Πού να εξορύξετε θόριο στον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο 3.3 5. Το μετάλλευμα χαλκού είναι μια φυσική πρώτη ύλη για την εξόρυξη χαλκού

Το ερώτημα: πού να βρεθεί μετάλλευμα χαλκού ανησυχεί πολλούς γεωλόγους, αλλά λίγοι άνθρωποι γνωρίζουν ότι οι αρχαιολόγοι μπορούν να πουν αρκετά ενδιαφέροντα πράγματα για αυτό και τα ευρήματά τους μερικές φορές είναι πιο ενδιαφέροντα από τις γεωλογικές έρευνες. Έτσι στο Τσελιάμπινσκ συνόψισαν τα αποτελέσματα της αρχαιολογικής έρευνας που διεξήχθη στην περιοχή Τσελιάμπινσκ - την περιοχή Βαρένσκι. Στην έρευνα συμμετείχε κοινή ομάδα αρχαιολόγων, στην οποία συμμετείχαν εκπρόσωποι από το Σέφιλντ (Μ. Βρετανία) και το Πίτσμπουργκ (ΗΠΑ), καθώς και ειδικοί - φοιτητές αρχαιολόγων από το Κρατικό Παιδαγωγικό Πανεπιστήμιο του Τσελιάμπινσκ. Αυτοί οι νεαροί αρχαιολόγοι εξερευνούσαν έναν από τους πιο γνωστούς οικισμούς της Εποχής του Χαλκού στην περιοχή. Ο οικισμός αυτός ονομάζεται «Στόμα». Εξερευνήθηκαν επίσης άλλα πολιτιστικά μνημεία που ανήκουν στην κοιλάδα του ποταμού Nizhny Toguzak. Πολιτεία Τσελιάμπινσκ Παιδαγωγικό Πανεπιστήμιοενδιαφέρεται για αυτό το αρχαιολογικό μνημείο εδώ και αρκετό καιρό.

Έχει μελετηθεί από το 1984, αυτή η διαδικασία διευθύνεται μόνιμα από έναν καθηγητή πανεπιστημίου - τον Nikolai Vinogradov. Κατά τις ανασκαφές ανακαλύφθηκε ένας μεγάλος οικισμός με ισχυρές οχυρώσεις, στον οποίο μπορούσε κανείς να βρει ένας μεγάλος αριθμός απόαντικείμενα κατασκευασμένα από μέταλλο. Όπως έδειξε η έρευνα του οικισμού, περίπου τριάντα μεταλλουργικοί κλίβανοι εντοπίστηκαν σε 26 δωμάτια που βρήκαν οι ερευνητές. Θα μπορούσε να σημαίνει μόνο ένα πράγμα, γιατί ντόπιοι κάτοικοιτα μεταλλικά προϊόντα ήταν αναπόσπαστο μέρος της ζωής τους. Αλλά μέχρι σήμερα δεν ήταν σαφές πού βρισκόταν το κοίτασμα μεταλλεύματος, το οποίο χρησιμοποιήθηκε για τη τήξη. Επίσης, δεν βρέθηκαν σημεία όπου έγινε η πρωτογενής επανατήξη αυτού του μετάλλου. Επικεφαλής doctoroff.ru Ιατρική πύλη

Για να βοηθήσουν τους συναδέλφους τους να βρουν τα κομμάτια του παζλ που λείπουν, συνάδελφοι από το Σέφιλντ και το Πίτσμπουργκ έφτασαν στην τοποθεσία οπλισμένοι με εργαλεία τελευταίας τεχνολογίας για να πραγματοποιήσουν την απαραίτητη έρευνα στη γεωχημεία και τη γεωφυσική. Ήταν απαραίτητο να γίνει έλεγχος χημική σύνθεσηεδάφη που αποτελούν το πολιτιστικό στρώμα με τέτοιο τρόπο ώστε να μην τα βλάπτουν χωρίς να τα εκθέτουν σε καταστροφή. Χάρη σε αυτές τις σύγχρονες συσκευές, τα μέλη της αποστολής κατάφεραν ακόμη να βρουν ορυχεία χαλκού, τα οποία βρίσκονταν σε μικρή απόσταση από τον οικισμό - σε απόσταση 1-5 χιλιομέτρων από τις οχυρώσεις. Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτά μπορεί να είναι τα υπολείμματα των ίδιων ορυχείων όπου εξορύσσονταν μετάλλευμα. Όμως, ενώ δεν υπάρχουν πρόσθετες αποδείξεις ότι αυτές οι υποθέσεις είναι αληθινές, επομένως, δεν μπορεί να υποτεθεί με βεβαιότητα ότι αυτό είναι αλήθεια, πράγμα που σημαίνει ότι θα απαιτηθεί πρόσθετη έρευνα. Αυτό θα κάνουν οι μαθητές και οι ηγέτες τους την επόμενη χρονιά. Υπάρχουν ήδη προκαταρκτικές συμφωνίες για τη συνέχιση των κοινών εργασιών.

Το μετάλλευμα χαλκού είναι φυσικό ορυκτό, που αποτελείται από διάφορα χημικά στοιχεία. Τα σκευάσματα που είναι ωφέλιμα για επεξεργασία θα πρέπει να περιλαμβάνουν 0,5-1% του κύριου συστατικού. Αλλα σημαντικό στοιχείοΤο μετάλλευμα θεωρείται νικέλιο.

Καταθέσεις στον παγκόσμιο χάρτη

Τα μεγαλύτερα αποθέματα μεταλλεύματος βρίσκονται στη Χιλή - το 34% του κόσμου. Οι ΗΠΑ και το Περού περιέχουν το 9% των απολιθωμάτων. Η Ανατολική Σιβηρία, τα Ουράλια και η χερσόνησος Κόλα αντιπροσωπεύουν το 5% των κοιτασμάτων.

Τα κοιτάσματα χαλκού στον κόσμο βρίσκονται στο αφρικανική ήπειρος, V νότια Αμερική, Καναδάς, Αυστραλία. Από ΕΥΡΩΠΑΙΚΕΣ ΧΩΡΕΣΗ Πολωνία είναι η πλουσιότερη σε αυτά. Οι καταθέσεις είναι γνωστές στην Κίνα και τη Μογγολία.

Οι αποθέσεις πορφύριου και φλεβών βρίσκονται στη ζώνη του Δυτικού Ειρηνικού, στις περιοχές της Μεσογείου. Τους κατέχει το Καζακστάν, η Αρμενία, το Ουζμπεκιστάν.

Ποικιλίες μεταλλευμάτων χαλκού

Ταξινόμηση μεταλλεύματος κατά γενετικά και γεωλογικά χαρακτηριστικά:

• στρωματοειδής - αυτοί είναι ψαμμίτες και σχιστόλιθοι.
• πυρίτης - χαλκός φλέβας και ψήγματα.
• υδροθερμική - ονομάζεται μορφή χαλκού από πορφυρίτη.
• πετρώματα skarn?
• πυριγενές - αυτό το μετάλλευμα περιέχει νικέλιο.
• ανθρακικό - έχουν σύνθεση σιδήρου-χαλκού και ανθρακίτη.

Φυσικά ορυκτά που περιέχουν χαλκό

Θειούχο μετάλλευμα, η σύνθεσή του προσδιορίζεται από την έκφραση Cu5FeS4. Υπάρχουν δύο πολυμορφικά είδη - χαμηλής θερμοκρασίας και υψηλής θερμοκρασίας. Το σημείο τήξης του οποίου, αντίστοιχα, είναι μικρότερο ή μεγαλύτερο από 228 μοίρες.

Υπάρχει ένα πρώιμο ασταθές σουλφίδιο, καταστρέφεται εύκολα από το νερό και τον άνεμο. Ο άλλος τύπος είναι ενδογενής, έχει μεταβλητή χημική σύσταση λόγω ακαθαρσιών τέτοιων στοιχείων όπως ο γαλήνιος, ο πυρίτης, ο χαλκοκίτης, ο χαλκοπυρίτης. Ο βορνίτης ονομάζεται ετερόκλητος πυρίτης. Τα χαρακτηριστικά αυτών των ορυκτών εξαρτώνται από την προέλευσή τους.

Ο τύπος CuFeS2 καθορίζει τη σύνθεσή του. Γνωστός ως πυρίτης χαλκού. Αναφέρεται σε πολυμεταλλικό. Μπορεί να υπάρχουν ως skarns και ορεινά greisens.

Περιέχει 79,8% χαλκό και 20,2%. Πολύ όμορφη, η επιφάνεια του καθρέφτη έχει μια γκριζωπή απόχρωση, μερικές φορές μαύρη.

Υπάρχουν σπάνια απολιθώματα που περιέχουν στοιχεία χαλκού:

• χαλκός (Cu2O), ένα οξείδιο, που παρατηρείται μεταξύ των αποθέσεων μαλαχίτη και ψήγματος.
• covelline, περιέχει 66,5% του κύριου στοιχείου και θείο. Βρέθηκε για πρώτη φορά στην περιοχή του Βεζούβιου. Παράγεται στις ΗΠΑ, Ελλάδα, Χιλή.
• μαλαχίτης. Μια πέτρα που χρησιμοποιείται για διάφορες χειροτεχνίες. πολυμεταλλικό μετάλλευμα. Το Nizhny Tagil είναι ένας τόπος μεγάλων κοιτασμάτων αυτού του ορυκτού.
• αζουρίτης Αυτό είναι το γαλάζιο, μια μπλε πέτρα. Οι κύριοι τόποι παραγωγής του είναι η Αφρική, η Αυστραλία, η Αγγλία, οι βαλκανικές χώρες. Εμφανίζεται κοντά σε κοιτάσματα θειούχου.

Οι μορφές χαλκού πορφυρίτη περιλαμβάνουν μολυβδαίνιο, χρυσό, χαλκοπυρίτη, πυρίτη. Βρίσκονται στις καταθέσεις των φτωχών βράχους. Έχουν τη μορφή φλεβικών εγκλεισμάτων του τύπου stockwork.

Μέθοδοι εξόρυξης ορυκτών

Ανάλογα με το βάθος εμφάνισης, το μετάλλευμα εξορύσσεται με ανοικτή ή κλειστή μέθοδο. Υπάρχουν πρότυπα που καθορίζουν τη σκοπιμότητα του βάθους εκσκαφής των στρωμάτων εδάφους, τη χρήση τεχνολογιών που μειώνουν το κόστος τους.

Η τεχνολογία εργασίας περιλαμβάνει τα ακόλουθα:

• τη χρήση αυτοκινούμενου εξοπλισμού·
• παραγωγή απευθείας εξόρυξη μεταλλεύματος.
• γεμίζοντας τα κενά με υλικά για να γίνει ασφαλής η περαιτέρω εργασία.

Όταν τα απολιθώματα επιλέγονται σε στρώματα, αυτό τους παρέχει τα περισσότερα πλήρη χρήση. Για λατομεία μεγάλου βάθους, η τεχνολογία κυκλικής εν σειρά εργασιών είναι κατάλληλη, εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά της εμφάνισης στρωμάτων.

Όταν εμφανίζονται στρώματα σε βάθος 500 έως 1000 m και μεγαλύτερο, είναι βολικό κλειστό τρόποεξόρυξη χαλκού. Αυτό απαιτεί μηχανισμούς δόνησης, συνεχή εκσκαφή του βράχου και παράδοσή του στην επιφάνεια. Τα κενά που σχηματίζονται υπόγεια γεμίζονται· για αυτό, χρησιμοποιούνται σωλήνες επενδεδυμένοι με καουτσούκ ή ρητίνη βασάλτη.

Είναι οικονομικά συμφέρουσα η εγκατάσταση της βιομηχανίας επεξεργασίας ορυκτών σε κοντινή απόσταση από τους τόπους εξόρυξής τους. Είναι επίσης απαραίτητο να κατασκευαστούν μονάδες για τη διάθεση των απορριμμάτων μετά την επεξεργασία. Αυτό μπορεί να βοηθήσει στον εντοπισμό διαφορετικών χρήσιμα προϊόντα. Για παράδειγμα, η επεξεργασία του διοξειδίου του θείου καθιστά δυνατή τη λήψη χρήσιμων λιπασμάτων που περιέχουν θείο.

Τεχνολογίες παραγωγής

Το εξορυσσόμενο μετάλλευμα έχει χαμηλή συγκέντρωση χαλκού. Για την απόκτηση ενός τόνου μετάλλου, κατά μέσο όρο, θα χρειαστούν 200 τόνοι μεταλλεύματος. Για την εξαγωγή του, η σύγχρονη μεταλλουργική βιομηχανία χρησιμοποιεί τις ακόλουθες τεχνολογίες:

• υδρομεταλλουργική;
• πυρομεταλλουργική;
• ηλεκτρόλυση.

Η πυρομεταλλουργική μέθοδος εμπλουτισμού πετρωμάτων χρησιμοποιεί χαλκοπυρίτη για επεξεργασία. Αυτή η κοινή τεχνολογία χρησιμοποιεί δύο στάδια εργασίας. Το πρώτο είναι το οξειδωτικό καβούρδισμα, η λεγόμενη επίπλευση. Το προκύπτον ακατέργαστο συμπύκνωμα περιέχει 10–35% καθαρή ουσία. Στη συνέχεια ο χαλκός καθαρίζεται και προστίθεται βιτριόλη στο διάλυμα. Ως αποτέλεσμα, απομονώνεται σχεδόν εκατό τοις εκατό καθαρότητα.

Με την υδρομεταλλουργική μέθοδο εκπλύνεται το μέταλλο και στη συνέχεια προστίθεται θειικό οξύ. Ως αποτέλεσμα, λαμβάνεται ένα διάλυμα στο οποίο απελευθερώνεται χαλκός και διάφορα μέταλλα, τα οποία μπορεί να είναι πολύτιμα. Αυτή η τεχνολογία εφαρμόζεται στην παραγωγή χαλκού από φτωχές ράτσες.

Για οξειδωτική καβούρδισμα ορυκτών με υψηλή περιεκτικότητα σε θείο, το μετάλλευμα θερμαίνεται στους 700-8000 βαθμούς, ενώ η ποσότητα του θείου μειώνεται στο μισό. Αποδεικνύεται ένα κράμα θειούχων. Το πλαϊνό φύσημα στο convector σάς επιτρέπει να λαμβάνετε blister copper 91%. Για μεγαλύτερη καθαρότητα του μετάλλου, λαμβάνει χώρα ηλεκτρολυτική διύλιση και λαμβάνεται μια σύνθεση 99%.

Στη βιομηχανία, αυτό το στοιχείο στην καθαρή του μορφή πρακτικά δεν χρησιμοποιείται. Τα πιο διάσημα κράματα είναι:

• ορείχαλκος - κράμα με ψευδάργυρο?
• χάλκινο - με κασσίτερο?
• διάφορα babbits - ένα κράμα με μόλυβδο.
• χαλκονικέλιο - νικέλιο προστίθεται στη σύνθεση.
• duralumin - σύνδεση με αλουμίνιο.
• κράματα κοσμημάτων, όπου προστίθεται χρυσός σε διάφορα ποσοστά.

Τομείς χρήσης

Ένας τομέας εφαρμογής είναι η ηλεκτρική βιομηχανία. Τα καλώδια και τα ηλεκτρικά καλώδια περιλαμβάνουν καθαρά μεταλλικά νήματα, τα οποία αυξάνουν την ηλεκτρική τους αγωγιμότητα. Τα κράματα με νικέλιο είναι κατάλληλα για την κατασκευή οργάνων, οι ενώσεις με βολφράμιο είναι νήματα σε λαμπτήρες.

Ο ορείχαλκος χρησιμοποιείται στις βιομηχανίες τροφίμων και χημικών. ΣΕ γεωργίαο χαλκός χρησιμοποιείται ως λίπασμα. Ο θειικός χαλκός είναι γνωστός στους κηπουρούς· τα φυτά υποβάλλονται σε επεξεργασία με αυτόν για προστασία από ασθένειες και παράσιτα.

Στην κατασκευή, τέτοια κράματα είναι απλά αναντικατάστατα. Το κάλυμμα της οροφής με την πατίνα που σχηματίζεται πάνω του έχει ομορφη ΘΕΑκαι πολύ ανθεκτικό.

Η ιατρική βιομηχανία δεν μπορεί χωρίς αυτό το χημικό στοιχείο. Χρησιμοποιείται ευρέως σε φάρμακα.

Στη μηχανολογία, τα ρουλεμάν, οι εναλλάκτες θερμότητας και διάφορα δομικά στοιχεία μηχανισμών κατασκευάζονται από μπρούτζο. Το μέταλλο χρησιμοποιείται στη μεταλλουργία σκόνης για την κατασκευή εξαρτημάτων τριβής.

παγκόσμια αποθέματα

Ο χαλκός είναι ένα μη σιδηρούχο μέταλλο που καταναλώνεται από πολλές βιομηχανίες. Το πιο κερδοφόρο μετάλλευμα για παραγωγή είναι ο βορνίτης. Αυτό οφείλεται στην υψηλή περιεκτικότητά του και στις μεγάλες αποθέσεις στα έντερα του κόσμου. Πετρώματα που περιέχουν 0,5-1% χαλκό είναι κατάλληλα για εξόρυξη χαλκού. Τα πιο κοινά μεταλλεύματα με πρόσθετα νικελίου. Αποτελούν το 90% όλων των ορυκτών που φέρουν χαλκό που είναι οικονομικά ωφέλιμα για τη βιομηχανία εξόρυξης.

Τα μεγαλύτερα κοιτάσματα χαλκού βρίσκονται στη Χιλή - το 34% όλων των παγκόσμιων αποθεμάτων, που είναι 140 εκατομμύρια τόνοι.

Οι πολιτείες με τα μεγαλύτερα αποθέματα στον κόσμο είναι: οι ΗΠΑ - 35 εκατομμύρια τόνοι, η Ινδονησία - 35, το Περού - 30, η Αυστραλία - 24, η Κίνα - 26, η Ρωσία - 20.

Τα παγκόσμια αποθέματα μεταλλευμάτων που φέρουν χαλκό υπολογίζονται σε 467 εκατομμύρια τόνους. Οι γεωλόγοι λένε ότι υπάρχουν περίπου 5 δισεκατομμύρια τόνοι κοιτασμάτων τέτοιου μεταλλεύματος στους ωκεανούς του κόσμου.

Το πιο κοινό μετάλλευμα χαλκού στον πλανήτη μας είναι ο βορνίτης. Αλλά εκτός από αυτό, ο χαλκός εξορύσσεται επίσης από άλλα μεταλλεύματα, τα οποία θα συζητήσουμε στο πλαίσιο αυτού του άρθρου.

1

Με το μετάλλευμα αυτό εννοούνται οι συσσωρεύσεις ορυκτών στα οποία υπάρχει χαλκός σε τέτοιες ποσότητες που θεωρούνται κατάλληλες για την επεξεργασία του για βιομηχανικούς σκοπούς. Ο γενικά αποδεκτός δείκτης του εύλογου της ανάπτυξης ενός κοιτάσματος θεωρείται η κατάσταση όταν οι συσσωρεύσεις χαλκού σε αυτό είναι τουλάχιστον 0,5–1%.

Ταυτόχρονα, περίπου το 90% των αποθεμάτων αυτού του μετάλλου στη γη βρίσκεται σε μεταλλεύματα που περιέχουν όχι μόνο χαλκό, αλλά και άλλα μέταλλα (για παράδειγμα, νικέλιο).

Η μεγάλης κλίμακας εξόρυξη χαλκού στη Ρωσία πραγματοποιείται σε Ανατολική Σιβηρία, στα Ουράλια και τη χερσόνησο Κόλα. Τα μεγαλύτερα κοιτάσματα αυτού του μετάλλου υπάρχουν στη Χιλή (σύμφωνα με τους ειδικούς - περίπου 190 εκατομμύρια τόνοι). Άλλες χώρες που εμπλέκονται στην ανάπτυξη τέτοιων μεταλλευμάτων περιλαμβάνουν τις ΗΠΑ, τη Ζάμπια, το Καζακστάν, την Πολωνία, τον Καναδά, το Ζαΐρ, την Αρμενία, το Κονγκό, το Περού, το Ουζμπεκιστάν. Συνολικά, τα συνολικά αποθέματα χαλκού του πλανήτη σε εξερευνημένα κοιτάσματα είναι περίπου 680 εκατομμύρια τόνοι.

Όλα τα κοιτάσματα χαλκού χωρίζονται συνήθως σε έξι γενετικές ομάδες και εννέα βιομηχανικούς γεωλογικούς τύπους:

• στρωματοειδής ομάδα (σχιστόλιθοι χαλκού και ψαμμίτες).
• πυρίτης (φυσικός χαλκός, φλέβας και χαλκό-πυρίτης)·
• υδροθερμικά (πορφυρικά μεταλλεύματα χαλκού).
• μαγματικό (μεταλλεύμα χαλκού-νικελίου).
• skarn;
• ανθρακικό (τύπου σιδήρου-χαλκού και ανθρακίτη).

Στη χώρα μας, η κύρια εξόρυξη χαλκού πραγματοποιείται σε χαλκό σχιστόλιθο και ψαμμίτη, από χαλκόπυρίτη, χαλκονικέλιο και χαλκοπορφυρίτη.

2

Στη φύση, ο χαλκός βρίσκεται σπάνια στη φυσική του μορφή. Τις περισσότερες φορές, «κρύβεται» σε διάφορες ενώσεις. Τα πιο γνωστά από αυτά είναι τα ακόλουθα:

3

Άλλα ορυκτά χαλκού είναι πολύ λιγότερο κοινά, μεταξύ των οποίων είναι τα ακόλουθα:

4

Αυτό το μέταλλο, του οποίου τα χαρακτηριστικά (για παράδειγμα, υψηλά) οδήγησαν στην ευρεία ζήτησή του) λαμβάνεται από τα ορυκτά και τα μεταλλεύματα που περιγράφουμε από εμάς με τρεις τρόπους - υδρομεταλλουργικό, πυρομεταλλουργικό και ηλεκτρόλυση. Η πιο κοινή είναι η πυρομεταλλουργική τεχνολογία, η οποία χρησιμοποιεί το ορυκτό χαλκοπυρίτη ως πρώτη ύλη. Γενικό σχήμαΗ πυρομεταλλουργική διαδικασία περιλαμβάνει διάφορες λειτουργίες. Το πρώτο από αυτά είναι ο εμπλουτισμός του μεταλλεύματος χαλκού με οξειδωτική καβούρδισμα ή επίπλευση.

Η μέθοδος επίπλευσης βασίζεται στη διαφορά στα διαβρέξιμα απόβλητα πετρώματα και σωματίδια που περιέχουν χαλκό. Εξαιτίας αυτού, ορισμένα ορυκτά στοιχεία κολλάνε (επιλεκτικά) στις φυσαλίδες αέρα και μεταφέρονται από αυτές στην επιφάνεια. Μια τόσο απλή τεχνολογία καθιστά δυνατή τη λήψη ενός συμπυκνώματος σε σκόνη, στο οποίο η περιεκτικότητα σε χαλκό κυμαίνεται από 10 έως 35 τοις εκατό.

Το οξειδωτικό καβούρδισμα (μην το συγχέετε με) χρησιμοποιείται συχνότερα όταν η αρχική πρώτη ύλη περιέχει θείο σε μεγάλες ποσότητες. Σε αυτή την περίπτωση, το μετάλλευμα θερμαίνεται σε θερμοκρασία 700-800 βαθμών, γεγονός που οδηγεί στην οξείδωση των σουλφιδίων και στη μείωση της περιεκτικότητας σε θείο κατά 2 φορές. Μετά από αυτό, η τήξη πραγματοποιείται για ματ (κράμα με σουλφίδια σιδήρου και χαλκού που λαμβάνονται σε κλιβάνους αντήχησης ή άξονα) σε θερμοκρασία 1450 μοιρών.

Ο χαλκός ματς, ο οποίος λαμβάνεται μετά από όλες αυτές τις εργασίες, διοχετεύεται σε οριζόντιους μετατροπείς χωρίς να παρέχει πρόσθετο καύσιμο ( χημικές αντιδράσειςπαρέχουν την απαραίτητη θερμότητα για τη διαδικασία) με πλευρική έκρηξη για την οξείδωση του σιδήρου και των σουλφιδίων. Το προκύπτον θείο μετατρέπεται σε SO2 και τα οξείδια σε σκωρία.

Ως αποτέλεσμα, ο λεγόμενος μαύρος χαλκός βγαίνει από τον μετατροπέα, στον οποίο η περιεκτικότητα σε μέταλλο είναι περίπου 91%. Στη συνέχεια, υποβάλλεται σε καθαρισμό με διύλιση με φωτιά (αφαίρεση περιττών ακαθαρσιών) και οξινισμένο διάλυμα βιτριόλης (χαλκός). Αυτός ο καθαρισμός ονομάζεται ηλεκτρολυτικός, μετά τον οποίο η περιεκτικότητα σε χαλκό φτάνει το 99,9%.

Με την υδρομεταλλουργική μέθοδο παραγωγής χαλκού, λαμβάνεται με έκπλυση του μετάλλου με θειικό οξύ (πολύ ασθενές διάλυμα) και διαχωρισμό του χαλκού από το προκύπτον διάλυμα, καθώς και άλλα πολύτιμα μέταλλα. Αυτή η τεχνική συνιστάται για εργασία με μεταλλεύματα χαμηλής ποιότητας.

Ο χαλκός, ο οποίος χρησιμοποιείται ενεργά σε όλες σχεδόν τις βιομηχανίες, εξάγεται από διάφορα μεταλλεύματα, το πιο κοινό από τα οποία είναι ο βορνίτης. Η δημοτικότητα αυτού του μεταλλεύματος χαλκού εξηγείται όχι μόνο από την υψηλή περιεκτικότητα σε χαλκό στη σύνθεσή του, αλλά και από τα σημαντικά αποθέματα βορνίτη στα έγκατα του πλανήτη μας.

Κοιτάσματα μεταλλευμάτων χαλκού

μεταλλεύματα χαλκού- πρόκειται για συσσώρευση ορυκτών, τα οποία, εκτός από τον χαλκό, περιέχουν και άλλα στοιχεία που σχηματίζουν τις ιδιότητές τους, ιδίως το νικέλιο. Η κατηγορία των μεταλλευμάτων χαλκού περιλαμβάνει εκείνους τους τύπους μεταλλευμάτων στα οποία το μέταλλο αυτό περιέχει τέτοια ποσότητα που είναι οικονομικά εφικτή η εξόρυξή του με βιομηχανικές μεθόδους. Τέτοιες συνθήκες ικανοποιούνται από μεταλλεύματα, η περιεκτικότητα σε χαλκό των οποίων κυμαίνεται από 0,5–1%. Ο πλανήτης μας έχει απόθεμα χαλκοφόρων πόρων, το μεγαλύτερο μέρος των οποίων (90%) είναι μεταλλεύματα χαλκού-νικελίου.

Τα περισσότερα από τα αποθέματα μεταλλεύματος χαλκού στη Ρωσία βρίσκονται στην Ανατολική Σιβηρία, στη χερσόνησο Κόλα, στην περιοχή των Ουραλίων. Η Χιλή βρίσκεται στη λίστα των ηγετών όσον αφορά τα συνολικά αποθέματα τέτοιων μεταλλευμάτων, τα κοιτάσματα αναπτύσσονται επίσης στις ακόλουθες χώρες: ΗΠΑ (πορφυρικά μεταλλεύματα), Καζακστάν, Ζάμπια, Πολωνία, Καναδάς, Αρμενία, Ζαΐρ, Περού (πορφυρικά μεταλλεύματα) , Κονγκό, Ουζμπεκιστάν. Οι ειδικοί έχουν υπολογίσει ότι τα μεγάλα κοιτάσματα χαλκού όλων των χωρών περιέχουν περίπου 680 εκατομμύρια τόνους συνολικά. Φυσικά, το ζήτημα του πώς εξορύσσεται ο χαλκός σε διάφορες χώρες πρέπει να εξεταστεί χωριστά.

Όλα τα κοιτάσματα μεταλλευμάτων χαλκού χωρίζονται σε διάφορες κατηγορίες που διαφέρουν ως προς τα γενετικά και βιομηχανικά-γεωλογικά χαρακτηριστικά:

• στρωματοειδής ομάδα που αντιπροσωπεύεται από σχιστόλιθους χαλκού και ψαμμίτες.
• μεταλλεύματα τύπου πυρίτη, τα οποία περιλαμβάνουν αυτοφυή και γάγγειο χαλκό.
• υδροθερμικά, συμπεριλαμβανομένων των μεταλλευμάτων που ονομάζονται χαλκός πορφυρίτης·
• πυριγενή, τα οποία αντιπροσωπεύονται από τα πιο κοινά μεταλλεύματα του τύπου χαλκού-νικελίου.
• Μεταλλεύματα τύπου skarn.
• ανθρακικό, που αντιπροσωπεύεται από μεταλλεύματα σιδήρου-χαλκού και ανθρακικού τύπου.

Στη Ρωσία, πραγματοποιείται κυρίως σε κοιτάσματα τύπου σχιστόλιθου και άμμου, στα οποία το μετάλλευμα περιέχεται σε μορφές χαλκού-πυρίτη, χαλκού-νικελίου και χαλκού-πορφυρίτη.

Φυσικές ενώσεις με περιεκτικότητα σε χαλκό

Ο καθαρός χαλκός, που είναι τα ψήγματα του, υπάρχει στη φύση σε πολύ μικρές ποσότητες. Βασικά, ο χαλκός υπάρχει στη φύση με τη μορφή διαφόρων ενώσεων, οι πιο κοινές από τις οποίες είναι οι ακόλουθες.

• Ο βορνίτης είναι ένα ορυκτό που πήρε το όνομά του προς τιμήν του Τσέχου επιστήμονα I. Born. Αυτό είναι ένα θειούχο μετάλλευμα, η χημική σύνθεση του οποίου χαρακτηρίζεται από τον τύπο του - Cu5FeS4. Ο βορνίτης έχει άλλα ονόματα: ετερόκλητος πυρίτης, μοβ χαλκού. Στη φύση, αυτό το μετάλλευμα παρουσιάζεται σε δύο πολυμορφικούς τύπους: χαμηλής θερμοκρασίας τετραγωνικό-σκαλονοεδρικό (θερμοκρασία μικρότερη από 228 μοίρες) και κυβικό-εξαοκταεδρικό υψηλής θερμοκρασίας (πάνω από 228 μοίρες). Αυτό το ορυκτό μπορεί να έχει διαφορετικούς τύπους και ανάλογα με την προέλευσή του. Έτσι, ο εξωγενής βορνίτης είναι ένα δευτερογενές πρώιμο σουλφίδιο, το οποίο είναι πολύ ασταθές και καταστρέφεται εύκολα κατά τη διάρκεια των καιρικών συνθηκών. Ο δεύτερος τύπος - ο ενδογενής βορνίτης - χαρακτηρίζεται από τη μεταβλητότητα της χημικής σύνθεσης, η οποία μπορεί να περιέχει χαλκοκίτη, γαλένα, φαλερίτη, πυρίτη και χαλκοπυρίτη. Θεωρητικά, τα ορυκτά αυτών των τύπων μπορούν να περιλαμβάνουν στη σύνθεσή τους από 25,5% θείο, περισσότερο από 11,2% σίδηρο και περισσότερο από 63,3% χαλκό, αλλά στην πράξη αυτή η περιεκτικότητα σε αυτά τα στοιχεία δεν διατηρείται ποτέ.
• Ο χαλκοπυρίτης είναι ένα ορυκτό του οποίου η χημική σύσταση χαρακτηρίζεται από τον τύπο CuFeS2. Ο χαλκοπυρίτης, που είναι υδροθερμικής προέλευσης, παλαιότερα ονομαζόταν χαλκόπυρίτης. Μαζί με τον φαληρίτη και τον γαληνό, συγκαταλέγεται στην κατηγορία των πολυμεταλλικών μεταλλευμάτων. Αυτό το ορυκτό, το οποίο, εκτός από χαλκό, περιέχει σίδηρο και θείο στη σύνθεσή του, σχηματίζεται ως αποτέλεσμα μεταμορφωτικών διεργασιών και μπορεί να υπάρχει σε δύο τύπους μεταλλευμάτων χαλκού: επαφής-μετασωματικού τύπου (skarns) και ορεινού μετασωματικού (greisens). .
• Η χαλκοζίνη είναι ένα θειούχο μετάλλευμα του οποίου η χημική σύνθεση χαρακτηρίζεται από τον τύπο Cu2S. Τέτοιο μετάλλευμα περιέχει στη σύνθεσή του σημαντική ποσότητα χαλκού (79,8%) και θείου (20,2%). Αυτό το μετάλλευμα αναφέρεται συχνά ως "γυαλάδα χαλκού" επειδή η επιφάνειά του μοιάζει με ένα αστραφτερό μέταλλο που κυμαίνεται από γκρι μολύβδου έως εντελώς μαύρο. Στα μεταλλεύματα που περιέχουν χαλκό, ο χαλκοκίτης εμφανίζεται ως πυκνά ή λεπτόκοκκα εγκλείσματα.

Στη φύση, υπάρχουν και πιο σπάνια ορυκτά που περιέχουν χαλκό στη σύνθεσή τους.

• Ο χαλκός (Cu2O), που ανήκει στα ορυκτά της ομάδας των οξειδίων, μπορεί να βρεθεί συχνά σε μέρη όπου υπάρχει μαλαχίτης και αυτοφυής χαλκός.
• Το Covellin είναι ένα θειούχο πέτρωμα που σχηματίζεται μετασωματικά. Για πρώτη φορά αυτό το ορυκτό, η περιεκτικότητα σε χαλκό του οποίου είναι 66,5%, ανακαλύφθηκε στις αρχές του προηγουμένου αιώνα στην περιοχή του Βεζούβιου. Τώρα το covellin εξορύσσεται ενεργά σε καταθέσεις σε χώρες όπως οι ΗΠΑ, η Σερβία, η Ιταλία, η Χιλή.
• Ο μαλαχίτης είναι ένα ορυκτό γνωστό σε όλους ως καλλωπιστική πέτρα. Σίγουρα όλοι έχουν δει προϊόντα από αυτό το όμορφο ορυκτό στη φωτογραφία ή ακόμα και τα έχουν στην κατοχή τους. Ο μαλαχίτης, ο οποίος είναι πολύ δημοφιλής στη Ρωσία, είναι ανθρακικό χάλκινο πράσινο ή ανθρακικό διυδροκοκκ χαλκό, που ανήκει στην κατηγορία των πολυμεταλλικών μεταλλευμάτων χαλκού. Ο εντοπισμένος μαλαχίτης δείχνει ότι σε κοντινή απόσταση υπάρχουν κοιτάσματα άλλων ορυκτών που περιέχουν χαλκό. Στη χώρα μας, ένα μεγάλο κοίτασμα αυτού του ορυκτού βρίσκεται στην περιοχή Nizhny Tagil, προηγουμένως εξορύχθηκε στα Ουράλια, αλλά τώρα τα αποθέματά του εκεί έχουν εξαντληθεί σημαντικά και δεν αναπτύσσονται.
• Ο Αζουρίτης είναι ένα ορυκτό που ονομάζεται επίσης «μπλε του χαλκού» λόγω του μπλε χρώματος του. Χαρακτηρίζεται από σκληρότητα 3,5-4 μονάδες, τα κύρια κοιτάσματά του αναπτύσσονται στο Μαρόκο, τη Ναμίμπια, το Κονγκό, την Αγγλία, την Αυστραλία, τη Γαλλία και την Ελλάδα. Ο αζουρίτης συχνά συνενώνεται με το μαλαχίτη και εμφανίζεται σε μέρη όπου βρίσκονται κοντά κοιτάσματα χαλκοφόρων μεταλλευμάτων θειούχου τύπου.

Τεχνολογίες παραγωγής χαλκού

Για την εξαγωγή του χαλκού από τα ορυκτά και τα μεταλλεύματα που συζητήσαμε παραπάνω, χρησιμοποιούνται στη σύγχρονη βιομηχανία τρεις τεχνολογίες: η υδρομεταλλουργική, η πυρομεταλλουργική και η ηλεκτρόλυση. Η τεχνική πυρομεταλλουργικού εμπλουτισμού χαλκού, που είναι η πιο διαδεδομένη, χρησιμοποιεί ως πρώτη ύλη τον χαλκοπυρίτη. Αυτή η τεχνολογία περιλαμβάνει την υλοποίηση πολλών διαδοχικών λειτουργιών. Στο πρώτο στάδιο πραγματοποιείται ο εμπλουτισμός του μεταλλεύματος χαλκού, για τον οποίο χρησιμοποιείται οξειδωτικό καβούρδισμα ή επίπλευση.

Η μέθοδος επίπλευσης βασίζεται στο γεγονός ότι ο απόβλητος βράχος και τα μέρη του, που περιέχουν χαλκό, διαβρέχονται διαφορετικά. Όταν ολόκληρη η πέτρινη μάζα τοποθετείται σε λουτρό με υγρή σύνθεση στην οποία σχηματίζονται φυσαλίδες αέρα, αυτό το τμήμα της που περιέχει ορυκτά στοιχεία στη σύνθεσή της μεταφέρεται από αυτές τις φυσαλίδες στην επιφάνεια, κολλώντας σε αυτές. Ως αποτέλεσμα, συλλέγεται ένα συμπύκνωμα στην επιφάνεια του λουτρού - blister χαλκού, στον οποίο αυτό το μέταλλο περιέχει από 10 έως 35%. Είναι από ένα τέτοιο συμπύκνωμα πούδρας που προκύπτει το υπόλοιπο.

Το οξειδωτικό καβούρδισμα φαίνεται κάπως διαφορετικό, με τη βοήθεια του οποίου εμπλουτίζονται τα μεταλλεύματα χαλκού που περιέχουν σημαντική ποσότητα θείου. Αυτή η τεχνολογία περιλαμβάνει τη θέρμανση του μεταλλεύματος σε θερμοκρασία 700–8000, ως αποτέλεσμα της οποίας τα σουλφίδια οξειδώνονται και η περιεκτικότητα σε θείο μετάλλευμα χαλκούμειώνεται σχεδόν κατά δύο φορές. Μετά από αυτό το ψήσιμο, το εμπλουτισμένο μετάλλευμα τήκεται σε φούρνους αντήχησης ή φρεατίου σε θερμοκρασία 14500°C, ως αποτέλεσμα του οποίου λαμβάνεται ματ - ένα κράμα που αποτελείται από χαλκό και θειούχα σίδηρο.

Στα έγκατα της γης υπάρχει ένας αρκετά μεγάλος αριθμός διαφορετικών ορυκτών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την απελευθέρωση διάφορα υλικά. Αρκετά διαδεδομένηέχει μετάλλευμα χαλκού - χρησιμοποιείται για την επεξεργασία και λήψη διαφόρων ουσιών που ισχύουν στη βιομηχανία. Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι σε ένα τέτοιο μετάλλευμα, το οποίο περιέχει χαλκό, μπορεί να υπάρχουν και άλλα ορυκτά. Συνιστάται η χρήση χωμάτινου βράχου, που περιλαμβάνει τουλάχιστον 0,5-1% του μετάλλου.

Ταξινόμηση

Εξορύσσεται τεράστια ποσότητα μεγάλης ποικιλίας μεταλλευμάτων χαλκού. Η ταξινόμηση βασίζεται στην προέλευσή τους. Διακρίνονται οι ακόλουθες ομάδες μεταλλευμάτων χαλκού:

1. Ο πυρίτης έχει γίνει αρκετά διαδεδομένος. Ο βράχος αντιπροσωπεύεται από συνδυασμό σιδήρου και χαλκού, έχει μεγάλο αριθμό από διάφορα εγκλείσματα και φλέβες άλλων ακαθαρσιών.
2. Το Stratiform αντιπροσωπεύεται από έναν συνδυασμό χαλκού σχιστόλιθων και ψαμμίτη. Αυτό το είδος της φυλής έχει επίσης γίνει ευρέως διαδεδομένο, όπως αντιπροσωπεύεται μεγάλη κατάθεση. Τα κύρια χαρακτηριστικά μπορούν να ονομαστούν μια απλή μορφή δεξαμενής, καθώς και μια ομοιόμορφη κατανομή όλων των χρήσιμων συστατικών. Λόγω αυτού, το χάλκινο πέτρωμα αυτού του τύπου είναι η μεγαλύτερη ζήτηση, καθώς σας επιτρέπει να εξασφαλίσετε παραγωγικότητα στο ίδιο επίπεδο.
3. Χαλκό-νικέλιο. Αυτό το μετάλλευμα χαρακτηρίζεται από ογκώδεις διάσπαρτες υφές κοβαλτίου και χρυσού, καθώς και πλατινοειδή. Οι αποθέσεις είναι σε μορφή φλέβας και δεξαμενής.
4. Πορφυρικός χαλκός ή υδροθερμικός. Τα κοιτάσματα μεταλλεύματος χαλκού αυτού του είδους περιέχουν μεγάλη συγκέντρωση αργύρου και χρυσού, σεληνίου και άλλων ΧΗΜΙΚΕΣ ΟΥΣΙΕΣ. Επιπλέον, όλες οι χρήσιμες ουσίες βρίσκονται σε υψηλότερη συγκέντρωση, λόγω της οποίας η φυλή είναι σε ζήτηση. Είναι εξαιρετικά σπάνιο.
5. Ανθρακικό άλας. Αυτή η ομάδα περιλαμβάνει μετάλλευμα σιδήρου-χαλκού και ανθρακικού μεταλλεύματος. Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι αυτή η φυλή βρέθηκε μόνο στη Νότια Αφρική. Το ανεπτυγμένο ορυχείο ανήκει σε ογκώδη αλκαλικά πετρώματα.
6. Skarnova - μια ομάδα που χαρακτηρίζεται από μια τοπική τοποθεσία σε μια ποικιλία βράχων. Χαρακτηριστικές ιδιότητες μπορεί να είναι μικρό μέγεθοςκαι πολύπλοκη μορφολογία. Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι σε αυτή την περίπτωση, το μετάλλευμα που περιέχει χαλκό έχει υψηλή συγκέντρωση. Ωστόσο, το μέταλλο κατανέμεται άνισα. Τα εξορυσσόμενα πετρώματα έχουν συγκέντρωση χαλκού περίπου 3 τοις εκατό.

Ο χαλκός πρακτικά δεν βρίσκεται, για παράδειγμα, όπως ο χρυσός, με τη μορφή ογκωδών ψήγματα. Το μεγαλύτερο παρόμοια εκπαίδευσηη κατάθεση μπορεί να ονομαστεί Βόρεια Αμερική, του οποίου η μάζα είναι 420 τόνοι. Με 250 τύπους χαλκού, μόνο 20 από αυτούς χρησιμοποιούνται ευρέως σε καθαρή μορφή, άλλοι χρησιμοποιούνται μόνο ως στοιχεία κράματος.

Κοιτάσματα μεταλλευμάτων χαλκού

Ο χαλκός θεωρείται το πιο κοινό μέταλλο που χρησιμοποιείται σε μια μεγάλη ποικιλία βιομηχανιών. Κοιτάσματα μεταλλεύματος χαλκού βρίσκονται σχεδόν σε όλες τις χώρες. Ένα παράδειγμα είναι η ανακάλυψη ενός χωραφιού στην Αριζόνα και τη Νεβάδα. Το μεταλλεύμα χαλκού εξορύσσεται επίσης στην Κούβα, όπου τα κοιτάσματα οξειδίων είναι κοινά. Στο Περού εξορύσσονται σχηματισμοί χλωρίου.

Η χρήση του εξαγόμενου μείγματος χαλκού συνδέεται με την παραγωγή διαφόρων μετάλλων. Υπάρχουν δύο κύριες τεχνολογίες παραγωγής χαλκού:

1. υδρομεταλλουργική;
2. πυρομεταλλουργική.

Η δεύτερη μέθοδος περιλαμβάνει διύλιση του μετάλλου με φωτιά. Εξαιτίας αυτού, το μετάλλευμα μπορεί να υποστεί επεξεργασία σε σχεδόν οποιοδήποτε όγκο. Επιπλέον, η επίδραση της φωτιάς καθιστά δυνατή την απομόνωση σχεδόν όλων των χρήσιμων ουσιών από το βράχο. Η πυρομεταλλουργική τεχνολογία χρησιμοποιείται για την απομόνωση του χαλκού από πέτρωμα που έχει χαμηλό βαθμό εμπλουτισμού μετάλλων. Η υδρομεταλλουργική μέθοδος χρησιμοποιείται αποκλειστικά για την επεξεργασία οξειδωμένων και αυτοφυών πετρωμάτων, τα οποία έχουν επίσης χαμηλή συγκέντρωση χαλκού.

Συμπερασματικά, σημειώνουμε ότι σήμερα ο χαλκός περιλαμβάνεται σχεδόν σε όλα τα κράματα. Η προσθήκη του ως στοιχείου κράματος σας επιτρέπει να αλλάξετε τη βασική απόδοση.