где осуществлять поиск меди, для сдачи. Именно тут можно легко научиться различать виды металлов, чтобы не сдавать в дальнейшем их по одной цене.
- Заброшенный полигон. В таких местах можно с легкостью находить гильзы, мишени и муляжи техники.
Если для поиска выбирается поле, то лучше всего искать металлом весной, чтобы не столкнуться с работниками и не создавать друг другу проблем.
Как правильно собирать цветной лом
Почти все металлоискатели процесс сдачи лома ставят на поток. Для осуществления этого процесса нужно по максимуму оптимизировать свою деятельность. Для этого потребуется:
- Определиться с системой сбора приборов, которые непригодны для дальнейшего использования.
- Позаботиться о доставке собранного металлолома к пункту разборки. Для этого необходим транспортное средство, на котором будет осуществляться транспортировка. Заранее позаботиться о месте, в котором будет находиться весь лом металлов, ведь его будет достаточно много.
- Разработать процесс разборки. Для этого нужно приобрести специальный инструмент, чтобы отделять металл от других материалов и приступить к сортировке.
- Наладить быструю перевозку металла в пункты приема.
Следует также знать, что цены на цветной лом варьируются от времени года. Так как зимний период сложен для добывания металла, то цену дают больше, чем летом. Поэтому будет целесообразнее придержать имеющийся материал до «лучших» времен.
Способ получения меди
Получение меди даже в промышленных условиях очень трудоемкий процесс:
- На начальном этапе металл подвергается дроблению, после чего очищается от примесей других пород. После очистки исходный материал подвергается обжигу, после чего можно получить твердое вещество – огарок, который в свою очередь подвергается плавлению.
- После этой процедуры получают штейн, который содержит до 50% меди.
- Изготовленный штейн обогащают кислородом, продувкой воздухом, и кварцевым флюсом.
- Только после этих процедур можно получить черновую медь, ее подвергают оплавлению и пропускают через кислородный расплав.
- В заключение полученный материал обрабатывают оксидом серы, после чего процентное содержание меди составляет 99,9%.
Каким образом получить высокую цену за металлолом
Каждый искатель лома хочет сдать найденный металлолом по самой выгодной цене для себя. Как уже говорилось выше, можно осуществлять поиск металла летом, а продавать его зимой, когда цены повышают. Но если в приоритете получение прибыли регулярно, то лучше всего искать пункты приема, которые предлагают цены выше, чем у конкурентов. Не стоит также забывать, что стоимость зависит от качества и состава материала, который сдается. Самую высокую цену предлагают за чистую медь.
Добыча меди тесно связана с технологией извлечения металла из руды и производится экономически выгодными способами с учетом специфики месторождения.
Технология производства медных изделий.
Минеральная база для извлечения металла
Сырьем для добычи медной руды являются естественные образования минералов, в которых металлический компонент содержится в количестве, необходимом для экономически выгодной промышленной разработки.
Сырье для добычи медной руды.
Рудные месторождения представлены силикатными, карбонатными, сульфатными соединениями, оксидами, образовавшимися в зоне окисления.
Среди разведанных минералов для промышленной разработки можно выделить:
- халькопирит;
- халькозин;
- борнит;
- куприт;
- самородная медь;
- брошантит;
- азурит;
- кубанит;
- малахит;
- хризотил.
В руде концентрация металла составляет 0,3–5%, а в минералах показатель концентрации составляет 22–100% (самородный металл). Месторождения меди находятся в генетической взаимосвязи с другими ценными компонентами, которые добываются как дополнительные химические элементы к основному процессу.
Среди попутных компонентов встречаются:
- платаноиды;
- серебро;
- золото;
- теллур;
- галлий;
- молибден;
- висмут;
- никель;
- титан;
- цинк.
Руда для извлечения меди содержит мышьяк, сурьму, реже ртуть. В зависимости от вида попутных химических элементов различают типы месторождений, среди которых главное значение имеют:
- медно-никелевый;
- медно-колчеданный;
- медистых песчаников и сланцев;
- медно-порфировый.
Скарновые месторождения металла и кварцево-сульфидные образования имеют подчиненное значение. В перспективе в качестве сырья для промышленного производства металла рассматриваются железомарганцевые конкреции, находящиеся в донных отложениях Мирового океана.
Способы добычи
Как добывают медь на рудных месторождениях? Низкая концентрация металла в породе предусматривает обработку большого количества материала. Для получения единицы массы металла требуется переработать 200 единиц руды.
Медь, добыча которой в основном производится открытым способом, находится на глубине до 1000 м. Глубина открытых разработок достигает 150–300 м, а в отдельных случаях до 600 м. Подземным способом разрабатываются залежи, находящиеся на глубине до 1000 м.
Переработка руды в поисках меди.
Определенные стандарты регламентируют целесообразность углубления разработок с целью извлечения рудного сырья. Это связано с технологией добычи, дополнительными затратами и снижением производительности оборудования, увеличивающими себестоимость сырья.
Поэтому в металлургической отрасли широко используется открытый способ, отличающийся незначительными потерями при разработке. Хотя и здесь есть свои минусы, связанные со складированием пустой породы.
Например, в 2013 году в США на медном карьере Kennecott Utah Copper Bingham Canyon Mine произошел оползень. Глубина карьера Бингем Каньон около 1 км, а диаметр около 4 км. Добыча руды здесь производилась в течение 150 лет.
Доставка сырья к месту переработки осуществлялась автомашинами грузоподъемностью 231 т. Горняки были предупреждены об опасном явлении и были готовы к развитию событий. Стена карьера двигалась со скоростью несколько дюймов в сутки, а предпринятые попытки укрепления не дали желаемого результата.
Условия добычи сырья предполагают использование технологии последовательной разработки с использованием:
- самоходного оборудования;
- ведения работ во время добычи сырья;
- закладки специальными материалами выработанного пространства с целью безопасности дальнейшей разработки.
Каждый технологический процесс предусматривает снижение потерь при разработке месторождений, улучшение показателей по выпуску руды.
При выемке руды слоями обеспечивается полное использование запасов. В условиях глубоких карьеров применяют циклично-поточную технологию, учитывающую особенности залегания руды.
Технология извлечения металла
Для отделения породы, не содержащей ценный компонент, используют метод флотации. Только незначительное количество сырья, содержащего медь в повышенной концентрации, подвергается непосредственной плавке. Выплавка металла предполагает сложный процесс, включающий такие операции:
- обжиг;
- плавка;
- конвертирование;
- рафинирование огневое и электролитическое.
Плавка сырья.
В процессе обжига сырья содержащиеся в нем сульфиды и примеси превращаются в оксиды (пирит превращается в оксид железа). Газы, выделяющиеся при обжиге, содержат оксид серы и используются для производства кислоты.
Оксиды металлов, образованные в результате влияния температурного градиента на породу, при обжиге отделяются в виде шлака. Жидкий продукт, полученный при переплавке, подвергается конвертированию.
Из черновой меди извлекают ценные компоненты и удаляют вредные примеси путем огневого рафинирования и другие металлы путем насыщения жидкой смеси кислородом с последующим разливом в формы. Отливки используются в качестве анода для электролитического способа очистки меди.
Сырье, в котором находятся медь и никель, подвергается обогащению по схеме выборочной флотации с целью получения концентрата металлов. Железомедные руды подвергаются магнитной сепарации.
Руды медистых песчаников и сланцев, жильных пород и самородного металла перерабатываются с целью извлечения медного концентрата. Обогащение производится гравитационным способом.
Метод флотации применяется для смешанных и окисленных руд, но чаще используется химический способ и бактериальное выщелачивание.
Обогащение руды с незначительным содержанием меди могут проводить гидрометаллургическим способом, состоящим в выщелачивании меди серной кислотой. Из полученного в результате процесса раствора выделяют медь и сопутствующие металлы, в том числе драгоценные.
