Com s'extreu el coure: mètodes, història i jaciments

2024 Autora: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificació: 2024-01-02 13:51

El coure avui és un metall inusualment demandat i s'utilitza àmpliament tant a la vida quotidiana com a la indústria. A la natura, el Cu es pot trobar tant en estat pur com en forma de mineral. Hi ha diverses maneres d'extreure i obtenir coure de les roques originals. No obstant això, s'utilitzen àmpliament a la indústria. Com s'extreu el coure es parlarà a l'article.

Una mica d'història

A quina zona de l'antiguitat es va començar a extreure i utilitzar el coure per primera vegada per l'home, els arqueòlegs, malauradament, no van poder esbrinar. No obstant això, se sap amb certesa que va ser aquest metall el que la gent va començar a processar i utilitzar en la vida quotidiana per primera vegada.

El coure és conegut per l'home des de l'edat de pedra. Algunes pepitas d'aquest metall trobades pels arqueòlegs porten restes de processament amb destrals de pedra. Inicialment, la gent utilitzava el coure principalment com a decoració. Al mateix temps, la gent antigament utilitzava exclusivament les pepes d'aquest metall que van trobar per a la fabricació d'aquests productes. Més tard, la gent va aprendre a processar imineral de coure.

La idea de com s'extreu i processa el Cu era coneguda per molts pobles de l'antiguitat. Els arqueòlegs han trobat moltes proves. Després que l'home va aprendre a fer aliatges de coure i zinc, va començar l'edat del bronze. De fet, el nom "coure" va ser encunyat una vegada pels antics romans. Aquest metall es va portar a aquest país principalment des de l'illa de Xipre. Per això els romans l'anomenaven aes cyprium.

Com s'extreia el coure a l'antiguitat

Com que aquest metall es va utilitzar una vegada molt àmpliament a la vida humana, les tecnologies per a la seva extracció es van desenvolupar, per descomptat, força perfectes. Els nostres avantpassats obtenien coure principalment de minerals de malaquita. Una barreja d'aquest material i carbó es va col·locar en un recipient de terra i es va col·locar en una fossa. A continuació, es va encendre la massa de l'olla. El monòxid de carboni resultant va reduir la malaquita a coure.

Estocs a la natura

On es pot trobar el coure en estat salvatge avui? Actualment, es descobreixen jaciments d'aquest popular metall a tots els continents de la Terra. Al mateix temps, les reserves de Cu es consideren pràcticament il·limitades. Els geòlegs del nostre temps estan trobant nous jaciments de coure pur, així com minerals que el contenen. Per exemple, l'any 1950 les reserves mundials d'aquest metall ascendien a 90 milions de tones. El 1970, aquesta xifra ja havia augmentat fins als 250 milions de tones, i el 1998, fins a 340 milions de tones. De moment, es creu que les reserves de coure al planeta són més de 2.300 milions de tones.

Dipòsits i mètodes d'extracció de coure pur

Com ja s'ha dit, inicialment la gent utilitzava Cu natiu a la vida quotidiana. Per descomptat, s'obtéun coure tan pur avui. Pepits d'aquest metall es formen a l'escorça terrestre com a resultat de processos exògens i endògens. El jaciment més gran conegut de coure natiu del planeta es troba actualment als Estats Units, a la regió del Llac Superior. A Rússia, el coure natiu es troba al jaciment d'Udokan, així com en alguns altres llocs de Transbaikalia. A més, la resposta a la pregunta d'on es pot extreure coure a Rússia en forma de nuggets és la regió dels Urals.

A la natura, el metall pur d'aquesta varietat es forma a la zona d'oxidació dels dipòsits de sulfat de coure. Normalment, les pepitas de coure contenen al voltant del 90-99%. La resta la representen altres metalls. En qualsevol cas, dues tecnologies principals serveixen com a resposta a la pregunta de com s'extreu el coure natiu. Aquests jaciments, així com els minerals, es desenvolupen mitjançant un mètode de mina tancada o a cel obert. En el primer cas, s'utilitzen processos tecnològics com ara la perforació i el trencament.

Els nuggets de coure poden pesar molt. El més gran d'ells es va trobar una vegada al llac Superior als EUA. El pes d'aquests nuggets era d'unes 500 tones.

On s'extreu coure a Rússia, ho vam descobrir. Es tracta principalment de Transbaikalia i dels Urals. A casa nostra, per descomptat, també es van trobar en diferents èpoques pepitas molt grans d'aquest metall. Per exemple, sovint es trobaven peces de coure amb un pes de diverses tones als Urals mitjans. Un d'aquests nuggets de 860 kg de pes es conserva ara a Sant Petersburg, al Museu de l'Institut Miner.

Minerals de coure i els seus jaciments

Actualment, l'obtenció de Cu es considera rendible i convenient encara que estigui contingut a la roca almenys un 0,3%.

La majoria de vegades, les roques següents s'extreuen a la natura per aïllar el coure de manera industrial a la natura:

• bornites Cu₅FeS_{4 - minerals de sulfur, també anomenats de coure morat o pirites abigarrades i que contenen aproximadament un 63,3% de Cu;}

• calcopirita CuFeS_{2 - minerals d'origen hidrotermal;}

• calcosines Cu_{2S que conté més d'un 75% de coure;}

• cuprites Cu_{2O, també es troba sovint als dipòsits de coure nadiu;}

• malaquites, que són verds de coure carbònic.

El jaciment més gran de minerals de coure de Rússia es troba a Norilsk. A més, aquestes roques s'extreuen en grans quantitats en alguns llocs dels Urals, a Transbaikalia, a Chukotka, a Tuva i a la península de Kola.

Com es desenvolupen els dipòsits de mineral de coure

Al planeta es poden extreure diferents tipus de roques que contenen Cu, així com pepitas mitjançant dues tecnologies principals:

• tancat;
• obert.

En el primer cas, es construeixen mines al jaciment, la longitud del qual pot arribar a diversos quilòmetres. Per moure treballadors i equips, aquests túnels subterranis estan equipats amb ascensors i vies de ferrocarril. La trituració de roques a les mines es realitza utilitzantequips especials de perforació amb punxes. La recollida de mineral de coure i la seva càrrega per a l'enviament a la part superior es duu a terme amb galledes.

Si els jaciments es troben a no més de 400-500 m de la superfície de la terra, s'exploten mitjançant un mètode obert. En aquest cas, la capa de roca superior s'elimina primer del camp mitjançant artefactes explosius. A més, el mineral de coure en si s'elimina gradualment.

Mètodes per obtenir metall a partir de roques

Com s'extreu el coure, o millor dit, els minerals que el contenen, vam descobrir així. Però, com reben posteriorment les empreses el mateix Cu?

Hi ha tres maneres principals d'extreure coure de les roques:

• electrolític;
• pirometal·lúrgic;
• hidrometal·lúrgica.

Mètode de flotació pirometal·lúrgica

Aquesta tecnologia s'utilitza habitualment per aïllar el coure de les roques que contenen un 1,5-2% de Cu. Aquest material s'enriqueix amb el mètode de flotació. Al mateix temps:

• mineral es tritura amb cura fins a la millor pols;
• mescla el material resultant amb aigua;
• afegiu reactius de flotació especials, que són substàncies orgàniques complexes, a la massa.

Els reactius de flotació recobreixen grans petits de diversos compostos de coure i els donen no humectabilitat.

Pas següent:

• S'afegeixen substàncies que creen escuma a l'aigua;
• passeu un fort corrent d'aire a través de la suspensió.

Les partícules seques lleugeres de compostos de coure s'enganxen a les bombolles d'aire i floten a la part superior. L'escuma que els conté es recull, s'extreu de l'aigua i s'asseca a fons. Com a resultat, s'obté un concentrat del qual després s'aïlla Cu cru.

Com s'extreu el coure del mineral: benefici per torrat

El mètode de flotació s'utilitza amb força freqüència a la indústria. Però de vegades també s'utilitza la tecnologia de torrat per enriquir el mineral de coure. Aquesta tècnica s'utilitza més sovint per a minerals que contenen una gran quantitat de sofre. En aquest cas, el material s'escalfa prèviament a una temperatura de 700-8000 °C. Com a resultat, els sulfurs s'oxiden amb una disminució del contingut de sofre a la roca.

En la següent etapa, el mineral preparat d'aquesta manera es fon en forns d'eix a una temperatura de 14.500 °C. En última instància, quan s'utilitza aquesta tecnologia, s'obté un mat, un aliatge de coure i ferro. A més, aquesta connexió es millora introduint convertidors. Com a resultat, l'òxid de ferro passa a l'escòria i el sofre a SO4.

Producció de coure pur: electròlisi

Quan s'utilitzen mètodes de flotació i torrat, s'obté coure blister. De fet, aquest material conté aproximadament un 91% de Cu. Per obtenir un coure més pur, el coure rugós es perfecciona encara més.

En aquest cas, les plaques d'ànode gruixudes es fan primer a partir de coure primari. Següent:

• agafar una solució de sulfat de coure al bany;
• penjat al banyplaques d'ànode;
• Com a càtodes s'utilitzenlàmines primes de coure pur.

Durant la reacció d'electròlisi, el coure es dissol als ànodes i es precipita sobre els càtodes. Els ions de coure es mouen cap al càtode, n'agafen electrons i passen als àtoms de Cu+2+2e?>Cu.

Les impureses contingudes en el coure blister poden comportar-se de manera diferent quan es refinen. El zinc, el cadmi i el ferro es dissolen a l'ànode, però no s'assenten al càtode. El cas és que a la sèrie de voltatge electroquímic estan a l'esquerra del coure, és a dir, tenen més potencials negatius.

El sulfat de coure s'obté per oxidació lenta del mineral de sulfur amb oxigen a sulfat de coure CuS + 2O₂ > CuSO_{4. Posteriorment, la sal s'elimina amb aigua.}

Mètode hidrometal·lúrgic

En aquest cas, l'àcid sulfúric s'utilitza per lixiviar i enriquir el coure. Com a resultat de la reacció utilitzant aquesta tecnologia, s'obté una solució saturada de Cu i altres metalls. Aleshores s'aïlla el coure. Mitjançant aquesta tècnica, a més del coure blister, es poden obtenir altres metalls, inclosos els preciosos. En qualsevol cas, aquesta tecnologia s'utilitza més sovint per extreure Cu de roques que no en són massa riques (menys del 0,5%).

Cobre a casa

La separació d'aquest metall dels minerals saturats amb ell és, per tant, relativament senzilla tecnològicament. Per tant, alguns estan interessats en com extreure coure a casa. Obteniu aquest metall de mineral, argila, etc. amb les vostres pròpies mans, senseLa disponibilitat d'equips especials, però, serà molt difícil.

Alguns, per exemple, estan interessats en com extreure coure de l'argila amb les seves pròpies mans. De fet, a la natura hi ha jaciments d'aquest material, que també és ric en Cu. Tanmateix, malauradament, no es coneixen tecnologies provades per obtenir coure a partir de l'argila a casa.

Amb les vostres pròpies mans, aquest metall a casa es pot intentar aïllar, potser, només del sulfat de coure. Per fer-ho, primer s'ha de dissoldre aquest últim en aigua. A continuació, només cal col·locar un objecte de ferro a la barreja resultant. Després d'un temps, aquest últim, com a resultat de la reacció de substitució, es cobrirà amb un recobriment de coure, que després es pot netejar simplement.