Технологии добычи меди и ее место в современной промышленности

Месторождения на карте мира

Самые большие запасы руды расположены в Чили – 34% от общемировых. В США и Перу находится по 9% залежей ископаемого. На Восточную Сибирь, Урал и Кольский полуостров приходится 5% месторождений.

Мировые месторождения меди расположены на Африканском континенте, в Южной Америке, Канаде, Австралии. Из европейских стран ими наиболее богата Польша. Известны месторождения в Китае и Монголии.

Порфировые и жильные месторождения располагаются в Западном Тихоокеанском поясе, районах средиземноморья. Обладают ими Казахстан, Армения, Узбекистан.

Карта месторождений меди в мире

Разновидности медных руд

Классификация руды по генетическим и геологическим особенностям:

• стратиформная — это песчаники и сланцы;
• колчеданная – жильная медь и самородки;
• гидротермальная — ее называют медно-порфировой формой;
• скарновые породы;
• магматические — эта руда содержит никель;
• карбонатные — имеют железомедный и карбонатитовый состав.

Главнейшие типы медных руд

Медные руды

, природные минеральные образования, содержание меди в которых достаточно для экономически целесообразной добычи этого металла. Из 170 известных медьсодержащих минералов 17 используются в промышленных масштабах:
медь самородная
Cu;
борнит
(пёстрая медная руда) Cu5FeS4;
халькопирит
(медный колчедан) CuFeS2;
халькозин
(медный блеск) Cu2S;
ковеллин
CuS; бурнонит CuPbSbS3;
блёклые руды:
тетраэдрит Cu12Sb4S13 и теннантит Cu12As4S13;
энаргит
Cu3AsS4;
куприт
Cu2O;
тенорит
CuO;
малахит
Cu2[CO3](OH)2;
азурит
Cu3[CO3](OH)2;
хризоколла
CuSiO3×nH2O;
брошантит
Cu4[SO4](OH)6; халькантит CuSO4×5H2O; атакамит CuCl2×3Сu(OH)2.

В зависимости от минерального состава, крупности зёрен минералов, характера взаимного их прорастания и других факторов выделяется несколько технологических сортов М. р., которые по химическому составу и наличию в них сульфидов, окислов, карбонатов и сульфатов меди подразделяются на следующие природные типы: сульфидные, окисленные и смешанные. Главное значение имеют сульфидные руды, дающие 90 % мирового производства меди.

М. р., как правило, являются комплексными: наряду с нерудными минералами (кварцем, серицитом, баритом и другими) в них содержится пирит, часто пирротин, сульфиды цинка, свинца, никеля, кобальта, молибдена, сурьмы и т. д., а также примеси рассеянных элементов: Cd, Se, Te, Ga, Tl, Ge, In, Re и другие. Указанные сопутствующие компоненты (в том числе и S в сульфидах) представляют собой значительную ценность (до 50 % стоимости меди, извлекаемой из М. р.).

По текстурным особенностям выделяются руды массивные (обычно богатые) с содержанием меди выше 3 %, пригодные для непосредственной металлургической плавки (при непромышленном содержании других металлов), и прожилково-вкрапленные (рядовые 1—2 % и бедные 0,4—1,0 %), подвергаемые обычно обогащению методом коллективной или селективной флотации нередко с предварительным применением тяжёлых суспензий. Всё шире используется гидрометаллургический способ переработки бедных, особенно окисленных, руд с применением различных экстрагирующих реагентов.

По условиям образования, морфологии рудных тел и веществ, составу выделяется несколько промышленных типов М. р. (см. таблицу).

Первое место по запасам и добыче меди (свыше 60 % разведанных запасов и 40 % мировой добычи без социалистических стран) занимают прожилково-вкрапленные руды. Они широко распространены во многих странах: в СССР (Коунрад, Алмалык, Каджаран), Болгарии, Венгрии, Чили (Чукикамата и др.), США (Бингем и др.), Канаде (Валли-Коппер) и других. Вторым крупным источником для получения меди являются медистые песчаники и сланцы, заключающие в себе около 30 % мировых разведанных запасов и 20 % мировой добычи металла (без социалистических стран). Крупнейшие месторождения этого типа расположены в СССР (Джезказган, Удокан), в Замбии и Заире (см. Меденосный пояс

Центральной Африки). Важную роль играют медноколчеданные руды (свыше 5 % разведанных запасов меди мира без социалистич. стран). Такие месторождения имеются в СССР (Урал), в Испании (Рио-Тинто), в Югославии (Бор), Турции (Эргани-Маден) и других странах. Медно-никелевые месторождения (10 % разведанных запасов меди без социалистических стран) разрабатываются главным образом для получения никеля (в СССР — Норильская и Кольская группы месторождений; за рубежом: в Канаде — Садбери, в США — Аляска, Стиллуотер). Медьсодержащие полиметаллические (свинцово-цинково-медные) руды широко распространены во всём мире. Скарновые медные руды, генетически связанные с умеренно кислыми гранитоидами, жильные и другие типы месторождений в общем балансе запасов и мировой добычи меди имеют второстепенное значение. Основными производителями меди в капиталистическом мире являются (на начало 1973; производство меди в концентрате, в тысячах
т
): США (1490), Замбия (717), Чили (716), Канада(708) и Заир (428), общая доля которых в мировом производстве этого металла (без социалистических стран) составляет более 81 %. См. также
Медь
.

Лит.:

Смирнов В. И., Геология полезных ископаемых, 2 изд., М., 1969; Инструкция по применению классификации запасов к месторождениям медных руд, М., 1961; Минеральные ресурсы промышленно развитых капиталистических и развивающихся стран, М., 1973.

А. С. Богатырёв.

Оглавление БСЭ

Природные минералы, содержащие медь

Борнит. Сульфидная руда, ее состав определяет выражение Cu5FeS4. Различают два полиморфных вида – низкотемпературный и высокотемпературный. Температура плавления которых, соответственно, меньше или больше 228 градусов.

Существует ранний неустойчивый сульфид, легко разрушаемый водой и ветром. Другой тип – эндогенный, имеет непостоянный химический состав за счет примесей таких элементов как галенит, пирит, халькозин, халькопирит. Борнит называют пестрым колчеданом. Характеристика этих минералов зависит от их происхождения.

Халькопирит. Формулой CuFeS2 определяется его состав. Известен под названием медный колчедан. Относится к полиметаллическим. Может существовать в виде скарн и горных грейзенов.

Халькозин. Содержит 79,8% меди и 20,2% серы. Очень красивый, зеркальная поверхность имеет сероватый оттенок, бывает черным.

Существуют редкие ископаемые, содержащие элементы меди:

• куприт (Cu2O), оксид, замечен среди месторождений малахита и самородков;
• ковеллин, содержит 66,5% основного элемента и серу. Впервые найден в окружении вулкана Везувий. Добывается в США, Греции, Чили;
• малахит. Камень, который применяется для различных поделок. Полиметаллическая руда. Нижний Тагил – место больших залежей этого минерала;
• азурит. Это лазурь, камень синего цвета. Основные места его добычи – Африка, Австралия, Англия, Балканские страны. Залегает вблизи сульфидных месторождений.

Медно-порфировые формы включают молибден, золото, халькопирит, пирит. Их находят в залежах небогатых горных пород. Имеют форму прожилковых вкраплений штокверкового типа.

Халькозин. Медный блеск.

Халькозин — самый богатый медью сульфид. Широко распространенный, промышленно важный минерал, уже не одно столетие используемый как руда меди. Впервые описан как «chalcocite» американским минералогом Дж. Дана (James Dwite Dana) в труде «The System of Mineralogy», изданном в 1837 году. Назван по составу: (греч. «халкос» — медь). Синонимы: халькоцит, медный блеск.

Халькозин относится к подклассу простых сульфидов — минералов, состоящих только из одного металла и серы. Состав: — Cu2S. Характерные примеси: железо, серебро. Обычно встречается в виде сплошных масс, тонкозернистых агрегатов; часто образует вкрапления в сульфидных рудах. Изредка находят таблитчатые или короткостолбчатые кристаллы. Характерны двойники циклической формы.

Цвет: свинцово-серый до черного, нередко с синим, зеленоватым или желтоватым оттенком. Блеск металлический. Непрозрачен. Кристаллизуется в моноклинной сингонии. Спайность несовершенная по двум направлениях. Хрупкий. Твердость: 2,5-3. Средняя плотность: 5,7 г/см3. Черта темно-серая. Ковкий. Легко разлагается в азотной кислоте с выделением серы; при этом раствор окрашивается в зеленый цвет.

Халькозин присутствует во всех месторождениях, содержащих сульфиды меди.

Халькозин и малахит. © Lou Perloff

Однако при этом он редко образует значительные скопления. Обычно образуется как гипергенный минерал в зонах вторичного сульфидного обогащения медных руд. Также может иметь низкотемпературное гидротермальное или метасоматическое происхождение; накапливается в медистых песчаниках. Часто образует псевдоморфозы по другим сульфидам. Среди сопутствующих минералов: куприт, пирит, ковеллин, халькопирит, халькантит, борнит, сфалерит, галенит, энаргит.

На территории России халькозин добывается в рудниках Приуралья, скарнах Северного Урала (группа Турьинских медных рудников). В медистых песчаниках Центрального Казахстана (близ Жезказгана) встречаются сростки кристаллов размером до 2 см. Разрабатывается в гидротермальных м-ниях Узбекистана (Алмалык).

Прекрасные, хорошо сформированные кристаллы находят на юго-западе Англии (Сент-Джаст, графство Корнуолл). Подобные находки известны в США (Аризона, Висконсин, Коннектикут, Монтана).

Халькозин. © Wendell Wilson

Значительные скопления халькозин образует в меднорудных м-ниях Испании (в бассейне реки Рио-Тинто), Намибии (Цумеб), Сербии (Бор), ЮАР (Трансвааль), Западной Австралии (Телфер). Самые крупные кристаллы халькозина размером до 25 см встречаются в рудниках ДРК (бывший Заир).

Халькозин почти на 80% состоит из меди. Это один из самых богатых рудных минералов этого металла. Более высоким содержанием Cu отличаются только куприт и сама самородная медь. Халькозин-содержащие руды считаются одними из самых высококачественных.

Медный блеск похож на блеклые руды. Так принято называть группу сложных сульфидов мышьяка, меди, сурьмы с многочисленными примесями других хим. элементов. Отличить можно по ковкости, цвету, низкой твердости. Стальной нож оставляет на поверхности халькозина блестящий след.

Этот камень не относится к популярным коллекционным минералам, тем не менее некоторые его образцы выглядят довольно эффектно.

Минерал халькозин. © Wendell Wilson

При окислении халькозин превращается в азурит, куприт, малахит и другие вторичные минералы меди. При ограниченном доступе кислорода иногда переходит в самородную медь.

Способы добычи минерала

В России расположены залежи типа сланцев и песчаника. Здесь имеют место медноколчеданная, медно-никелевая и медно-порфировая формы. В горнодобывающей промышленности применяются различные методы извлечения ископаемых из недр земли.

В зависимости от глубины залегания, руда добывается открытым или закрытым методом. Существуют стандарты, которые определяют целесообразность глубины выработки слоев грунта, применение технологий, снижающих их затратность.

Технология работ включает следующее:

• применение самоходной техники;
• производство непосредственно извлечения руды;
• заполнение материалами образовавшиеся пустоты, чтобы сделать дальнейшие работы безопасными.

При открытом способе ископаемые выбираются слоями, это обеспечивает их наиболее полное использование. Для карьеров большой глубины подойдет технология циклично-поточных работ, это зависит от особенностей залегания слоев.

Отрицательные последствия добычи полезных ископаемых

При залегании пластов на глубине от 500 до 1000 м и глубже, удобен закрытый способ добычи меди. Для этого необходимы вибрационные механизмы, производится сплошная выемка породы и доставка ее на поверхность. Образовавшиеся под землей пустоты заполняют, для этого применяют футерованные резиной или базальтовой смолой трубы.

Промышленность по переработке полезных ископаемых экономически выгодно располагать в непосредственной близости к местам их добычи. Здесь же необходимо строить заводы по утилизации отходов после переработки. Это может способствовать выделению различных полезных продуктов. К примеру, переработка сернистого газа позволяет получить полезные удобрения с содержанием серы.

Способы добычи медной руды

Как уже говорилось, медь имеет разные способы образования и происхождения. Какие-то пласты находятся ближе к поверхности, какие-то дальше. В зависимости от этого и определяется способ добычи этого металла. Так, существуют закрытый и открытый способы.

Закрытый способ применяется в случае, если полезные ископаемые находятся под землей на расстоянии более 600 метров от поверхности. Чаще всего они залегают намного глубже. В таком случае строятся длинные шахты, которые протягиваются на несколько десятков километров. Они оснащаются всем необходимым оборудованием, в частности техникой. Для добычи меди нужны специальные машины, имеющие буровой механизм с шипами. Машина в прямом смысле дробит и царапает породы, тем самым добывая медь. К закрытому способы можно также отнести бурение.

Открытый способ используется чаще, но только в том случае, если полезные ископаемые находятся на глубине не более 500 метров. В таком случае снимаются верхние слои, не имеющие ценности. Затем происходит сама добыча меди. Часто используются взрывные устройства, которые упрощают работу. Такой способ добычи крайне губителен для окружающей среды. После того как месторождение иссякает, его забрасывают, а яма так и остается на поверхности земли. В ней скапливается вода и происходит коррозия почвы, что приводит к образованию оврагов.

Технологии производства

Добытая руда имеет низкую концентрацию меди. Для получения одной тонны металла в среднем понадобится 200 тонн руды. Для его извлечения современная металлургическая промышленность применяет следующие технологии:

• гидрометаллургическая;
• пирометаллургическая;
• электролиз.

Пирометаллургический метод обогащения породы использует для переработки халькопирит. Эта распространенная технология использует два этапа работы. Первое – окислительный обжиг, так называемая флотация. Получаемый черновой концентрат содержит 10–35% чистого вещества. Затем производят рафинирование меди и добавление купороса к раствору. В результате выделяют цветной металл почти стопроцентной чистоты.

При гидрометаллургическом способе происходит выщелачивание металла, затем добавляется серная кислота. В итоге получают раствор, в котором выделяется медь и различные металлы, могут быть драгоценные. Эта технология применима для производства меди из бедных пород.

Для окислительного обжига минералов с высоким содержанием серы нагревают руду до 700–8000 градусов, при этом количество серы уменьшается вдвое. Получается сплав сульфидов. Боковой обдув в конвекторе позволяет получить черновую медь 91%. Для более высокой чистоты металла происходит электролитическое рафинирование, получают 99% состав.

В промышленности этот элемент в чистом виде практически не применяется. Больше всего известны сплавы:

• латунь – сплав с цинком;
• бронза – с оловом;
• различные баббиты – сплав со свинцом;
• мельхиор – в состав добавлен никель;
• дюраль – соединение с алюминием;
• ювелирные сплавы, где добавляется золото в различных процентных соотношениях.

Области применения

Одной из областей применения является электротехническая промышленность. Кабели и электрические провода включают жилы из чистого металла, что увеличивает их электропроводность. Сплавы с никелем подходят для приборостроения, соединения с вольфрамом – это нити накаливания в лампочках.

Применение меди

Латунь применяется в пищевой и химической промышленности. В сельском хозяйстве медь используют как удобрение. Медный купорос известен садоводам, им обрабатывают растения для защиты от болезней и вредителей.

В строительстве такие сплавы просто незаменимы. Кровельное покрытие с образовавшейся на нем патиной имеет красивый вид и очень долговечно.

Медицинская промышленность не обходится без этого химического элемента. Широко используется в лекарствах.

В машиностроении из бронзы делают подшипники, теплообменники, различные конструктивные элементы механизмов. Металл используют в порошковой металлургии для изготовления фрикционных деталей.

Мировые запасы

Мировые подтвержденные запасы меди оцениваются в пределах от 654 млн. до 1600 млн.т.

Медь – цветной металл, который потребляется многими видами промышленности. Самой выгодной рудой для производства является борнит. Это обусловлено его высоким содержанием и большими залежами в мировых недрах. К добыче меди пригодны породы, содержащие ее 0,5–1%. Больше всего распространены руды с добавками никеля. Они составляют 90% всех медесодержащих ископаемых, экономически выгодных для горнодобывающей промышленности.

Крупнейшие месторождения меди расположены в Чили – 34% всех мировых запасов, что составляет 140 млн тонн.

Государства, имеющие самые крупные запасы в мире, это: США – 35 млн тонн, Индонезия – 35, Перу – 30, Австралия – 24, Китай – 26, Россия – 20.

Общемировые запасы медесодержащих руд оцениваются в 467 млн тонн. Геологи утверждают, что в мировом океане находится около 5 млрд тонн залежей такой руды.

Районы добычи руд и районы получения цветных металлов

Все темы данного раздела:

Государства, имеющие территорию на разных материках, в разных полушариях и частях света Территория в восточном и западном полушариях Алжир, Буркина-Фасо, Великобритания, Гана, Испания, Кирибати, Мали, Новая Зеландия, Россия, Фиджи, Франция.
Некоторые историко-географические регионы мира Регионы Страны Регионы Страны Скандинавские страны Дания, Исландия, Норвегия, Швеция

Страны, имеющие наибольшее количество стран-соседей Страны Количество стран-соседей Страны-соседи Китай Афганистан, Бутан, Вьетнам, Индия, Ка

Крупнейшие государства мира Крупнейшие по территории Крупнейшие по численности Государство S, млн. кв. км Государство Население, млн.ч. Ро

Страны мира с монархической формой правления Страны Форма правления Страны Форма правления Зарубежная Европа Андорра Бельгия Ватикан Великобритания

Страны мира с федеративным административно-территориальным устройством Регион Страна СНГ Российская Федерация Зарубежная Европа Авст

Островные государства мира Европа Азия Америка Африка Океания Великобритания Ирландия Исландия Мальта Бахрейн Бр

Государства, входящие в Содружество, возглавляемое Великобританией Европа Азия Америка Африка Австралия и Океания Великобритания Мальта Бангладеш Бруней И

Внутриконтинентальные страны мира Часть света Государство Часть света Государство Европа Андорра Австрия Беларусь Ватикан Венгрия

Европейский Союз Страна Столица Австрия Бельгия Великобритания Венгрия Германия Греция Дания Ирландия Испания Италия Кипр Ла

Взаимоотношения человека и природы от первобытного строя до наших дней Время Сила и характер воздействия человека на природу, его последствия Эпоха примитивной культуры каменного века и первобытнообщи

Ресурсообеспеченность мира и его регионов топливными ресурсами Регионы Запасы топлива Добыча топлива Ресурсообеспеченность (на сколько лет хватит ресурсов) Нефть(ми

Среднегодовые темпы прироста численности населения,% Регионы 1951-1960 гг. 1961-1970 гг. 1970-1980 гг. 1981-1990 гг. 1991-2005 гг. 1951-2005 гг.

Страны по среднегодовым темпам прироста населения Страны–рекордсмены по темпам прироста % Страны с минимальными показателями % Катар ОАЭ Либерия

Страны мира с самыми высокими и самыми низкими показателями рождаемости Страны Рождаемость, 0/00 Страны Рождаемость, 0/00 Нигер Либерия Сомали Ангола Уганда Мали

Страны мира с наибольшим и наименьшим преобладанием мужского и женского населения Страны с преобладанием мужского населения Численность женщин на 100 мужчин Страны с преобладанием женского населения Численност

Мировые религии Название религии, время возникновения Числен — ность верующих Главные районы распространения Основные положения вероучения

Национальные религии Религия Кол. верующих Млн. чел. Главные районы распространения Индуизм Индия, Шри-Ланка, Непал

Страны с самой высокой и самой низкой плотностью населения Страны Чел./ 1 кв.км. Страны Чел. / 1 кв.км. Монако Сингапур Мальта Ватикан Бахрейн Мальдивы

Доля городского населения по странам мира Страны Доля, % Страны Доля, % Монако Науру Сингапур Кувейт Бельгия Бахрейн Исландия Катар Израиль Люк

Страны по национальному признаку Тип стран Регион Примеры стран Народы Однонациональные Европа Польша

Крупнейшие агломерации мира Агломерации Численность жителей (млн. чел., 1990г.) Агломерации Численность жителей (млн. чел. , к 2015г.)

Миграции населения и их причины Классификация миграций Вид миграций Примеры Понаправлению Внешние (с пересечением государственных грани

Подчиненные территории мира Территория Центр Часть света Антильские острова (Нидерланды) Виллемстад Северная Америка

Страны с наибольшей протяженностью железных и автомобильных дорог Страны Длина железных дорог, тыс.км. Страны Длина автомобильных дорог, тыс.км. США

Страны занимающие лидирующие места по производству промышленной и сельскохозяйственной продукции Вид продукции 1-е место 2-е место 3-е место Нефть Природный газ Уголь Электроэнергия Железная руда Сталь Ал

Главные страны – экспортеры промышленной и сельскохозяйственной продукции Экспортный товар Главные страны-экспортеры Нефть Саудовская Аравия, Россия, Иран, Ирак, ОАЭ, Венесуэла, Мексика

Первые десять стран по развитию атомной энергетики Страны Число энергоблоков Мощность, млн. кВт Выработка, млрд кВт. Ч Доля АЭС в общей выработке электроэнергии, %

Крупнейшие электростанции мира Название Страна Мощность (млн кВт/ч) Итайпу Гранд-Кули Гурии Тукуруи Саяно-Шушенская Корпус-Пасадос Крас

Лидеры в различных отраслях машиностроения Отрасли машиностроение Страны-лидеры в производстве Факторы размещения Особые примечания Станкостроение ФР

Сравнительная характеристика Приатлантической металлургической базы США и Рурской в Германии Сравниваемые черты Приатлантическая база (США) Рурская база (Германия) ГП Имеет приморское положение

Размещение отраслей химической промышленности Отрасли химической промышленности Принципы размещения Примеры развитых стран Примеры развивающихся стран

Легкая промышленность мира Отрасль легкой промышленности Фактор размещения Страны производители Первичная переработка сырья Сырьевой

Текстильная промышленность мира Отрасли текстильной промышленности Страны-лидеры производства Хлопчатобумажные ткани Китай, Индия, Россия, США

Основные сельскохозяйственные культуры и районы их возделывания Типы растениеводства Основные культуры Страны производители Зерновые культуры Пшеница Кита

Структура животноводства мира Животноводство Страны Крупный рогатый скот Молочного направления Мясного направления Овцеводство