Kuidas kodus vaske kaevandada. Vase kaevandamise tehnoloogiad ja selle koht kaasaegses tööstuses. Venemaa vase toorainebaasi struktuur

Vask on levinumate elementide tipus ja kahekümne kuuendal kohal. Tavaliselt leidub seda looduskeskkonnas eraldi paiknevate puhaste tükikeste kujul, kuid viimasel ajal on selliseid leide üha harvem. Sellest tulenevalt moodustavad sellised maardlad metalli tootmisel minimaalse osa.

Põhiosa vasest kaevandatakse kivimitest, milles seda leidub, sageli koos teiste metallidega. Vase mineraale on suur hulk. Kuid metallurgiatööstuses on kõige väärtuslikumad sellised tüübid nagu:

• vaskpüriit;
• malahhiit;
• kalkopüriit;
• asuriit

Venemaa Föderatsioon on üks viiest maailma liidrist - riikidest, kus kaevandatud vask moodustab suurima osa ja annab kõige viljakamaid tulemusi. Sageli kaevandatakse vaske, mis ei asu maapinna suhtes liiga sügaval, avatud viisil. Selleks kaevatakse tohutud karjäärid või raie. Need lahtised vasekaevandused võivad olla mitme kilomeetri laiused. Sama karjääri sügavustes võib ulatuda rohkem kui sada meetrit. Seega kaevandatakse umbes kaks kolmandikku kogu toodetud vasest. Kuid juhtudel, kui vasemaardlad asuvad sügaval maa all, ehitatakse spetsiaalseid rajatisi, mis on ette nähtud elemendi eraldamiseks maa kihtide all. Neid nimetatakse kaevandusteks. Venemaa territooriumil kaevandatakse vaske nii esimese kui ka teise meetodiga.

Vask kui element

Vask on perioodilisuse tabeli kahekümne üheksas element, mida leidub nii natiivses derivaadis kui ka looduslike mineraalide koostises. Nende hulka kuuluvad vaskpüriidid või kalkopüriit, vaseläter ehk kalkosiin ja malahhiit.

See element on kujutatud metalli kujul, mille varjund on punane. Kui vase murda, näete, et selle värv on sees roosa. Ta on väga tempermalmist ja tempermalmist. Vask on oma omaduste tõttu suurepärane voolujuht ja on selle kriteeriumi järgi hõbeda järel teisel kohal, olles teisel kohal.

Vask on ka hea soojusjuht. Sellised omadused muudavad elemendi elektritööstuses asendamatuks - neid kasutatakse peamiselt puhtal kujul. Rohkem kui viiskümmend protsenti kogu Venemaa Föderatsioonis kaevandatud vasest tarbitakse seda tüüpi tööstuse vajadusteks.

Kui me räägime vase kui perioodilisuse tabeli keemilise elemendi omadustest, siis see interakteerub teiste elementidega vähe. Kui vask puutub kokku vabas õhus, muutub selle pind rohekaks, mis on seletatav selle aluselise karbonaadi ilmumisega, mis tekitab ülemisele vasekihile rohelise kile.

Kodumajapidamises kasutatakse laialdaselt vasesooli. Kuna need on mürgised, kasutatakse neid kahjuritõrjeks. Neid kasutatakse aktiivselt ka väetiste ja katalüsaatoritena. Vähem kasutatakse ka vasesulamit, nagu messing, pronks ja vasknikkel.

Maagina asub vask reeglina veel mitme või ühe metalli "ettevõttes". Väga sageli on see kuld, hõbe, aga ka plaatina, nikkel või plii ja vismut. Suures koguses vaske kaevandatakse sellisest mineraalist nagu borniit, mille teine ​​nimi on kirju maak.

Venemaa vase toorainebaasi struktuur

Erinevalt kõigist maailma riikidest moodustavad 40 protsenti Venemaa toorainebaasist vask-nikkelsulfiidi maardlad. Üheksateist protsenti on püriidimaardlad.

Ja see annab Venemaale eelise teiste riikide ees, kuna nende peamised varud asuvad porfüüri vase maardlates. Krasnojarski maagi piirkond on rikas vase- ja niklimaardlate poolest. Siin on peamiselt sulfiidimaardlad.

Põhiosa kõigist Venemaa avarustes leiduvatest vasemaardlatest asub Uuralites ja Trans-Baikali territooriumil. Kokku kaevandatakse seal üle neljakümne protsendi kogu riigile kuuluvast vasest.

Vase tootmise suurendamiseks on kõige suurem potentsiaal Orenburgi ja Tšeljabinski piirkonnas. Trans-Baikali ala on rikas vase liivakivides leiduvate geoloogiliste ja tööstuslike maardlate poolest.

Kemerovo piirkond, Burjaatia, Altai territoorium ja Põhja-Kaukaasia on rikkad vaskpüriidimaardlatest pärit maagi poolest. Praegu langeb põhiosa kaevandatud vasest Udokani maardlale. Praegu on see suurim hoius Vene Föderatsioonis.

Kaug-Idas ja Uuralites avastati mitmeid uusi vasekaardlaid, mis kuuluvad vaseporeeritud tüüpi.

Suured vase leiukohad

maapõue kasutaja, valdkonnas	Geoloogilis-tööstuslik tüüp	Varud, kt WO3		Osakaal Vene Föderatsiooni bilansireservides, %	WO3 sisaldus maakides, %	Tootmine 2012. aastal, t WO3
		A+B+C1	C2
OJSC MMC Norilski Nikkel
oktoober (Krasnojarski piirkond)	Sulfiid vask-nikkel	14631	5723	22,3	1,65	351
Talnakh (Krasnojarski piirkond)	Sulfiidvask-nikkel	7877,2	2728,2	11,6	1,11	80,6
Norilsk I (Krasnojarski piirkond)	Sulfiid vask-nikkel	773,1	836,1	1,8	0,48	13,9
OJSC Kola MMC
Ždanovskoje (Murmanski piirkond)	Sulfiidvask-nikkel	765,6	227,2	1,1	0,3	12,2
JSC "Gaisky GOK"
Gayskoje (Orenburgi piirkond)	vaskpüriit	4555,6	478,5	5,5	1,3	62,5
Baškiiri vask LLC
aastapäev (Baškortostani Vabariik)	vaskpüriit	1360,2	46	1,5	1,7	36,2
Podolsk (Baškortostani Vabariik)	vaskpüriit	1701,3	16,7	1,9	2,11	0
OOO Baikali kaevandusettevõte
Udokanskoe (Trans-Baikali ala)	Karusliivakivid	14434,6	5519,6	21,8	1,56	0
GDK Baimskaya LLC
Peschanka (Tšukotka autonoomne ringkond)	Vaskporfüür	2606,2	1124,5	4	0,83	0
OOO GRK Bystrinskoe
Bystrinskoe (Trans-Baikali ala)	Skarn vaskmagnetiit	1717,5	355,9	2,3	0,78	0
CJSC Mikheevsky GOK
Mihheevskoe (Tšeljabinski piirkond)	Vaskporfüür	1264,3	299,7	1,7	0,44	1,4
ZAO Tominsky GOK
Tominsky (Tšeljabinski piirkond)	Vaskporfüür	743,3	793,2	1,7	0,47	0
JSC "Svjatogor"
Volkovskoje (Sverdlovski piirkond)	Vanaadium-raud-vask	1612,2	153,4	1,9	0,64	6,6

Vask Uural

Suurimad vasemaardlad kogu Venemaa territooriumi suhtes asuvad Uuralites. Selleks, et lihtsustada vase elemendi ekstraheerimist nendest maakidest, milles selle esinemine on väga väike. Seda meetodit nimetatakse hüdrometallurgiliseks. Seda kasutatakse ka juhtudel, kui on vaja eraldada vaske teiste metallurgiatööstuse jäätmetest.

Hüdrometallurgilise meetodi aluseks on vajaliku elemendi raskesti lahustuvate ühendite muundamine lihtsamateks, mis lahustuvad kergemini. Lisaks toimub nende eraldamise protsess saadud lahusest. Seda protseduuri viiakse läbi mitmel viisil, kuid kõige levinumad neist on:

• lahuse leostumine;
• ioonvahetusvaikude kasutamine;
• elektrolüüs.

Udokani vasemaardla

See maardla asub Trans-Baikali territooriumil mäeharjal nimega "Udokan". See ala on seismiliselt ohtlik ja asub igikeltsa tsoonis. Udokan on Venemaa suurim vasemaardla. Samuti on sellel oluline roll selle elemendi ekstraheerimisel kogu maailmas, olles kolmandal etapil. Selles kaevanduses leitud maagid on peaaegu täielikult vask ja nende koostises on ainult väike kogus hõbedat.

Udokani maardla avastamine leidis aset eelmisel sajandil, täpsemalt 1949. aastal. NSVL Geoloogiaministeeriumi esimene peaosakond saatis Udokani metsaekspeditsiooni, mis tegi esimese avastuse. Järgmise kuue aasta jooksul toimus selle valdkonna üksikasjalik uurimine ja selle arendamiseks tehti suuri plaane. Kuid ootamatult, pärast teist aastat, külmus kogu töö täielikult.

Kümme aastat hiljem tunti valdkonna vastu taas aktiivne huvi, võeti palju erinevaid proove, tehti tohutult palju muid uuringuid, kuid siis jällegi jäi kogu töö ootamatult seisma. Ja alles 2008. aastal hakati valdkonda aktiivselt arendama. Selle areng toimub avatud viisil – vaske kaevandatakse karjäärist. Hetkel on selles maardlas olevad vasemaardlad suuremahulised ja aastas kaevandatakse siit üle kolmekümne tuhande tonni maaki.

Sorskoe vask-molübdeeni leiukoht

See allikas asub kahe tektoonilise tsooni - loode ja kirde - ristumiskohas, Batenevski seljandiku lähedal. Peamised mineraalid, mille koostises on vaske ja mida siin kaevandatakse, on molübdeniit, kalkopüriit ja püriit.

See ladestus tekkis tänu sellele, et selles piirkonnas toimusid regulaarselt kõrge temperatuuriga protsessid. See jaguneb mitmeks komponendiks – lääne- ja idaosaks, mis omakorda on üksteisest eraldatud viljatu vahega.

Seda valdkonda arendatakse samuti avatud meetodil ning selle osi – Ida ja Lääne – on arendatud erineval määral. Teist on meisterdatud peaaegu kaks korda rohkem kui esimest.

Maaki rikastatakse siin mitme protsessiga. See protseduur toimub mitmel viisil:

1. koonusekujulistes purustites purustatakse mineraale neli korda;
2. märgjahvatamine, kasutades spetsiaalselt varustatud veskeid, samuti spiraalikujulisi klassifikaatoreid;
3. flotatsioon, mis on jagatud kaheks etapiks - valikuline ja kollektiivne;
4. vase, aga ka molübdeenkontsentraadi peenhäälestus;
5. dehüdratsioon;
6. kuivatamine;
7. segamine.

Rikastustehase töö on tingitud ringlevast veevarustusest.

Sibay vask-tsinkpüriidimaardla

See hoius ei ole mitte ainult vask, vaid ka tsink ja püriidid. See asub Baškortostanis asuva Sibay linna lähedal. Selle maardla avastamine toimus 1913. aastal, kuid nad hakkasid seda arendama alles kaks aastakümmet hiljem.

Läänest itta on Sibay vask-tsinkpüriidi leiukoht piiratud riketega. Siin kaevandatakse maake eranditult suletud meetodil. Kahekümnenda sajandi alguses rajati maardlale kaevandus. Selle sügavus ületab neljakümne meetri sügavust.

Hiljem, 2004. aastal, moodustati Sibayskoje maardla kohas filiaal, mida nimetatakse Uchalinsky GOK-ks.

Vase kaevandamise tööstuse peamised probleemid

Tänapäeval on vasekaevandustööstuse üks peamisi probleeme selle piiramine. See on tingitud sellest, et maa muutub järk-järgult vaesemaks, ressursid ammenduvad ja maagi kaevandamine muutub üha keerulisemaks.

Ressursibaasi kahanemine toob kaasa asjaolu, et paljud vasemaagi kaevandamisega seotud tegevustega tegelevad ettevõtted seisavad silmitsi suurte rahaliste raskustega ning mitte igal ettevõttel ei õnnestu neid varasemasse töörütmi naasdes läbida.

Kuid vasemaagi kaevandamisega seotud kõige tõsisem probleem on tugevaim keskkonnareostus. Kuna moodustunud karjääride ümber tekivad nn puistangud, viib see selleni, et pärast maagi kaevandamist langevad nendest raskmetallid iga vihmaga maa kihti, kust need põhjaveega edasi kanduvad. hoovused jõgedesse ja järvedesse. Viimasel ajal on räägitud nende muldkehade muutmisest teisejärguliseks tooraineks, mida saaks kasutada muus tootmises ja mis lahendaks veidi keskkonnareostuse probleemi.

Venemaa suurim vasekaevandusettevõte

Hiljuti käivitati Tšeljabinski piirkonnas Venemaa suurim vase kaevandamiseks mõeldud ettevõte - see on Mihheevski GOK. See on suurim kaevandusprojekt, mis on riigi territooriumil välja töötatud pärast Nõukogude Liidu lagunemist.

Mihheevskoje maardla kanti maailma viiekümne suurima vasemaardla nimekirja. Selle peamine omadus on madal metallisisaldus kaevandatavas maagis, kuid selle märkimisväärsed varud. Sellest maardlast plaanitakse aastas kaevandada üle kaheksateist tonni maaki ning aja jooksul kaevandatavaid mahtusid mitu korda suurendada.

Sellesse projekti investeeriti tohutult raha, mis ulatus kahekümne viie miljardi rublani. Selle ettevõtte avamine aitas kaasa seitsmesaja uue töökoha tekkimisele. Mikheevsky GOK töötajate hulka kuuluvad metallurgid-rikastajad, aga ka kaevurid. Siin töötavad lähedal asuvate territooriumide elanikud. Kokku on ettevõttes umbes tuhat inimest.

Juhtkonnal on kavas varustada ettevõte 100% veeringlusega, mis suletakse. Ettevõttes asuvad seadmed ja kõik selle süsteemid varustatakse uusima tehnoloogiaga. Siia paigaldatakse tolmu kogumise ja tolmu summutamise süsteemid, mis hõlbustavad Mikheevsky GOK töötajate kõige raskemat tööd.

Kõige tavalisem vasemaak meie planeedil on borniit. Kuid peale selle kaevandatakse vaske ka teistest maakidest, mida käsitleme selle artikli raames.

1

Selle maagi all mõeldakse mineraalide kogumeid, milles vaske on sellistes kogustes, mida peetakse sobivaks selle tööstuslikuks töötlemiseks. Maardla arengu mõistlikkuse üldtunnustatud näitajaks peetakse olukorda, kui selles on vase akumulatsioone vähemalt 0,5–1%.

Samal ajal leidub umbes 90% selle metalli varudest maa peal maakides, mis sisaldavad mitte ainult vaske, vaid ka muid metalle (näiteks niklit).

Suuremahuline vase kaevandamine Venemaal toimub Ida-Siberis, Uuralites ja Koola poolsaarel. Selle metalli suurimad maardlad on Tšiilis (ekspertide sõnul umbes 190 miljonit tonni). Muude selliste maakide väljatöötamisega seotud riikide hulka kuuluvad USA, Sambia, Kasahstan, Poola, Kanada, Zaire, Armeenia, Kongo, Peruu, Usbekistan. Kokku on planeedi vasevarud uuritud maardlates ligikaudu 680 miljonit tonni.

Kõik vasemaardlad jagunevad tavaliselt kuueks geneetiliseks rühmaks ja üheksaks tööstusgeoloogiliseks tüübiks:

• kihiline rühm (vaskkivid ja liivakivid);
• püriit (native vask, veeni ja vaskpüriidi tüüp);
• hüdrotermilised (porfüür-vasemaagid);
• magmaatiline (vask-nikli maak);
• skarn;
• karbonaat (raud-vask ja karbonatiidi tüüpi).

Meie riigis kaevandatakse põhiliselt vaskkivi ja liivakivi vaskpüriidist, vaskniklist ja vase-porfüürimaagist.

2

Looduses leidub vaske oma looduslikul kujul harva. Enamasti "peidab" see erinevatesse ühenditesse. Kõige kuulsamad neist on järgmised:

3

Muud vaskmineraalid on palju vähem levinud, sealhulgas järgmised:

4

Seda metalli, mille omadused (näiteks kõrged) põhjustasid selle laialdase nõudluse, saadakse meie kirjeldatud mineraalidest ja maakidest kolmel viisil - hüdrometallurgiliselt, pürometallurgiliselt ja elektrolüüsil. Levinuim on pürometallurgiline tehnoloogia, mille lähteainena kasutatakse mineraalset kalkopüriiti. Pürometallurgilise protsessi üldskeem sisaldab mitmeid operatsioone. Esimene neist on vasemaagi rikastamine oksüdatiivse röstimise või flotatsiooni teel.

Flotatsioonimeetod põhineb märguva jääkkivi ja vaske sisaldavate osakeste erinevusel. Tänu sellele kleepuvad mõned mineraalsed elemendid (valikuliselt) õhumullide külge ja transporditakse nende abil pinnale. Selline lihtne tehnoloogia võimaldab saada pulbrilist kontsentraati, milles vasesisaldus varieerub 10-35 protsenti.

Oksüdatiivset röstimist (ärge ajage seda segamini) kasutatakse sagedamini siis, kui algne tooraine sisaldab suures koguses väävlit. Sel juhul kuumutatakse maak temperatuurini 700–800 kraadi, mis viib sulfiidide oksüdeerumiseni ja väävlisisalduse vähenemiseni 2 korda. Pärast seda sulatatakse matt (reverberatoorsetes või šahtahjudes saadud raua- ja vasksulfiididega sulam) temperatuuril 1450 kraadi.

Vaskmatt, mis saadakse pärast kõiki neid toiminguid, puhutakse horisontaalsetes konverterites ilma täiendavat kütust (keemilised reaktsioonid annavad protsessiks vajaliku soojuse) külgpuhumisega raua ja sulfiidide oksüdeerimiseks. Saadud väävel muudetakse SO2-ks ja oksiidid räbuks.

Selle tulemusena tuleb konverterist välja nn must vask, milles metallisisaldus on ligikaudu 91%. Seejärel puhastatakse see tulega rafineerimisega (ebavajalike lisandite eemaldamine) ja hapendatud vitriooli (vask) lahusega. Sellist puhastamist nimetatakse elektrolüütiliseks, mille järel vasesisaldus jõuab 99,9% -ni.

Vase tootmise hüdrometallurgilise meetodiga saadakse seda metalli leostamisel väävelhappega (väga nõrk lahus) ning saadud lahusest eraldades vask ja muud väärismetallid. Seda tehnikat soovitatakse kasutada madala kvaliteediga maakidega töötamiseks.

Vasemaak on mineraalide ühend, milles vask on piisavas kontsentratsioonis selle edasiseks töötlemiseks ja kasutamiseks tööstuslikel eesmärkidel. Tootmisel on soovitav kasutada rikastatud maaki, mille metallisisaldus on vähemalt 0,5-1%.

Vask- kuldroosa tooni plastikelement. Vabas õhus kaetakse metall koheselt hapnikukilega, mis annab sellele spetsiifilise puna-kollase värvuse.

Iseloomulikud omadused: korrosioonikindlus, kõrge soojus- ja elektrijuhtivus.

Samal ajal iseloomustab elementi kõrge antibakteriaalsed omadused, hävitab gripiviirused ja stafülokokid.

Tööstuskompleksis kasutatakse vaske kõige sagedamini sulamites koos teiste komponentidega: nikkel, tsink, tina, kuld jne.

Madala takistuse tõttu kasutatakse vaske aktiivselt elektriväljas toitekaablite ja -juhtmete valmistamiseks. Hea soojusjuhtivus võimaldab seda metalli kasutada jahutusradiaatorites ja kliimaseadmetes.

Järgmised tööstusharud ei saa ilma vaseta hakkama:

• masinaehitus (aknatõstukid, laagrid);
• laevaehitus (kerede ja konstruktsioonide plaatimine);
• ehitus (torud, katuse- ja kattematerjalid, santehnika jne).

Juveelitööstuse jaoks on olulised kullaga sulamid, mis suurendavad mehaanilist tugevust ja kulumiskindlust.

Eksperdid ennustavad metalli laiaulatuslikku kasutamist antibakteriaalsete pindadena meditsiiniasutustes (käsipuud, uksed, käepidemed, käsipuud jne).

Huvitav! Kuulus Vabadussammas on valmistatud vasest. Selle ehitamiseks kulus umbes 80 tonni materjali. Ja Nepalis peetakse seda metalli pühaks.

Vabadussammas

Vasemaagi rühmad

Kõik vasemaagid jagatakse tavaliselt üheksaks tööstusgeoloogiliseks tüübiks, mis omakorda jagunevad nende päritolu järgi kuueks rühmaks:

Stratiformne rühm

Sellesse rühma kuuluvad vaskkivi ja liivakivid. Neid materjale esindavad suured hoiused. Nende iseloomulikud tunnused on: lihtne reservuaari kuju, kasulike komponentide ühtlane jaotus, tasapinnaline esinemine, mis võimaldab kasutada avakaevandamise meetodeid.

püriidirühm

See hõlmab looduslikke vase, veeni ja vase-püriidi ühendeid. Looduslikku metalli leidub kõige sagedamini vasksulfiidikaevanduste oksüdatsioonitsoonides koos teiste oksüdeeritud mineraalidega.

Vaskpüriitmetallid erinevad kuju ja suuruse poolest. Maagi põhimineraal on püriit, leidub ka kalkopüriiti ja sfaleriiti.

Soonestatud maake iseloomustab soontega struktuur koos lisanditega. Sellised maagid tekivad reeglina kokkupuutel porfüüridega.

Porfüürvask (hüdrotermiline)

Need ladestused koos vase ja molübdeeniga sisaldavad kulda, hõbedat, seleeni ja muid kasulikke elemente, mille olemasolu on normist palju suurem.

Vask nikkel

Sadestused on esitatud reservuaari, läätsekujulise, ebakorrapärase ja veenide kujul. Metalli vahele on segatud massiivne koobalti, platinoidide, kulla jne tekstuur.

Skarni maak

Skarni maagid on kohalikud ladestused lubjakivides ja lubja-terrigeensetes kivimites. Neid iseloomustab väike suurus ja keeruline morfoloogia. Vase kontsentratsioon on kõrge, kuid ebaühtlane - kuni 3%.

Karbonaat

Sellesse rühma kuuluvad raua-vask ja karbonatiidi maak. Seda tüüpi vask on avastatud seni ainsana Lõuna-Aafrikas. See keeruline kaevandus kuulub leeliselise kivimi massiivi.

Millisest maagist saadakse vaske?

Huvitav! Vaske leidub looduses tükikeste kujul väga harva. Seni on suurimaks selliseks leiuks peetud USA-st Põhja-Ameerikast leitud 420 tonni kaaluvat tükikest.

Vaske on peaaegu 250 liiki, kuid ainult 20 neist kasutatakse tööstuses. Kõige levinumad neist:

Khalkozin

Väävlit (20%) ja vaske (80%) sisaldav mineraalide ühend. Seda nimetatakse "vase läikeks" selle iseloomuliku metallilise läike tõttu. Maagil on musta või halli varjundiga tihe või teraline struktuur.

Kalkopüriit

Metall on hüdrotermilise päritoluga, seda leidub skarnides ja greisenides. Kõige sagedamini sisaldub see polümetallilise maagi koostises koos galeeni ja sfaleriidiga.

borniit

Looduslikult esinev sulfiidide klassi mineraal, üks vasemaakide põhielemente. Sellel on iseloomulik sinakas-lilla toon. Sisaldab vase (63,33%), raua (11,12%), väävli (25,55%) ja hõbeda lisandeid. See esineb tiheda peeneteralise massi kujul.

Vasemaagi kaevandamise meetodid

Sõltuvalt kaevanduse sügavusest kasutatakse metallikaevandamise avatud ja suletud meetodeid.

Suletud (maa-aluses) arenduses rajatakse kaevandusi mitme kilomeetri pikkusega. Kaevandused on varustatud liftidega töötajate ja seadmete teisaldamiseks, samuti maavara maapinnale transportimiseks.

Maa all purustatakse kivi spetsiaalsete naeltega puurimisseadmetega. Seejärel võetakse ämbrite abil maak ja laaditakse.

Avatud meetod on asjakohane, kui maardlad on kuni 400-500 meetri sügavusel. Kõigepealt eemaldatakse ülemine aherainekiht, misjärel eemaldatakse vasemaak. Kõvade kivide kättesaamise hõlbustamiseks hävitatakse see esmalt lõhkekehadega.

Vasemaagi avakaevandamine

Vase tootmiseks on kaks peamist meetodit:

• pürometallurgiline;
• hüdrometallurgiline.

Esimene meetod hõlmab metalli tulega rafineerimist ja võimaldab töödelda mis tahes toorainet kõigi kasulike elementide ekstraheerimisega. Seda tehnoloogiat kasutades on võimalik saada vaske ka kehvast kivimist, milles metallisisaldus on alla 0,5%. Teist meetodit kasutatakse reeglina ainult vähese vasesisaldusega oksüdeeritud või loodusliku maagi töötlemiseks.

Vasemaagi kaevandamine maailmas

Vasekaevandused ei ole koondunud teatud geograafilistesse piirkondadesse, vaid neid leidub erinevates riikides. Ameerikas, Nevada ja Arizona osariikides, arendatakse kalkosiini leiukohti. Kuubal on levinud vaskoksiidi ladestused, kupriit. Vaskkloriidi kaevandatakse Peruus.

Maailmas pole peaaegu ühtegi rikastatud maagi allikat, vaske on kaevandatud mitusada aastat, seega on kõik rikkad kaevandused juba ammu välja arendatud. Tööstuses tuleb kasutada madala kvaliteediga mineraale (kuni 0,5% vaske).

Huvitav! Maailma toodangu poolest on vask raua ja alumiiniumi järel kolmandal kohal.

Juhtriigid vasemaagi varude ja tootmise poolest

Vasemaagirikaste riikide nimekirjas on: Tšiili, Ameerika, Hiina, Kasahstan, Poola, Indoneesia, Sambia. Vene Föderatsiooni osakaal maailma maagitoodangust on 9% (see on kolmas koht Tšiili ja USA järel). Maavaravarude poolest on liider Tšiili, kus asub 33% maailma vasest.

Suurimad kaevandused on:

• Chuquicamata kaevandus (Tšiili). Arengud on kestnud üle 100 aasta, selle aja jooksul on arendatud 26 miljonit tonni metalli;

• Escondida kaevandus (Tšiili). Kaevandamist on tehtud alates 1990. aastast;

• Grasbergi kaevandus (Indoneesia).

Viimasel ajal on avastatud suuri kaevandusi Peruus (Antamina), Brasiilias (Salobu), Kasahstanis (Nurkazgan).

Eksperdid ütlevad, et majanduslikult tasuva vase maht on üle 400 miljoni tonni. ümber maailma.

Vasemaagi kaevandamine Venemaal

Venemaa vase toorainebaasi struktuur erineb oluliselt maailmaturust. Peamine osa selles langeb sulfiidvask-nikli (40%) ja püriidi (19%) kaevandustele. Kui teistes riikides on ülekaalus porfüür-vase ladestu ja vask-liivakivi.

Vasemaagi leiukohad Venemaal

Vastates küsimusele, kust Venemaal vasemaake kaevandatakse, tuleks esmalt välja tuua Taimõri autonoomne ringkond. Rohkem kui 60% kõigist Venemaa vasemaagi leiukohtadest on koondunud Oktjabrski, Tapahninski ja Norilski maardlatesse. Umbes kolmandik maavarast kaevandatakse Uurali vasemaagi piirkonnas.

Chita regioonis on avastatud suur Udokani kaevandus, mis on väljaarendamata transporditaristu tõttu veel välja arendamata. Ekspertide andmetel ei kesta Vene Föderatsioonis kasutatavad väljad kauem kui 30 aastat.

Väikestes kontsentratsioonides võib esineda:

• nikkel;
• kuld;
• plaatina;
• hõbedane.

Maardlates kogu maailmas on maagi koostises ligikaudu sama keemiliste elementide komplekt, mis erineb ainult nende protsendi poolest. Puhta metalli saamiseks kasutatakse erinevaid tööstuslikke meetodeid. Peaaegu 90% metallurgiaettevõtetest kasutab puhta vase tootmiseks sama meetodit - pürometallurgilist.

Selle protsessi skeem võimaldab saada ka teisest toorainest metalli, mis on tööstuse jaoks märkimisväärne pluss. Kuna maardlad kuuluvad taastumatute maardlate hulka, siis varud vähenevad iga aastaga, maagid muutuvad vaesemaks ning nende kaevandamine ja tootmine kallineb. Lõppkokkuvõttes mõjutab see metalli hinda rahvusvahelisel turul. Lisaks pürometallurgilisele meetodile on ka teisi viise:

• hüdrometallurgiline;
• tule rafineerimise meetod.

Vase pürometallurgilise tootmise etapid

Vase tööstuslikul tootmisel pürometallurgilisel meetodil on eelised teiste meetodite ees:

• tehnoloogia tagab kõrge tootlikkuse - selle abil on võimalik saada metalli kivimitest, milles vasesisaldus on isegi alla 0,5%;
• võimaldab tõhusalt töödelda teisest toorainet;
• on saavutatud kõigi etappide kõrge mehhaniseerituse ja automatiseerituse tase;
• selle kasutamisel vähenevad oluliselt kahjulike ainete heitkogused atmosfääri;
• meetod on ökonoomne ja tõhus.

Rikastamine

Maagi rikastamise skeem

Tootmise esimeses etapis on vaja ette valmistada maak, mis toimetatakse töötlemisettevõtetesse otse karjäärist või kaevandusest. Sageli on seal suured kivitükid, mis tuleb esmalt purustada.

See juhtub suurtes purustusüksustes. Pärast purustamist saadakse homogeenne mass, mille fraktsioon on kuni 150 mm. Eelrikastamise tehnoloogia:

• toorained valatakse suurde anumasse ja täidetakse veega;
• seejärel lisatakse rõhu all hapnikku, et moodustada vaht;
• metallosakesed kleepuvad mullide külge ja tõusevad üles ning jääkkivi settib põhja;
• edasi saadetakse vase kontsentraat röstimisele.

Põlemine

Selle etapi eesmärk on vähendada väävlisisaldust nii palju kui võimalik. Maagimass asetatakse ahju, kus temperatuur seatakse 700–800 o C. Termilise kokkupuute tulemusena väheneb väävlisisaldus poole võrra. Väävel oksüdeerub ja aurustub ning osa lisanditest (raud ja muud metallid) läheb kergesti räbu olekusse, mis hõlbustab edasist sulatamist.

Selle etapi võib ära jätta, kui kivim on rikas ja sisaldab pärast rikastamist 25–35% vaske, seda kasutatakse ainult kehvade maakide puhul.

Matil sulav

Mattsulatustehnoloogia võimaldab saada blistervaske, mis erineb klasside kaupa: alates MCh1 - kõige puhtamast kuni MCh6-ni (sisaldab kuni 96% puhast metalli). Sulatusprotsessi käigus kastetakse tooraine spetsiaalsesse ahju, milles temperatuur tõuseb 1450 o C-ni.

Pärast massi sulatamist puhutakse see konverterites läbi suruhapnikuga. Neil on horisontaalne vaade ja puhumine toimub läbi külgava. Puhumise tulemusena raud- ja väävelsulfiidid oksüdeeritakse ja muudetakse räbuks. Soojus muunduris tekib kuuma massi voolu tõttu, see ei kuumene täiendavalt. Temperatuur on 1300 o C.

Konverteri väljundis saadakse tõmbekoostis, mis sisaldab kuni 0,04% rauda ja 0,1% väävlit, samuti kuni 0,5% muid metalle:

• tina;
• antimon;
• kuld;
• nikkel;
• hõbedane.

Selline töötlemata metall valatakse kuni 1200 kg kaaluvateks valuplokkideks. See on nn anoodvask. Paljud tootjad peatuvad selles etapis ja müüvad selliseid valuplokke. Kuid kuna vase tootmisega kaasneb sageli maagis sisalduvate väärismetallide ekstraheerimine, kasutatakse töötlemisettevõtetes toorsulami rafineerimise tehnoloogiat. Samal ajal eraldatakse ja säilitatakse teisi metalle.

Rafineerimine katoodvasega

Rafineeritud vase saamise tehnoloogia on üsna lihtne. Selle põhimõtet kasutatakse isegi vasemüntide kodus oksiididest puhastamiseks. Tootmisskeem näeb välja selline:

• kare valuplokk asetatakse elektrolüüdiga vanni;
• elektrolüüdina kasutatakse järgmise sisaldusega lahust:
  • vasksulfaat - kuni 200 g / l;
  • väävelhape - 135–200 g/l;
  • kolloidsed lisandid (tiouurea, puiduliim) - kuni 60 g / l;
  • vesi.
• elektrolüüdi temperatuur peaks olema kuni 55 ° C;
• vanni asetatakse katoodvaskplaadid - õhukesed puhtast metallist lehed;
• elekter on ühendatud. Sel ajal toimub metalli elektrokeemiline lahustumine. Vaseosakesed koonduvad katoodplaadile, teised osakesed settivad aga põhja ja neid nimetatakse mudaks.

Rafineeritud vase saamise protsessi kiiremaks kulgemiseks ei tohiks anoodi valuplokid olla üle 360 ​​kg.

Kogu elektrolüüsiprotsess kestab 20–28 päeva. Selle aja jooksul eemaldatakse katoodvask kuni 3–4 korda. Plaatide kaal saadakse kuni 150 kg.

Kuidas seda tehakse: vase kaevandamine

Rafineerimise käigus võivad vaskatoodile tekkida dendriidid – väljakasvud, mis lühendavad kaugust anoodini. Selle tulemusena väheneb reaktsiooni kiirus ja efektiivsus. Seetõttu eemaldatakse dendriitide ilmnemisel need kohe.

Vase hüdrometallurgilise tootmise tehnoloogia

Seda meetodit laialdaselt ei kasutata, kuna sel juhul võivad vasemaagis sisalduvad väärismetallid kaduma minna.

Selle kasutamine on õigustatud, kui kivim on kehv – punast metalli sisaldab alla 0,3%.

Kuidas saada vaske hüdrometallurgilisel meetodil?

Esiteks purustatakse kivim peeneks fraktsiooniks. Seejärel asetatakse see leeliselisse koostisesse. Kõige sagedamini kasutatakse väävelhappe või ammoniaagi lahuseid. Reaktsiooni käigus tõrjub vask välja raua toimel.

Vase tsementeerimine rauaga

Pärast leostumist allesjäänud vasesoolade lahused läbivad edasist töötlemist - tsementeerimist:

• lahusesse asetatakse raudtraat, lehed või muud jäägid;
• keemilise reaktsiooni käigus tõrjub raud välja vase;
• selle tulemusena vabaneb metall peene pulbri kujul, milles vasesisaldus ulatub 70% -ni. Edasine puhastamine toimub elektrolüüsi teel, kasutades katoodplaati.

Mullvase tulega rafineerimise tehnoloogia

Seda puhta vase saamise meetodit kasutatakse siis, kui tooraineks on vasejäägid.

Protsess toimub spetsiaalsetes reverberatory ahjudes, mida köetakse söe või õliga. Sulanud mass täidab vanni, millesse raudtorude kaudu õhku puhutakse:

• toru läbimõõt - kuni 19 mm;
• õhurõhk - kuni 2,5 atm;
• ahju võimsus - kuni 250 kg.

Rafineerimise käigus oksüdeeritakse vase tooraine, väävel põleb ära, seejärel metallid. Oksiidid ei lahustu vedelas vases, vaid ujuvad pinnale. Nende eemaldamiseks kasutatakse kvartsi, mis asetatakse enne rafineerimisprotsessi algust vanni ja asetatakse mööda seinu.

Kui vanametallis on niklit, arseeni või antimoni, muutub tehnoloogia keerulisemaks. Nikli osakaalu rafineeritud vases saab vähendada vaid 0,35%-ni. Kui aga leidub muid komponente (arseen ja antimon), siis moodustub nikli vilgukivi, mis lahustub vases ja seda ei saa eemaldada.

Video: Uurali vasemaagid

Vase kaevandamine on tihedalt seotud maagist metalli kaevandamise tehnoloogiaga ja toimub kuluefektiivsetel viisidel, arvestades maardla eripära.

Tehnoloogia vasest toodete valmistamiseks.

Mineraalne alus metalli kaevandamiseks

Vasemaagi kaevandamise tooraineks on mineraalide looduslikud moodustised, milles metallkomponenti sisaldub majanduslikult tasuvaks tööstuse arenguks vajalikus koguses.

Tooraine vasemaagi kaevandamiseks.

Maagimaardlaid esindavad silikaat-, karbonaat-, sulfaatühendid, oksüdatsioonitsoonis moodustunud oksiidid.

Tööstuslikuks arendamiseks uuritud mineraalide hulgas on:

• kalkopüriit;
• Kalkosiin;
• borniit;
• kupriit;
• kohalik vask;
• brohhantiit;
• asuriit;
• kubaniit;
• malahhiit;
• krüsotiil.

Maagis on metallide kontsentratsioon 0,3–5% ja mineraalides on kontsentratsiooniindeks 22–100% (põhimetall). Vase ladestused on geneetilises seoses teiste väärtuslike komponentidega, mida kaevandatakse põhiprotsessi täiendavate keemiliste elementidena.

Seotud komponendid hõlmavad järgmist:

• platanoidid;
• hõbe;
• kuld;
• telluur;
• gallium;
• molübdeen;
• vismut;
• nikkel;
• titaan;
• tsink.

Vase kaevandamiseks mõeldud maak sisaldab arseeni, antimoni, harvemini elavhõbedat. Sõltuvalt seotud keemiliste elementide tüübist eristatakse hoiuste tüüpe, millest peamised on:

• vask-nikkel;
• vaskpüriit;
• vaseliivakivid ja kildad;
• porfüür vask.

Skarni metallide ja kvartssulfiidide ladestused on teisejärgulise tähtsusega. Tulevikus peetakse metalli tööstusliku tootmise tooraineks Maailma ookeani põhjasetetes paiknevaid ferromangaani mügarikke.

Kaevandamise meetodid

Kuidas kaevandatakse vaske maagimaardlates? Metalli madal kontsentratsioon kivimis võimaldab töödelda suures koguses materjali. Metalli massiühiku saamiseks on vaja töödelda 200 ühikut maaki.

Peamiselt avakaevanduses kaevandatav vask asub sügavusel kuni 1000 m. Avakaevanduste sügavus ulatub 150–300 m, kohati kuni 600 m. Maardlad asuvad sügavusel kuni kuni 1000 m kaevandatakse maa all.

Maagi töötlemine vase otsimisel.

Teatud standardid reguleerivad arenduste süvendamise otstarbekust maagi tooraine kaevandamiseks. Selle põhjuseks on kaevandamistehnoloogia, lisakulud ja seadmete tootlikkuse vähenemine, mis tõstavad tooraine maksumust.

Seetõttu kasutatakse avatud meetodit laialdaselt metallurgiatööstuses, mida iseloomustavad ebaolulised kaod arendamise käigus. Kuigi aheraine ladustamisega kaasnevad ka puudused.

Näiteks 2013. aastal toimus USA-s Kennecott Utah Copper Binghami kanjoni kaevanduses maalihe. Binghami kanjoni karjääri sügavus on umbes 1 km ja läbimõõt umbes 4 km. Siin on maaki kaevandatud 150 aastat.

Tooraine toimetamine töötlemiskohta teostati 231-tonnise kandevõimega sõidukitega.Kaevureid hoiatati ohtlikust nähtusest ja nad olid sündmuste arenguks valmis. Karjääri sein liikus kiirusega mitu tolli ööpäevas ning selle tugevdamise katsed ei andnud soovitud tulemust.

Tooraine kaevandamise tingimused nõuavad järjestikuse arendustehnoloogia kasutamist, kasutades:

• iseliikuvad seadmed;
• tööde läbiviimine tooraine kaevandamisel;
• kaevandatud ruumi erimaterjalidega järjehoidjad edasise arendamise ohutuse eesmärgil.

Iga tehnoloogiline protsess näeb ette maardlate arendamise käigus tekkivate kadude vähendamise, maagi tootmise jõudluse parandamise.

Maagi kihtidena kaevandamisel on tagatud varude täielik kasutamine. Süvakarjääride tingimustes kasutatakse tsüklilise voolu tehnoloogiat, arvestades maagi esinemise iseärasusi.

Metalli ekstraheerimise tehnoloogia

Väärtuslikku komponenti mittesisaldava kivimi eraldamiseks kasutatakse flotatsioonimeetodit. Ainult väike kogus suures kontsentratsioonis vaske sisaldavat toorainet sulatatakse otse. Metalli sulatamine hõlmab keerukat protsessi, mis hõlmab järgmisi toiminguid:

• põletamine;
• kaitsme;
• teisendamine;
• tule ja elektrolüütiline rafineerimine.

Toorainete sulatamine.

Tooraine röstimisel muutuvad selles sisalduvad sulfiidid ja lisandid oksiidideks (püriit raudoksiidiks). Röstimisel eralduvad gaasid sisaldavad vääveloksiidi ja neid kasutatakse happe tootmiseks.

Metalloksiidid, mis tekivad temperatuurigradiendi mõjul kivimile, eralduvad põletamisel räbu kujul. Ümbersulatamisel saadud vedel saadus muundatakse.

Väärtuslikud komponendid ekstraheeritakse blistervasest ning kahjulikud lisandid eemaldatakse tulega rafineerimisel ja muud metallid, küllastades vedela segu hapnikuga, millele järgneb vormidesse valamine. Valandeid kasutatakse elektrolüütilise vase rafineerimisprotsessi anoodina.

Vaske ja niklit sisaldavat toorainet rikastatakse selektiivse flotatsiooni skeemi järgi, et saada metallikontsentraat. Raua-vase maagid eraldatakse magnetiliselt.

Vaskkontsentraadi ekstraheerimiseks töödeldakse vask-liivakivide ja kildade maake, veenikivimeid ja looduslikku metalli. Rikastamine toimub gravitatsioonimeetodil.

Sega- ja oksüdeeritud maakide puhul kasutatakse flotatsioonimeetodit, kuid sagedamini kasutatakse keemilist meetodit ja bakteriaalset leostumist.

Madala vasesisaldusega maagi rikastamist saab läbi viia hüdrometallurgilise meetodiga, mis seisneb vase leostamises väävelhappega. Protsessi tulemusena saadud lahusest eraldatakse vask ja sellega seotud metallid, sealhulgas väärismetallid.