Meď je dnes mimoriadne žiadaný kov a široko používaný v každodennom živote aj v priemysle. V prírode sa Cu nachádza v čistom stave aj vo forme rudy. Existuje niekoľko spôsobov ťažby a získavania medi zo zdrojových hornín. Okrem toho sa všetky v priemysle používajú pomerne široko. O tom, ako sa ťaží meď, sa bude diskutovať v článku.

Trochu histórie

V akej oblasti sa meď začala v staroveku po prvý raz ťažiť a využívať ľuďmi, sa archeológom, žiaľ, nepodarilo zistiť. S istotou je však známe, že práve tento kov ľudia ako prvý spracovávali a používali v každodennom živote.

Meď sa pre človeka stala známou už v dobe kamennej. Niektoré nugety tohto kovu, ktoré našli archeológovia, nesú stopy opracovania kamennými sekerami. Spočiatku ľudia používali meď hlavne len ako šperky. Zároveň na výrobu takýchto výrobkov ľudia v staroveku používali výlučne nugety tohto kovu, ktoré našli. Neskôr sa ľudia naučili spracovávať rudu obsahujúcu meď.

Mnoho národov staroveku malo predstavu o tom, ako sa Cu ťaží a ako sa spracováva. Archeológovia o tom našli množstvo dôkazov. Keď sa človek naučil vyrábať zliatiny medi a zinku, začala sa doba bronzová. V skutočnosti samotný názov „meď“ kedysi vymysleli starí Rimania. Takýto kov bol do tejto krajiny privezený najmä z ostrova Cyprus. Preto ho Rimania nazývali aes cyprium.

Keďže tento kov bol kedysi veľmi široko používaný v každodennom živote ľuďmi, technológie na jeho extrakciu boli, samozrejme, vyvinuté pomerne pokročilo. Naši predkovia získavali meď najmä z malachitových rúd. Zmes takéhoto materiálu a uhlia sa vložila do hlinenej nádoby a umiestnila sa do jamy. Ďalej sa hmota v hrnci zapálila. Uvoľnený oxid uhoľnatý v dôsledku toho redukoval malachit na meď.

Rezervy v prírode

Kde sa dnes dá ťažiť meď vo voľnej prírode? V súčasnosti boli ložiská tohto obľúbeného kovu objavené na všetkých kontinentoch Zeme. Zásoby Cu sa zároveň považujú za prakticky neobmedzené. Geológovia v súčasnosti nachádzajú stále viac nových ložísk čistej medi, ako aj rúd, ktoré ju obsahujú. Napríklad v roku 1950 dosiahli svetové zásoby tohto kovu 90 miliónov ton. Do roku 1970 sa toto číslo už zvýšilo na 250 miliónov ton a do roku 1998 na 340 miliónov ton.V súčasnosti sa predpokladá, že zásoby medi na planéte predstavujú viac ako 2,3 miliardy ton.

Ložiská a spôsoby ťažby čistej medi

Ako už bolo spomenuté, pôvodne ľudia používali prirodzenú meď v každodennom živote. Samozrejme, takáto čistá meď sa ťaží dodnes. Zrnká tohto kovu sa tvoria v zemskej kôre v dôsledku exogénnych a endogénnych procesov. Najväčšie známe ložisko pôvodnej medi na planéte sa v súčasnosti nachádza v USA, v oblasti Lake Superior. V Rusku sa pôvodná meď vyskytuje v ložisku Udokan, ako aj na niektorých iných miestach v Transbaikalii. Okrem toho odpoveď na otázku, kde sa dá v Rusku ťažiť meď vo forme nugetov, je oblasť Ural.

V prírode sa čistý kov tejto odrody tvorí v oxidačnej zóne ložísk síranu meďnatého. Nugety zvyčajne obsahujú asi 90-99% samotnej medi. Zvyšok pochádza z iných kovov. V každom prípade, odpoveď na otázku, ako sa ťaží natívna meď, poskytujú dve hlavné technológie. Takéto ložiská, ako sú ložiská rúd, sa vytvárajú pomocou metód uzavretých baní alebo otvorených jám. V prvom prípade sa využívajú technologické postupy ako vŕtanie a ťažba.

Medené nugety môžu vážiť veľa. Najväčšie z nich boli kedysi nájdené na Hornom jazere v Spojených štátoch. Hmotnosť týchto nugetov bola asi 500 ton.

Zistili sme, kde sa v Rusku ťaží meď. Ide najmä o Transbaikaliu a Ural. V našej krajine sa samozrejme v rôznych časoch našli aj veľmi veľké nugety tohto kovu. Napríklad na Strednom Urale sa často nachádzali kusy medi s hmotnosťou až niekoľko ton. Jeden z týchto nugetov s hmotnosťou 860 kg je dnes uložený v Petrohrade, v Múzeu banského inštitútu.

Medené rudy a ich ložiská

V súčasnosti sa získavanie Cu považuje za ekonomicky výhodné a uskutočniteľné, aj keď je v hornine obsiahnutá aspoň 0,3 %.

Na priemyselnú ťažbu medi sa dnes v prírode najčastejšie ťažia tieto horniny:

bornity Cu 5 FeS 4 - sulfidové rudy, inak nazývané medenofialové alebo pestré pyrity a obsahujúce asi 63,3 % Cu;

chalkopyrity CuFeS 2 - minerály hydrotermálneho pôvodu;

chalkocit Cu 2 S obsahujúci viac ako 75 % medi;

kuprity Cu 2 O, často sa vyskytujúce aj na miestach pôvodných ložísk medi;

malachity, čo sú sýtené medené zelené.

Najväčšie ložisko medenej rudy v Rusku sa nachádza v Norilsku. Takéto horniny sa tiež ťažia vo veľkých množstvách na niektorých miestach na Urale, Transbaikalii, Čukotke, Tuve a na polostrove Kola.

Ako sa vyvíjajú ložiská medenej rudy

Rôzne druhy hornín obsahujúcich Cu, ako aj nugety, možno na planéte ťažiť pomocou dvoch hlavných technológií:

ZATVORENÉ;

OTVORENÉ.

V prvom prípade sú na ložisku vybudované bane, ktorých dĺžka môže dosiahnuť niekoľko kilometrov. Na presun pracovníkov a zariadení sú takéto podzemné tunely vybavené výťahmi a železničnými traťami. Drvenie hornín v baniach sa vykonáva pomocou špeciálneho vŕtacieho zariadenia s hrotmi. Medená ruda sa zhromažďuje a nakladá, aby sa poslala na poschodie pomocou vedier.

Ak sa ložiská nenachádzajú ďalej ako 400-500 m od povrchu zeme, ťažia sa povrchovou metódou. V tomto prípade sa najskôr pomocou výbušných zariadení odstráni vrchná vrstva hornín v teréne. Ďalej sa postupne odstraňuje samotná medená ruda.

Spôsoby získavania kovu z hornín

Zistili sme tak, ako sa ťaží meď, respektíve rudy, ktoré ju obsahujú. Ako však podniky následne získajú samotnú Cu?

Existujú tri hlavné spôsoby získavania medi z hornín:

elektrolytické;

pyrometalurgické;

hydrometalurgický.

Pyrometalurgická flotačná metóda

Táto technológia sa zvyčajne používa na izoláciu medi z hornín, ktoré obsahujú 1,5-2% Cu. Takýto materiál sa obohacuje flotačnou metódou. kde:

ruda sa opatrne melie na najjemnejší prášok;

zmiešajte výsledný materiál s vodou;

do hmoty sa pridávajú špeciálne flotačné činidlá, čo sú zložité organické látky.

Flotačné činidlá poťahujú malé zrná rôznych zlúčenín medi a dodávajú im nezmáčavosť.

V ďalšej fáze:

do vody sa pridávajú látky, ktoré vytvárajú penu;

prejsť cez záves silný prúd vzduchu.

Ľahké suché častice zlúčenín medi sa v dôsledku toho prilepia na vzduchové bubliny a vznášajú sa nahor. Pena, ktorá ich obsahuje, sa pozbiera, vytlačí z vody a dôkladne vysuší. V dôsledku toho sa získa koncentrát, z ktorého sa potom izoluje hrubá Cu.

Ako sa získava meď z rudy: obohacovanie pražením

Flotačná metóda sa v priemysle používa pomerne často. Ale niekedy sa technológia praženia používa aj na obohatenie medenej rudy. Táto technika sa najčastejšie používa pre rudy obsahujúce veľké množstvo síry. V tomto prípade sa materiál predhreje na teplotu 700-8000 °C. V dôsledku toho sulfidy oxidujú a obsah síry v hornine klesá.

V ďalšej fáze sa takto pripravená ruda taví v šachtových peciach pri teplote 14500 °C. Nakoniec sa pri použití tejto technológie získa mat - zliatina medi a železa. Toto spojenie je ešte vylepšené prifukovaním konvertorov. V dôsledku toho sa oxid železa mení na trosku a síra na SO4.

Získanie čistej medi: elektrolýza

Pomocou metód flotácie a praženia sa získa pľuzgierová meď. V skutočnosti takýto materiál obsahuje asi 91 % Cu. Na získanie čistejšej medi sa hrubá meď následne podrobí rafinácii.

V tomto prípade sa hrubé anódové platne najskôr odlejú z primárnej medi. ďalej:

vziať roztok síranu meďnatého do kúpeľa;

zavesiť anódové dosky v kúpeľni;

Ako katódy sa používajú tenké plechy z čistej medi.

Počas elektrolýznej reakcie sa meď rozpúšťa na anódach a dochádza k usadzovaniu na katódach. Ióny medi sa pohybujú smerom ku katóde, odoberajú z nej elektróny a transformujú sa na atómy Cu+2+2e?>Cu.

Síran meďnatý sa získava pomalou oxidáciou sulfidovej rudy kyslíkom na síran meďnatý CuS + 2O 2 > CuSO 4. Následne sa soľ vylúhuje vodou.

Hydrometalurgická metóda

V tomto prípade sa kyselina sírová používa na lúhovanie a obohatenie medi. V dôsledku reakcie pri použití tejto technológie sa získa roztok nasýtený Cu a inými kovmi. Potom sa z neho izoluje meď. Pomocou tejto techniky je možné okrem pľuzgierovej medi získať aj iné kovy, vrátane drahých. V každom prípade sa táto technológia najčastejšie používa na izoláciu Cu z hornín, ktoré na ňu nie sú príliš bohaté (menej ako 0,5 %).

Meď doma

Izolácia tohto kovu z rúd ním nasýtených je teda technologicky pomerne jednoduchá záležitosť. Niektorých preto zaujíma, ako ťažiť meď doma. Bude však veľmi ťažké získať tento kov z rudy, hliny atď. vlastnými rukami bez špeciálneho vybavenia.

Niektorí sa napríklad zaujímajú o to, ako extrahovať meď z hliny vlastnými rukami. V prírode sa skutočne nachádzajú ložiská tohto materiálu, ktorý je tiež bohatý na Cu. Bohužiaľ však nie sú známe žiadne osvedčené technológie na výrobu medi z hliny doma.

Môžete sa pokúsiť izolovať tento kov vlastnými rukami doma, možno len zo síranu meďnatého. Na tento účel je potrebné najskôr rozpustiť vo vode. Ďalej by ste mali do výslednej zmesi jednoducho umiestniť nejaký železný predmet. Po určitom čase bude táto - v dôsledku substitučnej reakcie - pokrytá medeným povlakom, ktorý sa potom dá jednoducho vyčistiť.

Meď zaujíma jednu z kľúčových pozícií v globálnom priemysle. Pre svoju vysokú tepelnú a elektrickú vodivosť je široko používaný v elektrotechnike a jeho vysoká mechanická pevnosť a vhodnosť na obrábanie ho robí nepostrádateľným pri výrobe rúr pre vnútorné systémy.

Ťažba medi v Rusku prináša veľmi plodné výsledky. A skutočnosť, že ruská surovinová základňa pozostáva zo 40% ložísk sulfidu medi a niklu a 19% ložísk sulfidu, dáva Rusku významnú výhodu oproti iným krajinám.

Význam medi vo svete

Vlastnosti medi

Meď bola jedným z prvých kovov, ktoré ľudská civilizácia spoznala a začala používať. Jeho výrobu vynašiel človek skôr ako železo.

Meď je po hliníku druhým najviac spotrebovaným neželezným kovom v globálnej ekonomike.

Tento kov dostal svoje meno podľa ostrova Cyprus.

Z čoho pozostáva? Jeho štruktúra obsahuje veľa kryštálov: nikel, zinok, molybdén, zlato, vápnik, striebro, olovo, železo, kobalt a mnoho ďalších.

A jeho vysoká elektrická vodivosť z neho urobila obzvlášť cenný elektrický materiál, z ktorého sa vyrábajú vinutia transformátorov a generátorov, drôty elektrického vedenia a vnútorné elektrické vedenie.

Odkaz. Predtým sa až polovica všetkej medi vyrobenej vo svete minula na elektrické drôty, no dnes na tieto účely slúži cenovo dostupnejší hliník. A samotná meď sa stáva najvzácnejším neželezným kovom.

Zliatiny medi sú tiež široko používané - so zinkom (mosadz), s cínom alebo hliníkom (bronz) atď.

Výroba

Medené rudy sa ťažia v 50 krajinách.

Hlavné výrobné kapacity podnikov ťažby medi sú sústredené v Južnej Amerike. Práve tu sa ťaží 41,2 % medenej rudy na svete, 19,8 % pochádza z ázijských krajín.

Situácia vo výrobe rafinovanej medi vyzerá inak:

Tab. 2. Porovnávacie charakteristiky objemov výroby rafinovanej medi podľa oblastí planéty, tisíc ton

	Medená ruda	Rafinovaná meď
Severná Amerika
Južná Amerika

Zdroj: web people.conomy.ru

Podľa výsledkov za rok 2015 je výroba rafinovanej medi sústredená v ázijskom regióne (51,2 %). Južná Amerika, líder v produkcii medenej rudy, predstavuje 14,9 %. Tu je to dokonca horšie ako Európa.

Takmer 80% všetkej medi bolo vyrobených z pôvodných surovín, zvyšných 20% bolo vyrobených z medeného odpadu. Celosvetová produkcia medi zostáva vysoko konsolidovaná – tretinu z nej (34,8 %) v roku 2015 tvorilo päť najväčších producentov, medzi ktoré patria:

• Codelco (Čile).
• Freeport-McMoRan (USA).
• Glencore (Švajčiarsko).
• BHP Billiton (Austrália).
• Južná meď (Mexiko).

Pre referenciu. V roku 2014 Wood Mackenzie (Brook Hunt) zverejnil prognózu globálnej produkcie medi na obdobie do roku 2025.

Wood Mackenzie je globálna výskumná skupina v oblasti energetiky, chemikálií, obnoviteľných zdrojov, kovov a baníctva s medzinárodnou povesťou vďaka poskytovaniu komplexných údajov, písomných analýz a rád. V roku 2015 spoločnosť kúpila americká analytická a analytická spoločnosť Verisk Analytics (en.wikipedia.org).

Tab. 3. Údaje o prognóze na roky 2014-2025

	Tisíc ton		Tisíc ton

Zdroj: Wood Mackenzie (Brook Hunt)

Celosvetová produkcia v roku 2016 bola podľa spoločnosti 19,9 milióna ton a jej produkcia dosiahla 22,5 milióna.

Rezervy

Podľa údajov za rok 2014 sa na územiach Severnej a Južnej Ameriky nachádzalo takmer 60 % všetkých svetových zásob, z toho viac ako polovica bola zaznamenaná v Čile. A v planetárnom meradle táto krajina predstavuje 34% ložísk tohto neželezného kovu.

Ryža. 2. Ložiská medi vo svete 2014
Zdroj: webová stránka mining-prom.ru

Ruská federácia sa podieľala 5 % na overených svetových zásobách medi (po Čile, USA, Peru a Austrálii je to 5. miesto).

Podľa geológov sa na dne oceánov nachádza asi 5 miliárd ton zásob medenej rudy.

Medený priemysel v Rusku

Na Urale a na západnej Sibíri nie, nie a dokonca sa nachádzajú aj tie najstaršie bane z doby kamennej. Pracovali tam naši predkovia, ktorí okrem iných minerálov ťažili pre útočníkov medené rudy.

Hoci podľa oficiálnych zdrojov sa farebné kovy na Rusi prakticky až do 18. storočia neťažili.

Neželezná metalurgia Ruskej ríše

Skúsenosti z prvých panovníckych medených hút, ktoré sa objavili v období 1638-1640, kedy boli na rieke objavené ložiská medi. Kalkarke, bol neúspešný. Na zásobovanie nákladu nebolo dosť rudy. O necelých desať rokov neskôr musela byť výroba zastavená a samotné továrne zatvorené.

Petrove reformy dali rozvoju baníctva nový impulz – prieskum a spracovanie rúd farebných kovov preniesol do súkromných rúk. Berg Collegium, ktoré vytvoril cisár, slúžilo ako akési ministerstvo geológie (ak vychádzame z analógií), ktoré rozhodovalo o tom, kto by mal dostať právomoc hľadať a rozvíjať rudy a kto nie.

Navyše nebolo potrebné hovoriť o „bohatých ložiskách“. V provincii Olonets a na Pechore boli malé pramene, ktoré však zjavne nestačili potrebám domáceho trhu. Takže hlavným dodávateľom neželezných kovov pre Ruskú ríšu bola Európa. A vojensko-strategická pozícia Ruska si vyžadovala čo najviac železa a medi. Boli nazývané kovmi vojny. Situáciu mal zlepšiť vývoj na Urale.

V roku 1750 vyrábalo hotové výrobky 72 železiarskych a 29 medených hutí v Rusku. Ale už v 90-tych rokoch dva podniky okresov Bogoslovsky a Votsky predstavovali celú výrobu Uralu.

„Na západnom svahu Uralu, ktorý bol kedysi pokrytý celým radom medených hút, naďalej funguje iba jeden závod Jugovsky s kapacitou len asi 40 ton medi. Na celom východnom svahu Uralu, od severu od Bogoslovských závodov až po závod Preobraženský na juhu Uralu, kedysi fungujú medené huty a bane, z ktorých väčšina sa už niekoľko desaťročí nerozvíjala“ (L. B. Kafengauz "Vývoj priemyselnej výroby v Rusku").

Ryža. 3. Pohľad na medenú hutu Miass na Urale. 1773
Zdroj: webová stránka infourok.ru

A až koncom 90. rokov nastal posun vo vývoji medeného priemyslu - posun, ktorý začal stúpať až na začiatku 20. storočia, čím sa medený priemysel stal jedným z rýchlo sa rozvíjajúcich odvetví. Od roku 1906 sa začal skutočne fantastický rast produkcie medi a za 7 rokov vzrástla 3,6-krát.

A ani úpadok, keď krajina prechádzala ťažkými časmi, revolúciami a vojnami a trval nie menej ako 15 rokov, nezabránil Sovietskemu Rusku dosiahnuť značné úspechy v medenom priemysle.

Dnešný medený priemysel v Ruskej federácii

Rusko zostalo dlhé roky hlavným dodávateľom medi a medených výrobkov na svetový trh. V roku 2016 sa tu vyrobilo 860,1 tisíc ton rafinovanej medi. Produkcia medi predstavovala 844,7 tisíc ton.

Ryža. 4. Povrchová ťažba medi v Gaisky GOK UMMC
Zdroj: webstránka

Strediská výroby medi

Umiestnenie priemyselných podnikov ovplyvňujú určité faktory:

• suroviny;
• energie a paliva;
• spotrebiteľov.

Kovy v podskupine medi sa vyznačujú nízkou chemickou aktivitou, z tohto dôvodu sa nachádzajú vo forme chemických zlúčenín, ako aj nugety. Pred mnohými storočiami sa meď nachádzala len vo forme zlúčenín síry – chalkopyritu a chalkocitu. Je to preto, že meď má vysokú chemickú afinitu k síre. Väčšina primárnych rúd obsahuje meď vo forme sulfidu – CuS.
Postupom času, najmä v podmienkach sopečnej činnosti, vplyvom veľkého množstva kyslíka, sa zo sulfidov medi stali oxidy. Medené nugety vznikli v prírode pri silnom zahrievaní oxidovanej sírovej rudy. Ak napríklad pod hrubou vrstvou horniny ležali oxidované medené minerály a sírne rudy, zohrievali ich prírodné katastrofy a zemské teplo. V takýchto prirodzených „hutníckych dielňach“ sa tavilo obrovské množstvo medi. V Severnej Amerike bol nájdený nuget s hmotnosťou 420 ton. Je to však zriedkavé; pôvodná meď na planéte je približne 1%.

Svetové ložiská medi

Veľa medi, podobne ako iné minerály, sa nachádza na dne oceánov. Na dne sú zhluky okrúhlych kameňov s obsahom približne 0,5 % medi. Podľa analýzy geológov zásoby medenej rudy v oceáne dosahujú 5 miliárd ton.
Existuje takmer 250 minerálov medi, ale len 20 sa používa priemyselne. Medzi hlavné medené rudy patria:

• chalkocit - Cu 2 S, ktorý obsahuje 79,8 % medi
• chalkopyrit - CuFeS 2, ktorý obsahuje 30% medi. Táto ruda predstavuje takmer 50 % všetkých ložísk medi
• bornit - Cu 5 FeS 4, obsahuje od 52 do 65 % medi
• covellit - CuS, obsahuje 64% medi.

Podľa genetických a priemyselno-geologických parametrov sú ložiská medi:

• stratiformné, medzi ktoré patria medené bridlice a pieskovce
• pyrity. Do tejto skupiny patrí natívna a žilná ​​meď
• hydrotermálne
• magmatické, vrátane najbežnejších rúd medenoniklového typu
• uhličitan. Do tejto skupiny patria železno-medené a karbonátové rudy.

Zásoby medi vo svete

Najväčšie množstvo medi, približne 65 %, sa vyskytuje v Severnej a Južnej Amerike. Európske štáty majú 15 % zdrojov, ázijské štáty – 11 %, africké štáty – 4,5 %.
Najväčšie potvrdené zásoby medi sú zaznamenané v Čile. Nachádza sa tam takmer 20 % svetových zásob. A v USA - 12,7%. Okrem týchto krajín je veľa medi v Poľsku, Indonézii, Iráne, Kazachstane, Číne, Uzbekistane, na Filipínach, ako aj v Zaire, Zambii, Brazílii, Kanade, Mexiku, Paname, Peru a Austrálii. V každom z týchto štátov je podľa odborníkov asi 10 miliónov ton.

Ťažba medenej rudy

Vzhľadom na nízky obsah medi v rude jej ťažba zahŕňa spracovanie veľkých objemov horniny. Na vytavenie 1 tony medi sa musí spracovať viac ako 200 ton rudy.
Metódy ťažby medi:

• otvorená metóda. Ak sa ložiská rúd nachádzajú blízko zemského povrchu, tak sa vyvíjajú týmto spôsobom, hĺbka povrchovej ťažby je 150-300 m Metóda sa vyznačuje nižšími stratami
• podzemná metóda. Pomocou tejto metódy sa ruda ťaží z hĺbky 500 m a niekedy aj 800 - 1 000 m.

Existuje päť technologických systémov pre rozvoj v teréne:

• pomocou samohybného zariadenia. Táto technológia je široko používaná
• pomocou kontinuálnych vibračných mechanizmov
• pomocou vytvrdzujúceho zásypu. V tomto prípade dochádza k nepretržitej ťažbe zásob silných ložísk s minimálnymi stratami. Pri použití takýchto systémov sa straty znížia 3-4 krát
• spôsob ťažby rudy v horizontálnych vrstvách. Pri plnení gýčov (v podzemných baniach) kaliacimi zmesami sa používajú rúry obložené gumou alebo čadičom, ktorých životnosť je 50-100-krát vyššia ako životnosť ocele.
• technológia cyklického toku na realizáciu ťažobných operácií.

Strediská výroby medi

Strediská výroby medi sú prítomné v rôznych regiónoch Ruska. Kazachstan sa môže pochváliť najbohatšími ložiskami rudy. Na Urale sú aj ložiská. Podľa najnovších údajov je Rusko na prvom mieste na svete v ťažbe medenej rudy.
V tesnej blízkosti baní sa budujú medené závody. Surovinový faktor je určujúcou zložkou vzhľadom na nízky obsah koncentrátov v surovine. Na Urale sa nachádza 11 komplexov medi, ktoré produkujú 43 % medi v krajine. Pri výrobe sa okrem vlastných surovín využívajú aj materiály dovážané z Kazachstanu. Existujú aj zariadenia na recykláciu odpadu. Napríklad plynný oxid siričitý, ako vedľajší produkt ťažby medi, sa používa na výrobu kyseliny sírovej, ktorá sa potom používa na výrobu hnojív.

Medená ruda je prirodzene sa vyskytujúci minerál zložený z rôznych chemických prvkov. Kompozície, ktorých spracovanie je ziskové, by mali obsahovať 0,5 – 1 % hlavnej zložky. Ďalším dôležitým prvkom rudy je nikel.

Vklady na mape sveta

Najväčšie zásoby rudy sa nachádzajú v Čile – 34 % z celkového počtu svetových zásob. USA a Peru majú po 9 % fosílnych ložísk. Východná Sibír, Ural a polostrov Kola tvoria 5 % vkladov.

Svetové ložiská medi sa nachádzajú na africkom kontinente, v Južnej Amerike, Kanade a Austrálii. Z európskych krajín je na ne najbohatšie Poľsko. Známe sú ložiská v Číne a Mongolsku.

Ložiská porfýru a žíl sa nachádzajú v pásme západného Pacifiku a v stredomorských oblastiach. Majú ich Kazachstan, Arménsko a Uzbekistan.

Odrody medených rúd

Klasifikácia rudy podľa genetických a geologických charakteristík:

• stratiformné - sú to pieskovce a bridlice;
• pyrit - žilná ​​meď a nugety;
• hydrotermálna - nazýva sa to porfýrová medená forma;
• skarnové skaly;
• magmatické - táto ruda obsahuje nikel;
• uhličitan - majú železo-meď a karbonátové zloženie.

Prírodné minerály obsahujúce meď

Sulfidová ruda, jej zloženie je určené výrazom Cu5FeS4. Existujú dva polymorfné typy - nízkoteplotné a vysokoteplotné. Teplota topenia je menšia alebo väčšia ako 228 stupňov.

Existuje skorý nestabilný sulfid, ľahko zničené vodou a vetrom. Druhý typ je endogénny a má premenlivé chemické zloženie v dôsledku prímesí prvkov, ako je galenit, pyrit, chalkocit a chalkopyrit. Bornit sa nazýva pestrý pyrit. Vlastnosti týchto minerálov závisia od ich pôvodu.

Vzorec CuFeS2 určuje jeho zloženie. Známy ako pyrit medi. Vzťahuje sa na polymetalické. Môže existovať vo forme skarnov a horských greisenov.

Obsahuje 79,8 % medi a 20,2 %. Veľmi krásna, zrkadlový povrch má sivastý odtieň, niekedy čierny.

Existujú vzácne fosílie obsahujúce prvky medi:

• kuprit (Cu2O), oxid, sa vyskytuje medzi ložiskami malachitu a nugetami;
• covellit, obsahuje 66,5 % hlavného prvku a síru. Prvýkrát nájdený obklopený sopkou Vezuv. Ťaží sa v USA, Grécku, Čile;
• malachit. Kameň, ktorý sa používa na rôzne remeslá. Polymetalická ruda. Nižný Tagil je miestom veľkých ložísk tohto minerálu;
• azurit Toto je azúrový, modrý kameň. Hlavnými miestami jeho výroby sú Afrika, Austrália, Anglicko a balkánske krajiny. Vyskytuje sa v blízkosti sulfidových ložísk.

Porfýrové formy medi zahŕňajú molybdén, zlato, chalkopyrit a pyrit. Nachádzajú sa v ložiskách chudobných hornín. Majú formu žilkovaných inklúzií typu stockwork.

Metódy extrakcie minerálov

V závislosti od hĺbky výskytu sa ruda ťaží otvoreným alebo uzavretým spôsobom. Existujú normy, ktoré určujú uskutočniteľnosť hĺbky výkopu vrstiev pôdy a použitie technológií, ktoré znižujú ich náklady.

Pracovná technológia zahŕňa:

• používanie zariadenia s vlastným pohonom;
• výroba ťažby rudy priamo;
• vyplňovanie vzniknutých dutín materiálmi, aby bola ďalšia práca bezpečná.

Keď sa fosílie vyberú vo vrstvách, zabezpečí sa tým ich maximálne využitie. Pre hlbinné lomy je vhodná technológia operácií s cyklickým prúdením, závisí od charakteristík vrstiev.

Keď sa útvary vyskytujú v hĺbke 500 až 1000 m a hlbšie, vyhovuje uzavretý spôsob ťažby medi. To si vyžaduje vibračné mechanizmy; hornina je úplne vyťažená a dopravená na povrch. Dutiny vytvorené pod zemou sa vyplnia pomocou rúr vyložených gumou alebo čadičovou živicou.

Ekonomicky výhodné je umiestnenie priemyslu spracovania nerastov v tesnej blízkosti miest ich ťažby. Taktiež je potrebné vybudovať závody na recykláciu odpadu po spracovaní. To môže podporiť uvoľňovanie rôznych prospešných produktov. Napríklad spracovanie oxidu siričitého umožňuje získať užitočné hnojivá obsahujúce síru.

Výrobné technológie

Vyťažená ruda má nízku koncentráciu medi. Na získanie jednej tony kovu bude v priemere potrebných 200 ton rudy. Moderný hutnícky priemysel používa na jeho extrakciu tieto technológie:

• hydrometalurgický;
• pyrometalurgické;
• elektrolýza.

Pyrometalurgický spôsob obohacovania hornín využíva na spracovanie chalkopyrit. Táto bežná technológia využíva dva stupne prevádzky. Prvým je oxidačné praženie, takzvaná flotácia. Výsledný hrubý koncentrát obsahuje 10–35 % čistej látky. Potom sa meď rafinuje a do roztoku sa pridá vitriol. Vďaka tomu uvoľňujú takmer stopercentnú čistotu.

Pri hydrometalurgickej metóde sa kov vylúhuje, potom sa pridá kyselina sírová. V dôsledku toho sa získa roztok, v ktorom sa uvoľňuje meď a rôzne kovy, ktoré môžu byť vzácne. Táto technológia je použiteľná na výrobu medi z chudobných hornín.

Pre oxidačné praženie minerálov s vysokým obsahom síry sa ruda zahreje na 700–8000 stupňov a množstvo síry sa zníži na polovicu. Výsledkom je zliatina sulfidov. Bočné prúdenie vzduchu v konvektore umožňuje získať blistrovú meď 91%. Na dosiahnutie vyššej čistoty kovu dochádza k elektrolytickej rafinácii, aby sa získalo 99% zloženie.

V priemysle sa tento prvok prakticky nepoužíva vo svojej čistej forme. Najznámejšie zliatiny sú:

• mosadz – zliatina so zinkom;
• bronz - s cínom;
• rôzne babbity - zliatina s olovom;
• cupronickel – do kompozície sa pridáva nikel;
• dural – spojenie s hliníkom;
• šperkárske zliatiny, kde sa zlato pridáva v rôznych percentách.

Oblasti použitia

Jednou z oblastí použitia je elektrotechnický priemysel. Káble a elektrické drôty obsahujú čisté kovové pramene, čo zvyšuje ich elektrickú vodivosť. Zliatiny s niklom sú vhodné na výrobu nástrojov, zlúčeniny s volfrámom sú vlákna v žiarovkách.

Mosadz sa používa v potravinárskom a chemickom priemysle. V poľnohospodárstve sa meď používa ako hnojivo. Síran meďnatý je známy záhradníkom, používa sa na ošetrenie rastlín, aby ich chránil pred chorobami a škodcami.

V stavebníctve sú takéto zliatiny jednoducho nenahraditeľné. Strešná krytina s vytvorenou patinou má krásny vzhľad a je veľmi odolná.

Lekársky priemysel sa bez tohto chemického prvku nezaobíde. Široko používaný v liekoch.

V strojárstve sa bronz používa na výrobu ložísk, výmenníkov tepla a rôznych konštrukčných prvkov mechanizmov. Kov sa používa v práškovej metalurgii na výrobu trecích dielov.

Svetové zásoby

Meď je neželezný kov, ktorý sa používa v mnohých druhoch priemyselných odvetví. Najvýnosnejšou rudou na výrobu je bornit. Môže za to jeho vysoký obsah a veľké ložiská vo svetovom podloží. Na ťažbu medi sú vhodné horniny s obsahom 0,5–1 % medi. Najbežnejšie sú rudy s prísadami niklu. Tvoria 90 % všetkých minerálov obsahujúcich meď, ktoré sú ekonomicky prospešné pre ťažobný priemysel.

Najväčšie ložiská medi sa nachádzajú v Čile – 34 % všetkých svetových zásob, čo je 140 miliónov ton.

Krajiny s najväčšími zásobami na svete sú: USA - 35 miliónov ton, Indonézia - 35, Peru - 30, Austrália - 24, Čína - 26, Rusko - 20.

Globálne zásoby medených rúd sa odhadujú na 467 miliónov ton. Geológovia uvádzajú, že vo svetových oceánoch je asi 5 miliárd ton ložísk takejto rudy.

V malých koncentráciách môžu byť prítomné nasledujúce látky:

• nikel;
• zlato;
• platina;
• striebro.

Ložiská na celom svete majú približne rovnaký súbor chemických prvkov v zložení rudy, líšia sa len v percentách. Na získanie čistého kovu sa používajú rôzne priemyselné metódy. Takmer 90 % hutníckych podnikov používa rovnaký spôsob výroby čistej medi – pyrometalurgickú.

Konštrukcia tohto procesu umožňuje získavať kov aj z recyklovaných materiálov, čo predstavuje významnú výhodu pre priemysel. Keďže ložiská patria do skupiny neobnoviteľných ložísk, zásoby sa každým rokom znižujú, rudy sú chudobnejšie, ich ťažba a výroba sa predražujú. To v konečnom dôsledku ovplyvňuje cenu kovu na medzinárodnom trhu. Okrem pyrometalurgickej metódy existujú aj iné metódy:

• hydrometalurgický;
• metóda zušľachťovania ohňom.

Etapy pyrometalurgickej výroby medi

Priemyselná výroba medi pomocou pyrometalurgickej metódy má oproti iným metódam výhody:

• technológia poskytuje vysokú produktivitu - môže byť použitá na výrobu kovu z hornín, v ktorých je obsah medi dokonca nižší ako 0,5%;
• umožňuje efektívne spracovávať druhotné suroviny;
• bol dosiahnutý vysoký stupeň mechanizácie a automatizácie všetkých stupňov;
• jeho použitie výrazne znižuje emisie škodlivých látok do atmosféry;
• Metóda je ekonomická a efektívna.

Obohacovanie

Schéma zvýhodnenia rudy

V prvej fáze výroby je potrebné pripraviť rudu, ktorá sa dodáva do spracovateľských závodov priamo z lomu alebo bane. Často sú tam veľké kusy kameňa, ktoré treba najskôr rozdrviť.

Deje sa to v obrovských drviacich jednotkách. Po rozdrvení sa získa homogénna hmota s frakciou do 150 mm. Technológia predbežného obohatenia:

• suroviny sa nalejú do veľkej nádoby a naplnia sa vodou;
• potom sa pod tlakom pridá kyslík, aby sa vytvorila pena;
• kovové častice sa prilepia na bubliny a stúpajú nahor a odpadová hornina sa usadzuje na dne;
• Ďalej sa medený koncentrát posiela na praženie.

Pálenie

Táto fáza má za cieľ čo najviac znížiť obsah síry. Rudná hmota sa vloží do pece, kde je teplota nastavená na 700–800 o C. V dôsledku tepelnej expozície sa obsah síry zníži na polovicu. Síra oxiduje a vyparuje sa a niektoré nečistoty (železo a iné kovy) ľahko prechádzajú do stavu trosky, čo uľahčí neskoršie tavenie.

Toto štádium je možné vynechať, ak je hornina bohatá a obsahuje po obohatení 25–35 % medi; používa sa len pre rudy nízkej kvality.

Tavenie na mat

Technológia matného tavenia umožňuje získať blistrovú meď, ktorá sa líši podľa kvality: od MCh1 - najčistejšia až po MCh6 (obsahuje až 96% čistého kovu). Počas procesu tavenia sa surovina ponorí do špeciálnej pece, v ktorej teplota vystúpi na 1450 oC.

Po roztavení sa hmota prepláchne stlačeným kyslíkom v konvertoroch. Majú horizontálny vzhľad a fúkanie sa vykonáva cez bočný otvor. V dôsledku fúkania sa oxidujú sulfidy železa a síry a menia sa na trosku. Teplo v konvertore vzniká prúdením horúcej hmoty, ktorá sa dodatočne nezohrieva. Teplota je 1300°C.

Na výstupe z konvertora sa získa hrubé zloženie, ktoré obsahuje až 0,04% železa a 0,1% síry, ako aj až 0,5% iných kovov:

• cín;
• antimón;
• zlato;
• nikel;
• striebro

Tento hrubý kov sa odlieva do ingotov s hmotnosťou až 1200 kg. Ide o takzvanú anódovú meď. Mnoho výrobcov sa v tejto fáze zastaví a predávajú takéto ingoty. Ale keďže výroba medi je často sprevádzaná ťažbou drahých kovov obsiahnutých v rude, spracovateľské závody využívajú technológiu rafinácie surovej zliatiny. V tomto prípade sa uvoľňujú a konzervujú iné kovy.

Rafinácia pomocou medenej katódy

Technológia výroby rafinovanej medi je pomerne jednoduchá. Jeho princíp sa dokonca používa na domáce čistenie medených mincí od oxidov. Výrobná schéma vyzerá takto:

• hrubý ingot sa umiestni do kúpeľa s elektrolytom;
• Ako elektrolyt sa používa roztok s nasledujúcim obsahom:
  • síran meďnatý – do 200 g/l;
  • kyselina sírová – 135–200 g/l;
  • koloidné prísady (tiomočovina, lepidlo na drevo) – do 60 g/l;
  • voda.
• teplota elektrolytu by mala byť do 55 o C;
• Do kúpeľa sú umiestnené platne z katódovej medi - tenké plechy z čistého kovu;
• elektrina je pripojená. V tomto čase dochádza k elektrochemickému rozpúšťaniu kovu. Častice medi sa sústreďujú na katódovej doske a ďalšie inklúzie sa usadzujú na dne a nazývajú sa kal.

Aby proces získavania rafinovanej medi prebiehal rýchlejšie, anódové ingoty by nemali byť väčšie ako 360 kg.

Celý proces elektrolýzy prebehne v priebehu 20–28 dní. Počas tohto obdobia sa medená katóda odstráni až 3-4 krát. Hmotnosť platní je do 150 kg.

Ako sa to robí: ťažba medi

Počas procesu rafinácie sa na katódovej medi môžu vytvárať dendrity - výrastky, ktoré zmenšujú vzdialenosť k anóde. V dôsledku toho klesá rýchlosť a účinnosť reakcie. Preto, keď sa objavia dendrity, sú okamžite odstránené.

Hydrometalurgická technológia výroby medi

Táto metóda nie je široko používaná, pretože môže viesť k strate drahých kovov obsiahnutých v medenej rude.

Jeho použitie je opodstatnené, keď je hornina nekvalitná – obsahuje menej ako 0,3 % červeného kovu.

Ako získať meď hydrometalurgickou metódou?

Najprv sa hornina rozdrví na jemnú frakciu. Potom sa umiestni do alkalickej kompozície. Najčastejšie používané roztoky sú kyselina sírová alebo amoniak. Počas reakcie je meď nahradená železom.

Cementovanie medi železom

Roztoky solí medi zostávajúce po lúhovaní prechádzajú ďalším spracovaním - cementáciou:

• do roztoku sa umiestni železný drôt, plechy alebo iné zvyšky;
• počas chemickej reakcie železo vytláča meď;
• V dôsledku toho sa kov uvoľňuje vo forme jemného prášku, v ktorom obsah medi dosahuje 70%. Ďalšie čistenie prebieha elektrolýzou pomocou katódovej platne.

Technológia požiarnej rafinácie pre bublinkovú meď

Tento spôsob získavania čistej medi sa používa vtedy, keď je východiskovým materiálom medený šrot.

Proces prebieha v špeciálnych dozvukových peciach, v ktorých sa spaľuje uhlie alebo olej. Roztopená hmota naplní kúpeľ, do ktorého je vháňaný vzduch cez železné rúry:

• priemer potrubia - do 19 mm;
• tlak vzduchu - do 2,5 atm;
• kapacita rúry – do 250 kg.

Počas procesu rafinácie sa medené suroviny oxidujú, síra horí, potom kovy. Oxidy sa v tekutej medi nerozpúšťajú, ale plávajú na povrch. Na ich odstránenie sa používa kremeň, ktorý sa umiestni do kúpeľa pred začatím procesu rafinácie a umiestni sa pozdĺž stien.

Ak kovový šrot obsahuje nikel, arzén alebo antimón, technológia sa stáva zložitejšou. Percento niklu v rafinovanej medi možno znížiť len na 0,35 %. Ak sú však prítomné ďalšie zložky (arzén a antimón), vytvorí sa niklová „sľuda“, ktorá sa rozpúšťa v medi a nedá sa odstrániť.

Video: Medené rudy Uralu