Hoe koper ontgin word: metodes, geskiedenis en afsettings

2024 Outeur: Howard Calhoun | [email protected]. Laas verander: 2024-01-07 20:55

Koper vandag is 'n buitengewoon gevraagde metaal en word wyd gebruik in beide die alledaagse lewe en in die industrie. In die natuur kan Cu beide in 'n suiwer toestand en in die vorm van 'n erts gevind word. Daar is verskeie maniere om koper uit die oorspronklike gesteentes te onttrek en te verkry. Hulle word egter wyd in die industrie gebruik. Hoe koper ontgin word, sal in die artikel bespreek word.

'n bietjie geskiedenis

In watter gebied koper in antieke tye vir die eerste keer deur die mens ontgin en gebruik is, kon argeoloë ongelukkig nie uitvind nie. Dit is egter vir seker bekend dat dit hierdie metaal was wat mense die heel eerste begin verwerk en in die alledaagse lewe gebruik het.

Koper is sedert die Steentydperk aan die mens bekend. Sommige klontjies van hierdie metaal wat deur argeoloë gevind is, dra spore van verwerking met klipbyle. Aanvanklik het mense koper hoofsaaklik as versierings gebruik. Terselfdertyd het mense in antieke tye uitsluitlik die nuggets van hierdie metaal wat deur hulle gevind is, gebruik vir die vervaardiging van sulke produkte. Later het mense geleer om te verwerk enkoperdraende erts.

Die idee van hoe Cu ontgin en verwerk word, was aan baie mense van die oudheid bekend. Baie bewyse is deur argeoloë gevind. Nadat die mens geleer het om legerings van koper en sink te maak, het die Bronstydperk begin. Eintlik is die naam "koper" eens deur die antieke Romeine geskep. Sulke metaal is hoofsaaklik vanaf die eiland Ciprus na hierdie land gebring. Dis hoekom die Romeine dit aes cyprium genoem het.

Hoe koper in antieke tye ontgin is

Aangesien hierdie metaal eens baie wyd in die menslike lewe gebruik is, was die tegnologieë vir die onttrekking daarvan natuurlik heeltemal perfek ontwikkel. Ons voorouers het koper hoofsaaklik uit malachieterts verkry. 'n Mengsel van sulke materiaal en steenkool is in 'n erdehouer geplaas en in 'n put geplaas. Vervolgens is die massa in die pot aan die brand gesteek. Die gevolglike koolstofmonoksied het malakiet tot koper gereduseer.

Aandele in die natuur

Waar kan koper vandag in die natuur gevind word? Op die oomblik word afsettings van hierdie gewilde metaal op alle vastelande van die Aarde ontdek. Terselfdertyd word Cu-reserwes as feitlik onbeperk beskou. Geoloë in ons tyd vind nuwe afsettings van suiwer koper, sowel as ertse wat dit bevat. Byvoorbeeld, in 1950 het die wêreldreserwes van hierdie metaal 90 miljoen ton beloop. Teen 1970 het hierdie syfer reeds toegeneem tot 250 miljoen ton, en teen 1998 - tot 340 miljoen ton. Op die oomblik word geglo dat koperreserwes op die planeet meer as 2,3 miljard ton is.

Afsettings en metodes van ontginning van suiwer koper

Soos reeds genoem, het mense aanvanklik inheemse Cu in die alledaagse lewe gebruik. Natuurlik word dit verkrysulke suiwer koper vandag. Klompies van hierdie metaal word in die aardkors gevorm as gevolg van eksogene en endogene prosesse. Die grootste bekende afsetting van inheemse koper op die planeet is tans geleë in die Verenigde State, in die Lake Superior-streek. In Rusland kom inheemse koper in die Udokan-afsetting voor, sowel as op sommige ander plekke in Transbaikalia. Boonop is die antwoord op die vraag waar koper in Rusland in die vorm van nuggets ontgin kan word die Oeralstreek.

In die natuur word suiwer metaal van hierdie verskeidenheid gevorm in die sone van oksidasie van kopersulfaatafsettings. Gewoonlik bevat klontjies koper self ongeveer 90-99%. Die res word deur ander metale verantwoord. In elk geval dien twee hooftegnologieë as 'n antwoord op die vraag hoe inheemse koper ontgin word. Sulke afsettings, sowel as erts, word ontwikkel deur 'n geslote myn- of oopgroefmetode. In die eerste geval word sulke tegnologiese prosesse soos boor en breek gebruik.

Koperklompe kan baie weeg. Die grootste van hulle is eens op Lake Superior in die VSA gevind. Die gewig van hierdie nuggets was ongeveer 500 ton.

Waar koper in Rusland ontgin word, het ons uitgevind. Dit is hoofsaaklik Transbaikalia en die Oeral. In ons land is natuurlik ook op verskillende tye baie groot klompe van hierdie metaal gevind. Koperstukke wat tot etlike ton weeg, is byvoorbeeld dikwels in die Middel-Oeral gevind. Een van hierdie nuggets wat 860 kg weeg, word nou in St. Petersburg, in die Museum van die Mynbou-instituut, gehou.

Kopererts en hul afsettings

Tans word die verkryging van Cu as kostedoeltreffend en doeltreffend beskou, selfs al is dit ten minste 0,3% in die rots vervat.

Meestal word die volgende gesteentes in die natuur ontgin om koper vandag industrieel in die natuur te isoleer:

• bornites Cu₅FeS_{4 - sulfiedertse, andersins genoem koperpers of gevlekte piriete en wat ongeveer 63,3% Cu bevat;}

• chalcopyriet CuFeS_{2 - minerale van hidrotermiese oorsprong;}

• chalcosines Cu_{2S wat meer as 75% koper bevat;}

• cupriete Cu_{2O, word ook dikwels in inheemse koperafsettings aangetref;}

• malachiete, wat koolsuurkopergroente is.

Die grootste afsetting van kopererts in Rusland is in Norilsk geleë. Sulke gesteentes word ook in groot hoeveelhede op sommige plekke in die Oeral, in Transbaikalia, in Chukotka, in Tuva en op die Kola-skiereiland ontgin.

Hoe koperertsafsettings ontwikkel word

Verskillende soorte gesteentes wat Cu bevat, sowel as nuggets, kan op die planeet ontgin word deur twee hooftegnologieë te gebruik:

• geslote;
• oop.

In die eerste geval word myne by die afsetting gebou, waarvan die lengte etlike kilometers kan bereik. Om werkers en toerusting te verskuif, is sulke ondergrondse tonnels toegerus met hysbakke en spoorlyne. Rots vergruising in myne word uitgevoer met behulp vanspesiale boortoerusting met spykers. Die versameling van kopererts en die laai daarvan vir verskeping na bo word met emmers uitgevoer.

As die afsettings nie verder as 400-500 m van die oppervlak van die aarde geleë is nie, word dit met 'n oop metode ontgin. In hierdie geval word die boonste rotslaag eers met ploftoestelle van die veld verwyder. Verder word die kopererts self geleidelik verwyder.

Metodes vir die verkryging van metaal uit rotse

Hoe koper ontgin word, of liewer, ertse wat dit bevat, het ons so uitgevind. Maar hoe ontvang ondernemings vervolgens Cu self?

Daar is drie hoofmaniere om koper uit rotse te onttrek:

• elektrolities;
• pyrometallurgiese;
• hidrometallurgiese.

Pyrometallurgiese flotasiemetode

Hierdie tegnologie word algemeen gebruik om koper te isoleer van gesteentes wat 1,5-2% Cu bevat. Sulke materiaal word verryk deur die flotasiemetode. Terselfdertyd:

• erts word versigtig tot die fynste poeier gemaal;
• meng die resulterende materiaal met water;
• voeg spesiale flotasiereagense, wat komplekse organiese stowwe is, by die massa.

Flotasiereagense bedek klein korrels van verskeie koperverbindings en verleen nie-benatbaarheid aan hulle.

Volgende stap:

• stowwe wat skuim skep, word by die water gevoeg;
• laat 'n sterk stroom lug deur die vering.

Ligte droë deeltjies van koperverbindings hou as gevolg daarvan aan lugborrels vas en dryf na bo. Die skuim wat dit bevat, word versamel, uit water gedruk en deeglik gedroog. As gevolg hiervan word 'n konsentraat verkry, waaruit ru Cu dan geïsoleer word.

Hoe koper uit erts ontgin word: veredeling deur rooster

Die flotasiemetode word redelik gereeld in die industrie gebruik. Maar soms word roostertegnologie ook gebruik om kopererts te verryk. Hierdie tegniek word meestal gebruik vir ertse wat 'n groot hoeveelheid swael bevat. In hierdie geval word die materiaal voorverhit tot 'n temperatuur van 700-8000 °C. As gevolg hiervan word sulfiede geoksideer met 'n afname in die swaelinhoud in die rots.

In die volgende stadium word die erts wat op hierdie manier voorberei is, in asoonde by 'n temperatuur van 14 500 °C gesmelt. Uiteindelik, wanneer hierdie tegnologie gebruik word, word 'n mat verkry - 'n legering van koper en yster. Verder word hierdie verbinding verbeter deur omsetters in te blaas. As gevolg hiervan gaan ysteroksied in slak, en swael gaan in SO4.

Produseer suiwer koper: elektrolise

Wanneer flotasie- en roostermetodes gebruik word, word blisterkoper verkry. Eintlik bevat so 'n materiaal ongeveer 91% Cu. Om suiwerder koper te verkry, word rukoper verder verfyn.

In hierdie geval word dik anodeplate eers uit primêre koper gegiet. Volgende:

• tel 'n oplossing van kopersulfaat in die bad op;
• hang in die badkameranodeplate;
• dun velle suiwer koper word as katodes gebruik.

Tydens die elektrolisereaksie word koper op die anodes opgelos en op die katodes neergeslaan. Koperione beweeg na die katode, neem elektrone daaruit en gaan in Cu+2+2e-atome in?>Cu.

Onsuiwerhede in blisterkoper kan anders optree wanneer dit verfyn word. Sink, kadmium, yster los op die anode op, maar sit nie op die katode nie. Die feit is dat hulle in die reeks van elektrochemiese spanning aan die linkerkant van koper is, dit wil sê, hulle het meer negatiewe potensiale.

Kopersulfaat word verkry deur stadige oksidasie van sulfiederts met suurstof na kopersulfaat CuS + 2O₂ > CuSO_{4. Die sout word daarna met water uitgeloog.}

Hidrometallurgiese metode

In hierdie geval word swaelsuur gebruik om koper te loog en te verryk. As gevolg van die reaksie wat hierdie tegnologie gebruik, word 'n oplossing wat met Cu en ander metale versadig is, verkry. Koper word dan daaruit geïsoleer. Deur hierdie tegniek te gebruik, kan, benewens blisterkoper, ander metale, insluitend edelstene, verkry word. In elk geval word hierdie tegnologie meestal gebruik om Cu te onttrek uit gesteentes wat nie te ryk daaraan is nie (minder as 0,5%).

Koper by die huis

Skeiding van hierdie metaal van ertse wat daarmee versadig is, is dus tegnologies relatief eenvoudig. Sommige stel dus belang in hoe om koper by die huis te myn. Kry hierdie metaal uit erts, klei, ens. met jou eie hande, sonderbeskikbaarheid van spesiale toerusting sal egter baie moeilik wees.

Sommige stel byvoorbeeld belang in hoe om koper met hul eie hande uit klei te haal. Inderdaad, in die natuur is daar afsettings van hierdie materiaal, wat ook ryk is aan Cu. Ongelukkig is daar egter geen bekende beproefde tegnologieë vir die verkryging van koper uit klei by die huis nie.

Met jou eie hande kan hierdie metaal by die huis probeer isoleer, miskien net van kopersulfaat. Om dit te doen, moet laasgenoemde eers in water opgelos word. Vervolgens moet jy net 'n ystervoorwerp in die resulterende mengsel plaas. Na 'n rukkie sal laasgenoemde - as gevolg van die substitusiereaksie - bedek wees met 'n koperlaag, wat dan eenvoudig skoongemaak kan word.