Kako se kopa bakar: metode, povijest i nalazišta

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-02 13:56

Bakar je danas neobično tražen metal i naširoko se koristi kako u svakodnevnom životu tako i u industriji. U prirodi se Cu može naći iu čistom stanju iu obliku rude. Postoji nekoliko načina za ekstrakciju i dobivanje bakra iz izvornih stijena. Međutim, oni se široko koriste u industriji. Kako se kopa bakar bit će riječi u članku.

Malo povijesti

Na kojem je području u davna vremena čovjek prvi put počeo kopati i upotrebljavati bakar, arheolozi, nažalost, nisu uspjeli saznati. No, pouzdano se zna da su upravo taj metal ljudi prvi počeli obraditi i koristiti u svakodnevnom životu.

Bakar je poznat čovjeku još od kamenog doba. Neki grumenčići ovog metala koje su pronašli arheolozi nose tragove obrade kamenim sjekirama. U početku su ljudi koristili bakar uglavnom kao ukrase. U isto vrijeme, ljudi su u davna vremena za proizvodnju takvih proizvoda koristili isključivo grumenčiće ovog metala koje su pronašli. Kasnije su ljudi naučili obraditi iruda koja sadrži bakar.

Ideja o tome kako se Cu kopa i prerađuje bila je poznata mnogim narodima antike. Arheolozi su pronašli mnogo dokaza. Nakon što je čovjek naučio izrađivati legure bakra i cinka, počelo je brončano doba. Zapravo, naziv "bakar" nekoć su skovali stari Rimljani. Takav metal je u ovu zemlju doveden uglavnom s otoka Cipra. Zato su ga Rimljani zvali aes cyprium.

Kako se bakar kopao u davna vremena

Budući da je ovaj metal nekoć bio vrlo široko korišten u ljudskom životu, tehnologije za njegovo vađenje su, naravno, razvijene prilično savršeno. Naši preci su bakar dobivali uglavnom iz ruda malahita. Mješavina takvog materijala i ugljena stavljena je u zemljanu posudu i stavljena u jamu. Zatim se masa u loncu zapalila. Rezultirajući ugljični monoksid reducira malahit u bakar.

Zalihe u prirodi

Gdje se bakar danas može naći u divljini? Trenutno su naslage ovog popularnog metala otkrivene na svim kontinentima Zemlje. Istodobno, rezerve Cu se smatraju praktički neograničenim. Geolozi u naše vrijeme pronalaze nova ležišta čistog bakra, kao i rude koje ga sadrže. Primjerice, 1950. godine svjetske rezerve ovog metala iznosile su 90 milijuna tona. Do 1970. ta se brojka već povećala na 250 milijuna tona, a do 1998. - na 340 milijuna tona. Trenutno se vjeruje da su rezerve bakra na planetu više od 2,3 milijarde tona.

Depoziti i metode vađenja čistog bakra

Kao što je već spomenuto, u početku su ljudi koristili domaći Cu u svakodnevnom životu. Naravno, dobiva sedanas tako čisti bakar. Grumenčići ovog metala nastaju u zemljinoj kori kao rezultat egzogenih i endogenih procesa. Najveće poznato nalazište prirodnog bakra na planeti trenutno se nalazi u Sjedinjenim Državama, u regiji Lake Superior. U Rusiji se samorodni bakar nalazi u ležištu Udokan, kao i na nekim drugim mjestima u Transbaikaliji. Osim toga, odgovor na pitanje gdje se bakar može kopati u Rusiji u obliku grumena je regija Ural.

U prirodi se čisti metal ove sorte formira u zoni oksidacije naslaga bakrenog sulfata. Obično grumenčići bakra sadrže oko 90-99%. Ostatak čine ostali metali. U svakom slučaju, dvije glavne tehnologije služe kao odgovor na pitanje kako se kopa prirodni bakar. Takva ležišta, kao i rudna, razvijaju se metodom zatvorenog rudnika ili otvorenog kopa. U prvom slučaju koriste se takvi tehnološki procesi kao što su bušenje i lomljenje.

Bakreni grumen mogu težiti puno. Najveći od njih nekada su pronađeni na jezeru Superior u SAD-u. Težina ovih grumenova bila je oko 500 tona.

Gdje se bakar kopa u Rusiji, saznali smo. To je uglavnom Transbaikalija i Ural. U nas su se, naravno, u različito vrijeme nalazili i vrlo veliki grumenčići ovog metala. Na primjer, na Srednjem Uralu često su pronađeni komadi bakra težine do nekoliko tona. Jedan od ovih grumenova težak 860 kg sada se čuva u Sankt Peterburgu, u Muzeju Rudarskog instituta.

Rude bakra i njihova ležišta

Trenutno se dobivanje Cu smatra isplativim i svrsishodnim čak i ako ga sadrži u stijeni najmanje 0,3%.

Najčešće se sljedeće stijene kopaju u prirodi kako bi se danas industrijski izolirao bakar u prirodi:

• bornites Cu₅FeS_{4 - sulfidne rude, inače zvane bakrenoljubičasti ili šareni pirit i sadrže oko 63,3% Cu;}

• chalcopyrite CuFeS_{2 - minerali hidrotermalnog porijekla;}

• chalcosines Cu_{2S koji sadrži više od 75% bakra;}

• cuprites Cu_{2O, također se često nalazi u ležištima prirodnog bakra;}

• malahiti, koji su ugljični bakreni zeleni.

Najveće nalazište bakrenih ruda u Rusiji nalazi se u Norilsku. Također, takve se stijene kopaju u velikim količinama na nekim mjestima na Uralu, u Transbaikaliji, na Čukotki, u Tuvi i na poluotoku Kola.

Kako se razvijaju nalazišta rude bakra

Različite vrste stijena koje sadrže Cu, kao i nuggets, mogu se kopati na planetu koristeći dvije glavne tehnologije:

• zatvoreno;
• otvoreno.

U prvom slučaju, rudnici se grade na ležištu čija dužina može doseći nekoliko kilometara. Za premještanje radnika i opreme takvi podzemni tuneli opremljeni su dizalima i željezničkim tračnicama. Drobljenje stijena u rudnicima vrši se korištenjemposebna oprema za bušenje sa šiljcima. Prikupljanje bakrene rude i njeno utovar za otpremu na vrh obavljaju se kantama.

Ako se ležišta nalaze ne dalje od 400-500 m od površine zemlje, iskopavaju se otvorenom metodom. U tom slučaju se gornji sloj stijene prvo uklanja s terena pomoću eksplozivnih naprava. Nadalje, postupno se uklanja i sama bakrena ruda.

Metode za dobivanje metala iz stijena

Kako se kopa bakar, odnosno rude koje ga sadrže, saznali smo tako. Ali kako poduzeća naknadno primaju sam Cu?

Postoje tri glavna načina za vađenje bakra iz stijena:

• elektrolitski;
• pirometalurški;
• hidrometalurški.

Pirometalurška metoda flotacije

Ova se tehnologija obično koristi za izolaciju bakra iz stijena koje sadrže 1,5-2% Cu. Takav materijal obogaćuje se metodom flotacije. U isto vrijeme:

• ruda se pažljivo melje u najfiniji prah;
• pomiješajte dobiveni materijal s vodom;
• dodajte posebne flotacijske reagense, koji su složene organske tvari, u masu.

Flotacijski reagensi oblažu sitna zrnca raznih bakrenih spojeva i daju im nemočivost.

Sljedeći korak:

• u vodu se dodaju tvari koje stvaraju pjenu;
• propustite jaku struju zraka kroz ovjes.

Lagane suhe čestice bakrenih spojeva zbog toga se lijepe za mjehuriće zraka i lebde na vrh. Pjena koja ih sadrži se skuplja, istiskuje iz vode i temeljito suši. Kao rezultat, dobiva se koncentrat iz kojeg se zatim izolira sirovi Cu.

Kako se bakar kopa iz rude: obogaćivanje prženjem

Metoda flotacije se vrlo često koristi u industriji. Ali ponekad se za obogaćivanje bakrene rude koristi i tehnologija prženja. Ova tehnika se najčešće koristi za rude koje sadrže veliku količinu sumpora. U tom slučaju materijal se prethodno zagrijava na temperaturu od 700-8000 °C. Kao rezultat, sulfidi se oksidiraju sa smanjenjem sadržaja sumpora u stijeni.

U sljedećoj fazi, ovako pripremljena ruda se topi u osovinskim pećima na temperaturi od 14.500 °C. U konačnici, korištenjem ove tehnologije, dobiva se mat - legura bakra i željeza. Nadalje, ova veza je poboljšana puhanjem u pretvarače. Kao rezultat, željezni oksid ide u trosku, a sumpor u SO4.

Proizvodnja čistog bakra: elektroliza

Kada se koriste metode flotacije i pečenja, dobiva se blister bakar. Zapravo, takav materijal sadrži oko 91% Cu. Da bi se dobio čistiji bakar, grubi bakar se dalje rafinira.

U ovom slučaju, debele anodne ploče se prvo izlijevaju od primarnog bakra. Sljedeće:

• pokupite otopinu bakrenog sulfata u kadi;
• visi u kupaonicianodne ploče;
• tanki listovi čistog bakra koriste se kao katode.

Tijekom reakcije elektrolize, bakar se otapa na anodama i taloži na katodama. Ioni bakra kreću se prema katodi, uzimaju elektrone iz nje i prelaze u atome Cu+2+2e?>Cu.

Nečistoće sadržane u blister bakru mogu se drugačije ponašati kada se rafiniraju. Cink, kadmij, željezo se otapaju na anodi, ali se ne talože na katodi. Činjenica je da su u nizu elektrokemijskog napona lijevo od bakra, odnosno imaju više negativnih potencijala.

Bakar sulfat se dobiva sporom oksidacijom sulfidne rude kisikom u bakrov sulfat CuS + 2O₂ > CuSO_{4. Sol se zatim ispire vodom.}

Hidrometalurška metoda

U ovom slučaju, sumporna kiselina se koristi za luženje i obogaćivanje bakra. Kao rezultat reakcije ovom tehnologijom dobiva se otopina zasićena Cu i drugim metalima. Zatim se iz njega izolira bakar. Ovom tehnikom, osim blister bakra, mogu se dobiti i drugi metali, uključujući i plemenite. U svakom slučaju, ova tehnologija se najčešće koristi za vađenje Cu iz stijena koje njime nisu previše bogate (manje od 0,5%).

Bakar kod kuće

Odvajanje ovog metala od ruda zasićenih njime je, dakle, tehnološki relativno jednostavno. Neki su stoga zainteresirani kako rudariti bakar kod kuće. Uzmite ovaj metal iz rude, gline itd. vlastitim rukama, bezdostupnost posebne opreme, međutim, bit će vrlo teška.

Neke, na primjer, zanima kako izvući bakar iz gline vlastitim rukama. Doista, u prirodi postoje naslage ovog materijala, koji je također bogat Cu. Međutim, nažalost, ne postoje poznate dokazane tehnologije za dobivanje bakra iz gline kod kuće.

Svojim rukama, ovaj metal kod kuće može se pokušati izolirati, možda, samo od bakrenog sulfata. Da biste to učinili, potonji se prvo mora otopiti u vodi. Zatim, samo trebate staviti neki željezni predmet u dobivenu smjesu. Nakon nekog vremena, potonji će - kao rezultat zamjenske reakcije - biti prekriven bakrenim premazom, koji se zatim može jednostavno očistiti.