Kako se kopa bakar: metode, istorija i nalazišta

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-02 13:51

Bakar je danas neobično tražen metal i široko se koristi kako u svakodnevnom životu tako iu industriji. U prirodi se Cu može naći iu čistom stanju iu obliku rude. Postoji nekoliko načina za ekstrakciju i dobijanje bakra iz originalnih stijena. Međutim, oni se široko koriste u industriji. Kako se vadi bakar će se raspravljati u članku.

Malo istorije

U kom području je bakar u drevnim vremenima počeo da se kopa i koristi čovek po prvi put, arheolozi, nažalost, nisu mogli da saznaju. Međutim, pouzdano se zna da su ljudi prvi počeli da obrađuju i koriste u svakodnevnom životu upravo taj metal.

Bakar je poznat ljudima još od kamenog doba. Neki grumenčići ovog metala koje su pronašli arheolozi nose tragove obrade kamenim sjekirama. U početku su ljudi koristili bakar uglavnom kao ukrase. U isto vrijeme, ljudi su u davna vremena koristili isključivo grumenčiće ovog metala koje su pronašli za proizvodnju takvih proizvoda. Kasnije su ljudi naučili da obrađuju iruda koja sadrži bakar.

Ideja o tome kako se Cu kopa i prerađuje bila je poznata mnogim narodima antike. Arheolozi su pronašli mnogo dokaza. Nakon što je čovjek naučio da pravi legure bakra i cinka, počelo je bronzano doba. Zapravo, naziv "bakar" su nekada skovali stari Rimljani. Takav metal je u ovu zemlju donošen uglavnom sa ostrva Kipar. Zato su ga Rimljani zvali aes cyprium.

Kako se bakar kopao u davna vremena

Pošto je ovaj metal nekada bio veoma široko korišćen u ljudskom životu, tehnologije za njegovo vađenje su, naravno, razvijene prilično savršeno. Naši preci su bakar dobijali uglavnom iz ruda malahita. Mješavina takvog materijala i uglja stavljena je u zemljanu posudu i stavljena u jamu. Zatim je masa u loncu zapaljena. Rezultirajući ugljen monoksid reducira malahit u bakar.

Zalihe u prirodi

Gdje se bakar danas može naći u divljini? Trenutno su nalazišta ovog popularnog metala otkrivena na svim kontinentima Zemlje. Istovremeno, rezerve Cu se smatraju praktično neograničenim. Geolozi u naše vrijeme pronalaze nova ležišta čistog bakra, kao i rude koje ga sadrže. Na primjer, 1950. godine svjetske rezerve ovog metala iznosile su 90 miliona tona. Do 1970. ta brojka je već porasla na 250 miliona tona, a do 1998. na 340 miliona tona. Trenutno se veruje da su rezerve bakra na planeti više od 2,3 milijarde tona.

Depoziti i metode vađenja čistog bakra

Kao što je već spomenuto, ljudi su u početku koristili prirodni Cu u svakodnevnom životu. Naravno, dobija setako čisti bakar danas. Grumenčići ovog metala nastaju u zemljinoj kori kao rezultat egzogenih i endogenih procesa. Najveće poznato nalazište prirodnog bakra na planeti trenutno se nalazi u Sjedinjenim Državama, u regiji Lake Superior. U Rusiji se samorodni bakar nalazi u ležištu Udokan, kao i na nekim drugim mjestima u Transbaikaliji. Osim toga, odgovor na pitanje gdje se bakar može iskopati u Rusiji u obliku grumena je Uralska regija.

U prirodi se čisti metal ove sorte formira u zoni oksidacije naslaga bakar sulfata. Obično grumenčići bakra sadrže oko 90-99%. Ostatak otpada na druge metale. U svakom slučaju, dvije glavne tehnologije služe kao odgovor na pitanje kako se kopa prirodni bakar. Takva ležišta, kao i rudna, razvijaju se metodom zatvorenog rudnika ili otvorenog kopa. U prvom slučaju koriste se tehnološki procesi kao što su bušenje i lomljenje.

Grumen bakra može biti teška puno. Najveći od njih nekada su pronađeni na jezeru Superior u SAD-u. Težina ovih grumenova bila je oko 500 tona.

Gde se bakar vadi u Rusiji, saznali smo. To je uglavnom Transbaikalija i Ural. U našoj zemlji su, naravno, u različito vrijeme pronađeni i vrlo veliki grumenovi ovog metala. Na primjer, na Srednjem Uralu često su pronađeni komadi bakra težine do nekoliko tona. Jedan od ovih grumenčića težak 860 kg sada se čuva u Sankt Peterburgu, u Muzeju Rudarskog instituta.

Rude bakra i njihova ležišta

Trenutno se dobijanje Cu smatra isplativim i svrsishodnim čak i ako ga sadrži u stijeni najmanje 0,3%.

Najčešće se u prirodi kopaju sljedeće stijene kako bi se danas industrijski izolirao bakar u prirodi:

• bornites Cu₅FeS_{4 - sulfidne rude, inače zvane bakrenoljubičasti ili šareni pirit i sadrže oko 63,3% Cu;}

• chalcopyrite CuFeS_{2 - minerali hidrotermalnog porijekla;}

• chalcosines Cu_{2S koji sadrži više od 75% bakra;}

• cuprites Cu_{2O, takođe se često nalazi u ležištima prirodnog bakra;}

• malahiti, koji su ugljeni bakar.

Najveće nalazište rude bakra u Rusiji nalazi se u Norilsku. Takođe, takve stene se kopaju u velikim količinama na nekim mestima na Uralu, u Transbaikaliji, na Čukotki, u Tuvi i na poluostrvu Kola.

Kako se razvijaju nalazišta rude bakra

Različite vrste kamenja koje sadrže Cu, kao i grumen, mogu se kopati na planeti koristeći dvije glavne tehnologije:

• zatvoreno;
• otvoreno.

U prvom slučaju, rudnici se grade na ležištu čija dužina može doseći nekoliko kilometara. Za premještanje radnika i opreme takvi podzemni tuneli su opremljeni liftovima i željezničkim kolosijekom. Drobljenje stijena u rudnicima vrši se korištenjemspecijalna oprema za bušenje sa šiljcima. Sakupljanje bakarne rude i njeno utovar za otpremu na vrh se obavljaju kantama.

Ako se nalazišta nalaze ne dalje od 400-500 m od površine zemlje, iskopavaju se otvorenim metodom. U ovom slučaju, gornji sloj stijene se prvo uklanja s terena pomoću eksplozivnih naprava. Nadalje, sama ruda bakra se postepeno uklanja.

Metode za dobijanje metala iz stena

Kako se kopa bakar, odnosno rude koje ga sadrže, saznali smo tako. Ali kako preduzeća naknadno primaju sam Cu?

Postoje tri glavna načina za vađenje bakra iz stijena:

• elektrolitička;
• pirometalurški;
• hidrometalurški.

Pirometalurška metoda flotacije

Ova tehnologija se obično koristi za izolaciju bakra iz stijena koje sadrže 1,5-2% Cu. Takav materijal se obogaćuje metodom flotacije. U isto vrijeme:

• ruda se pažljivo melje u najfiniji prah;
• pomiješajte dobiveni materijal s vodom;
• dodajte posebne flotacijske reagense, koji su složene organske supstance, u masu.

Flotacijski reagensi oblažu sitna zrna raznih jedinjenja bakra i daju im nekvačivost.

Sljedeći korak:

• tvari koje stvaraju pjenu se dodaju u vodu;
• propustite jak tok zraka kroz ovjes.

Lagane suhe čestice jedinjenja bakra kao rezultat toga se lijepe za mjehuriće zraka i plutaju na vrh. Pjena koja ih sadrži se skuplja, istiskuje iz vode i temeljito suši. Kao rezultat, dobija se koncentrat iz kojeg se zatim izoluje sirovi Cu.

Kako se bakar vadi iz rude: obogaćivanje pečenjem

Metoda flotacije se često koristi u industriji. Ali ponekad se tehnologija pečenja koristi i za obogaćivanje bakrene rude. Ova tehnika se najčešće koristi za rude koje sadrže veliku količinu sumpora. U tom slučaju materijal se prethodno zagrije na temperaturu od 700-8000 °C. Kao rezultat, sulfidi se oksidiraju sa smanjenjem sadržaja sumpora u stijeni.

U sljedećoj fazi, ovako pripremljena ruda se topi u šahtnim pećima na temperaturi od 14.500 °C. U konačnici, korištenjem ove tehnologije, dobiva se mat - legura bakra i željeza. Nadalje, ova veza je poboljšana puhanjem u pretvarače. Kao rezultat, željezni oksid ide u zguru, a sumpor u SO4.

Proizvodnja čistog bakra: elektroliza

Kada se koriste metode flotacije i pečenja, dobija se blister bakar. Zapravo, takav materijal sadrži oko 91% Cu. Da bi se dobio čistiji bakar, grubi bakar se dalje rafinira.

U ovom slučaju, debele anodne ploče se prvo izlijevaju od primarnog bakra. Sljedeće:

• pokupite rastvor bakar sulfata u kadi;
• visi u kupatiluanodne ploče;
• tanki limovi čistog bakra se koriste kao katode.

Tokom reakcije elektrolize, bakar se otapa na anodama i taloži na katodama. Joni bakra kreću se prema katodi, uzimaju elektrone iz nje i prelaze u atome Cu+2+2e?>Cu.

Nečistoće sadržane u blister bakru mogu se drugačije ponašati kada se rafiniraju. Cink, kadmijum, gvožđe se rastvaraju na anodi, ali se ne talože na katodi. Činjenica je da se u nizu elektrohemijskog napona nalaze lijevo od bakra, odnosno imaju više negativnih potencijala.

Bakar sulfat se dobija sporom oksidacijom sulfidne rude kiseonikom u bakar sulfat CuS + 2O₂ > CuSO_{4. Sol se zatim ispira vodom.}

Hidrometalurška metoda

U ovom slučaju, sumporna kiselina se koristi za luženje i obogaćivanje bakra. Kao rezultat reakcije primjenom ove tehnologije, dobiva se otopina zasićena Cu i drugim metalima. Bakar se tada izoluje iz njega. Ovom tehnikom, osim blister bakra, mogu se dobiti i drugi metali, uključujući i plemenite. U svakom slučaju, ova tehnologija se najčešće koristi za vađenje Cu iz stijena koje njime nisu previše bogate (manje od 0,5%).

Bakar kod kuće

Odvajanje ovog metala od ruda zasićenih njime je, dakle, tehnološki relativno jednostavno. Neki su stoga zainteresovani kako da kopaju bakar kod kuće. Nabavite ovaj metal iz rude, gline itd. vlastitim rukama, bezdostupnost specijalne opreme, međutim, biće veoma teško.

Neke, na primjer, zanima kako izvući bakar iz gline vlastitim rukama. Zaista, u prirodi postoje naslage ovog materijala, koji je također bogat Cu. Međutim, nažalost, ne postoje poznate dokazane tehnologije za dobijanje bakra iz gline kod kuće.

Svojim rukama, ovaj metal kod kuće može se pokušati izolovati, možda, samo od bakar-sulfata. Da biste to učinili, potonji se prvo mora otopiti u vodi. Zatim samo trebate staviti željezni predmet u dobivenu smjesu. Nakon nekog vremena, potonji će - kao rezultat reakcije zamjene - biti prekriven bakrenim premazom, koji se zatim može jednostavno očistiti.