Как получают медь: Производство — Русская медная компания

способы, технология, схема производства, методы в промышленности

Содержание:

• 1 Особенности медных руд
• 2 Стадии пирометаллургического производства меди
  • 2.1 Обогащение
  • 2.2 Обжиг
  • 2.3 Плавка на штейн
  • 2.4 Рафинирование с использованием катодной меди
• 3 Технология гидрометаллургического производства меди
• 4 Технология огневого рафинирования черновой меди
• 5 Видео: Медные руды Урала

Особенности медных руд

Медьсодержащие руды характеризуются как многоэлементные. Наиболее часто встречающиеся соединения бывают с:

• железом;
• серой;
• медью.

В незначительной концентрации могут присутствовать:

• никель;
• золото;
• платина;
• серебро.

Месторождения во всем мире имеют примерно одинаковый набор химических элементов в составе руды, отличаются лишь их процентным соотношением. Чтобы получить чистый металл, используют различные промышленные способы. Почти 90% металлургических предприятий используют одинаковый метод производства чистой меди – пирометаллургический.

Один из самых больших карьеров по добыче руди приносит 17 миллионов тонн меди в год

Схема этого процесса позволяет также получать металл из вторичного сырья, что для промышленности является существенным плюсом. Поскольку месторождения относятся к группе не восполняемых – запасы с каждым годом уменьшаются, руды беднеют, а их добыча и производство становится дорогим. Это, в конечном счете, влияет на цену металла на международном рынке. Кроме пирометаллургического метода, существуют еще способы:

• гидрометаллургический;
• метод огневого рафинирования.

Стадии пирометаллургического производства меди

Общие способы получения метала из руды

Промышленное получение меди с использованием пирометаллургического способа имеет преимущества перед другими методами:

• технология обеспечивает высокую производительность – с ее помощью можно получать метал из породы, в которой содержание меди даже ниже 0,5%;
• позволяет эффективно перерабатывать вторичное сырье;
• достигнута высокая степень механизации и автоматизации всех этапов;
• при его использовании значительно сокращаются выбросы вредных веществ в атмосферу;
• метод экономичный и эффективный.

Обогащение

Схема обогащения руды

На первом этапе производства необходимо подготовить руду, которую доставляют на обогатительные комбинаты прямо с карьера или шахты. Часто встречаются большие куски породы, которые предварительно нужно измельчить.

Происходит это в огромных дробильных агрегатах. После дробления получается однородная масса, с фракцией до 150 мм. Технология предварительного обогащения:

• в большую емкость засыпается сырье и заливается водой;
• затем добавляется кислород под давлением, чтобы образовалась пена;
• частицы металла прилипают к пузырькам и поднимаются наверх, а пустая порода оседает на дне;
• далее, медный концентрат отправляется на обжиг.

Обжиг

Этот этап направлен на то, чтобы максимально снизить содержание серы. Рудную массу помещают в печь, где устанавливается температура 700–800^оС. В результате термического воздействия содержание серы сокращается в два раза. Сера окисляется и испаряется, а часть примесей (железа и других металлов) переходит в легкошлакуемое состояние, которое облегчит в дальнейшем плавку.

Обжиг руды для снижения уровня серы

Этот этап можно опустить, если порода богатая и содержит после обогащения 25–35% меди, его используют только для бедных руд.

Плавка на штейн

Технология плавки на штейн позволяет получить черновую медь, которая различается по маркам: от МЧ1 – самая чистая до МЧ6 (содержит до 96% чистого металла). В ходе процесса плавки, сырье погружается в специальную печь, в которой температура поднимается до 1450^оС.

Технология переработки медной руды и получение черной меди

После расплавления массы она продувается сжатым кислородом в конвертерах. Они имеют горизонтальный вид, а дутье осуществляется через боковое отверстие. В результате продува сульфиды железа и серы окисляются и переводятся в шлак. Тепло в конвертере образуется за счет протекания раскаленной массы, он дополнительно не нагревается. Температура при этом составляет 1300^оС.

Общая схема выплавки меди

На выходе из конвертера получают черновой состав, который содержит до 0,04% железа и 0,1% серы, а также до 0,5% прочих металлов:

• олова;
• сурьмы;
• золота;
• никеля;
• серебра.

Такой черновой металл отливается в слитки массой до 1200 кг. Это так называемая анодная медь. Многие производители останавливаются на этом этапе, реализуют такие слитки. Но поскольку часто производство меди сопровождается добычей драгоценных металлов, которые содержатся в руде, то на обогатительных комбинатах используется технология рафинирования чернового сплава. При этом выделяются и сохраняются прочие металлы.

Рафинирование с использованием катодной меди

Технология получения рафинированной меди довольно простая. Ее принцип используют даже для чистки медных монет от окислов в домашних условиях. Схема производства выглядит следующим образом:

Слитки рафинированной меди

• черновой слиток помещается в ванну с электролитом;
• в качестве электролита используется раствор со следующим содержанием:
  • сульфат меди – до 200 г/л;
  • серная кислота – 135–200 г/л;
  • коллоидные добавки (тиомочевина, столярный клей)– до 60 г/л;
  • вода.
• температура электролита должна быть до 55^оС;
• помещаются в ванну пластины катодной меди – тонкие листы чистого металла;
• подключается электричество. В это время происходит электрохимическое растворение металла. Частицы меди концентрируются на катодной пластине, а прочие включения оседают на дне и называются шлам.

Для того, чтобы процесс получения рафинированной меди протекал быстрее, анодные слитки должны быть не более 360 кг.

Весь процесс электролиза протекает в течение 20–28 суток. За этот период вынимают катодную медь до 3–4 раз. Вес пластин получается до 150 кг.

В процессе рафинирования, на катодной меди могут образовываться дендриты – наросты, которые сокращают расстояние до анода. В результате чего снижается скорость и эффективность реакции. Поэтому, при возникновении дендритов, их незамедлительно удаляют.

Технология гидрометаллургического производства меди

Медная руда также может содержать золото

Этот способ не получил широкого распространения, поскольку, при этом можно потерять драгоценные металлы, содержащиеся в медной руде.

Его использование оправдано, когда порода бедная – содержит менее 0,3% красного металла.

Как получить медь гидрометаллургическим способом?

Вначале порода измельчается до мелкой фракции. Затем помещается в щелочной состав. Чаще всего используют растворы серной кислоты или аммиака. Во время реакции медь вытесняется железом.

Цементация меди железом

Оставшиеся после выщелачивания растворы солей меди проходят дальнейшую обработку – цементацию:

• в раствор помещают железную проволоку, листы или прочие обрезки;
• в ходе химической реакции железо вытесняет медь;
• в результате металл выделяется в виде мелкого порошка, в котором содержание меди достигает 70%. Дальнейшее очищение происходит путем электролиза с использованием катодной пластины.

Технология огневого рафинирования черновой меди

Этот способ получения чистой меди используется, когда исходное сырье – медный лом.

Процесс протекает в специальных отражательных печах, которые топятся углем или нефтью. Растопленная масса наполняет ванну, в которую вдувают воздух по железным трубам:

• диаметр труб – до 19 мм;
• давление воздуха – до 2,5 атм;
• емкость печи – до 250 кг.

В процессе рафинирования окисляется медное сырье, выгорает сера, затем металлы. Окислы не растворяются в жидкой меди, а всплывают на поверхность. Чтобы их удалить, используется кварц, который помещается в ванну еще до начала процесса рафинирования и размещается вдоль стенок.

Рафинирование меди

Если в металлоломе присутствует никель, мышьяк или сурьма, то технология усложняется. Процент содержания никеля в рафинированной меди можно снизить лишь до уровня 0,35%. Но если присутствуют остальные компоненты (мышьяк и сурьма), то образуется никелевая «слюдка», которая растворяется в меди, и ее удалить не получится.

Видео: Медные руды Урала

Технологический процесс производства меди

Медь, относимая по классификации к цветным металлам, стала известной в глубокой древности. Ее производство человек освоил раньше, чем железо. Это объяснимо как частым ее нахождением на земной поверхности в доступном состоянии, так и относительной легкостью производства меди путем извлечения ее из соединений. Свое название Cu она получила от острова Кипра, где древняя технология производства меди получила большое распространение.

Благодаря своей высокой электропроводимости (медь из всех металлов – вторая после серебра) она считается особенно ценным электротехническим материалом. Хотя электропровод, на который ранее шло до 50% мирового производства меди, сегодня чаще всего изготовляют из более доступного алюминия. Медь, наряду с большинством прочих цветных металлов, считается все более дефицитным материалом. Это связано с тем, что сегодня называются богатыми те руды, что содержат около 5% меди, а основная ее добыча ведется переработкой 0,5%-ных руд. В то время как в прошлые века эти руды содержали от 6 до 9% Cu.

Медь относят к тугоплавким металлам. При плотности в 8,98 г/см3 ее температуры плавления и кипения составляют соответственно 1083°C и 2595°C. В соединениях она обычно присутствует с валентностью I или II, реже встречаются соединения с трехвалентной медью. Соли одновалентной меди чуть окрашенные или совсем без цвета, а двухвалентная медь дает своим солям в водном растворе характерную окрашенность. Чистая медь представляет собой тягучий металл красноватого или розового (на изломе) цвета. В просвете тонкогом слоя она может казаться зеленоватой или голубой. Большинство соединений меди имеют такие же цвета. Этот металл присутствует в составе множества минералов, из них при производстве меди в России применяют только 17. Самое большое место в этом отводится сульфидам, самородной меди, сульфосолям и карбонатам (силикатам).

В сырье заводов по производству меди помимо руд входят еще медные сплавы из отходов. Чаще всего они включают от 1 до 6% меди в соединениях серы: халькозине и халькопирите, ковелине, гидрокарбонатах и оксидах, медном колчедане. Также руды, наряду с пустой породой, включающей карбонаты кальция, магния, силикатов, пирит и кварц, могут содержать компоненты таких элементов, как: золото, олово, никель, цинк, серебро, кремний и др. Не считая самородных руд, включающих медь в доступном виде, все руды подразделяются на сульфидные или окисленные, а также смешанные. Первые получаются как результат реакций окисления, а вторые считаются первичными.

Способы производства меди

Среди способов производства меди из руд с концентратами выделяют пирометаллургический метод и гидрометаллургический. Последний не получил широкого распространения. Это продиктовано невозможностью одновременного с медью восстановления прочих металлов. Он используется для обработки окисленной или самородной руды с бедным содержанием меди. Отличаясь от него, пирометаллургический способ позволяет разработку любого сырья с извлечением всех компонентов. Очень эффективен он для подвергающихся обогащению руд.

Основной операцией такого процесса производства меди служит плавка. При ее производстве используют медные руды или их обожженные концентраты. В ходе подготовки к данной операции схемой производства меди предусмотрено их обогащение способом флотации. При этом руды, содержащие наряду с медью ценные элементы: теллур или селен, золото с серебром, стоит обогащать в целях одновременного перехода данных элементов в медный концентрат. Образованный таким методом концентрат может содержать до 35% меди, столько же железа, до 50% серы, а также пустую породу. Обжигу он подвергается в целях снижения до приемлемого содержания в нем серы.

Концентрат обжигается в преимущественно окислительной среде, что позволяет удалить примерно половины содержания серы. Полученный таким образом концентрат при переплавке дает довольно содержательный штейн. Еще обжиг помогает снизить вдвое расход топлива отражательной печью. Достигается это при качественном смешении состава шихты, обеспечивающем ее нагревание до 600ºС. Но богатые медью концентраты лучше перерабатывать, не обжигая, так как после этого возрастают утраты меди с пылью и в шлаке.

Итогом такой последовательности производства меди является деление объема расплава надвое: на штейн-сплав и шлак-сплав. Первую жидкость, как правило, составляют медные сульфиды и железные, вторую – окислы кремния, железа, алюминия и кальция. Переработку концентратов в сплав штейн ведут при помощи электрической либо отражательной печей различных видов. Чисто медные либо сернистые руды лучше плавить с помощью шахтных печей. К последним также стоит применить медно-серное плавление, позволяющее улавливать газы, одновременно извлекая серу.

В специальную печь небольшими порциями загружаются медные руды с кокс, а также известняки и оборотные продукты. Верхняя часть печи создает восстановительную атмосферу, нижняя часть – окислительную. По мере расплавления нижнего слоя масса медленно спускается вниз для встречи с разогретыми газами. Верхняя часть печи нагрета до 450 ºС, а температура отходящих газов составляет 1500 ºС. Это необходимо при создании условий очищения от пыли еще до того, как начнется выделение паров с серой.

В результате такой плавки получают штейн, включающий от 8 до 15% меди, шлак, главным образом содержащий известь с железным силикатом, а еще колошниковый газ. Из последнего после предварительного осаждения пыли удаляют серу. Задача увеличения в штейн-сплаве процента Cu при производстве меди в мире решается применением сократительной плавки. Она заключается в помещении в печь наряду со штейном кокса, флюса из кварца, известняка.

При нагревании смеси происходит процесс восстановления медных окисей и железных оксидов. Сплавляемые друг с другом железные и медные сульфиды составляют штейн первоначальный. Расплавляемый железный силикат при стекании вдоль поверхностей откосов принимают в себя прочие компоненты, пополняя шлак. Результатом такой плавки является получение обогащенного штейна со шлаком, включающих медь до 40% и 0,8% соответственно. Драгоценные металлы, такие как серебро с золотом, почти не растворяясь в сплаве шлака, целиком оказываются в сплаве штейна.

Производство черной и рафинированной меди

В ходе добычи черновой меди производством предусмотрено продувание штейн-сплава в конвертере бокового дутья воздухом. Это необходимо, чтобы окислить соединенное с серой железо и перевести его в состав шлака. Данная процедура называется конвертированием, она подразделяется на две стадии.

Первая состоит в изготовлении белого штейна посредством окисления железного сульфида с помощью флюса из кварца. Скапливающийся шлак удаляют, а на его место помещают очередную порцию первоначального штейна, восполняя постоянный объем его в конвертере. При этом в конвертере по ходу удаления шлака остается только белый штейн. Он содержит преимущественно сульфиды меди.

Следующей частью процесса конвертирования служит непосредственное изготовление черновой меди посредством переплавки белого штейна. Она получается путем окисления медного сульфида. Получаемая в ходе продувания медь черновая состоит уже на 99% из Cu с незначительным добавлением серы и различных металлов. При этом она еще не годится для технического использования. Поэтому после конвертирования к ней обязательно применяют метод рафинирования, т.е. очищения от примесей.

В производствах рафинированной меди требуемого качества медь черновая подвергается сначала огневому, потом электролитическому воздействию. Посредством его вместе с исключением ненужных примесей получают также содержащиеся в ней ценные компоненты. Для этого черновую медь на огневой стадии погружают в те печи, что применяют при переплавке концентрата меди в сплав штейна. А для электролиза необходимы специальные ванны, их изнутри покрывают винипластом либо свинцом.

Целью огневой стадии рафинирования является первичное очищение меди от примесей, необходимое для подготовки ее к следующей стадии рафинирования – электролитической. Из расплавляемой огневым методом меди вместе с растворенными газами и серой удаляются кислород, мышьяк, сурьма, железо и прочие металлы. Полученная таким способом медь может включать незначительное содержание селена с теллуром и висмутом, что ухудшает ее электропроводность и способность к обработке. Эти свойства особенно ценны для изготовления продукции из меди. Поэтому к ней применяют электролитическое рафинирование, позволяющее получение меди, пригодной для электротехники.

В ходе электролитического рафинирования анод, отливаемый из меди, прошедшей огневую стадию рафинирования, и катод из тонколистовой меди поочередно погружаются в ванну с сернокислым электролитом, через которую пропускают ток. Эта операция позволяет качественное очищение меди от вредных примесей с одновременным извлечением сопутствующих ценных металлов из анодной меди, являющей сплавом многих компонентов. Итогом такого рафинирования служит производство катодной меди особой чистоты, содержащей до 99,9% Cu, получение шлама, содержащего ценные металлы, селен с теллуром, а также загрязненного электролита. Он может быть использован для изготовления медного и никелевого купороса. Помимо этого неполное химическое растворение компонентов анода дает анодный скрап.

Электролитическое рафинирование выступает основным способом получения технически ценной меди для промышленности. В относящейся к странам-лидерам по производству меди России с ее помощью изготавливают кабельнопроводниковые изделия. Чистая медь широко применяется в электротехнике. Здесь также большое место занимают медные сплавы (латунь, бронза, мельхиор и др.) с цинком, железом, оловом, марганцем, никелем, алюминием. Медные соли нашли спрос в сельском хозяйстве, из них получают удобрения, катализаторы синтеза и средства для уничтожения вредителей.

Извлечение меди из карбоната меди(II) | Эксперимент

• Четыре из пяти

Используйте этот практический метод для производства меди из карбоната меди(II), моделируя извлечение меди из малахита

Малахит – это медная руда, состоящая в основном из основного карбоната меди(II), CuCO3. Cu(OH)2. В этом эксперименте учащиеся узнают, как производить медь из карбоната меди (II) путем его нагревания с получением оксида меди (II), который затем восстанавливается до металла с использованием углерода в качестве восстановителя.

Если возможно, покажите классу подлинный образец малахитовой руды и артефакты, такие как пресс-папье или полированные «яйца», сделанные из малахита, отметив зеленый цвет, характерный для многих соединений меди. Он содержит медь, но как из него получить металлическую медь? Вероятно, будет предложено отопление. Это составляет первую часть эксперимента.

Пока оксид меди(II), полученный при нагревании, остывает, обсудите, как удалить кислород из оксида, оставив сам металл. Обсуждение можно свести к идее предоставления некоторого элемента, углерода, который «лучше» сочетается с кислородом, чем медь. Идею «конкуренции» иллюстрирует вторая часть эксперимента.

Объясните, что зеленый порошок, из которого они начинают, представляет собой порошок малахита, основного карбоната меди(II).

Эксперимент должен длиться около 20 минут.

Оборудование

Аппарат

• Защита глаз
• Тигель, предпочтительно металлический (см. примечание 5 ниже)
• Щипцы для тигля
• Горелка Бунзена
• Термостойкий коврик
• Штатив
• Марля или трубочный треугольник (см. примечание 6 ниже)
• Стакан, 250 см ³ или больше
• Шпатель

Химикаты

• Карбонат меди(II) (ВРЕДЕН), около 1 г
• Уголь древесный, порошкообразный, около 2 г

Примечания по охране труда и технике безопасности

1. Прочтите наше стандартное руководство по охране труда и технике безопасности.
2. Всегда используйте защитные очки.
3. Карбонат меди(II), CuCO ₃ .Cu(OH) ₂ (s), (ВРЕДНО) – см. CLEAPSS Hazcard HC026.
4. Древесный уголь в порошке – см. карточку опасности CLEAPSS HC021.
5. Металлический тигель лучше всего подходит для этого эксперимента, так как вероятность его растрескивания меньше, чем у фарфорового тигля.
6. Марля предпочтительно должна быть без керамического центра. Такие центры, как правило, препятствуют достаточному нагреву тигля. Можно использовать треугольник из пластилина, если в него плотно входит металлический тигель; треугольники из трубной глины (или кремнезема) предназначены для использования с фарфоровыми тиглями, металлические тигли имеют тенденцию быть больше и плохо подходят к треугольникам.

Процедура

Часть 1

1. Поместите одну мерную ложку порошка малахита, карбоната меди(II) в тигель.

Источник: Королевское химическое общество

Прибор, необходимый для нагревания карбоната меди(II), первый шаг в получении меди дальнейшее изменение внешнего вида смеси.

Часть 2

1. Добавьте две мерки шпателя порошкообразного древесного угля (уголь) к содержимому тигля. Перемешайте шпателем, удерживая тигель щипцами. УХОД: Возьмитесь за край тигля щипцами; не пытайтесь схватиться за корпус тигля, потому что он может выскользнуть. Наконец, добавьте тонкий слой порошкообразного древесного угля на поверхность смеси.

Источник: Королевское химическое общество. штатив и марлю на несколько минут. Остерегайтесь искр.

Учебные заметки

Из результатов части 1 должно быть ясно, что нагревание само по себе вызывает некоторые изменения, но не производит металлическую медь:

CuCO ₃ (s) → CuO(s) + CO ₂ (g)

(Это упрощение, поскольку карбонат меди(II), как упоминалось выше, на самом деле является основным карбонатом: CuCO ₃ . Cu(OH) ₂ . При нагревании меди(II) гидроксид также разлагается, теряя воду и также превращаясь в оксид меди (II)).

Обсуждение природы этого изменения и размышлений об использовании углерода также дает время для того, чтобы тигель немного остыл, чтобы манипуляции в начале части 2 были более безопасными.

Назначение тонкого слоя древесного угля на поверхности смеси состоит в том, чтобы свести к минимуму вероятность повторного окисления горячей металлической меди в процессе выливания.

Дополнительная информация

Это ресурс проекта «Практическая химия», разработанного Фондом Наффилда и Королевским химическим обществом. Эта коллекция из более чем 200 практических заданий демонстрирует широкий спектр химических концепций и процессов. Каждое задание содержит исчерпывающую информацию для учителей и техников, включая полные технические примечания и пошаговые инструкции. Практические занятия по химии сопровождают практические занятия по физике и практической биологии.

© Фонд Наффилда и Королевское химическое общество

Проверка здоровья и безопасности, 2016 г.

• Четыре из пяти

Медь | Музей наук о Земле

Назад к статьям о горных породах и минералах

Питер Рассел и Келли Снайдер

Медь, мягкий металл красного цвета, была одним из первых металлов, использовавшихся в древнем мире. Он эксплуатировался не менее 7000 лет. Название происходит от греческого слова Kyprios , названия острова Кипр в Средиземном море, где добывается медь. Латинское слово cuprum (Cu) также означает «металл Кипра», так как у римлян на острове были большие медные рудники.

Медь является отличным проводником тепла и электричества и используется в большинстве гибких кабелей, используемых в мире. Его мягкость также делает его подходящим для труб для водопроводных труб и систем центрального отопления, поскольку его можно легко согнуть, чтобы он подходил по углам. Прежде всего, его можно смешивать с другими металлами для получения чрезвычайно полезных сплавов, таких как латунь и бронза.

Медь — это металл, который образовался из горячих растворов серы, образовавшихся в вулканических регионах. Горячие растворы концентрировали медь в тысячу раз больше, чем обычно содержится в горных породах. Образовавшиеся обогащенные породы называются медными рудами.

Самородная медь, очищенная от пластов протерозойских не таких сланцев, шахта Уайт Пайн, округ Онтонагон, Мичиган. Коллекция Музея наук о Земле Университета Ватерлоо. Черные осколки сланца все еще прилипают к меди. Рудник Уайт Пайн был последним из медных рудников, закрытых в северном Мичигане в XIX веке.96.

Около девяти десятых мировых запасов меди находятся всего в четырех районах: Большой бассейн на западе США, центральная Канада, районы Анд в Перу, Чили и Замбии. В каждом случае добыча меди имеет решающее значение для страны. Количество меди в земле относительно невелико, и большая часть ее содержится в бедных рудах, которые необходимо дважды перерабатывать для извлечения меди.

Вот почему так важно повторно использовать как можно больше меди, и почему около одной трети меди, потребляемой в большинстве промышленно развитых стран, перерабатывается из металлолома.

Медь можно найти как в чистом виде, так и в сочетании с другими элементами. Известно более 166 минералов меди. Медные минералы делятся на пять групп в зависимости от их химического состава.

Самородная медь — чистая медь

Сульфиды — медь в сочетании с серой

9018 4 Оксиды   – медь в сочетании с кислородом

Карбонаты – медь в сочетании с углеродом и кислородом

Комплексные минералы меди – медь в сочетании с: железом, никелем, кобальтом, свинцом, цинком или серебром и другими элементами

Вулканогенные месторождения массивных сульфидов

9 0017 Вулканогенный массив сульфидные месторождения являются основным источником меди, цинка, свинца, серебра и золота. Обнаружено, что эти отложения активно формируются при температуре 350°С. Гидротермальные источники на раскидистых гребнях дна океана, например, в восточной части Тихого океана, активно осаждают сульфиды металлов. Эти отложения образуются в результате сброса растворов на морское дно.

Месторождения меди-порфира

Месторождение меди-порфира получило свое название от порфирового штока, расположенного в центре месторождения материала. Шток возникает из цилиндрической массы магмы, которая движется вверх через земную кору под стратовулканом и остывает. В порфировой породе часть минералов представляет собой очень крупные кристаллы (до 10 см в длину), а остальные микроскопические. Обычно мы находим, что верхние части стратовулкана разрушены эрозией. Окружающая вмещающая порода, в которую проник шток, часто подвергается метаморфозам под воздействием тепла и давления. Во время этого метаморфизма в породах, окружающих шток, образуются сульфидные минералы. Тепло и давление заставляют ранее существовавшие породы превращаться в новый тип породы. Затем вблизи поверхности этих отложений образуется обогащенный минералами покров или окисленная зона.

Порфировые запасы в центре системы могут не содержать достаточного количества медных минералов, чтобы быть рудным месторождением. Однако порода, окружающая шток, может быть богатой медной минерализацией.

Порфировое сырье является двигателем, позволяющим разрабатывать полезные ископаемые. Рудные минералы находятся в ряде зон, расходящихся наружу от штока. Каждая из этих зон содержит определенный набор минералов, включая азурит, малахит, золото, серебро, халькозин и халькопирит. Крупнейшее месторождение меди-порфира в Канадских Кордильерах составляет около одного миллиарда тонн с содержанием меди чуть менее 0,5%; большинство из них намного меньше. В настоящее время примерно половина мировых запасов меди, 60% канадских ресурсов меди и 90% запасов Британской Колумбии содержится в порфировых отложениях.

Минералы зоны окисления

Медь обычно начинается в виде халькопирита, сульфида, который затем окисляется и обогащается при взаимодействии с атмосферой, естественно кислой дождевой водой и близлежащими горными породами и минералами. Верхушка обогащенного медного месторождения представляет собой губчатую массу оксидов железа, оставшуюся после удаления сульфата железа и серной кислоты из сульфидных минералов. Затем образовавшаяся жидкость превращает сульфиды меди в сульфат меди, запуская цепную реакцию. По мере того как раствор сульфата меди просачивается через ненасыщенную зону месторождения (где доступны воздух и вода), реакция продолжается. Если раствор контактирует с известняком или другими породами, содержащими кальций, сульфат меди вступает в реакцию с образованием малахита и азурита, которые представляют собой карбонаты меди. Он также может реагировать с сульфидом меди (халькопиритом) с образованием борнита или халькозина.

Медные жилы, образовавшиеся в зонах разломов в сланцах Nonsuch, шахта White Pine, округ Онтонагон, штат Мичиган. Коллекция Музея наук о Земле Университета Ватерлоо .

Окисленные зоны достигают значительной глубины в засушливых районах. Нижняя граница зоны окисления всегда находится на уровне грунтовых вод (где начинается зона насыщения). Окисление здесь прекращается, и без кислорода реакция не может продолжаться. Другие реакции происходят, когда сульфат меди реагирует с сульфидами меди. Сульфиды меди обогащены от 34% меди в халькопирите до 66% в ковеллите, одном из минералов, образовавшихся в этой обогащенной зоне. В ходе этого процесса медь извлекается из верхних частей рудного тела и откладывается на уровне грунтовых вод. Ниже зоны обогащения концентрация сульфидов может оказаться недостаточной для покрытия затрат на глубокую добычу. Окисленные зоны образуются в засушливых районах США, Мексики, Перу, Чили и Африки. Многие привлекательные и красочные минералы находятся в окисленных зонах месторождений меди.

Использование меди:

Медь уступает только серебру по способности проводить электричество (и она намного дешевле и распространена). Бактерии не будут расти на меди. Медь необходима человеку в качестве микроэлемента в нашем рационе. Он используется организмом для формирования костного хряща, сухожилий и оболочки вокруг нервов. Это также важный элемент в производстве гемоглобина в крови высших животных.

Слиток меди из шахты Певабик, полуостров Кевино, штат Мичиган. Коллекция Музея наук о Земле Университета Ватерлоо. Пароход Pewabic шел на юг в Тандер-Бей озера Гурон, недалеко от Альпины, штат Мичиган, 9 августа 1865 года. Pewabic столкнулся с родственным кораблем, Метеором, и затонул с грузом из 170 тонн медных слитков. Этот слиток был обнаружен летом 1974 года компанией Busch Oceanographic из Сагино, штат Мичиган. Чтобы прочитать историю гибели Pewabic, посетите этот веб-сайт: Pewabic

Чтобы узнать больше о Pewabic, в том числе о потере корабля и усилиях по его спасению, нажмите здесь .

Около девяти миллионов тонн меди ежегодно используется самыми разными способами. Около половины всей меди используется в электротехнической промышленности.

• Алкогольные перегонные кубы
• Батареи
• Деревья бонсай – тренировочный трос
• Котлы для производства электроэнергии
• Кассовые аппараты
• Церковные колокола
• Печатные платы
• Часы
• Монеты
• Компьютер
• Кухонная посуда
• Опилки проводников – заземляющие стержни
• Для высокого напряжения и осветительных стержней
• Медные катоды
• Декоративные металлоконструкции
• Электротехническая промышленность
• Прокладки двигателя
• Золотая краска на упаковках
• Петли
• Ювелирные изделия – бижутерия
• Замки
• Формы для пластмасс
• Музыкальные инструменты
• Оборудование для производства бумаги
• Пигменты – зеленый или синий цвета
• Печатные формы
• Печатные платы для компьютеров
• Холодильники
• Кровля
• Судостроение
• Хирургия
• Термостаты
• Зубные щетки – для удержания щетины в
• Автомобильные радиаторы
• Гидравлический
• трубки для тормозов
• Часы
• Водопроводные трубы
• Электропроводка – электрическая и телефонная
• Застежки-молнии

В Северной Америке

• 40% производимой меди используется в строительстве
• 24% для электрических и электронных изделий
• 13% транспортное оборудование
• 12% промышленное оборудование
• 10% потребительские товары и товары общего назначения

Известные месторождения меди

Кевинаван Медь связана с лавовыми потоками и конгломератами на полуострове Кевинау в Мичигане. Это месторождение также можно увидеть на мысе Мамайз, к северу от Су-Сент-Мари. Медь отлагалась в основном в конгломератах и ​​потоках базальта, особенно вблизи вершин потоков, где в породе имелись газовые пузырьки (пузырьки). Горячая вода, содержащая серу и медь, мигрировала вверх по базальтовым потокам и двигалась поверху лавовых потоков, где была запечатана непроницаемой преградой вышележащего потока. Гематит (оксид железа) в лаве окислял серу, откладывая медь. Железо и сера уносились в виде сульфата железа.

Иногда медь откладывалась в трещинах горных пород. Некоторые образования, образующиеся при переломах, имеют необычный размер. Самая большая из них была найдена в жиле Миннесота на полуострове Кевино в 1880 году. Масса весила 500 тонн и имела толщину 14 метров. Эти большие массы было трудно выгодно добывать, поэтому они все еще находятся под землей!

Медная галька и валуны с полуострова Кевино были перемещены на юг ледниками во время ледникового периода. Медь использовалась коренными жителями для изготовления инструментов. Они придали меди желаемую форму. Эта ковка делала медь тверже, как кузнец закаляет сталь. При такой закалке можно было делать ножи, которые были намного лучше каменных или костяных ножей, использовавшихся ранее.

Медь использовалась еще 15 000 лет назад. Металл был найден в виде кусков самородной меди, и его можно было легко превратить в украшения, инструменты или контейнеры для приготовления пищи и хранения. Использование меди увеличилось около 5500 лет назад, когда было обнаружено, что ее можно легко смешивать или сплавлять с другими металлами, такими как олово, цинк или свинец. Из этих сплавов получали бронзу и латунь с различными полезными свойствами.

Mamainse Point

В Онтарио около 5000 лет назад на восточном берегу Верхнего озера впервые была добыта самородная медь. В 1600-х годах миссионеры-иезуиты отметили широкое использование меди для изготовления украшений и кухонной утвари. В этих сообщениях отмечалось, что куски меди вырезались из большого валуна самородной меди на острове Мичипикотен, недалеко от Вавы. Первый медный рудник в Онтарио был открыт в Маманс-Пойнт, к северу от Су-Сент-Мари, в 1770 году. Редкие запасы руды и обвал стали причиной первых смертельных случаев на шахтах в Онтарио и в конечном итоге привели к закрытию рудника вскоре после его открытия.

Шахты Брюса

Первый успешный медный рудник в Онтарио был открыт в 1847 году на шахтах Брюса на северном берегу озера Гурон, к востоку от Су-Сент. Мари. Халькопиритовая руда добывалась на этом руднике в течение 50 лет. Месторождения в этом районе были обширными и поддерживали несколько рудников, в том числе рудник Патер, открытый в 1954 году. До закрытия в 1970 году рудник Патер произвел более 36 393 килотонн меди. области первоначально работали на медь. Обильные сульфиды никеля в руде считались загрязнителем и затрудняли извлечение меди. Метод разделения двух металлов был открыт в 189 г.1, и был найден рынок для никеля, в результате чего медь была заменена в качестве основного металла, добываемого в Садбери.

Manitouwadge

Следующим открытием медной руды в Онтарио были богатые залежи в районе Manitouwadge, к северу от озера Верхнее. Джеймс Томпсон, геолог из Департамента горнодобывающей промышленности Онтарио, обнаружил несколько участков ржавой выветриваемой породы, называемой госсан. Госсан, губчатая масса оксидов железа, образуется в результате выветривания сульфидных минералов. Карта и отчет Томпсона вызвали интерес у старателей, хотя большинство из них интересовались только золотым потенциалом. Наконец старатели осознали потенциал меди в этом районе и сделали ставку на то, что впоследствии стало шахтами Geco и Wilroy (рудник Wilroy назван в честь двух старателей — Уильяма Давидовича и Роя Баркера). Рудник Geco, принадлежащий Норанде, все еще находится в эксплуатации и произвел металлов на сумму почти 2 миллиарда долларов, включая медь, цинк и золото.

Тимминс

Шахта Кидд-Крик в Тимминсе была обнаружена в 1959 году с помощью аэроэлектроразведки. Бурение началось в 1963 году и определило, что это был самый большой рудник цветных металлов в мире. Рудник Кидд-Крик в Фальконбридже продолжает производить большую часть серебра, цинка и большой процент меди в провинции Онтарио. Другие продукты включают индий и серную кислоту.

Конгломерат Calumet с самородной медью, заменяющей тонкую матрицу, которая могла бы быть оксидом железа. Калумет и шахта Хекла, штат Мичиган. Коллекция Музея наук о Земле Университета Ватерлоо.

Медные сплавы

Латунь

Латунь является одним из наиболее широко используемых сплавов. В основном это медь, в сплаве которой содержится от 5 до 40 процентов цинка. Латунь часто используется для коррозионно-стойких декоративных целей, таких как дверные ручки, замки и молотки. Он намного тверже и прочнее меди и хорошо поддается механической обработке.

Можно изготовить форму из латуни, которая меняет свою форму при нагревании до определенной температуры и возвращается к своей первоначальной форме при охлаждении. Эта латунь с «памятью» может использоваться для управления устройствами безопасности и другими приложениями. Он используется, например, в устройствах автоматического переключения во многих электрических кувшинах и чайниках.

Применение для латуни: 

• Карнизы 
• Декоративные элементы
• Электронные соединители – кабельное телевидение и т. д.
• Электрические кувшины и чайники
• Крепеж – винты, гайки, болты и замки
• Музыкальные инструменты
• Сантехника, краны и фитинги
• Кастрюли и сковороды

Бронза

Бронза — это сплав меди, существенно отличающийся от латуни. Бронза представляет собой сплав меди с оловом в качестве основного вторичного компонента.

Бронза с древних времен использовалась для изготовления декоративных металлических предметов, а также монет. Это был один из первых используемых металлических сплавов, положивший начало первому веку металлообработки, известному как бронзовый век, более 3000 лет назад.