Медь как добывают: Медная руда – добыча меди, рафинирование, месторождения

Добыча меди в России: крупнейшие компании и месторождения

 «Если бы вся медь, выпускаемая российскими предприятиями, была продана по пиковой цене, зафиксированной в конце 2021 года, весь бизнес страны был бы оценен примерно в $10 млрд», — подсчитал директор по геологии Orsu Metals Corp. Александр Якубчук в ходе вебинара «Добыча меди в России за 30 лет».

Для справки: пиковая цена была зафиксирована Лондонской биржей металлов (LME) в середине октября. Стоимость контракта на одну тонну меди с поставкой через 3 месяца в моменте превышала $10 тысяч. То есть, чтобы получить пресловутые $10 млрд, российским медным компаниям необходимо было бы реализовать около 1 млн т металла.

В правильности вычислений эксперта можно не сомневаться, потому что как раз столько металла в нашей стране добывают сегодня. Какие месторождения обеспечивают указанные объёмы, и кто занимается их освоением?

Крупнейшие медные компании: «Большая тройка»

Стоит начать с того, что структура российской минерально-сырьевой базы по меди значительно отличается от мировой: на территории нашей страны преобладают медно-порфировые месторождения.

Ещё одна отличительная особенность: бóльшую долю металла извлекают в качестве попутного полезного ископаемого при освоении компактно расположенных сульфидно-никелевых месторождений, сосредоточенных в пределах Таймырской и Кольской провинций.

Всего по состоянию на 2020 год в РФ насчитывается 48 месторождений, на которых получают медь. Добычей металла на данный момент занимается 10 компаний. Наибольший интерес представляет так называемая «Большая тройка», которая производит рафинированную медь: ГМК «Норникель», «УГМК» и «Русская медная компания».

Исторически сложилось так, что каждая из компаний специализируется на «своём» типе месторождения. Так, «Норникель» добывает медно-никелевые руды, залегающие в недрах Норильского рудного района и Кольского полуострова. Медно-колчеданные месторождения преимущественно находятся под контролем «Уральской горно-металлургической компании», а медно-порфировые месторождения разрабатывает «Русская медная компания».

Медные активы «Норникеля»

ГМК «Норникель» давно доминирует на российском рынке меди. Высокие позиции компания занимает и за пределами нашей страны. Согласно отчёту за 2021 год, холдинг занимает 12-е место по объёмам добычи меди в мире.

«Норильский никель» отрабатывает целый ряд богатых на медь участков, включая крупные медно-никелевые месторождения «Октябрьское» и «Талнахское» (Норильский промышленный район). Общие доказанные и вероятные запасы меди компании составляют 15,5 млн т, оценённые и выявленные ресурсы — 22 млн т меди, а предполагаемые ресурсы — 9,6 млн т (по состоянию на 1 января 2022 года).

Сколько же меди добывает «Норникель»? Для наглядности представим данные из отчёта компании за 2021 год: подразделения в сумме произвели 406,8 тысячи т из собственного сырья, ещё 26 т выпущено из сырья третьих лиц.

В частности, на предприятиях Норильского промышленного района и Кольской ГМК объёмы в прошлом году составили 337,12 тысячи т, а Забайкальский дивизион выпустил 67,8 тысяч т меди в концентрате.

Выручка от реализации меди составила $3 789 млн, что равно 22% в структуре выручки от продажи металлов. Средняя стоимость одной тонны металла по итогам года увеличилась на 50%, до $9 322 млн.

Также отметим, что в этом году «Норникель» объявил о планах построить новый медный завод на базе закрытого цеха в Мончегорске. Проект с рабочим названием «Большая медь» предполагает создание производства, работающего по технологической цепочке «обжиг — выщелачивание — электростанция». В компании планируют запустить новый цех в 2025 году.

Медь и «УГМК»

«Уральская горно-металлургическая компания» разрабатывает вторую по значимости «медную зону» — Уральскую провинцию, включающую множество территориально рассредоточенных медно-колчеданных месторождений.

Директор по геологии Orsu Metals Corp. Александр Якубчук напомнил, что множество медных активов, входящих в состав «УГМК», в начале 90-х годов действовали разрознено. Месторождения отрабатывало множество мелких компаний, большинство из них с течением времени были так или иначе поглощены холдингом.

Один из ярчайших примеров — Гайский ГОК. Напомним, комбинат был основан в 1959 году на базе Гайского месторождения медно-колчеданных руд, в пределах которого сосредоточено 76% запасов Оренбургской области. В состав «УГМК» предприятие вошло в 1999 году, став основным поставщиком медного сырья. Так, в 2021 году Гайский ГОК произвел 91,5 тысяч т меди в медном концентрате. А на текущий год комбинат поставил цель вывести обогатительную фабрику на производительность по переработке руды до 10 млн т руды.

Читайте также: «Медный век: репортаж с подземного рудника Гайского ГОКа».

Помимо Гайского месторождения, стабильно высокие производственные результаты по меди показывают месторождения Узельгинское (30 тыс. т), Новошемурское (22 тыс. т), Сафьяновское (20 тыс. т.) и Юбилейное (15,4 тыс. т).

«Если сравнивать «Норникель» и «Уральскую горно-металлургическую компанию», можно заметить, что «УГМК» идёт с опережением по объёмам производства меди в основном за счёт выпуска вторичного металла. Холдинг обогнал «Норникель» в 2020 году, но это произошло в связи с закрытием Мончегорского комбината на реконструкцию. На мой взгляд, после завершения модернизации площадки ситуация несколько изменится. Однако здесь же стоит подчеркнуть, что по объёмам добычи меди «Норникель» был и остается бессменным лидером», — прокомментировал Александр Якубчук.

«РМК»: медь и только медь

«Русскую медную компанию» директор по геологии Orsu Metals Corp. Александр Якубчук назвал самым что ни на есть феноменом. С этим трудно не согласиться, поскольку изначально компания не имела собственных добывающих мощностей, а только контролировала заводы медного передела.

В отсутствие альтернативы «РМК» приступила к освоению медно-порфировых месторождений, более бедных по содержанию меди в руде. Можно сказать, что холдинг «с нуля» сформировал значительную производственную базу, которая позволила стать третьим участником «Большой тройки».

Сегодня в состав «Русской медной компании» входят ТОО «Актюбинская медная компания», АО «Александринская ГРК», АО «Ормет», АО «Карабашмедь», АО «Кыштымский медеэлектролитный завод», «Новгородский металлургический завод», АО «Уралгидромедь», ООО «Амур Минералс» и АО «Михеевский ГОК», отрабатывающее запасы одного из крупнейших медно-порфировых месторождений.

К 2020 году доля порфировой меди составила 23% в общем объёме производства в РФ, а Томинский рудник стал вторым крупнейшим по добыче меди из одного месторождения (136,1 тысячи т в 2020 году).

Читайте также: «В медном авангарде: репортаж с Михеевского ГОКа».

В обозримом будущем АО «Михеевский ГОК» рассчитывает ввести в отработку запасы открытого рудника медного месторождения Тарутинское, восточная граница которого проходит вдоль границы с Казахстаном. В начале этого года проект строительства инфраструктурных объектов для освоения участка согласовали в Главгосэкспертизе РФ.

Согласно расчётам, на Тарутинском месторождении будут добывать по 750 тысяч т медной руды в год, срок отработки рудника составит 9,5 лет. Получаемую руду будет перерабатывать действующая обогатительная фабрика Михеевского ГОКа.

Перспективные медные проекты

Уже достаточно развитая российская медная промышленность в перспективе может серьёзно усилить свои позиции на мировой арене. На данный момент в стране ожидается запуск сразу трёх крупных проектов: освоение Малмыжского месторождения («РМК»), Баимской рудной зоны (KAZ Minerals) и Удоканского месторождения («Удоканская медь»).

Малмыжское месторождение золото-медно-порфировых руд было открыто в 2006 году. Балансовые запасы участка достигают 8,3 млн т меди, 347,4 т золота и 1 676 т серебра. «Русская медная компания» будет реализовывать проект в 4 этапа. На базе Малмыжа планируется построить горно-обогатительный комбинат мощностью переработки до 90 млн т руды в год.

По расчётам предприятие сможет ежегодно выпускать 250 тысяч т меди в концентрате. Ранее сообщалось, что первые 2 линии ГОКа мощностью 45 млн т в год будут запущены в эксплуатацию уже в 2023 году.

Проект ГМК «Удокан» предполагает освоение одноименного месторождения в Забайкальском крае, общие ресурсы которого превышают 26 млн т меди. «Удоканская медь» занимается строительством крупного горно-металлургического комплекса, который на I этапе будет перерабатывать 135 тысяч т меди, а на II — 400 тысяч т. По информации компании, ОФ и ГМК в рамках I очереди должны заработать в следующем году.

И третий крупный проект — освоение Баимской рудной зоны (Чукотский АО). Оператор проекта «ГДК Баимская» ведёт строительство горно-обогатительного комбината, проектная мощность которого составляет свыше 250 тысяч т меди и 400 тысяч унций золота в год.

Самым перспективным участком Баимской рудной зоны считается месторождение Песчанка. Его балансовые запасы составляют 3,73 млн т меди, 233,7 т золота, 2 002 т серебра и 98 тысяч т молибдена. В «ГДК Баимская» рассчитывают запустить комбинат в 2027 году, а в 2028 году предприятие должно выйти на проектную мощность.

«Запуск Малмыжа, Баимки и Удокана в течение следующих 5–7 лет мог бы обеспечить рост общей добычи меди в стране на уровне 60%. Однако в свете последних событий эти проекты, вероятно, будут отложены на определённый период», — подчеркнул Александр Якубчук.

Есть все основания полагать, что ввиду текущей геополитической обстановки и «РМК», «Удоканской меди» и «ГРК Баимская» придется скорректировать сроки реализации проектов. К примеру, запуск обогатительной фабрики ГМК «Удокан» уже перенесли на следующий год, хотя должны были завершить строительство в 2022-м.

Вероятность полной заморозки проектов практически нулевая, поскольку медь входит в список стратегически важных металлов и, более того, в будущем имеет все шансы стать «новым золотом».

Обработка меди | ЧЕРМЕТ74 Челябинск

Обработка меди – извлечение меди из ее руд для получения медного металла или химических соединений для использования в различных продуктах.

В чистом виде или в виде сплава медь (Cu) является одним из наиболее важных металлов в обществе. Чистый металл имеет гранецентрированную кубическую кристаллическую структуру. У меди нет критической температуры, при которой изменяется кристаллическая структура, следовательно, она является пластичным и обладает высоким уровнем теплопроводности, что делает ее привлекательным для широкого спектра декоративных и практических применений. При холодной обработке медь становится более твердой, но ее можно снова сделать мягкой через термическую обработку, известную как отжиг.

История

Медь была обнаружена и впервые использована во времена Неолитического периода или нового каменного века. Податливость материала делала его относительно простым для формования орудий. Яркий красноватый цвет металла и его долговечность сделали его очень ценным.

Поиск меди в этот ранний период привел к открытию и обработке месторождений нативной меди. За 6000 лет до н.э. было обнаружено, что металл можно расплавить в костре и создать желаемую форму. Затем последовало обнаружение связи металлической меди с медьсодержащей породой и возможности сокращения руд на металл с помощью огня и древесного угля. Это был рассвет металлургии.

Раннее развитие меди, наблюдается в Египте. За 5000 лет до н.э. египтяне использовали медные орудия, которые были оставлены в могилах для использования мертвых. Обнаружены определенные данные о работе медных рудников на Синайском полуострове около 3800 год до н.э., а обнаруженный тиглей указывает на то, что искусство извлечения металла включало в себя некоторую очистку. Медь была забита в тонкие листы, сформированные в трубы и другие предметы. В течение этого периода появилась бронза. Самая старая известная часть этого материала — бронзовый стержень, найденный в пирамиде при Майдум, недалеко от Мемфиса в Египте, датой происхождения в целом считается около 3700 лет до н.э.

Бронза, сплав меди и олова, является более твердым и жестким, чем другие металлы; они широко использовались для изготовления оружия и предметов искусства. Период его обширного и характерного использования данных металлов был обозначен периодом Бронзового века. Из Египта бронза быстро распространяется на Средиземноморье: на острове Крит за 3000 лет до н.э., на Сицилии за 2500 лет до н.э., во Франции и других частях Европы за 2000 лет до н.э., а в Великобритании и Скандинавской области за 1800 лет до н.э.

За 3000 лет до н.э. медь широко использовалась на острове Кипр. Медные отложения там высоко ценились последовательными хозяевами острова — египтянами, ассирийцами, финикийцами, греками, персами и римлянами. Кипр был почти единственным источником меди для римлян, который назвал его «кипр» («руда Кипра»), который был сокращен до кипра, а затем испорчен до чашки, из которого приходит английское название меди. Первые две буквы латинского названия представляют химический символ (Cu).

Когда человек научился изготавливать оружие из железа и стали, медь стала играть другую роль. Будучи прочным металлом, он широко использовался для создания бытовых приборов и водопроводов, а также для морских применений и других целей, которые требовали устойчивости к коррозии.

Руда

Основные формы, в которых найдены медные руды, включают нативную медь, порфировую медь, массивные отложения и смешанные руды. Родная медь — это просто металл, найденный невосприимчивым по своей природе. Иногда медь все еще встречается в ее нативной форме, но чаще она смешивается с другими минералами, некоторые из которых могут иметь ценность сами. Количество меди в руде может варьироваться от 0,4 процента до более чем 12 процентов.

Порфировые месторождения меди, в которых медные материалы более или менее равномерно разбросаны по всей породе, составляют наибольший тоннаж металла в добывающих районах мира. Медные минералы в верхних частях представляют собой оксиды (медь, химически объединенные с кислородом), а в нижних — сульфиды (медь с серой). Ведущая порода — порфиры, сланцы или другие породы. Массовые отложения имеют более высокое содержание металлов, но в более ограниченной степени; они могут быть окислены в верхней части сульфидами ниже. В смешанных рудах никель, цинк или свинец могут содержаться в меди; когда такая руда добывается, эти металлы также очищаются и продаются в качестве побочных продуктов.

Горная промышленность

Для низкосортных отложений, расположенных вблизи поверхности, метод открытой разработки является наиболее практичным для добычи крупных тоннажей материала. В подземной горной промышленности вертикальные шахты опускаются на более чем 1000 метров ниже поверхности, а туннели распространяются на рудное тело. Руда, разрушенная путем бурения и взрыва, поднимается через вал и транспортируется на обогатительную фабрику. В некоторых случаях первичное дробление происходит под землей; в других, рампа и грузовики несут руду на поверхность.

Добыча и переработка

Добыча меди из руды обычно осуществляется тремя основными этапами. Первым этапом переработки полезных ископаемых является высвобождение медных минералов и удаление компонентов отходов, таких как оксид алюминия, известняк, пирит и диоксид кремния, так что минералы меди и другие цветные полезные ископаемые сосредоточены в продукте, содержащем от 20 до 30 процентов меди. Вторая стадия, включающая либо плавку, либо выщелачивание, удаляет значительную часть примесных элементов. Последним шагом происходит удаление следов примесных элементов. Производится медный продукт с чистотой 99,99%.

На обогатительной фабрике материал, полученный из рудника, измельчается в несколько этапов и мелко измельчается до размера, обеспечивающего выделение медных минералов из отходов. В случаях, когда следующей стадией является выщелачивание (чаще всего в случае оксидных руд), полное освобождение медных минералов не всегда необходимо; руда должна быть измельчена и измельчена только в той степени, в которой она должна быть подвергнута воздействию выщелачивающего вещества. С другой стороны, для сульфидных руд селективная флотация обычно следует за стадией дробления и измельчения и требует оптимальной степени освобождения.

В процессе флотации тонко измельченная руда, смешанная с водой и специальными реагентами, перемешивается механическими и пневматическими устройствами. Они продуцируют пузырьки воздуха в рудно-водной смеси или суспензии. Реагенты обеспечивают притяжение между поверхностью медных минералов и пузырьками воздуха. По мере того, как пузырьки поднимаются на поверхность, они несут с собой медные минералы, оставляя живые минералы в клетке, которые отбрасываются как хвосты. Сбор пены с поверхности флотационной камеры дает медный концентрат. Для увеличения извлечения меди и уменьшения потерь хвосты часто перевернуты и проходят через вторую флотацию, концентрат, из которого сочетается с первоначальным производством. Затем флотационный концентрат обезвоживают и фильтруют для получения осадка на фильтре, который направляется на медеплавильный завод.

После получения концентрата, содержащего меди и других металлов (например, золота и серебра), следующим шагом является удаление примесных элементов. Раньше ее обрабатывали концентратом, содержащим от 5 до 10 процентов воды. Когда концентрат попадает в ростер, он нагревается потоком горячего воздуха (590 ° C).

Летучие примеси, такие как мышьяк, ртуть и часть серы удаляются, причем сера удаляется в виде диоксида серы. Остается окисленный продукт, содержащий процент серы, достаточно низкий для плавки. Это традиционно делается в реверберационной или электродуговой печи, в которую подается концентрат с подходящим количеством потока, обычно кремнезем и иногда известняком. Они нагреваются сгоревшим топливом или электрическим током до температуры 1,230-1,300 ° C, создавая искусственный сульфид железа, который оседает в расплавленном бассейне на дне печи. Сульфидный материал, известный как матовый, содержит от 45 до 70 процентов меди, в зависимости от конкретного процесса. Живые минералы и окисленные примеси, включая большую часть железа, реагируют с потоком и образуют легкий, жидкий слой шлак над штейном. Определенный процент летучих примесей, таких как сера, окисляется и выходит из потока технологического газа.

Традиционный двухступенчатый процесс, описанный выше, во многом был заменен новыми процессами плавки. Они начинаются с сухого концентрата, содержащего менее 1% воды, который вместе с флюсом контактирует в печи с помощью взрыва кислорода или обогащенного кислородом воздуха. Железо и сера окисляются, а тепло, выделяемое этими экзотермическими реакциями, является достаточным для того, чтобы расплавить концентрат до жидкого штейна и шлака. В зависимости от состава концентрата можно проводить аутогенную плавку, то есть без использования вспомогательного топлива, как это требуется при реверберационной или электродуговой плавке. В дополнение к снижению потребления топлива, новые процессы производят относительно низкие объемы газа, который, будучи высоким содержанием двуокиси серы, хорошо подходит для производства серной кислоты. Новые плавильные заводы предназначены для сбора 90 процентов или более серы, содержащейся в сырьевых материалах.

После того, как шлак, содержащий большой процент примесных элементов, удаляется из штейна, оставшееся железо и сера удаляются в процессе конверсии, представляющий собой цилиндрическую стальную оболочку, обычно диаметром около четырех метров и облицован огнеупорным кирпичом. После зарядкиштейна, флюса и медного лома (для контроля температуры) преобразователь поворачивается для погружения фурм в ванну расплава. Воздух или обогащенный кислородом воздух затем вдувается через фурмы в жидкость. Железо и серу превращают в оксиды и удаляют либо в газовом потоке, либо в шлаке (последний рециркулируется для восстановления оставшихся значений), оставляя «блистерной «меди, содержащей от 98,5 до 99,5% меди и до 0,8% кислорода. Преобразователь повернут для снятия шлака и заливки пузырьковой меди.

Конверсия жидкого штейна во вращающийся конвертер представляет собой периодическую операцию, но более новые непрерывные процессы используют стационарные печи, аналогичные тем, которые используются для плавки. Непрерывные системы имеют преимущество в снижении газообразных и твердых частиц, обычно образующихся при конверсии.

Заключительный шаг состоит в том, чтобы очистить блистерную медь, чтобы снизить содержание серы и кислорода до еще более низких уровней. Этот процесс окислительно-восстановительного процесса обычно проводят в отдельной печи, чтобы гарантировать, что конечный продукт плавильного завода достигнет уровня 99,5% меди, который требуется для электролитического рафинирования. В этот момент медь отливается в аноды, форма и вес которых продиктованы конкретным электролитическим нефтеперерабатывающим заводом.

• Выщелачивание

Периодически принимается в предположении плавки (или пирометаллургии, как это обычно известно), выщелачивание или гидрометаллургия, происходящая при более низких температурах и, таким образом, исключает образование двуокиси серы. В гидрометаллургических процессах руда или концентрат вводятся в тесный контакт с выщелачивающим раствором (часто серной кислотой), который растворяет медь и оставляет остаток драгоценных металлов. Различные системы, некоторые довольно сложные, используются для приведения медных минералов в контакт с выщелачивающим раствором, промывают и фильтруют остаток, и, наконец, очищают раствор для удаления растворенного железа и других примесей. Экстракция растворителем с использованием органических растворителей имеет большое значение для очистки выщелачивающих растворов и концентрирования растворенной меди в меньших объемах. Медь из очень разбавленных растворов ранее восстанавливалась цементацией на металлоломе; это привело к получению промежуточного продукта, который обычно возвращался в плавильный завод. С другой стороны, современная экстракция растворителем привела к некоторым процедурам, в которых богатый кислотой раствор, просачивающийся через даже относительно низкосортные руды, может создать раствор, который можно сделать достаточно сконцентрированным для электроочистки.

Это последний этап как пиро-, так и гидрометаллургической обработки. В электролитном процессе медные аноды и исходные листы погружают в электролитический раствор, состоящий из сульфата меди и серной кислоты. Через раствор пропускается электрический ток, а медь из положительно заряженного анода осаждается в чистом виде на отрицательно заряженном исходном листе, который действует как катод. Незначительные примеси, включая драгоценные металлы, оседают в нижней части ячейки в виде анодных шламов для дальнейшей обработки. Медь в растворе из гидрометаллургического процесса извлекается в аналогичной электрической ячейке с использованием свинцового анода. Здесь электрический ток удаляет медь из раствора, для осаждения на катоде. Оба процесса способны производить катодную медь с чистотой более 99,9%. 

Инновации: Введение в медь: добыча и добыча

Применение меди в металлургии меди и медных сплавов

Вин Калькатт

Медный век | Бронзовый век | Средние века и позднее | Горное дело

Медные минералы и руды встречаются как в изверженных, так и в осадочных породах. Добыча медных руд осуществляется одним из двух способов.

• Подземная добыча полезных ископаемых осуществляется путем проходки шахт до соответствующих уровней и затем проходки горизонтальных туннелей, называемых штольнями, для достижения руды. Однако подземная добыча относительно дорога и обычно ограничивается богатыми рудами. Эль-Теньенте в Чили — крупнейший в мире подземный медный рудник.
• Добыча открытым способом применяется, когда рудные тела обширны, имеют низкое содержание и находятся относительно близко к поверхности, где их можно добывать после удаления вскрышных пород. Чили также может похвастаться крупнейшим в мире (с точки зрения добычи) открытым медным рудником Escondida. Крупнейший медный рудник в Северной Америке (и крупнейший в мире рукотворный раскоп) — это рудник Бингем-Каньон недалеко от Солт-Лейк-Сити, штат Юта. Программа модернизации стоимостью 1,5 миллиарда долларов, завершенная в 1998 году, превратила Бингем-Каньон в производителя меди с самой низкой себестоимостью в Северной Америке, образец операционной эффективности и соблюдения экологических норм.

Медь содержится в земной коре и океанах, хотя считается, что ее количество в последних ничтожно мало и составляет не более восьми месяцев добычи при современных темпах добычи. Считается, что верхние 10 километров земной коры содержат в среднем около 33 частей на миллион меди. Для коммерческой эксплуатации месторождения меди обычно должны содержать более 0,5% меди, а предпочтительно более 2%. Известные запасы руды более высокого качества в мире составляют почти 1 миллиард тонн меди. При нынешнем темпе добычи, который составляет около 13,9миллионов тонн (12,5 миллионов метрических тонн) в год, известные запасы меди могут быть истощены примерно через 65 лет. Однако успешная разведка новых месторождений полезных ископаемых, технологические достижения в горнодобывающей и добывающей металлургии (которые позволяют разрабатывать более бедные руды, тем самым увеличивая совокупность известных запасов) и использование меди (что позволяет более экономно использовать медь там, где использовались большие количества) в прошлом) и продолжающаяся переработка металлолома, вероятно, на неопределенный срок предотвратят истощение запасов этого ценного металла.

Например, по оценкам, на глубине первой мили земной коры континентов диффузно распределено 3x 10 ¹⁸ метрических тонн меди. Относительно концентрированная часть этой меди составляет лишь небольшую часть от общего количества, составляющую примерно 10 ¹⁰ метрических тонн в месторождениях с содержанием 0,25% или более. При текущей мировой добыче полезных ископаемых это представляет собой запас меди на миллион лет, теоретически доступный в извлекаемой части земной коры.

В таблице 4 показаны некоторые из наиболее распространенных минералов меди. Некоторые из них уже давно имеют ценность сами по себе, например, малахит, ценившийся за его необычный и приятный внешний вид и тысячелетиями использовавшийся в украшениях и украшениях.

Пустая порода, или пустая порода , должна быть отделена от сульфидных минералов для выплавки металлической меди из руды. Безусловно, наибольшая часть меди извлекается из сульфидов меди, железа и иногда других металлов. Такие руды образуются из серосодержащих вулканических магм, разделившихся на сульфиды металлов и кремнистые расплавы. Медь почти полностью сконцентрировалась в сульфидной фракции, и если она отделяется от кремнистого расплава, она может отлагаться в жилах или трещинах вмещающей породы в результате гидротермальной или другой геологической деятельности. Во многих рудах (и в большинстве обнаруженных на западе США) минералы меди встречаются в виде дисперсии мелких частиц. Такие руды называются порфиры . Там, где минерализованные породы обнажаются или разрушаются, сульфидные минералы подвергаются химическим изменениям под действием воздуха, грунтовых вод и тепла, что приводит к образованию другой основной разновидности медных минералов — окисленных руд.

Нет недостатка в медных ресурсах. Фактически, медь является одним из самых распространенных металлических элементов в земной коре. Средняя расчетная концентрация составляет от 55 до 70 мг/кг, что ниже хрома (200 мг/кг) и цинка (132), но выше олова и свинца. Во многих частях мира находятся промышленно эксплуатируемые месторождения медных руд, часто связанные с процессами горообразования. Месторождения встречаются во многих местах в западных кордильерах Америки, в основном в Соединенных Штатах и ​​Чили, а также в районах североамериканских равнин, таких как Мичиган, Онтарио, Квебек и Манитоба, на участках, связанных с докембрийским щитом. Медь также встречается во многих других странах мира. Перу, Польша, Мексика, Заир, Замбия и Папуа-Новая Гвинея исторически были в числе ведущих производителей, и хотя производство в Африке резко сократилось в последние годы из-за политических трудностей, остаются большие неиспользованные ресурсы. Кроме того, известно, что огромные количества меди существуют в виде «глубоководных конкреций», разбросанных по дну океана, хотя высокие затраты на добычу до сих пор препятствуют их коммерческой эксплуатации. Чили и США являются, соответственно, двумя ведущими странами-производителями меди в мире, причем Чили обогнала США в начале 19 века.90-е.

Добыча
Руды сначала механически дробят и измельчают, чтобы почти все частицы медных минералов были освобождены от пустой породы. Флотацию с нагнетанием воздуха и интенсивным перемешиванием проводят с пылевидной рудой, находящейся во взвешенном состоянии в воде, к которой добавлены поверхностно-активные вещества. В процессе получают концентратов , содержащих примерно 30% меди, которые последовательно подают в плавильный цех , печь, в которой удаляется большая часть железа и серы, затем в 9конвертер 0217 или конвертер печь , где удаляется большая часть остаточного железа и других примесей. (В зависимости от типа используемой плавильной и конвертерной печи может быть извлечено до 99+% серы. Она используется для производства серной кислоты, которая продается или используется для непосредственного выщелачивания меди из подходящих руд, тем самым обходя весь цикл плавки-конверсии. ) В результате получается нечистая (98+%) форма металла, известная как черновая медь (из-за ее внешнего вида). Затем блистер подвергается дальнейшей огневой очистке, чтобы отрегулировать содержание серы и кислорода, в результате чего получается металл, достаточно чистый для многих других применений, кроме электрических. Однако, поскольку очищенный огнем металл может содержать коммерчески выгодные концентрации драгоценных металлов (в основном серебра и золота), большая его часть отливается в толстые листы, известные как аноды, которые отправляются в большие электролизеры, где происходит окончательное рафинирование. Постоянный электрический ток, проходящий через ячейки, растворяет аноды и осаждает медь на катодах. Конечным продуктом процесса рафинирования является медь электролитического вязкого пека (ETP), обычно содержащая от 99,94 и 99,96% Cu. Катоды переплавляются в контролируемых условиях и отливаются в формы, пригодные для дальнейшей обработки.

Современные методы добычи позволяют проводить экономичное выщелачивание и электроизвлечение меди из бедных руд, а методы добычи постоянно совершенствуются и разрабатываются для достижения наиболее эффективного удаления меди из самых разных руд из источников по всему миру. Методы извлечения меди из окисленных руд сильно отличаются от тех, которые используются для сульфидных руд. Окисленные руды, состоящие из силикатов, карбонатов и сульфатов, обрабатывают несколькими методами, все из которых включают в себя ту или иную форму выщелачивания измельченной руды серной кислотой с получением нечистых растворов сульфата меди. Сегодня более 13% всей «новой» меди производится из фильтратов, которые обычно концентрируют с помощью экстракции растворителем (SX) и удаляют из них медь с помощью обычного электролиза (EW), так называемого процесса SXEW. Сульфидные руды не подвергаются эффективному воздействию серной кислоты, но они могут быть выщелочены при предварительном окислении при длительном воздействии атмосферы и при контакте с встречающимися в природе бактериями Thiobacillus Thiooxidans и Thiobacillus Ferrooxidans.

В ноябрьском номере журнала «Инновации» за 1997 год была опубликована простая инфографика о добыче и добыче меди.

Медный век

Додинастические египтяне очень хорошо знали медь. В иероглифическом письме символ, используемый для обозначения вечной жизни, анкх, также использовался для обозначения меди. Позднее греческие философы приняли этот символ, слегка изменив его, как . Связь между вечной долговечностью и рентабельностью в течение всего срока службы меди и ее сплавов, безусловно, не случайна!

Египтяне получали большую часть своей меди из холмов Красного моря, но медь старше Древнего Египта на несколько тысячелетий, и теперь известно, что более старая цивилизация, основанная на Евфрате, также использовала новую медь и использовала хорошо развитые методы плавки. Самыми ранними известными артефактами, изготовленными из плавленого металла, была медь, а при раскопках Чатал-Хуюк недалеко от Коньи в Южной Анатолии были обнаружены шлаки, полученные в результате плавки меди, датируемые 7000 годом до нашей эры. Другие цивилизации Ближнего и Среднего Востока, Индостана и Китая также использовали жизненно важный металл.

Греческий писатель Гомер называл этот металл «халкосом»; поэтому медный век называют эпохой энеолита. В греческой мифологии богиня любви Афродита, как говорят, вышла из моря недалеко от Кипра, глядя на свое отражение в медном зеркале. Некоторые историки считают, что это показывает, что металлургия является древнейшей профессией. В римских писаниях медь упоминается как «aes Cyprium», поскольку в то время большая часть металла поступала с Кипра.

‘Oetzti’, 5000-летний мумифицированный человек, недавно обнаруженный высоко в Альпах на итало-австрийской границе, был найден со многими орудиями, включая превосходный медный топор с мышьяком. Похоже, что он, вероятно, сам был медником, поскольку в его волосах была высокая концентрация меди и мышьяка, которые, вероятно, не могли быть получены ни из какого другого источника.

Бронзовый век

До 3000 г. до н.э. было обнаружено, что добавление олова к меди дает бронзу, сплав, более твердый и прочный, чем медь. Некоторые из самых ранних известных изделий из бронзы происходят из раскопок в Шумере и имеют значительную древность. Сначала совместное плавление медных и оловянных руд могло быть либо случайным, либо результатом ранних экспериментов, направленных на выяснение того, какие виды горных пород можно плавить.

Значительное инженерное применение меди было найдено еще в 2750 г. до н.э., когда она использовалась в Абусире в Египте для водопровода. (Некоторые древние египетские медные водопроводные трубы сохранились до наших дней, что является замечательной демонстрацией долговечности металла.) Медь и бронза использовались для изготовления зеркал большинством средиземноморских цивилизаций периода бронзового века. Уничтожение Карфагена римлянами затмило события того времени в Северной Африке. Лишь совсем недавно появились свидетельства значительных инженерных навыков карфагенян, в том числе самое раннее известное использование зубчатых колес, отлитых из бронзы. Бронза использовалась во многих артефактах повседневной жизни римлян — столовых приборах, иглах, украшениях, сосудах, украшениях, монетах, ножах, бритвах, инструментах, музыкальных инструментах и ​​военном оружии. Этот образец использования, как правило, повторялся везде, где вводилась плавка бронзы и меди, хотя обязательно в разных временных масштабах.

Средневековье и позднее

Изобретение книгопечатания увеличило спрос на медь из-за легкости, с которой медные листы можно было гравировать для использования в качестве печатных форм для точного воспроизведения иллюстраций и карт. В Германии рисунки игральных карт гравировали на меди еще в 1430 году. Медные пластины долгое время считались лучшим средством для гравировки карт. Первые известные карты, отпечатанные с медных пластин, — это два итальянских издания, датированные 1472 г. географом Птолемеем.

Затем

Медная или бронзовая проволока стала очень важным продуктом, имеющим жизненно важное значение для ткацкой промышленности. Использование меди для обшивки корпусов деревянных лодок было первоначально разработано для предотвращения нападения червей тередо на древесину в субтропических водах, но впоследствии было обнаружено, что покрытые медью корпуса также устойчивы к морскому биологическому обрастанию. Это полезное свойство предотвращало сильное сопротивление, вызванное ростом водорослей, которое ограничивало скорость кораблей. (Сообщалось, что победа лорда Нельсона при Трафальгаре отчасти стала результатом скорости его облаченных в медь кораблей, которая позволила ему перехитрить своих противников.) В результате значительно увеличился спрос на медь.

Рисунок 7 . Сравнение размеров медных и алюминиевых кабелей.

Однако наибольшее распространение в использовании меди произошло благодаря открытию Майклом Фарадеем электромагнитной индукции в 1831 году и того, как этот эффект можно было использовать для выработки электричества. Тот же принцип был использован для разработки электродвигателей. Электрическая лампа была изобретена сэром Джозефом Суоном в 1860 году и доведена до коммерческого дизайна Томасом Эдисоном в 1879 году. машиностроение. Медь обладает самой высокой тепло- и электропроводностью на единицу объема среди всех известных веществ, за исключением серебра, которое лишь немного превосходит ее в этом отношении. Поскольку проводимость меди зависит от ее чистоты, широко используется медь в ее нелегированной форме. Сегодня около половины производимой в мире меди приходится на электроэнергию.

Горнодобывающая промышленность

Древнейшими способами извлечения породы из подземных шахт были кувалда и клин и не менее древняя техника поджига. В последнем случае огонь, устроенный против поверхности скалы, вызовет напряжения теплового расширения — скала либо раскрошится естественным образом, либо может быть разрушена закалкой водой. Через некоторое время после того, как исламский мир в 13 веке привез из Китая в Европу взрывчатые вещества, взрывчатые вещества были впервые использованы специально для добычи полезных ископаемых. Сегодня старые методы добычи были почти полностью заменены взрывными работами с использованием безопасных современных взрывчатых веществ и использованием мощного механического оборудования для резки, когда порода достаточно мягкая, чтобы заслуживать такую ​​обработку.

Также в этом выпуске:

• Введение в медь: применение
• Знакомство с медью: типы меди
• Введение в медь: добыча и добыча
• Знакомство с медью: информационные бюллетени
• Phelps Dodge Morenci перевела все производство меди на добычу для выщелачивания
• Как гидрометаллургия и процесс SX/EW сделали медь «зеленым» металлом
• Введение в медь: горячие ссылки и дополнительная литература

2007 г.
|
2006 г.
|
2005 г.
|
2004 г.
|
2003 г.
|
2002 г.
|
2001 г.
|
2000 г.
|
1999
|
1998 г.
|
1997

Как рост цен на медь раскрывает темную сторону чистой энергии | Добыча полезных ископаемых

Эта статья опубликована в соавторстве с New Mexico In Depth и Guardian US

Корки Стюарт, геолог на пенсии, и его жена живут в сельской местности в округе Грант штата Нью-Мексико, примерно в миле к северу от обширного Тайрона. медная шахта.

«Мы здесь уже три года и слышали четыре взрыва», — сказал Стюарт о шахте, одной из четырех на обширной территории, разделенной на десятки участков по четыре акра. С его точки зрения, взрывы не кажутся необоснованными, учитывая, что горнодобывающая компания владеет собственностью и имеет право делать все, что хочет.

Но когда он купил недвижимость, он не знал, что компания предложит новую шахту под названием Эмма Б всего в полумиле от колодцев, от которых он и его жена зависят от питьевой воды. «Если бы они каким-то образом подключились к нашему водоносному горизонту и осушили наши запасы воды, тогда наши дома обесценились бы», — сказал он.

«Мы не предпринимаем никаких усилий, чтобы предотвратить строительство карьера», — сказал он. «Все, о чем мы действительно просим, ​​это дать нам какое-то обязательство, что они исправят все, что они сделают с нашим водоснабжением». Но шахта, принадлежащая компании Freeport-McMoRan, отказывается дать им такую ​​гарантию, сказал он. Freeport-McMoRan не ответила на многочисленные запросы New Mexico In Depth и The Guardian о комментариях.

Стремление компании к расширению связано с тем, что США планируют инвестировать в источники энергии, более чистые, чем ископаемое топливо, а мировой спрос на медь растет. Медь проводит электричество, легко гнется и пригодна для вторичной переработки, что делает ее важным материалом для большинства форм возобновляемой энергии, от ветра и солнца до электромобилей.

Но когда «чистая энергия» основана на добыче таких металлов, как медь, она также может загрязнять окружающую среду.

Рудник Чино, также известный как рудник Санта-Рита, — открытый медный рудник в городе Санта-Рита, штат Нью-Мексико, в 15 милях к востоку от Силвер-Сити. Фотография: Джули Дермански/Earthworks

В то время как Freeport-McMoRan рекламирует методы устойчивого развития и другие меры, принятые компанией для сокращения собственных выбросов парниковых газов, мало кто сомневается в том, что добыча меди представляет значительный риск для местного населения, угрожая всему, начиная от доступа к воде и заканчивая качеством воздуха и культурными объектами коренных народов.

Производство меди в Нью-Мексико в период с 1990 по 2019 год

Компании роют в земле огромные ямы, проникающие глубже уровня грунтовых вод. Тяжелая техника поднимает пыль, загрязняя воздух. Химические вещества используются для выщелачивания минерала из руды, а открытая вода навсегда загрязнена. Некоторые предприятия, такие как рудник Тайрон во Фрипорте, должны будут качать воду постоянно, даже после того, как медь больше не будет найдена, чтобы загрязненная вода с рудника не стекала обратно в более широкий уровень грунтовых вод.

Крис Берри, независимый аналитик, специализирующийся на энергетических металлах, сказал, что стремление к чистой энергии является серьезной причиной увеличения спроса на медь, который, по оценкам, вырастет на 350% к 2050 году, если мир перейдет к чистой энергии. Его цена почти удвоилась с 2019 по 2020 год в США.

Цена на медь в период с 1990 по 2021 год

Отчасти это связано с тем, что роль меди в переходе к экологически чистой энергии невозможно переоценить. «Нам действительно придется реорганизовать электросеть, чтобы сделать ее чище, экологичнее и эффективнее. А для этого потребуется гораздо больше меди и добыча меди».

Эта реальность ставит защитников окружающей среды, таких как Эллисон Сивик, исполнительного директора информационного проекта Gila Resources, местной организации по защите окружающей среды в округе Грант, в затруднительное положение.

«Мы пытаемся перейти на экологически чистую энергию, верно?» — сказал Сивик. «Поэтому мы, очевидно, очень поддерживаем это». Однако, добавляет она, «рост мирового спроса на эти металлы меня очень смущает. Вы знаете, что такие общины, как мы здесь, в графстве Грант, несут расходы, связанные с расширением разведки и добычи полезных ископаемых».

Спрятанные в сельской местности округа Грант на юго-западе Нью-Мексико обширные медные рудники Чино и Тайрон, принадлежащие Freeport-McMoRan, не привлекают особого внимания в столичном центре штата. Но штат занимает третье место по производству меди в стране, а на рудниках работает более 1300 человек. По мере увеличения спроса на медь может расти местная занятость.

Freeport-McMoRan делает ставку на это.

Согласно годовому отчету компании за 2020 год, спрос на медь удвоится в ближайшие пять лет в результате роста производства электромобилей и технологий использования возобновляемых источников энергии.

«Существует повышенный интерес к добыче меди как на существующих, так и на предполагаемых рудниках для поддержки экологически чистой энергии», — сказал в электронном письме Холланд Шепард, менеджер программы мелиорации в Департаменте энергетики, полезных ископаемых и природных ресурсов Нью-Мексико. .

Карта, показывающая рудник Чино, рудник Тайрон и Сильвер-Сити, штат Нью-Мексико.

В округе Сьерра другая горнодобывающая компания предлагает перезапустить рудник Коппер-Флэт, который недолго работал в начале 1980-х годов, прежде чем цены упали и он закрылся. Themac Resources подает заявку на получение разрешения на добычу полезных ископаемых сроком на 12 лет, что также требует приобретения достаточного количества прав на воду, чтобы удовлетворить требования государственных регулирующих органов.

Неподалеку обеспокоены жители деревни Хиллсборо.

«Вся наша вода зависит от наших колодцев здесь, в городе», — сказал Гэри Грицбо, который живет в Хиллсборо уже 25 лет и является президентом Ассоциации бытовых потребителей воды Хиллсборо. Небольшое водное объединение обслуживает от 80 до 90 клиентов и работает уже более полувека. «Это хорошая система», — сказал он, но он глубоко обеспокоен тем, что шахта осушит или загрязнит их колодцы.

Грицбо сказал, что, хотя инженеры горнодобывающей компании заверили город, что загрязненная вода из шахты не попадет в систему водоснабжения Хиллсборо, он не уверен. «Подземные воды — это просто подземная река, она течет, куда хочет. Люди говорят, что она не будет стекать сюда, она будет стекать в сторону Рио-Гранде. Ну, может быть, а может и нет».

Для защитников окружающей среды, настроенных на сокращение выбросов углерода, нет простых решений угрозы, которую добыча меди и других важных полезных ископаемых представляет для таких населенных пунктов, как Хиллсборо, или сельских жителей, таких как Стюарт.

Ной Лонг, директор программы по климату и экологически чистой энергии в Западном регионе Совета по защите природных ресурсов, сказал, что без энергетического перехода будут разрушительные последствия, некоторые из которых уже проявляются. «Мы не можем позволить себе ждать», — сказал он. Но он отметил необходимость адекватного регулирования шахт, а также повторного использования и последующей переработки аккумуляторов электромобилей.

Создание рынка по переработке аккумуляторов для электромобилей, который может просуществовать дюжину или более лет, может помочь снизить спрос на медь и обуздать добычу полезных ископаемых в таких районах, как Нью-Мексико, где много медной руды.

«Нам необходимо перейти к политике, которая создает четкие стимулы для переработки», — сказала Эми Буланже, исполнительный директор Инициативы по обеспечению ответственной добычи полезных ископаемых. Она отметила, что добывать металлы сейчас выгоднее, чем их перерабатывать.

По оценкам, в 2020 году в США было переработано 35% меди, и около трети всего мирового спроса удовлетворяется за счет переработанной меди. Но утилизация аккумуляторов электромобилей минимальна. Аккумуляторы электромобилей содержат медь, никель, кобальт и литий; из них кобальт и никель обычно утилизируются для производства новых аккумуляторов, а литий и медь улавливаются для использования в других отраслях или продуктах или теряются в процессе.

Когда в 1859 году появились свинцово-кислотные батареи, их редко перерабатывали, но теперь их легко разобрать для повторного использования. Это может быть проект аккумуляторов для электромобилей. Китай уже издал временные правила, которые побуждают производителей создавать сети для сбора и переработки использованных батарей. В ЕС есть проект закона, касающийся устойчивых аккумуляторов.

Если электромобили являются альтернативой автомобилям, пожирающим нефть, то их воздействие — от добычи и добычи сырья, необходимого для их создания, до управления отходами этого процесса — должно быть рассмотрено, сказал Буланже. «И мы должны убедиться, что мы работаем над уменьшением этого воздействия».

По мнению защитников окружающей среды, также важно поощрять производителей автомобилей и производителей электроники к работе с поставщиками, которые ответственно подходят к выбору полезных ископаемых. В конце концов, такие шахты никогда не будут на 100% безопасными, сказал Сивик, который недавно присоединился к коренным племенам и экологическим группам, призывая федеральное правительство пересмотреть правила добычи твердых пород.

«Мы должны требовать максимальной защиты окружающей среды, чтобы шахты следовали передовым методам управления и максимально защищали». Это означает облицовку складов, предотвращение попадания токсичных загрязнителей в грунтовые воды, смягчение воздействия на качество воздуха и обеспечение того, чтобы шахты восстанавливали землю, как только конкретный район добычи израсходован.

Эллисон Сивик, исполнительный директор информационного проекта Gila Resources, рядом с хвостохранилищем шахты Чино. Фото: Джули Дермански/Earthworks

Также важно поощрять автопроизводителей и производителей электроники к работе с поставщиками, которые ответственно подходят к выбору полезных ископаемых.

Siwik предлагает стандарт аккредитации, присуждаемый Инициативой по обеспечению ответственной добычи полезных ископаемых (IRMA) для оценки практики горнодобывающей деятельности компаний.

IRMA был разработан независимо от других стандартов, принятых ассоциациями горнодобывающей промышленности. Он использует публичные аудиты, основанные на социальной и экологической ответственности, честности бизнеса и так называемом «планировании положительного наследия» для измерения эффективности. Результаты, проверенные независимым аудитором, публикуются с подробной информацией о добыче полезных ископаемых, посещенных объектах и ​​интервью, которые аудиторы провели с представителями компании из разных отделов.

Государственный аудит охватывает «все, от защиты прав коренных народов до биоразнообразия и водных ресурсов, здоровья и безопасности работников», — сказал Буланже. IRMA уже провела публичный аудит платинового рудника в Зимбабве и свинцово-цинкового рудника в Мексике.

Компании Tiffany, BMW и Ford Motors уже взяли на себя обязательство ответственно подходить к выбору поставщиков, поэтому, если шахта хочет стать частью этих цепочек поставок, им придется придерживаться высоких стандартов, сказал Буланже.

Но защитники окружающей среды опасаются, что гиганты добычи меди в Нью-Мексико не захотят следовать таким стандартам.

В прошлом году Freeport-McMoRan объявила о своей приверженности еще одному стандарту — концепции ответственного производства Copper Mark. Разработанный специально для работы с медью, он был разработан влиятельной торговой группой Международной медной ассоциацией. Этот стандарт не дает права управления и права голоса затронутым сообществам, профсоюзам, неправительственным организациям или правозащитным организациям, как это делает многосторонняя система IRMA.