Hoe je thuis koper kunt winnen. Kopermijntechnologieën en hun plaats in de moderne industrie. Structuur van de Russische grondstoffenbasis van koper

Koper behoort tot de meest voorkomende elementen en staat op de zesentwintigste plaats. Meestal wordt het in de natuurlijke omgeving gevonden in de vorm van afzonderlijk geplaatste pure goudklompjes, maar de laatste tijd komen dergelijke vondsten steeds minder vaak voor. Dienovereenkomstig vormen dergelijke afzettingen slechts een minimaal aandeel in de metaalproductie.

Het grootste deel van het koper wordt gewonnen uit de rotsen waarin het wordt aangetroffen, vaak in combinatie met andere metalen. Er zijn een groot aantal kopermineralen. Maar in de metallurgische industrie zijn de meest waardevolle typen:

• koperpyriet;
• malachiet;
• chalcopyriet;
• azuriet

De Russische Federatie is een van de vijf wereldleiders – landen waar de kopermijnbouw het grootste aandeel heeft en de meest vruchtbare resultaten oplevert. Vaak wordt koper, dat zich niet te diep ten opzichte van het aardoppervlak bevindt, gewonnen door dagbouw. Voor dit doel worden enorme steengroeven of sneden gegraven. Deze open kopermijnlocaties kunnen enkele kilometers breed zijn. De diepte van de steengroeven kan meer dan honderd meter bedragen. Op deze manier wordt ongeveer tweederde van al het geproduceerde koper gewonnen. Maar in gevallen waarin koperafzettingen zich diep onder de grond bevinden, worden speciale constructies gebouwd die zijn ontworpen om het element onder de aardlagen te extraheren. Ze worden mijnen genoemd. In Rusland wordt koper gewonnen met behulp van zowel de eerste als de tweede methode.

Koper als element

Koper is het negenentwintigste element van het periodiek systeem, dat zowel in zijn oorspronkelijke derivaat als in de samenstelling van natuurlijke mineralen kan worden gevonden. Deze omvatten koperpyriet of chalcopyriet, koperglans of chalcociet en malachiet.

Dit element verschijnt in de vorm van metaal, waarvan de tint rood is. Als je het koper breekt, kun je zien dat de kleur binnenin roze is. Het is zeer kneedbaar en stroperig. Vanwege zijn eigenschappen is koper een uitstekende stroomgeleider en volgens dit criterium komt het op de tweede plaats na zilver.

Koper geleidt ook warmte goed. Dergelijke eigenschappen maken het element onmisbaar voor de elektrische industrie - het wordt voornamelijk in pure vorm gebruikt. Meer dan vijftig procent van al het koper dat op het grondgebied van de Russische Federatie wordt gewonnen, wordt verbruikt voor de behoeften van dit soort industrie.

Als we het hebben over de eigenschappen van koper als een chemisch element van het periodiek systeem, dan heeft het weinig interactie met andere elementen. Als koper wordt blootgesteld aan de open lucht, wordt het oppervlak groenachtig, wat wordt verklaard door het verschijnen van het basiscarbonaat, dat een groene film op de bovenste laag koper creëert.

Koperzouten worden veel gebruikt in huishoudens. Omdat ze giftig zijn, worden ze gebruikt voor ongediertebestrijding. Ze worden ook actief gebruikt als meststof en katalysator. Ook koperlegeringen zoals messing, brons en kopernikkel worden niet minder gebruikt.

In de vorm van erts bevindt koper zich in de regel in het "bedrijf" van meerdere of één metalen. Heel vaak is dit goud, zilver, maar ook platina, nikkel of lood en bismut. Een grote hoeveelheid koper wordt gewonnen uit een mineraal zoals boniet, waarvan de tweede naam gevlekt erts is.

Structuur van de Russische grondstoffenbasis van koper

In tegenstelling tot alle landen in de wereld bestaat veertig procent van de Russische grondstoffenbasis uit koper-nikkelsulfideafzettingen. En negentien procent zijn pyrietafzettingen.

En dit geeft Rusland een voordeel ten opzichte van andere landen, omdat hun belangrijkste reserves zich in porfierkoperafzettingen bevinden. Het ertsgebied van Krasnojarsk is rijk aan koper- en nikkelafzettingen. Hier bevinden zich voornamelijk sulfideafzettingen.

Het grootste deel van alle koperafzettingen in de Russische uitgestrektheid bevindt zich in de Oeral en in het Trans-Baikal-gebied. In totaal wordt daar ruim veertig procent van het totale volume van al het koper dat het land bezit, gewonnen.

De regio's Orenburg en Tsjeljabinsk hebben het grootste potentieel voor het verhogen van de koperproductie. De Trans-Baikal-regio is rijk aan geologische en industriële koperafzettingen in koperzandsteen.

De regio Kemerovo, Boerjatië, het Altai-territorium en de Noord-Kaukasus zijn rijk aan koperpyrietertsafzettingen. Op dit moment is het grootste deel van het gedolven koper afkomstig uit de Udokan-afzetting. Momenteel is het de grootste storting in de Russische Federatie.

In het Verre Oosten en de Oeral zijn verschillende nieuwe koperafzettingen ontdekt, die tot het porfierachtige kopertype behoren.

Belangrijkste koperafzettingen

Ondergrondgebruiker, veld	Geologisch-industrieel type	Reserves, duizend ton WO3		Aandeel in de balansreserves van de Russische Federatie, %	WO3-gehalte in ertsen, %	Productie in 2012, t WO3
		A+B+C1	C2
OJSC MMC Norilsk-nikkel
Oktyabrskoje (regio Krasnojarsk)	Sulfide koper-nikkel	14631	5723	22,3	1,65	351
Talnakhskoe (regio Krasnojarsk)	Sulfide koper-nikkel	7877,2	2728,2	11,6	1,11	80,6
Norilsk I (regio Krasnojarsk)	Sulfide koper-nikkel	773,1	836,1	1,8	0,48	13,9
OJSC "Kola MMC"
Zhdanovskoe (regio Moermansk)	Sulfide koper-nikkel	765,6	227,2	1,1	0,3	12,2
OJSC "Gaisky GOK"
Gayskoje (regio Orenburg)	Koperpyriet	4555,6	478,5	5,5	1,3	62,5
LLC "Bashkir-koper"
Yubileiny (Republiek Basjkortostan)	Koperpyriet	1360,2	46	1,5	1,7	36,2
Podolsk (Republiek Basjkortostan)	Koperpyriet	1701,3	16,7	1,9	2,11	0
LLC "Baikal Mijnbouwbedrijf"
Udokanskoe (Trans-Baikal-gebied)	Koperhoudende zandstenen	14434,6	5519,6	21,8	1,56	0
LLC "GDK Baimskaja"
Gerbil (Chukchi Autonome Okrug)	Porfier koper	2606,2	1124,5	4	0,83	0
LLC "GRK Bystrinskoje"
Bystrinskoje (Trans-Baikal-gebied)	Skarn koper-magnetiet	1717,5	355,9	2,3	0,78	0
CJSC "Mikhejevski GOK"
Mikheevskoe (regio Tsjeljabinsk)	Porfier koper	1264,3	299,7	1,7	0,44	1,4
CJSC "Tominsky GOK"
Tominskoje (regio Tsjeljabinsk)	Porfier koper	743,3	793,2	1,7	0,47	0
OJSC "Svjatogor"
Volkovskoe (regio Sverdlovsk)	Vanadium-ijzer-koper	1612,2	153,4	1,9	0,64	6,6

Koperen Oeral

De grootste koperafzettingen in verhouding tot het gehele Russische grondgebied bevinden zich in de Oeral. Om de extractie van het koperelement uit die ertsen waarin de aanwezigheid ervan zeer klein is, te vereenvoudigen. Deze methode wordt hydrometallurgisch genoemd. Het wordt ook gebruikt in gevallen waarin het nodig is koper te winnen uit afval van andere metallurgische industrieën.

De basis van de hydrometallurgische methode is de omzetting van complex oplosbare verbindingen van het vereiste element in eenvoudigere verbindingen die gemakkelijker oplossen. Vervolgens komt het proces om ze uit de resulterende oplossing te extraheren. Deze procedure wordt op verschillende manieren uitgevoerd, maar de meest voorkomende zijn:

• uitloging van de oplossing;
• gebruik van ionenuitwisselingsharsen;
• elektrolyse.

Udokan koperafzetting

Deze afzetting bevindt zich in het Trans-Baikal-gebied op een heuvelrug genaamd "Udokan". Dit gebied is seismisch gevaarlijk en bevindt zich in de permafrostzone. Udokan is de grootste koperafzetting in Rusland. Het speelt een belangrijke rol bij de winning van dit element over de hele wereld en bevindt zich in de derde fase. De ertsen die in deze mijn worden gevonden, bestaan ​​vrijwel geheel uit koper en bevatten slechts een kleine hoeveelheid zilver.

De ontdekking van de Udokan-afzetting vond plaats in de vorige eeuw, of beter gezegd in 1949. Het Eerste Hoofddirectoraat van het Ministerie van Geologie van de USSR stuurde een bosbouwexpeditie naar Udokan, die de eerste ontdekking deed. In de daaropvolgende zes jaar vond een gedetailleerde studie van deze afzetting plaats en werden grote plannen gemaakt voor de ontwikkeling ervan. Maar onverwachts lag al het werk na nog een jaar volledig stil.

Na nog eens tien jaar raakten ze opnieuw actief geïnteresseerd in de afzetting, namen veel verschillende monsters en voerden een groot aantal andere onderzoeken uit, maar al het werk werd volkomen onverwacht stopgezet. Pas in 2008 begon de aanbetaling actief te worden ontwikkeld. De ontwikkeling ervan vindt plaats in een open put: koper wordt gewonnen uit een steengroeve. Momenteel zijn de koperafzettingen in deze afzetting grootschalig en wordt hier jaarlijks meer dan dertigduizend ton erts gewonnen.

Sorsk koper-molybdeenafzetting

Deze bron bevindt zich op de kruising van twee tektonische zones: noordwestelijk en noordoostelijk, vlakbij de Batenevsky-rug. De belangrijkste mineralen die koper bevatten en die hier worden gewonnen, zijn molybdeniet, chalcopyriet en pyriet.

Deze afzetting is ontstaan ​​doordat in dit gebied regelmatig processen met hoge temperaturen plaatsvonden. Het is verdeeld in verschillende componenten: westelijk en oostelijk, die op hun beurt van elkaar zijn gescheiden door een kale kloof.

Deze afzetting wordt ook ontwikkeld door middel van dagbouw, en de delen ervan – Oostelijk en Westelijk – zijn in verschillende mate ontwikkeld. De tweede is bijna twee keer zo goed onder de knie als de eerste.

Het erts wordt hier verrijkt door verschillende processen. Deze procedure vindt op verschillende manieren plaats:

1. in kegelvormige brekers worden mineralen vier keer verpletterd;
2. nat malen met behulp van speciaal uitgeruste molens, evenals classificatoren gemaakt in een spiraalvorm;
3. beursgang, verdeeld in twee fasen: selectief en collectief;
4. afwerking van koper- en molybdeenconcentraat;
5. uitdroging;
6. drogen;
7. vermengen.

De werking van de verwerkingsinstallatie is afhankelijk van de voorziening met gerecycleerd water.

Sibay koper-zink-pyrietafzetting

Deze afzetting bestaat niet alleen uit koper, maar ook uit zink en pyriet. Het ligt in de buurt van de stad Sibay, gelegen in Basjkortostan. De ontdekking van deze afzetting vond plaats in 1913, maar pas twintig jaar later begon de ontwikkeling ervan.

Van west naar oost wordt de koper-zink-pyrietafzetting in Sibay beperkt door fouten. Hier worden ertsen uitsluitend volgens de gesloten methode gewonnen. Aan het begin van de twintigste eeuw werd op de afzetting een mijn gebouwd. De diepte bedraagt ​​meer dan vier tientallen meters.

Later, in 2004, werd een filiaal gevormd op de plaats van de Sibay-afzetting, genaamd "Uchalinsky GOK".

De belangrijkste problemen van de kopermijnindustrie

Tegenwoordig is een van de grootste problemen van de kopermijnindustrie de insluiting ervan. Dit komt door het feit dat het land geleidelijk armer wordt, de hulpbronnen uitgeput raken en het steeds moeilijker wordt om erts te winnen.

De uitputtende grondstoffenbasis leidt ertoe dat veel bedrijven die zich bezighouden met activiteiten die verband houden met de winning van kopererts met grote financiële moeilijkheden worden geconfronteerd, en niet elk bedrijf slaagt erin er doorheen te komen en terug te keren naar het vorige werkritme.

Maar het ernstigste probleem dat gepaard gaat met de winning van kopererts is de ernstige milieuvervuiling. Vanwege het feit dat rond de gevormde steengroeven zogenaamde stortplaatsen worden gevormd, leidt dit ertoe dat na de ertswinning zware metalen daaruit bij elke regenbui in de lagen van de aarde vallen, vanwaar ze door grondwaterstromen worden overgebracht naar rivieren en meren. De laatste tijd wordt er gesproken over het omzetten van deze dijken in tweederangs grondstoffen, die gebruikt kunnen worden in andere productieprocessen en zo het probleem van de milieuvervuiling enigszins kunnen oplossen.

De grootste kopermijnonderneming in Rusland

Onlangs werd in de regio Tsjeljabinsk de grootste kopermijnonderneming in Rusland gelanceerd: de Mikheevsky Mining and Processing Plant. Het is het grootste mijnbouwproject dat in de staat is ontwikkeld sinds de ineenstorting van de Sovjet-Unie.

De Mikheevskoye-afzetting werd opgenomen in de lijst van de vijftig grootste koperafzettingen ter wereld. Het belangrijkste kenmerk is het lage metaalgehalte in het gedolven erts, maar de aanzienlijke reserves. Het is de bedoeling om jaarlijks meer dan achttien ton erts uit deze afzetting te halen, en in de loop van de tijd de gewonnen volumes verschillende keren te vergroten.

Er werd een enorme hoeveelheid geld in dit project geïnvesteerd, ten bedrage van vijfentwintig miljard roebel. De opening van deze onderneming heeft bijgedragen aan het creëren van zevenhonderd nieuwe banen. Het personeel van de Mikheevsky Mining and Processing Plant bestaat uit metallurgen-concentrators en mijnwerkers. Hier werken bewoners uit nabijgelegen gebieden. In totaal telt het bedrijf ongeveer duizend mensen.

Het management is van plan de onderneming uit te rusten met een 100% watercirculatiesysteem, dat gesloten zal zijn. De apparatuur die zich in de onderneming bevindt en al haar systemen zullen worden uitgerust met de nieuwste technologie. Hier zullen stofopvang- en stofonderdrukkingssystemen worden geïnstalleerd, die het moeilijkste werk van de Mikheevsky GOK-medewerkers zullen vergemakkelijken.

Het meest voorkomende kopererts op onze planeet is borniet. Maar daarnaast wordt koper ook gewonnen uit andere ertsen, waarover we in dit artikel zullen praten.

1

Met dit erts worden ophopingen van mineralen bedoeld waarin koper in zodanige hoeveelheden aanwezig is dat zij geschikt worden geacht voor verwerking voor industriële doeleinden. Een algemeen aanvaarde indicator voor de redelijkheid van het ontwikkelen van een afzetting wordt beschouwd als een situatie waarin de koperophopingen daarin ten minste 0,5-1% bedragen.

Bovendien wordt ongeveer 90% van de reserves van dit metaal op aarde aangetroffen in ertsen die niet alleen koper bevatten, maar ook andere metalen (bijvoorbeeld nikkel).

Grootschalige kopermijnbouw in Rusland vindt plaats in Oost-Siberië, de Oeral en het Kola-schiereiland. De grootste voorraden van dit metaal zijn aanwezig in Chili (volgens deskundigen ongeveer 190 miljoen ton). Andere landen die zich bezighouden met de ontwikkeling van dergelijke ertsen zijn onder meer de VS, Zambia, Kazachstan, Polen, Canada, Zaïre, Armenië, Congo, Peru en Oezbekistan. In totaal bedragen de totale koperreserves van de planeet in onderzochte afzettingen ongeveer 680 miljoen ton.

Alle koperafzettingen zijn gewoonlijk verdeeld in zes genetische groepen en negen industriële geologische typen:

• stratiforme groep (koperschalie en zandsteen);
• pyriet (natief koper-, ader- en koper-pyriettype);
• hydrothermisch (porfierkoperertsen);
• stollingsgesteente (koper-nikkelerts);
• skarn;
• carbonaat (type ijzer-koper en carbonaat).

In ons land wordt koper voornamelijk gewonnen uit koperhoudende schalie en zandsteen, uit koperpyriet, koper-nikkel en porfierkopererts.

2

In de natuur is koper in zijn oorspronkelijke vorm vrij zeldzaam. Meestal "verbergt" het zich in verschillende verbindingen. De bekendste daarvan zijn de volgende:

3

Andere kopermineralen komen veel minder vaak voor, waaronder de volgende:

4

Dit metaal, waarvan de kenmerken (bijvoorbeeld hoog) hebben geleid tot de grote vraag) wordt op drie manieren verkregen uit de door ons beschreven mineralen en ertsen: hydrometallurgisch, pyrometallurgisch en elektrolyse. De meest voorkomende is de pyrometallurgische technologie, waarbij het mineraal chalcopyriet als grondstof wordt gebruikt. Het algemene schema van het pyrometallurgische proces omvat verschillende bewerkingen. De eerste daarvan is de verrijking van kopererts door oxidatief roosten of flotatie.

De flotatiemethode is gebaseerd op het verschil tussen bevochtigbaar ganggesteente en koperhoudende deeltjes. Hierdoor hechten sommige minerale elementen zich (selectief) aan de luchtbellen en worden daardoor naar het oppervlak getransporteerd. Deze eenvoudige technologie maakt het mogelijk een concentraat in poedervorm te verkrijgen, waarin het kopergehalte varieert van 10 tot 35 procent.

Oxidatief roosten (niet te verwarren met) wordt vaker gebruikt wanneer de oorspronkelijke grondstof grote hoeveelheden zwavel bevat. In dit geval wordt het erts verwarmd tot een temperatuur van 700-800 graden, wat leidt tot de oxidatie van sulfiden en een halvering van het zwavelgehalte. Hierna wordt het smelten uitgevoerd voor mat (een legering met ijzer- en kopersulfiden, geproduceerd in galm- of schachtovens) bij een temperatuur van 1450 graden.

De kopermat, die na al deze bewerkingen wordt verkregen, wordt in omvormers met een horizontaal ontwerp geblazen zonder extra brandstof toe te voeren (chemische reacties zorgen voor de warmte die nodig is voor het proces) met zijdelings blazen om ijzer en sulfiden te oxideren. De resulterende zwavel wordt omgezet in SO2 en de oxiden in slakken.

Het resultaat is dat er uit de converter zogenaamd zwart koper komt, waarin het metaalgehalte ongeveer 91% bedraagt. Vervolgens wordt het gezuiverd met behulp van vuurraffinage (het verwijderen van onnodige onzuiverheden) en een aangezuurde oplossing van vitriol (koper). Deze zuivering wordt elektrolytisch genoemd, waarna het kopergehalte 99,9% bereikt.

Bij de hydrometallurgische methode voor de productie van koper wordt het verkregen door het metaal uit te logen met zwavelzuur (een zeer zwakke oplossing) en koper, evenals andere edele metalen, uit de resulterende oplossing te scheiden. Deze techniek wordt aanbevolen voor het werken met laagwaardige ertsen.

Kopererts is een verbinding van mineralen waarin koper in voldoende concentratie aanwezig is voor verdere verwerking en gebruik voor industriële doeleinden. Bij de productie is het raadzaam verrijkt erts te gebruiken met een metaalgehalte van minimaal 0,5-1%.

Koper- een plastic element met een goudroze tint. In de open lucht wordt het metaal onmiddellijk bedekt met een zuurstoffilm, waardoor het een specifieke roodgele kleur krijgt.

Karakteristieke eigenschappen: corrosieweerstand, hoge thermische en elektrische geleidbaarheid.

Tegelijkertijd heeft het element een hoge waarde antibacteriële eigenschappen, vernietigt griepvirussen en stafylokokken.

In het industriële complex wordt koper het vaakst gebruikt in legeringen met andere componenten: nikkel, zink, tin, goud, enz.

Vanwege de lage soortelijke weerstand wordt koper actief gebruikt op elektrisch gebied voor de vervaardiging van stroomkabels en draden. Dankzij de goede thermische geleidbaarheid kan dit metaal worden gebruikt in koelradiatoren en airconditioners.

De volgende productiesectoren kunnen niet zonder koper:

• machinebouw (raamheffers, lagers);
• scheepsbouw (beplating van rompen en constructies);
• constructie (buizen, dak- en bekledingsmaterialen, sanitaire uitrusting, enz.).

Voor de sieradenindustrie zijn legeringen met goud relevant, die de mechanische sterkte en slijtvastheid verhogen.

Deskundigen voorspellen het grootschalige gebruik van metaal als antibacteriële oppervlakken in medische instellingen (leuningen, deuren, handgrepen, leuningen, enz.).

Interessant! Het beroemde Vrijheidsbeeld is gemaakt van koper. Voor de constructie was ongeveer 80 ton materiaal nodig. En in Nepal wordt dit metaal als heilig beschouwd.

Vrijheidsbeeld

Groepen koperertsen

Alle koperertsen worden doorgaans onderverdeeld in negen industrieel-geologische typen, die op hun beurt op basis van herkomst in zes groepen zijn verdeeld:

Stratiforme groep

Deze groep omvat koperschalie en zandsteen. Deze materialen worden vertegenwoordigd door grote afzettingen. Hun karakteristieke kenmerken zijn: eenvoudige plaatvorm, uniforme verdeling van nuttige componenten, vlakke ondergrond, waardoor het gebruik van open mijnbouwmethoden mogelijk is.

Pyriet groep

Dit omvat natuurlijke koper-, ader- en koper-pyrietverbindingen. Het inheemse metaal wordt het vaakst aangetroffen in de oxidatiezones van kopersulfidemijnen, samen met andere geoxideerde mineralen.

Koperpyrietmetalen verschillen in vormen en maten. Het belangrijkste mineraal in het erts is pyriet; chalcopyrieten en sfalerieten zijn ook aanwezig.

Aderertsen worden gekenmerkt door een aderstructuur met insluitsels. Dergelijke ertsen komen in de regel voor in contact met porfieren.

Porfierkoper (hydrothermisch)

Deze afzettingen bevatten, samen met koper en molybdeen, goud, zilver, selenium en andere nuttige elementen, waarvan de aanwezigheid aanzienlijk hoger is dan normaal.

Koper-nikkel

De afzettingen worden gepresenteerd in blad-, lensvormige, onregelmatige en adervormen. Het metaal heeft een massieve textuur afgewisseld met kobalt, metalen uit de platinagroep, goud, enz.

Skarn-erts

Skarn-ertsen zijn lokale afzettingen in kalksteen en kalk-terrogene rotsen. Ze worden gekenmerkt door kleine afmetingen en complexe morfologie. De koperconcentratie is hoog, maar ongelijkmatig - tot 3%.

Carbonaat

Deze groep omvat ijzer-koper- en carbonaaterts. De enige afzetting van dit type koper is tot nu toe in Zuid-Afrika ontdekt. Deze complexe mijn behoort tot het alkalisch gesteentemassief.

Uit welke ertsen komt koper?

Interessant! Koper wordt zeer zelden in de natuur aangetroffen in de vorm van klompjes. Tot op heden wordt de grootste dergelijke vondst beschouwd als een goudklompje dat in Noord-Amerika in de Verenigde Staten is ontdekt en een gewicht heeft van 420 ton.

Er zijn bijna 250 soorten koper, maar in de industrie worden er slechts 20 soorten gebruikt. De meest voorkomende daarvan:

Chalcozine

Een verbinding van mineralen die zwavel (20%) en koper (80%) bevatten. Het wordt "koperglans" genoemd vanwege zijn karakteristieke metaalglans. Het erts heeft een dichte of korrelige structuur met een zwarte of grijze tint.

Chalcopyriet

Het metaal is van hydrothermische oorsprong en wordt aangetroffen in skarns en greisens. Meestal maakt het deel uit van polymetaalerts, samen met galena en sphaleriet.

Borniet

Een veel voorkomend mineraal van de sulfideklasse in de natuur, een van de belangrijkste elementen van kopererts. Het heeft een karakteristieke blauwachtig-paarse tint. Bevat koper (63,33%), ijzer (11,12%), zwavel (25,55%) en zilveronzuiverheden. Het komt voor in de vorm van dichte, fijnkorrelige massa's.

Methoden voor het winnen van kopererts

Afhankelijk van de diepte van de mijn worden open en gesloten methoden voor metaalwinning gebruikt.

Bij gesloten (ondergrondse) mijnbouw worden mijnen van meerdere kilometers lang gebouwd. De mijnen zijn uitgerust met liften om arbeiders en uitrusting te verplaatsen, en om mineralen naar de oppervlakte te transporteren.

Ondergronds moet het gesteente worden verpletterd met behulp van speciale boorapparatuur met spijkers. Vervolgens wordt het erts verzameld en met emmers geladen.

De open methode is relevant wanneer de afzettingen zich op een diepte van 400-500 meter bevinden. Eerst wordt de bovenste laag afvalgesteente verwijderd, waarna het kopererts wordt verwijderd. Om het gemakkelijker te maken om harde rotsen te bemachtigen, worden deze eerst vernietigd met explosieven.

Open pit-methode voor de mijnbouw van kopererts

Er zijn twee hoofdmethoden voor het produceren van koper:

• pyrometallurgisch;
• hydrometallurgisch.

De eerste methode omvat het vuurraffineren van metaal en stelt je in staat om elke grondstof te verwerken met de extractie van alle nuttige elementen. Met behulp van deze technologie is het mogelijk koper te verkrijgen, zelfs uit arme gesteenten, waarin het metaalgehalte lager is dan 0,5%. De tweede methode wordt in de regel alleen gebruikt voor de verwerking van geoxideerd of natuurlijk erts met een laag kopergehalte.

Winning van koperertsen in de wereld

Kopermijnen zijn niet geconcentreerd in specifieke geografische gebieden, maar zijn te vinden in verschillende landen. In Amerika worden chalcocietafzettingen ontwikkeld in de staten Nevada en Arizona. Afzettingen van koperoxide, cupriet, komen veel voor in Cuba. Koperchloride wordt gewonnen in Peru.

Er zijn bijna geen bronnen van verrijkte ertsen meer in de wereld; koper wordt al honderden jaren gedolven, dus alle rijke mijnen zijn al lang ontwikkeld. In de industrie is het noodzakelijk om laagwaardige mineralen (tot 0,5% koper) te gebruiken.

Interessant! Wat de mondiale productie betreft, staat koper na ijzer en aluminium op de derde plaats.

Toonaangevende landen op het gebied van koperertsreserves en -productie

De lijst met landen die rijk zijn aan kopererts omvat: Chili, Amerika, China, Kazachstan, Polen, Indonesië, Zambia. Het aandeel van de Russische Federatie in de wereldertsproductie bedraagt ​​9% (dit is de derde plaats na Chili en de VS). Chili is de leider op het gebied van minerale reserves en bevat 33% van het koper in de wereld.

De grootste mijnen zijn:

• Chuquicamata-mijn (Chili). Er wordt al meer dan 100 jaar ontwikkeling uitgevoerd, gedurende deze periode werd 26 miljoen ton metaal ontwikkeld;

• Escondida-mijn (Chili). Mijnbouw wordt sinds 1990 uitgevoerd;

• Grasbergmijn (Indonesië).

Onlangs zijn grote mijnen ontdekt in Peru (Antamina), Brazilië (Salobu) en Kazachstan (Nurkazgan).

Experts zeggen dat het volume economisch levensvatbaar koper meer dan 400 miljoen ton bedraagt. Wereldwijd.

Koperertswinning in Rusland

De structuur van de kopergrondstoffenbasis in Rusland verschilt aanzienlijk van die op de wereldmarkt. Het grootste deel daarvan valt in de sulfidekoper-nikkel- (40%) en pyrietmijnen (19%). Terwijl in andere landen porfierkoperafzettingen en koperzandsteen de boventoon voeren.

Koperertsafzettingen in Rusland

Als antwoord op de vraag waar in Rusland kopererts wordt gewonnen, moet eerst de Taimyr Autonome Okrug worden benadrukt. Meer dan 60% van alle koperertsafzettingen in Rusland zijn geconcentreerd in de afzettingen van Oktyabrsky, Tapakhninsky en Norilsk. Ongeveer een derde van het mineraal wordt gewonnen in de kopermijnregio van de Oeral.

In de regio Chita is een grote Udokan-mijn ontdekt, die nog niet is ontwikkeld vanwege de onontwikkelde transportinfrastructuur. Volgens gegevens van deskundigen zullen de geëxploiteerde afzettingen in de Russische Federatie niet langer dan 30 jaar meegaan.

Het volgende kan in kleine concentraties aanwezig zijn:

• nikkel;
• goud;
• platina;
• zilver.

Deposito's over de hele wereld hebben ongeveer dezelfde reeks chemische elementen in de ertssamenstelling; ze verschillen alleen in hun percentages. Om puur metaal te verkrijgen worden verschillende industriële methoden gebruikt. Bijna 90% van de metallurgische ondernemingen gebruikt dezelfde methode voor de productie van puur koper: pyrometallurgisch.

Het ontwerp van dit proces maakt het ook mogelijk om metaal uit gerecyclede materialen te verkrijgen, wat een aanzienlijk voordeel is voor de industrie. Omdat de afzettingen tot de groep van niet-hernieuwbare afzettingen behoren, nemen de reserves elk jaar af, worden de ertsen armer en wordt de winning en productie ervan duur. Dit heeft uiteindelijk invloed op de prijs van het metaal op de internationale markt. Naast de pyrometallurgische methode zijn er nog andere methoden:

• hydrometallurgisch;
• brandverfijningsmethode.

Stadia van pyrometallurgische koperproductie

Industriële koperproductie met behulp van de pyrometallurgische methode heeft voordelen ten opzichte van andere methoden:

• de technologie zorgt voor een hoge productiviteit - het kan worden gebruikt om metaal te produceren uit gesteenten waarin het kopergehalte zelfs lager is dan 0,5%;
• stelt je in staat om secundaire grondstoffen efficiënt te verwerken;
• er is een hoge mate van mechanisatie en automatisering van alle fasen bereikt;
• het gebruik ervan vermindert de uitstoot van schadelijke stoffen in de atmosfeer aanzienlijk;
• De methode is economisch en effectief.

Verrijking

Ertsverrijkingsregeling

In de eerste fase van de productie is het noodzakelijk om het erts te bereiden, dat rechtstreeks vanuit de steengroeve of mijn aan verwerkingsfabrieken wordt geleverd. Vaak zijn er grote stukken steen die eerst verpletterd moeten worden.

Dit gebeurt in enorme breekeenheden. Na het pletten wordt een homogene massa verkregen, met een fractie tot 150 mm. Pre-verrijkingstechnologie:

• grondstoffen worden in een grote container gegoten en gevuld met water;
• zuurstof wordt vervolgens onder druk toegevoegd om schuim te vormen;
• metaaldeeltjes blijven aan de bellen kleven en stijgen naar boven, terwijl afvalgesteente zich op de bodem nestelt;
• Vervolgens wordt het koperconcentraat naar het roosteren gestuurd.

Brandend

Deze fase heeft tot doel het zwavelgehalte zoveel mogelijk te verlagen. De ertsmassa wordt in een oven geplaatst, waar de temperatuur wordt ingesteld op 700–800 o C. Als gevolg van thermische blootstelling wordt het zwavelgehalte gehalveerd. Zwavel oxideert en verdampt, en sommige onzuiverheden (ijzer en andere metalen) gaan gemakkelijk over in een slaktoestand, wat later smelten zal vergemakkelijken.

Deze fase kan worden weggelaten als het gesteente rijk is en na verrijking 25-35% koper bevat; het wordt alleen gebruikt voor laagwaardige ertsen.

Smelten voor mat

De matte smelttechnologie maakt het mogelijk om blisterkoper te verkrijgen, dat varieert per kwaliteit: van MCh1 - het zuiverste tot MCh6 (bevat tot 96% puur metaal). Tijdens het smeltproces wordt de grondstof ondergedompeld in een speciale oven, waarin de temperatuur stijgt tot 1450 o C.

Nadat de massa is gesmolten, wordt deze in converters gespoeld met gecomprimeerde zuurstof. Ze hebben een horizontaal uiterlijk en het blazen wordt uitgevoerd via een zijgat. Als gevolg van het blazen worden ijzer- en zwavelsulfiden geoxideerd en omgezet in slakken. Warmte in de converter wordt gegenereerd door de stroom van hete massa; deze warmt niet extra op. De temperatuur is 1300 o C.

Aan de uitgang van de convertor wordt een ruwe samenstelling verkregen, die tot 0,04% ijzer en 0,1% zwavel bevat, evenals tot 0,5% andere metalen:

• blik;
• antimoon;
• goud;
• nikkel;
• zilver

Dit ruwe metaal wordt gegoten in blokken met een gewicht tot 1200 kg. Dit is het zogenaamde anodekoper. Veel fabrikanten stoppen in dit stadium en verkopen dergelijke blokken. Maar omdat de productie van koper vaak gepaard gaat met de winning van edele metalen uit het erts, gebruiken verwerkingsfabrieken de technologie van het raffineren van de ruwe legering. In dit geval komen andere metalen vrij en worden ze bewaard.

Raffinage met behulp van koperkathode

De technologie voor het produceren van geraffineerd koper is vrij eenvoudig. Het principe wordt zelfs gebruikt om koperen munten thuis van oxiden te reinigen. Het productieschema ziet er als volgt uit:

• de ruwe staaf wordt in een bad met elektrolyt geplaatst;
• Als elektrolyt wordt een oplossing met de volgende inhoud gebruikt:
  • kopersulfaat – tot 200 g/l;
  • zwavelzuur – 135–200 g/l;
  • colloïdale additieven (thioureum, houtlijm) – tot 60 g/l;
  • water.
• de elektrolyttemperatuur moet maximaal 55 o C zijn;
• In het bad worden platen van kathodekoper geplaatst - dunne platen van puur metaal;
• elektriciteit is aangesloten. Op dit moment vindt elektrochemische oplossing van het metaal plaats. Koperdeeltjes concentreren zich op de kathodeplaat, terwijl andere insluitsels zich op de bodem nestelen en slib worden genoemd.

Om het proces van het verkrijgen van geraffineerd koper sneller te laten verlopen, mogen anodeblokken niet meer dan 360 kg wegen.

Het gehele elektrolyseproces vindt plaats binnen 20-28 dagen. Gedurende deze periode wordt de koperkathode maximaal 3 à 4 keer verwijderd. Het gewicht van de platen bedraagt ​​maximaal 150 kg.

Hoe het werkt: kopermijnbouw

Tijdens het raffinageproces kunnen zich op de kathodekoper dendrieten vormen, gezwellen die de afstand tot de anode verkleinen. Als gevolg hiervan neemt de snelheid en efficiëntie van de reactie af. Wanneer dendrieten verschijnen, worden ze daarom onmiddellijk verwijderd.

Hydrometallurgische koperproductietechnologie

Deze methode wordt niet veel gebruikt omdat deze kan resulteren in het verlies van edele metalen in het kopererts.

Het gebruik ervan is gerechtvaardigd als het gesteente slecht is: het bevat minder dan 0,3% rood metaal.

Hoe koper te verkrijgen met behulp van de hydrometallurgische methode?

Eerst wordt het gesteente tot een fijne fractie vermalen. Vervolgens wordt het in een alkalische samenstelling geplaatst. De meest gebruikte oplossingen zijn zwavelzuur of ammoniak. Tijdens de reactie wordt koper vervangen door ijzer.

Cementeren van koper met ijzer

De oplossingen van koperzouten die overblijven na het uitlogen ondergaan verdere verwerking - cementering:

• ijzerdraad, platen of ander afval worden in de oplossing geplaatst;
• tijdens een chemische reactie verdringt ijzer koper;
• Als gevolg hiervan komt het metaal vrij in de vorm van een fijn poeder, waarin het kopergehalte 70% bereikt. Verdere zuivering vindt plaats door elektrolyse met behulp van een kathodeplaat.

Brandraffinagetechnologie voor blisterkoper

Deze methode om zuiver koper te verkrijgen wordt gebruikt als het uitgangsmateriaal koperschroot is.

Het proces vindt plaats in speciale galmovens, die worden gestookt met steenkool of olie. De gesmolten massa vult het bad, waarin lucht door ijzeren buizen wordt geblazen:

• buisdiameter – tot 19 mm;
• luchtdruk – tot 2,5 atm;
• ovencapaciteit – tot 250 kg.

Tijdens het raffinageproces worden kopergrondstoffen geoxideerd, zwavel verbrandt en vervolgens metalen. Oxiden lossen niet op in vloeibaar koper, maar drijven naar de oppervlakte. Om ze te verwijderen wordt kwarts gebruikt, dat vóór het raffinageproces in het bad wordt geplaatst en langs de wanden wordt geplaatst.

Als het schroot nikkel, arseen of antimoon bevat, wordt de technologie ingewikkelder. Het percentage nikkel in geraffineerd koper kan slechts worden teruggebracht tot 0,35%. Maar als er andere componenten aanwezig zijn (arseen en antimoon), dan wordt nikkel-mica gevormd, dat oplost in koper en niet kan worden verwijderd.

Video: Koperertsen van de Oeral

Kopermijnbouw hangt nauw samen met de technologie van het winnen van metaal uit erts en wordt op kosteneffectieve manieren uitgevoerd, rekening houdend met de specifieke kenmerken van de afzetting.

Technologie van de productie van koperproducten.

Minerale basis voor metaalextractie

De grondstoffen voor de mijnbouw van kopererts zijn natuurlijke minerale formaties waarin de metaalcomponent aanwezig is in hoeveelheden die nodig zijn voor een economisch levensvatbare industriële ontwikkeling.

Grondstoffen voor de mijnbouw van kopererts.

Ertsafzettingen worden weergegeven door silicaat-, carbonaat-, sulfaatverbindingen en oxiden gevormd in de oxidatiezone.

Onder de onderzochte mineralen voor industriële ontwikkeling zijn:

• chalcopyriet;
• chalcociet;
• geboren;
• cupriet;
• inheems koper;
• brochantiet;
• azuriet;
• Cubaniet;
• malachiet;
• chrysotiel.

In erts is de metaalconcentratie 0,3–5%, en in mineralen is de concentratie 22–100% (natief metaal). Koperafzettingen staan ​​in een genetische relatie met andere waardevolle componenten die worden gewonnen als aanvullende chemische elementen bij het hoofdproces.

Tot de bijbehorende componenten behoren:

• platanoïden;
• zilver;
• goud;
• tellurium;
• gallium;
• molybdeen;
• bismut;
• nikkel;
• titanium;
• zink.

Het erts voor koperwinning bevat arseen, antimoon en, minder vaak, kwik. Afhankelijk van het type geassocieerde chemische elementen worden soorten afzettingen onderscheiden, waaronder de belangrijkste:

• koper-nikkel;
• koper-pyriet;
• cuprozandsteen en schalie;
• koper-porfier.

Skarn-metaalafzettingen en kwarts-sulfideformaties zijn van ondergeschikt belang. In de toekomst worden ferromangaanknobbeltjes in de bodemsedimenten van de Wereldoceaan beschouwd als grondstoffen voor industriële metaalproductie.

Extractiemethoden

Hoe wordt koper gewonnen uit ertsafzettingen? De lage metaalconcentratie in het gesteente vereist verwerking van een grote hoeveelheid materiaal. Om een ​​eenheid metaalmassa te verkrijgen, moet je 200 eenheden erts verwerken.

Koper, dat voornamelijk wordt gewonnen met behulp van de open-pit-methode, bevindt zich op een diepte van maximaal 1000 m. De diepte van dagbouw bereikt 150-300 m, en in sommige gevallen tot 600 m diepte tot 1000 m worden ontwikkeld met behulp van de ondergrondse methode.

Erts verwerken op zoek naar koper.

Bepaalde normen regelen de haalbaarheid van verdiepingsontwikkelingen om ertsgrondstoffen te winnen. Dit komt door productietechnologie, extra kosten en verminderde productiviteit van apparatuur, waardoor de kosten van grondstoffen stijgen.

Daarom maakt de metallurgische industrie op grote schaal gebruik van de open methode, die wordt gekenmerkt door onbeduidende verliezen tijdens de ontwikkeling. Hoewel er ook nadelen verbonden zijn aan het opslaan van afvalgesteente.

In 2013 vond bijvoorbeeld een aardverschuiving plaats in de Kennecott Utah Copper Bingham Canyon Mine in de Verenigde Staten. De diepte van de Bingham Canyon-groeve is ongeveer 1 km en de diameter is ongeveer 4 km. Hier werd 150 jaar lang erts gewonnen.

De aanvoer van grondstoffen naar de verwerkingslocatie werd uitgevoerd door voertuigen met een laadvermogen van 231 ton. De mijnwerkers waren gewaarschuwd voor het gevaarlijke fenomeen en waren voorbereid op de ontwikkelingen. De muur van de steengroeve bewoog met een snelheid van enkele centimeters per dag, en pogingen om deze te versterken leverden niet het gewenste resultaat op.

De voorwaarden voor de winning van grondstoffen vereisen het gebruik van sequentiële ontwikkelingstechnologie met behulp van:

• zelfrijdende uitrusting;
• het uitvoeren van werkzaamheden tijdens de winning van grondstoffen;
• het vullen van de gedolven ruimte met speciale materialen met het oog op de veiligheid van verdere ontwikkeling.

Elk technologisch proces omvat het verminderen van verliezen tijdens de ontwikkeling van afzettingen en het verbeteren van de ertsproductie.

Door erts in lagen te winnen, wordt een volledig gebruik van de reserves gewaarborgd. In diepe steengroeven wordt cyclische stromingstechnologie gebruikt, waarbij rekening wordt gehouden met de eigenaardigheden van het voorkomen van erts.

Technologie voor metaalextractie

Om gesteenten die geen waardevolle component bevatten te scheiden, wordt de flotatiemethode gebruikt. Slechts een kleine hoeveelheid grondstoffen die koper in hoge concentraties bevatten, worden direct gesmolten. Metaalsmelten omvat een complex proces dat de volgende bewerkingen omvat:

• brandend;
• samensmelten;
• conversie;
• vuur en elektrolytische raffinage.

Smelten van grondstoffen.

Tijdens het roostproces van grondstoffen worden de daarin aanwezige sulfiden en onzuiverheden omgezet in oxiden (pyriet wordt omgezet in ijzeroxide). De gassen die vrijkomen bij het roosten bevatten zwaveloxide en worden gebruikt om zuur te produceren.

Metaaloxiden gevormd als gevolg van de invloed van een temperatuurgradiënt op het gesteente worden tijdens het bakken gescheiden in de vorm van slak. Het vloeibare product dat door het hersmelten wordt verkregen, wordt aan een conversie onderworpen.

Waardevolle componenten worden uit blisterkoper geëxtraheerd en schadelijke onzuiverheden worden verwijderd door middel van vuurraffinage en andere metalen worden verwijderd door het vloeibare mengsel met zuurstof te verzadigen en het vervolgens in mallen te gieten. Gietstukken worden gebruikt als anode voor de elektrolytische methode om koper te zuiveren.

De grondstof, die koper en nikkel bevat, wordt onderworpen aan verrijking met behulp van een selectief flotatieschema om een ​​metaalconcentraat te verkrijgen. IJzer-koperertsen ondergaan magnetische scheiding.

Koperhoudende zandsteen en schalie, gangsteen en inheemse metaalertsen worden verwerkt om koperconcentraat te extraheren. Verrijking wordt uitgevoerd met behulp van de zwaartekrachtmethode.

Voor gemengde en geoxideerde ertsen wordt de flotatiemethode gebruikt, maar vaker worden chemische methoden en bacteriële uitloging gebruikt.

Concentratie van erts met een laag kopergehalte kan worden uitgevoerd met behulp van een hydrometallurgische methode, die bestaat uit het uitlogen van koper met zwavelzuur. Koper en aanverwante metalen, inclusief kostbare metalen, worden gescheiden van de resulterende oplossing.