Hur koppar bryts: metoder, historia och fyndigheter

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-07 21:01

Koppar idag är en ovanligt efterfrågad metall och används flitigt både i vardagen och i industrin. I naturen kan Cu hittas både i rent tillstånd och i form av en malm. Det finns flera sätt att utvinna och få koppar från de ursprungliga bergarterna. Men de används ofta inom industrin. Hur koppar bryts kommer att diskuteras i artikeln.

Lite historia

I vilket område koppar i antiken började brytas och användas av människan för första gången, kunde arkeologer tyvärr inte ta reda på. Det är dock säkert känt att det var denna metall som folk började bearbeta och använda i vardagen allra första.

Koppar har varit känt för människan sedan stenåldern. Några klumpar av denna metall som hittats av arkeologer bär spår av bearbetning med stenyxor. Till en början använde man koppar främst som dekorationer. Samtidigt använde människor i gamla tider uteslutande nuggets av denna metall som de hittade för tillverkning av sådana produkter. Senare lärde sig folk att bearbeta ochkopparh altig malm.

Idén om hur Cu bryts och bearbetas var känd för många folk från antiken. Många bevis har hittats av arkeologer. Efter att människan lärt sig att tillverka legeringar av koppar och zink började bronsåldern. Egentligen myntades namnet "koppar" en gång av de gamla romarna. Sådan metall fördes till detta land huvudsakligen från ön Cypern. Det var därför romarna kallade det aes cyprium.

Hur koppar bröts i antiken

Eftersom den här metallen en gång användes mycket flitigt i mänskligt liv, utvecklades naturligtvis teknikerna för dess utvinning helt perfekt. Våra förfäder fick koppar huvudsakligen från malakitmalmer. En blandning av sådant material och kol placerades i ett lerkärl och placerades i en grop. Därefter sattes massan i grytan i brand. Den resulterande kolmonoxiden reducerade malakit till koppar.

Aktier i naturen

Var kan koppar hittas i naturen idag? För närvarande upptäcks avlagringar av denna populära metall på alla jordens kontinenter. Samtidigt anses Cu-reserver vara praktiskt taget obegränsade. Geologer i vår tid hittar nya fyndigheter av ren koppar, såväl som malmer som innehåller den. Till exempel, 1950 uppgick världsreserverna av denna metall till 90 miljoner ton. År 1970 hade denna siffra redan ökat till 250 miljoner ton och 1998 - upp till 340 miljoner ton. För närvarande tror man att kopparreserverna på planeten är mer än 2,3 miljarder ton.

Insättningar och metoder för utvinning av ren koppar

Som redan nämnts använde människor från början inhemsk Cu i vardagen. Naturligtvis erhålls detsådan ren koppar idag. Nuggets av denna metall bildas i jordskorpan som ett resultat av exogena och endogena processer. Den största kända fyndigheten av inhemsk koppar på planeten ligger för närvarande i USA, i Lake Superior-regionen. I Ryssland förekommer inhemsk koppar i Udokan-fyndigheten, liksom på några andra platser i Transbaikalia. Dessutom är svaret på frågan om var koppar kan brytas i Ryssland i form av nuggets Uralregionen.

I naturen bildas ren metall av denna sort i oxidationszonen av kopparsulfatavlagringar. Vanligtvis innehåller själva kopparklumpar cirka 90-99%. Resten står andra metaller för. I vilket fall som helst fungerar två huvudteknologier som ett svar på frågan om hur inhemsk koppar bryts. Sådana fyndigheter, såväl som malm, utvecklas genom en sluten gruva eller dagbrottsmetod. I det första fallet används sådana tekniska processer som borrning och brytning.

Kopparklumpar kan väga mycket. De största av dem hittades en gång vid Lake Superior i USA. Vikten på dessa nuggets var cirka 500 ton.

Var koppar bryts i Ryssland fick vi reda på. Detta är främst Transbaikalia och Ural. I vårt land påträffades naturligtvis också vid olika tidpunkter mycket stora klumpar av denna metall. Till exempel hittades kopparbitar som vägde upp till flera ton ofta i Mellersta Ural. En av dessa nuggets som väger 860 kg förvaras nu i St. Petersburg, i Museum of the Mining Institute.

Kopparmalmer och deras fyndigheter

För närvarande anses att erhålla Cu är kostnadseffektivt och ändamålsenligt även om det finns i berget till minst 0,3%.

Oftast bryts följande stenar i naturen för att isolera koppar industriellt i naturen idag:

• bornites Cu₅FeS_{4 - sulfidmalmer, annars kallade kopparlila eller brokiga pyriter och innehåller cirka 63,3 % Cu;}

• chalcopyrite CuFeS_{2 - mineraler av hydrotermiskt ursprung;}

• chalcosines Cu_{2S som innehåller mer än 75 % koppar;}

• cuprites Cu_{2O, finns också ofta i inhemska kopparfyndigheter;}

• malakiter, som är kolsyrade koppargröna.

Den största fyndigheten av kopparmalmer i Ryssland ligger i Norilsk. Sådana stenar bryts också i stora mängder på vissa platser i Ural, i Transbaikalia, i Chukotka, i Tuva och på Kolahalvön.

Hur kopparmalmsfyndigheter utvecklas

Olika sorters stenar som innehåller Cu, såväl som nuggets, kan brytas på planeten med två huvudteknologier:

• stängt;
• öppet.

I det första fallet byggs gruvor vid fyndigheten, vars längd kan nå flera kilometer. För att flytta arbetare och utrustning är sådana underjordiska tunnlar utrustade med hissar och järnvägsspår. Stenkrossning i gruvor utförs med hjälp avspeciell borrutrustning med spikar. Insamlingen av kopparmalm och dess lastning för transport till toppen sker med hjälp av hinkar.

Om fyndigheterna inte ligger längre än 400-500 m från jordens yta bryts de med en öppen metod. I detta fall avlägsnas först det övre bergskiktet från fältet med hjälp av explosiva anordningar. Vidare avlägsnas själva kopparmalmen gradvis.

Metoder för att få metall från stenar

Hur koppar bryts, eller snarare, malmer som innehåller den, fick vi alltså reda på. Men hur tar företag sedan emot Cu själv?

Det finns tre huvudsakliga sätt att utvinna koppar från stenar:

• elektrolytisk;
• pyrometallurgisk;
• hydrometallurgisk.

Pyrometallurgisk flotationsmetod

Denna teknik används vanligtvis för att isolera koppar från stenar som innehåller 1,5-2 % Cu. Sådant material berikas med flotationsmetoden. Samtidigt:

• malm mals noggrant till det finaste pulvret;
• bland det resulterande materialet med vatten;
• lägg till speciella flotationsreagenser, som är komplexa organiska ämnen, till massan.

Flotationsreagens täcker små korn av olika kopparföreningar och ger dem en icke-vätbarhet.

Nästa steg:

• ämnen som skapar skum tillsätts i vattnet;
• passera en stark luftström genom fjädringen.

Lätta torra partiklar av kopparföreningar fastnar som ett resultat av luftbubblor och flyter till toppen. Skummet som innehåller dem samlas upp, pressas ur vattnet och torkas noggrant. Som ett resultat erhålls ett koncentrat, från vilket rå Cu sedan isoleras.

Hur koppar bryts ur malm: förädling genom rostning

Flotationsmetoden används ganska ofta inom industrin. Men ibland används rostningsteknik även för att berika kopparmalm. Denna teknik används oftast för malmer som innehåller en stor mängd svavel. I detta fall förvärms materialet till en temperatur på 700-8000 °C. Som ett resultat oxideras sulfider med en minskning av svavelh alten i berget.

I nästa steg smälts den på detta sätt framställda malmen i schaktugnar vid en temperatur av 14 500 °C. I slutändan, när du använder denna teknik, erhålls en matt - en legering av koppar och järn. Vidare förbättras denna anslutning genom att blåsa in omvandlare. Som ett resultat går järnoxid till slagg och svavel till SO4.

Producera ren koppar: elektrolys

När man använder flotation och rostningsmetoder erhålls blisterkoppar. I själva verket innehåller ett sådant material cirka 91% Cu. För att få renare koppar raffineras grov koppar ytterligare.

I det här fallet gjuts först tjocka anodplattor av primär koppar. Nästa:

• plocka upp en lösning av kopparsulfat i badet;
• hänger i badrummetanodplattor;
• tunna skivor av ren koppar används som katoder.

Under elektrolysreaktionen löses koppar på anoderna och fälls ut på katoderna. Kopparjoner rör sig mot katoden, tar elektroner från den och passerar in i Cu+2+2e-atomer?>Cu.

Föroreningar i blisterkoppar kan bete sig annorlunda när de raffineras. Zink, kadmium, järn löser sig på anoden, men sätter sig inte på katoden. Faktum är att i serien av elektrokemisk spänning ligger de till vänster om koppar, det vill säga de har fler negativa potentialer.

Kopparsulfat erhålls genom långsam oxidation av sulfidmalm med syre till kopparsulfat CuS + 2O₂ > CuSO_{4. S altet lakas sedan ut med vatten.}

Hydrometallurgisk metod

I det här fallet används svavelsyra för att laka och berika koppar. Som ett resultat av reaktionen med denna teknik erhålls en lösning mättad med Cu och andra metaller. Koppar isoleras sedan från den. Med hjälp av denna teknik, förutom blisterkoppar, kan andra metaller, inklusive ädelmetaller, erhållas. I vilket fall som helst används denna teknik oftast för att extrahera Cu från bergarter som inte är alltför rika på det (mindre än 0,5%).

koppar hemma

Separation av denna metall från malmer som är mättade med den är därför relativt enkelt tekniskt sett. En del är därför intresserade av hur man bryter koppar hemma. Få denna metall från malm, lera, etc. med dina egna händer, utantillgången på specialutrustning kommer dock att vara mycket svår.

En del är till exempel intresserade av hur man utvinner koppar ur lera med sina egna händer. I naturen finns det faktiskt avlagringar av detta material, som också är rikt på Cu. Men tyvärr finns det inga kända beprövade tekniker för att få koppar från lera hemma.

Med dina egna händer kan denna metall hemma försöka isoleras, kanske, bara från kopparsulfat. För att göra detta måste den senare först lösas i vatten. Därefter behöver du bara placera något järnföremål i den resulterande blandningen. Efter en tid kommer den senare - som ett resultat av substitutionsreaktionen - att täckas med en kopparbeläggning, som sedan enkelt kan rengöras bort.