Cách khai thác đồng tại nhà. Công nghệ khai thác đồng và vị trí của nó trong ngành công nghiệp hiện đại. Cấu trúc của đồng nguyên liệu thô của Nga

Đồng nằm trong top những nguyên tố phổ biến nhất và đứng ở vị trí thứ 26. Thông thường nó được tìm thấy trong môi trường tự nhiên dưới dạng cốm nguyên chất nằm riêng lẻ, nhưng gần đây những phát hiện như vậy ngày càng ít phổ biến hơn. Theo đó, trong sản xuất kim loại, các khoản tiền gửi như vậy chỉ chiếm một tỷ trọng tối thiểu.

Phần chính của đồng được khai thác từ đá mà nó được tìm thấy, thường kết hợp với các kim loại khác. Có một số lượng lớn các khoáng chất đồng. Nhưng trong ngành luyện kim, giá trị nhất là các loại như:

• đồng pyrit;
• malachite;
• chalcopyrit;
• azurite

Liên bang Nga là một trong năm quốc gia đứng đầu thế giới - những quốc gia khai thác đồng chiếm tỷ trọng lớn nhất và mang lại nhiều kết quả nhất. Thông thường, đồng, nằm không quá sâu so với bề mặt trái đất, được khai thác theo cách mở. Vì mục đích này, các mỏ đá hoặc vết cắt khổng lồ được đào. Các mỏ đồng lộ thiên này có thể rộng vài km. Trong sâu thẳm của cùng một sự nghiệp có thể trải dài hơn một trăm mét. Do đó, khoảng hai phần ba tổng số đồng được sản xuất được khai thác. Nhưng trong trường hợp các mỏ đồng nằm sâu dưới lòng đất, các cơ sở đặc biệt đang được xây dựng nhằm khai thác nguyên tố dưới các lớp của trái đất. Chúng được gọi là mỏ. Trên lãnh thổ của Nga, đồng được khai thác theo cả phương pháp thứ nhất và phương pháp thứ hai.

Đồng như một nguyên tố

Đồng là nguyên tố thứ hai mươi chín của bảng tuần hoàn, có thể được tìm thấy cả trong dẫn xuất bản địa và trong thành phần của các khoáng chất tự nhiên. Chúng bao gồm đồng pyrit hoặc chalcopyrit, ánh đồng hoặc chalcosine, và malachit.

Nguyên tố này được biểu diễn dưới dạng kim loại, bóng của nó là màu đỏ. Nếu bẻ đôi đồng, bạn có thể thấy bên trong có màu hồng. Anh ấy rất dễ uốn và dễ uốn. Đồng, do đặc tính của nó, là một chất dẫn điện xuất sắc và theo tiêu chí này, chỉ đứng sau bạc, đứng ở vị trí thứ hai.

Đồng cũng là chất dẫn nhiệt tốt. Những đặc tính như vậy làm cho nguyên tố không thể thiếu đối với ngành điện - chúng được sử dụng chủ yếu ở dạng nguyên chất. Hơn 50% tổng lượng đồng khai thác ở Liên bang Nga được tiêu thụ cho nhu cầu của loại hình công nghiệp này.

Nếu chúng ta nói về các tính chất của đồng như một nguyên tố hóa học của bảng tuần hoàn, thì nó tương tác rất ít với các nguyên tố khác. Nếu đồng tiếp xúc với không khí thoáng, thì bề mặt của nó trở nên xanh lục, điều này được giải thích là do sự xuất hiện của cacbonat cơ bản của nó, tạo ra một lớp màng màu xanh lục trên lớp trên của đồng.

Muối đồng được sử dụng rộng rãi trong gia đình. Vì chúng có độc nên chúng được sử dụng để kiểm soát dịch hại. Chúng cũng được sử dụng tích cực làm phân bón và chất xúc tác. Các hợp kim đồng như đồng thau, đồng thau và đồng cupronickel cũng được sử dụng không ít.

Như một loại quặng, theo quy luật, đồng nằm trong "công ty" của nhiều hoặc một số kim loại khác. Thông thường nó là vàng, bạc, cũng như bạch kim, niken hoặc chì và bitmut. Một lượng lớn đồng được khai thác từ một loại khoáng chất như bornit, tên thứ hai của chúng là quặng motley.

Cấu trúc của đồng nguyên liệu thô của Nga

Không giống như tất cả các nước trên thế giới, bốn mươi phần trăm cơ sở nguyên liệu thô của Nga được tạo thành từ các mỏ đồng-niken sulfua. Mười chín phần trăm là tiền gửi pyrit.

Và điều này mang lại cho Nga lợi thế so với các quốc gia khác, vì nguồn dự trữ chính của họ nằm trong các mỏ đồng porphyr. Vùng quặng Krasnoyarsk có nhiều mỏ đồng và niken. Ở đây chủ yếu có các mỏ sunfua.

Phần chính của tất cả các mỏ đồng ở các vùng mở rộng của Nga nằm ở Urals và trong Lãnh thổ Trans-Baikal. Tổng cộng, hơn bốn mươi phần trăm tổng số đồng sở hữu của đất nước được khai thác ở đó.

Các vùng Orenburg và Chelyabinsk có tiềm năng lớn nhất để tăng sản lượng đồng. Lãnh thổ Xuyên Baikal có nhiều mỏ địa chất và công nghiệp của đồng trong các loại đá cát cốc.

Vùng Kemerovo, Buryatia, Lãnh thổ Altai và Bắc Caucasus rất giàu quặng từ mỏ đồng pyrit. Hiện tại, thị phần chính của đồng được khai thác nằm ở khoản tiền gửi Udokan. Nó hiện là khoản tiền gửi lớn nhất ở Liên bang Nga.

Ở Viễn Đông và Ural, một số mỏ đồng mới đã được phát hiện, chúng thuộc loại đồng porated.

Tiền gửi đồng chính

người dùng dưới đất, đồng ruộng	Địa chất-loại hình công nghiệp	Dự trữ, kt WO3		Chia sẻ trong số dư dự trữ của Liên bang Nga,%	Hàm lượng WO3 trong quặng,%	Sản xuất năm 2012, t WO3
		A + B + C1	C2
OJSC MMC Norilsk Niken
Tháng Mười (Vùng Krasnoyarsk)	Sunfua cupro-niken	14631	5723	22,3	1,65	351
Talnakh (Vùng Krasnoyarsk)	Sulfua cupro-niken	7877,2	2728,2	11,6	1,11	80,6
Norilsk I (Vùng Krasnoyarsk)	Sunfua cupro-niken	773,1	836,1	1,8	0,48	13,9
OJSC Kola MMC
Zhdanovskoye (vùng Murmansk)	Sulfua cupro-niken	765,6	227,2	1,1	0,3	12,2
Công ty cổ phần "Gaisky GOK"
Gayskoye (vùng Orenburg)	đồng pyrit	4555,6	478,5	5,5	1,3	62,5
Bashkir Copper LLC
Dịp kỉ niệm (Cộng hòa Bashkortostan)	đồng pyrit	1360,2	46	1,5	1,7	36,2
Podolsk (Cộng hòa Bashkortostan)	đồng pyrit	1701,3	16,7	1,9	2,11	0
OOO Công ty khai thác Baikal
Udokanskoe (Lãnh thổ xuyên Baikal)	Cát kết tinh	14434,6	5519,6	21,8	1,56	0
GDK Baimskaya LLC
Peschanka (Chukotka Autonomous Okrug)	Porphyry đồng	2606,2	1124,5	4	0,83	0
OOO GRK Bystrinskoe
Bystrinskoe (Lãnh thổ xuyên Baikal)	Skarn đồng-magnetit	1717,5	355,9	2,3	0,78	0
CJSC Mikheevsky GOK
Mikheevskoe (vùng Chelyabinsk)	Porphyry đồng	1264,3	299,7	1,7	0,44	1,4
ZAO Tominsky GOK
Tominsky (vùng Chelyabinsk)	Porphyry đồng	743,3	793,2	1,7	0,47	0
Công ty cổ phần "Svyatogor"
Volkovskoye (Vùng Sverdlovsk)	Vanadi-sắt-đồng	1612,2	153,4	1,9	0,64	6,6

Đồng Ural

Các mỏ đồng lớn nhất so với toàn bộ lãnh thổ Nga nằm ở Ural. Để đơn giản hóa việc khai thác nguyên tố đồng từ những quặng mà sự hiện diện của nó rất nhỏ. Phương pháp này được gọi là thủy luyện kim. Nó cũng được sử dụng trong các trường hợp cần chiết xuất đồng từ phế thải từ các ngành công nghiệp luyện kim khác.

Cơ sở của phương pháp luyện kim thủy luyện là sự biến đổi các hợp chất khó tan của nguyên tố cần thiết thành các hợp chất đơn giản hơn, dễ hòa tan hơn. Hơn nữa, quá trình chiết xuất chúng từ dung dịch thu được sẽ diễn ra. Quy trình này được thực hiện theo một số cách, nhưng phổ biến nhất trong số đó là:

• dung dịch rửa trôi;
• việc sử dụng nhựa trao đổi ion;
• sự điện phân.

Tiền gửi đồng Udokan

Khoản tiền gửi này nằm ở Lãnh thổ Xuyên Baikal trên một sườn núi có tên là "Udokan". Khu vực này rất nguy hiểm về địa chấn và nằm trong vùng đóng băng vĩnh cửu. Udokan là mỏ đồng lớn nhất ở Nga. Nó cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc khai thác nguyên tố này trên toàn thế giới, ở giai đoạn thứ ba. Quặng được tìm thấy ở mỏ này gần như hoàn toàn là đồng và chỉ có một lượng nhỏ bạc trong thành phần của chúng.

Việc phát hiện ra tiền gửi Udokan diễn ra vào thế kỷ trước, hay chính xác hơn là vào năm 1949. Bộ phận chính đầu tiên của Bộ Địa chất Liên Xô đã cử một đoàn thám hiểm rừng tới Udokan, nơi đã thực hiện khám phá đầu tiên. Trong sáu năm tiếp theo, một cuộc nghiên cứu chi tiết về lĩnh vực này đã được thực hiện và các kế hoạch lớn đã được đưa ra để phát triển nó. Nhưng không ngờ, sau một năm nữa, mọi công việc hoàn toàn bị đóng băng.

Sau mười năm nữa, lĩnh vực này lại được quan tâm tích cực, nhiều mẫu khác nhau đã được lấy, một số lượng lớn các nghiên cứu khác đã được thực hiện, nhưng rồi tất cả công việc lại hoàn toàn bị dừng lại một cách bất ngờ. Và chỉ đến năm 2008 lĩnh vực này mới bắt đầu được phát triển tích cực. Sự phát triển của nó diễn ra theo hướng mở - đồng được khai thác từ mỏ đá. Hiện tại, mỏ đồng trong mỏ này có quy mô lớn và hơn 30.000 tấn quặng được khai thác từ đây mỗi năm.

Tiền gửi đồng-molypden Sorskoe

Nguồn này nằm ở giao điểm của hai đới kiến ​​tạo - tây bắc và đông bắc, gần sườn núi Batenevsky. Các khoáng chất chính bao gồm đồng trong thành phần của chúng và được khai thác ở đây là molybdenit, chalcopyrit và pyrit.

Tiền gửi này được hình thành do các quá trình nhiệt độ cao thường xuyên diễn ra trong khu vực này. Nó được chia thành nhiều thành phần - phương Tây và phương Đông, lần lượt được ngăn cách với nhau bởi một khoảng trống cằn cỗi.

Lĩnh vực này cũng đang được phát triển theo phương pháp mở, và các bộ phận của nó - phương Đông và phương Tây, đã được phát triển ở các mức độ khác nhau. Cái thứ hai đã được thành thạo gần như gấp đôi so với cái đầu tiên.

Quặng được làm giàu ở đây bằng một số quy trình. Quy trình này diễn ra theo một số cách:

1. trong máy nghiền hình nón, khoáng chất được nghiền bốn lần;
2. nghiền ướt bằng máy xay được trang bị đặc biệt, cũng như máy phân loại được làm theo hình xoắn ốc;
3. tuyển nổi, được chia thành hai giai đoạn - chọn lọc và tập thể;
4. tinh chỉnh đồng, cũng như cô đặc molypden;
5. mất nước;
6. làm khô;
7. sự pha trộn.

Công việc của nhà máy làm giàu là do cung cấp nước tuần hoàn.

Tiền gửi pyrit đồng-kẽm Sibay

Khoản tiền gửi này không chỉ là đồng, mà còn là kẽm và pyrit. Nó nằm gần thành phố Sibay, nằm ở Bashkortostan. Việc phát hiện ra tiền gửi này diễn ra vào năm 1913, nhưng họ bắt đầu phát triển nó chỉ hai thập kỷ sau đó.

Từ tây sang đông, mỏ pyrit đồng-kẽm Sibay bị giới hạn bởi các đứt gãy. Tại đây, quặng được khai thác độc quyền theo phương pháp khép kín. Vào đầu thế kỷ XX, một khu mỏ đã được xây dựng trên mỏ. Độ sâu của nó vượt quá độ sâu bốn chục mét.

Sau đó, vào năm 2004, một chi nhánh được thành lập trên trang web của khoản tiền gửi Sibayskoye, được gọi là Uchalinsky GOK.

Những vấn đề chính của ngành khai thác đồng

Ngày nay, một trong những vấn đề chính của ngành khai thác đồng là sự ngăn chặn của nó. Đó là do đất đai ngày càng bạc màu, tài nguyên cạn kiệt và việc tuyển quặng ngày càng trở nên khó khăn hơn.

Nguồn lực ngày càng cạn kiệt dẫn đến nhiều doanh nghiệp hoạt động liên quan đến khai thác quặng đồng gặp khó khăn lớn về tài chính và không phải doanh nghiệp nào cũng vượt qua được bằng cách quay lại nhịp làm việc trước đây.

Nhưng vấn đề nghiêm trọng nhất liên quan đến việc khai thác quặng đồng là ô nhiễm môi trường mạnh nhất. Do thực tế là các bãi thải được hình thành xung quanh các mỏ đá đã hình thành, điều này dẫn đến thực tế là sau khi khai thác quặng, các kim loại nặng từ chúng rơi vào các lớp của trái đất với mỗi trận mưa, từ đó chúng được vận chuyển bằng nước ngầm. dòng chảy đến sông và hồ. Gần đây, có nhiều ý kiến ​​bàn tán về việc biến những bờ kè này thành nguyên liệu thô cấp hai có thể được sử dụng trong sản xuất khác và giải quyết nhẹ vấn đề ô nhiễm môi trường.

Doanh nghiệp khai thác đồng lớn nhất ở Nga

Gần đây tại khu vực Chelyabinsk, doanh nghiệp lớn nhất ở Nga dự định khai thác đồng đã được đưa ra - đây là Mikheevsky GOK. Đây là dự án khai thác lớn nhất được phát triển trên lãnh thổ của bang này sau khi Liên Xô sụp đổ.

Tiền gửi Mikheevskoye được đưa vào danh sách 50 mỏ đồng lớn nhất thế giới. Đặc điểm chính của nó là hàm lượng kim loại trong quặng được khai thác thấp, nhưng lại có trữ lượng đáng kể. Dự kiến ​​hàng năm sẽ khai thác hơn 18 tấn quặng từ mỏ này, và theo thời gian sẽ tăng khối lượng khai thác lên nhiều lần.

Một số tiền khổng lồ đã được đầu tư vào dự án này, lên tới 25 tỷ rúp. Việc khai trương doanh nghiệp này đã góp phần tạo ra bảy trăm việc làm mới. Nhân viên của Mikheevsky GOK bao gồm các nhà luyện kim-cô đặc, cũng như các thợ mỏ. Cư dân của các vùng lãnh thổ lân cận làm việc ở đây. Tổng cộng, số lượng nhân viên của công ty khoảng một nghìn người.

Ban quản lý có kế hoạch trang bị 100% nước tuần hoàn cho xí nghiệp, nơi sẽ đóng cửa. Các thiết bị đặt tại doanh nghiệp và tất cả các hệ thống của doanh nghiệp sẽ được trang bị công nghệ mới nhất. Hệ thống hút bụi và khử bụi sẽ được lắp đặt tại đây, điều này sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho những công việc khó khăn nhất của các nhân viên Mikheevsky GOK.

Quặng đồng phổ biến nhất trên hành tinh của chúng ta là bornite. Nhưng bên cạnh đó, đồng cũng được khai thác từ các loại quặng khác, điều này chúng ta sẽ thảo luận trong khuôn khổ bài viết này.

1

Bởi loại quặng này có nghĩa là sự tích tụ các khoáng chất trong đó có đồng với số lượng được coi là phù hợp để chế biến nó cho các mục đích công nghiệp. Chỉ số được chấp nhận chung về tính hợp lý của việc phát triển tiền gửi được coi là tình hình khi đồng tích lũy trong đó ít nhất là 0,5-1%.

Đồng thời, khoảng 90% trữ lượng kim loại này trên trái đất được tìm thấy trong quặng không chỉ chứa đồng, mà còn chứa các kim loại khác (ví dụ, niken).

Khai thác đồng quy mô lớn ở Nga được thực hiện ở Đông Siberia, Ural và bán đảo Kola. Các mỏ kim loại này lớn nhất có mặt ở Chile (theo các chuyên gia - khoảng 190 triệu tấn). Các quốc gia khác tham gia vào việc phát triển các loại quặng này bao gồm Mỹ, Zambia, Kazakhstan, Ba Lan, Canada, Zaire, Armenia, Congo, Peru, Uzbekistan. Tổng cộng, tổng trữ lượng đồng của hành tinh trong các mỏ đã được thăm dò là khoảng 680 triệu tấn.

Tất cả các mỏ đồng thường được chia thành sáu nhóm di truyền và chín loại địa chất công nghiệp:

• nhóm địa tầng (đá phiến đồng và đá sa thạch);
• pyrit (đồng bản địa, dạng mạch và đồng-pyrit);
• thủy nhiệt (quặng đồng porphyr);
• magma (quặng đồng-niken);
• skarn;
• cacbonat (sắt-đồng và loại cacbonatit).

Ở nước ta, việc khai thác đồng chủ yếu được thực hiện trên đá phiến sét và sa thạch cốc, từ quặng đồng pyrit, đồng-niken và đồng-porphyr.

2

Trong tự nhiên, đồng hiếm khi được tìm thấy ở dạng nguyên bản của nó. Thông thường, nó "ẩn" trong các hợp chất khác nhau. Nổi tiếng nhất trong số đó là:

3

Các khoáng chất đồng khác ít phổ biến hơn nhiều, trong số đó là những loại sau:

4

Kim loại này, có đặc tính (ví dụ, cao) dẫn đến nhu cầu rộng rãi của nó) được lấy từ các khoáng chất và quặng được chúng tôi mô tả theo ba cách - luyện kim, luyện kim và điện phân. Phổ biến nhất là công nghệ luyện kim, sử dụng khoáng chất chalcopyrit làm nguyên liệu. Sơ đồ chung của quá trình luyện kim bao gồm một số hoạt động. Đầu tiên trong số này là làm giàu quặng đồng bằng cách nung hoặc tuyển nổi oxy hóa.

Phương pháp tuyển nổi dựa trên sự khác biệt giữa đá thải có thể thấm ướt và các hạt chứa đồng. Do đó, một số nguyên tố khoáng dính (có chọn lọc) vào các bọt khí và được chúng vận chuyển lên bề mặt. Một công nghệ đơn giản như vậy có thể tạo ra một dạng cô đặc dạng bột, trong đó hàm lượng đồng thay đổi từ 10 đến 35 phần trăm.

Phương pháp rang oxy hóa (đừng nhầm lẫn với) thường được sử dụng hơn khi nguyên liệu thô ban đầu chứa lưu huỳnh với số lượng lớn. Trong trường hợp này, quặng được nung ở nhiệt độ 700-800 độ, dẫn đến quá trình oxy hóa các sulfua và làm giảm hàm lượng lưu huỳnh 2 lần. Sau đó, nấu chảy được thực hiện cho mờ (một hợp kim với sắt và đồng sunfua thu được trong lò âm vang hoặc lò nung trục) ở nhiệt độ 1450 độ.

Đồng mờ, thu được sau tất cả các hoạt động này, được thổi trong các bộ chuyển đổi ngang mà không cần cung cấp thêm nhiên liệu (các phản ứng hóa học cung cấp nhiệt cần thiết cho quá trình) với thổi phụ để oxy hóa sắt và sunfua. Lưu huỳnh tạo thành được chuyển thành SO2 và oxit thành xỉ.

Kết quả là, cái gọi là đồng đen ra khỏi bộ chuyển đổi, trong đó hàm lượng kim loại xấp xỉ 91%. Sau đó, nó được làm sạch bằng cách sử dụng tinh chế lửa (loại bỏ các tạp chất không cần thiết) và dung dịch axit hóa vitriol (đồng). Làm sạch như vậy được gọi là điện phân, sau đó hàm lượng đồng đạt 99,9%.

Với phương pháp luyện kim thủy luyện, sản xuất đồng thu được bằng cách rửa kim loại bằng axit sunfuric (một dung dịch rất yếu) và tách đồng và các kim loại quý khác ra khỏi dung dịch thu được. Kỹ thuật này được khuyến khích để làm việc với các loại quặng cấp thấp.

Quặng đồng là một hợp chất của các khoáng chất, trong đó đồng có ở nồng độ đủ để chế biến tiếp và sử dụng cho các mục đích công nghiệp. Trong sản xuất, nên sử dụng quặng đã làm giàu có hàm lượng kim loại ít nhất 0,5-1%.

Đồng- một phần tử nhựa có màu vàng hồng. Để ngoài không khí, kim loại ngay lập tức được bao phủ bởi một lớp màng oxi, tạo cho nó một màu vàng đỏ đặc trưng.

Tính chất đặc trưng: chống ăn mòn, dẫn nhiệt và điện cao.

Đồng thời, yếu tố được đặc trưng bởi đặc tính kháng khuẩn, tiêu diệt vi rút cúm và tụ cầu.

Trong khu liên hợp công nghiệp, đồng thường được sử dụng nhiều nhất trong hợp kim với các thành phần khác: niken, kẽm, thiếc, vàng, v.v.

Do điện trở suất thấp, đồng được sử dụng tích cực trong lĩnh vực điện để sản xuất dây và cáp điện. Khả năng dẫn nhiệt tốt cho phép sử dụng kim loại này trong việc làm mát bộ tản nhiệt và máy điều hòa không khí.

Các ngành công nghiệp sau đây không thể làm được nếu không có đồng:

• cơ khí chế tạo (bộ điều chỉnh cửa sổ, ổ trục);
• đóng tàu (mạ vỏ tàu và kết cấu);
• xây dựng (đường ống, vật liệu lợp và ốp, thiết bị ống nước, v.v.).

Đối với ngành công nghiệp trang sức, hợp kim với vàng có liên quan, giúp tăng độ bền cơ học và khả năng chống mài mòn.

Các chuyên gia dự đoán việc sử dụng quy mô lớn kim loại làm bề mặt kháng khuẩn trong các cơ sở y tế (lan can, cửa ra vào, tay nắm, tay vịn, v.v.).

Hấp dẫn! Tượng Nữ thần Tự do nổi tiếng được làm bằng đồng. Phải mất khoảng 80 tấn vật liệu để xây dựng nó. Và ở Nepal, kim loại này được coi là linh thiêng.

Tượng nữ thần tự do

Nhóm quặng đồng

Tất cả các loại quặng đồng thường được chia thành chín loại địa chất công nghiệp, lần lượt được chia thành sáu nhóm theo nguồn gốc của chúng:

Nhóm địa hình

Nhóm này bao gồm đá phiến đồng và đá sa thạch. Những vật liệu này được thể hiện bằng lượng tiền gửi lớn. Các tính năng đặc trưng của chúng là: hình dạng vỉa đơn giản, sự phân bố đồng đều của các thành phần hữu ích, bề mặt bằng phẳng, cho phép sử dụng các phương pháp khai thác lộ thiên.

nhóm pyrit

Điều này bao gồm đồng bản địa, mạch và các hợp chất đồng-pyrit. Kim loại bản địa được tìm thấy nhiều nhất trong các vùng ôxy hóa của các mỏ đồng sunfua cùng với các khoáng chất ôxy hóa khác.

Các kim loại đồng-pyrit khác nhau về hình dạng và kích thước. Khoáng sản chính trong quặng là pyrit, chalcopyrit và sphalerit cũng có mặt.

Quặng có mạch được đặc trưng bởi cấu trúc mạch nhỏ với các tạp chất. Những loại quặng như vậy, theo quy luật, thường xảy ra khi tiếp xúc với các loài thủy sản.

Đồng Porphyry (thủy nhiệt)

Những mỏ này, cùng với đồng và molypden, chứa vàng, bạc, selen và các nguyên tố hữu ích khác, mức độ hiện diện của chúng cao hơn nhiều so với tiêu chuẩn.

Đồng niken

Các trầm tích được trình bày ở dạng hồ chứa, dạng thấu kính, không đều và dạng mạch. Kim loại có kết cấu khối lớn xen kẽ với coban, platinoit, vàng, v.v.

Quặng Skarn

Quặng Skarn là mỏ địa phương trong đá vôi và đá lục nguyên sinh calc. Chúng có đặc điểm là kích thước nhỏ và hình thái phức tạp. Nồng độ đồng cao, nhưng không đồng đều - lên đến 3%.

Cacbonat

Nhóm này bao gồm quặng sắt-đồng và cacbonatit. Loại đồng này được phát hiện cho đến nay là tiền gửi duy nhất ở Nam Phi. Mỏ phức tạp này thuộc khối đá kiềm.

Đồng thu được từ quặng nào?

Hấp dẫn! Đồng rất hiếm khi được tìm thấy trong tự nhiên ở dạng cốm. Cho đến nay, phát hiện lớn nhất như vậy được coi là một quả hạch tìm thấy ở Bắc Mỹ, Hoa Kỳ với trọng lượng 420 tấn.

Có gần 250 loại đồng, nhưng chỉ 20 trong số chúng được sử dụng trong công nghiệp. Điểm chung nhất trong số đó:

Khalkozin

Hợp chất khoáng chứa lưu huỳnh (20%) và đồng (80%). Nó được gọi là "ánh đồng" vì ánh kim loại đặc trưng của nó. Quặng có cấu trúc đặc hoặc dạng hạt, có màu đen hoặc xám.

Chalcopyrit

Kim loại này có nguồn gốc thủy nhiệt, được tìm thấy trong skarns và greisens. Thông thường nó được bao gồm trong thành phần của quặng đa kim cùng với galenit và sphalerit.

bornite

Một khoáng chất tự nhiên thuộc lớp sunfua, một trong những nguyên tố chính của quặng đồng. Nó có một màu xanh tím đặc trưng. Chứa đồng (63,33%), sắt (11,12%), lưu huỳnh (25,55%) và các tạp chất bạc. Nó xảy ra ở dạng các khối hạt mịn dày đặc.

Phương pháp chiết xuất quặng đồng

Tùy thuộc vào độ sâu của mỏ, các phương pháp khai thác kim loại mở và đóng được sử dụng.

Trong phát triển khép kín (dưới lòng đất), các mỏ được xây dựng với chiều dài vài km. Các mỏ được trang bị thang máy để di chuyển công nhân và thiết bị, cũng như vận chuyển khoáng sản lên bề mặt.

Dưới mặt đất, đá được nghiền bằng thiết bị khoan đặc biệt có gai. Sau đó, với sự hỗ trợ của xô, quặng được lấy và tải.

Phương pháp mở phù hợp khi các mỏ ở độ sâu lên đến 400-500 mét. Đầu tiên, lớp đá thải bên trên được loại bỏ, sau đó quặng đồng được loại bỏ. Để dễ lấy đá cứng, trước tiên nó được phá hủy bằng thiết bị nổ.

Khai thác quặng đồng lộ thiên

Có hai phương pháp sản xuất đồng chính:

• luyện kim;
• thủy luyện kim.

Phương pháp đầu tiên liên quan đến việc luyện kim loại bằng lửa và cho phép bạn xử lý bất kỳ nguyên liệu thô nào với việc chiết xuất tất cả các nguyên tố hữu ích. Sử dụng công nghệ này, có thể thu được đồng ngay cả từ đá nghèo, trong đó hàm lượng kim loại dưới 0,5%. Theo quy định, phương pháp thứ hai chỉ được sử dụng để chế biến quặng ôxy hóa hoặc quặng nguyên sinh có hàm lượng đồng nghèo.

Khai thác quặng đồng trên thế giới

Các mỏ đồng không tập trung ở một số khu vực địa lý nhất định, mà được tìm thấy ở các quốc gia khác nhau. Ở Mỹ, ở các bang Nevada và Arizona, các mỏ chalcosine đang được phát triển. Các mỏ đồng oxit, cuprite, rất phổ biến ở Cuba. Clorua đồng được khai thác ở Peru.

Hầu như không có nguồn quặng làm giàu nào còn sót lại trên thế giới, đồng đã được khai thác trong vài trăm năm, vì vậy tất cả các mỏ giàu có đã được phát triển từ lâu. Trong công nghiệp, các khoáng chất cấp thấp (lên đến 0,5% đồng) phải được sử dụng.

Hấp dẫn! Về sản lượng thế giới, đồng đứng thứ ba sau sắt và nhôm.

Các quốc gia dẫn đầu về trữ lượng và sản xuất quặng đồng

Danh sách các quốc gia giàu quặng đồng bao gồm: Chile, Mỹ, Trung Quốc, Kazakhstan, Ba Lan, Indonesia, Zambia. Tỷ trọng của Liên bang Nga trong sản xuất quặng thế giới là 9% (đứng thứ ba sau Chile và Mỹ). Về trữ lượng khoáng sản, Chile dẫn đầu với 33% lượng đồng của thế giới.

Các mỏ lớn nhất là:

• Mỏ Chuquicamata (Chile). Quá trình phát triển đã diễn ra trong hơn 100 năm, trong thời kỳ này 26 triệu tấn kim loại đã được phát triển;

• Mỏ Escondida (Chile). Việc khai thác đã được thực hiện từ năm 1990;

• Mỏ Grasberg (Indonesia).

Gần đây, các mỏ lớn đã được phát hiện ở Peru (Antamina), Brazil (Salobu), Kazakhstan (Nurkazgan).

Các chuyên gia cho rằng khối lượng đồng có giá trị kinh tế là hơn 400 triệu tấn. trên toàn thế giới.

Khai thác quặng đồng ở Nga

Cấu trúc của cơ sở nguyên liệu đồng ở Nga có sự khác biệt đáng kể so với thị trường thế giới. Thị phần chính trong đó rơi vào các mỏ đồng-niken sulfua (40%) và pyrit (19%). Trong khi ở các nước khác, các mỏ đồng porphyr và các loại đá có hình cốc chiếm ưu thế.

Tiền gửi quặng đồng ở Nga

Khi trả lời câu hỏi về nơi khai thác quặng đồng ở Nga, Okrug tự trị Taimyr nên được chọn ra trước. Hơn 60% tổng số mỏ quặng đồng ở Nga tập trung ở các mỏ Oktyabrsky, Tapakhninsky và Norilsk. Khoảng một phần ba khoáng sản được khai thác ở vùng quặng đồng Ural.

Tại vùng Chita, một mỏ Udokan lớn đã được phát hiện, mỏ này vẫn chưa được phát triển do cơ sở hạ tầng giao thông chưa phát triển. Theo dữ liệu của các chuyên gia, các mỏ khai thác ở Liên bang Nga sẽ tồn tại không quá 30 năm.

Ở nồng độ nhỏ có thể có:

• niken;
• vàng;
• bạch kim;
• bạc.

Các mỏ quặng trên khắp thế giới có gần như nhau tập hợp các nguyên tố hóa học trong thành phần của quặng, chỉ khác nhau về tỷ lệ phần trăm của chúng. Để thu được kim loại nguyên chất, người ta sử dụng nhiều phương pháp công nghiệp khác nhau. Hầu hết 90% doanh nghiệp luyện kim đều sử dụng chung một phương pháp sản xuất đồng nguyên chất - luyện kim.

Sơ đồ của quá trình này cũng giúp có thể thu được kim loại từ các nguyên liệu thô thứ cấp, đây là một điểm cộng đáng kể cho ngành công nghiệp. Vì các khoản tiền gửi này thuộc nhóm các loại tiền gửi không tái tạo nên trữ lượng giảm hàng năm, quặng trở nên nghèo hơn và việc khai thác và sản xuất chúng trở nên đắt đỏ. Điều này cuối cùng ảnh hưởng đến giá kim loại trên thị trường quốc tế. Ngoài phương pháp luyện kim, còn có các cách khác:

• luyện kim thủy lực;
• phương pháp luyện lửa.

Các giai đoạn sản xuất đồng luyện kim

Công nghiệp sản xuất đồng bằng phương pháp nung kim loại có những ưu điểm hơn so với các phương pháp khác:

• công nghệ này mang lại năng suất cao - với sự trợ giúp của nó, có thể thu được kim loại từ các loại đá có hàm lượng đồng thậm chí còn thấp hơn 0,5%;
• cho phép bạn xử lý hiệu quả các nguyên liệu thô thứ cấp;
• cơ giới hoá, tự động hoá các khâu đều đạt mức độ cao;
• khi sử dụng nó, lượng phát thải các chất độc hại vào khí quyển được giảm thiểu đáng kể;
• phương pháp tiết kiệm và hiệu quả.

Làm giàu

Chương trình thụ hưởng quặng

Ở giai đoạn đầu tiên của quá trình sản xuất, cần chuẩn bị quặng, được đưa đến các nhà máy chế biến trực tiếp từ mỏ đá hoặc mỏ. Thường thì có những tảng đá lớn trước tiên phải được đập nhỏ.

Điều này xảy ra trong các đơn vị nghiền lớn. Sau khi nghiền nát, thu được một khối lượng đồng nhất, có phần nhỏ đến 150 mm. Công nghệ tiền làm giàu:

• nguyên liệu thô được đổ vào một thùng lớn và chứa đầy nước;
• oxy sau đó được thêm vào dưới áp suất để tạo thành bọt;
• các hạt kim loại bám vào các bong bóng và nổi lên phía trên, và đá thải lắng xuống ở phía dưới;
• xa hơn nữa, tinh quặng đồng được gửi đi rang.

Đốt cháy

Công đoạn này nhằm mục đích giảm hàm lượng lưu huỳnh càng nhiều càng tốt. Khối lượng quặng được đặt trong một lò nung, ở đó nhiệt độ được đặt là 700–800 o C. Kết quả của việc tiếp xúc với nhiệt, hàm lượng lưu huỳnh giảm đi một nửa. Lưu huỳnh bị oxy hóa và bay hơi, và một phần tạp chất (sắt và các kim loại khác) chuyển sang trạng thái dễ xỉ, điều này sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình nấu chảy tiếp theo.

Giai đoạn này có thể được bỏ qua nếu đá giàu và chứa 25-35% đồng sau khi làm giàu, nó chỉ được sử dụng cho quặng nghèo.

Tan chảy trên mờ

Công nghệ nấu chảy mờ giúp có thể thu được đồng dạng vỉ, khác nhau về cấp độ: từ MCh1 - loại tinh khiết nhất đến MCh6 (chứa tới 96% kim loại nguyên chất). Trong quá trình nấu chảy, nguyên liệu được ngâm trong một lò nung đặc biệt, nhiệt độ tăng lên đến 1450 o C.

Sau khi làm tan chảy khối lượng, nó được thổi bằng khí oxy nén trong các bộ chuyển đổi. Chúng có một góc nhìn ngang, và thổi được thực hiện qua một lỗ bên. Kết quả của quá trình thổi, sắt và sunfua lưu huỳnh bị oxy hóa và chuyển thành xỉ. Nhiệt trong bộ chuyển đổi được hình thành do dòng chảy của khối nóng, nó không nóng lên bổ sung. Nhiệt độ là 1300 o C.

Ở đầu ra của bộ chuyển đổi, thu được một chế phẩm dự thảo, chứa tới 0,04% sắt và 0,1% lưu huỳnh, cũng như lên đến 0,5% các kim loại khác:

• thiếc;
• antimon;
• vàng;
• niken;
• bạc.

Kim loại thô như vậy được đúc thành thỏi nặng tới 1200 kg. Đây là cái gọi là đồng cực dương. Nhiều nhà sản xuất dừng lại ở giai đoạn này và bán những thỏi như vậy. Nhưng do việc sản xuất đồng thường đi kèm với việc khai thác các kim loại quý có trong quặng, nên các nhà máy chế biến sử dụng công nghệ tinh chế hợp kim thô. Đồng thời, các kim loại khác được tách ra và bảo toàn.

Tinh chế với đồng catốt

Công nghệ để thu được đồng tinh luyện khá đơn giản. Nguyên tắc của nó thậm chí còn được sử dụng để làm sạch đồng xu khỏi oxit ở nhà. Sơ đồ sản xuất trông như thế này:

• một thỏi thô được đặt trong bể có chất điện phân;
• như một chất điện phân, một dung dịch có nội dung sau được sử dụng:
  • đồng sunfat - lên đến 200 g / l;
  • axit sulfuric - 135–200 g / l;
  • phụ gia dạng keo (thiourea, keo dán gỗ) - lên đến 60 g / l;
  • nước.
• nhiệt độ điện phân phải lên đến 55 ° C;
• các tấm đồng catốt được đặt trong bồn tắm - các tấm mỏng bằng kim loại nguyên chất;
• điện được kết nối. Lúc này xảy ra hiện tượng điện hoá kim loại hoà tan. Các hạt đồng tập trung trên tấm catốt, trong khi các tạp chất khác lắng xuống đáy và được gọi là bùn.

Để quá trình thu nhận đồng tinh luyện diễn ra nhanh hơn, thỏi cực dương không được quá 360 kg.

Toàn bộ quá trình điện phân mất 20–28 ngày. Trong giai đoạn này, đồng catốt được loại bỏ tối đa 3-4 lần. Trọng lượng của các tấm thu được lên đến 150 kg.

Cách thực hiện: khai thác đồng

Trong quá trình tinh chế, các sợi đuôi gai có thể hình thành trên cực âm đồng - các chất phát triển rút ngắn khoảng cách đến cực dương. Kết quả là tốc độ và hiệu suất của phản ứng bị giảm. Do đó, khi các đuôi gai xảy ra, chúng ngay lập tức bị loại bỏ.

Công nghệ luyện kim thủy lực sản xuất đồng

Phương pháp này không được sử dụng rộng rãi, bởi vì, trong trường hợp này, các kim loại quý chứa trong quặng đồng có thể bị mất.

Việc sử dụng nó là hợp lý khi đá nghèo - nó chứa ít hơn 0,3% kim loại đỏ.

Làm thế nào để lấy đồng bằng phương pháp luyện kim thuỷ luyện?

Đầu tiên, đá được nghiền thành một phần nhỏ. Sau đó, nó được đặt trong một chế phẩm kiềm. Thông thường, dung dịch axit sunfuric hoặc amoniac được sử dụng. Trong quá trình phản ứng, đồng bị chuyển vị trí bởi sắt.

Xi măng đồng với sắt

Các dung dịch muối đồng còn lại sau khi rửa trôi được xử lý thêm - xi măng:

• dây sắt, tấm hoặc các phế liệu khác được cho vào dung dịch;
• trong một phản ứng hóa học, sắt thay thế đồng;
• kết quả là kim loại được giải phóng dưới dạng bột mịn, trong đó hàm lượng đồng đạt 70%. Quá trình tinh chế tiếp theo diễn ra bằng cách điện phân sử dụng một tấm catốt.

Công nghệ luyện cháy đồng vỉ

Phương pháp thu được đồng nguyên chất này được sử dụng khi nguyên liệu thô là đồng phế liệu.

Quá trình này diễn ra trong các lò âm vang đặc biệt, được đốt bằng than hoặc dầu. Khối lượng nóng chảy lấp đầy bồn tắm, không khí được thổi qua các ống sắt:

• đường kính ống - lên đến 19 mm;
• áp suất không khí - lên đến 2,5 atm;
• công suất lò - lên đến 250 kg.

Trong quá trình luyện, đồng nguyên liệu bị oxi hóa, lưu huỳnh cháy hết, sau đó là kim loại. Oxit không tan trong đồng lỏng mà nổi lên bề mặt. Để loại bỏ chúng, người ta sử dụng thạch anh, được đặt trong bồn tắm trước khi quá trình tinh luyện bắt đầu và được đặt dọc theo các bức tường.

Nếu niken, asen hoặc antimon có trong kim loại phế liệu, thì công nghệ sẽ trở nên phức tạp hơn. Tỷ lệ niken trong đồng tinh luyện chỉ có thể giảm xuống 0,35%. Nhưng nếu các thành phần khác (asen và antimon) có mặt, thì niken "mica" được hình thành, hòa tan trong đồng, và nó không thể bị loại bỏ.

Video: Quặng đồng của Ural

Khai thác đồng có liên quan chặt chẽ đến công nghệ khai thác kim loại từ quặng và được thực hiện theo những cách hiệu quả về chi phí, có tính đến các chi tiết cụ thể của khoản tiền gửi.

Công nghệ sản xuất các sản phẩm bằng đồng.

Cơ sở khoáng sản để khai thác kim loại

Nguyên liệu để khai thác quặng đồng là các khoáng chất tạo thành tự nhiên, trong đó thành phần kim loại được chứa ở một lượng cần thiết để phát triển công nghiệp có lợi về kinh tế.

Nguyên liệu để khai thác quặng đồng.

Trầm tích quặng được thể hiện bằng các hợp chất silicat, cacbonat, sunfat, các ôxít được hình thành trong vùng ôxy hóa.

Trong số các loại khoáng sản đã được thăm dò để phát triển công nghiệp có:

• chalcopyrit;
• chalcosine;
• bornite;
• cuprite;
• đồng bản địa;
• viêm xương;
• azurit;
• cubanite;
• malachite;
• amiăng trắng.

Trong quặng, nồng độ kim loại là 0,3–5%, và trong khoáng sản, chỉ số nồng độ là 22–100% (kim loại bản địa). Các mỏ đồng có mối quan hệ di truyền với các thành phần có giá trị khác được khai thác như các nguyên tố hóa học bổ sung cho quá trình chính.

Các thành phần liên kết bao gồm:

• platanoids;
• bạc;
• vàng;
• kể lể;
• gali;
• molypden;
• bitmut;
• niken;
• titan;
• kẽm.

Quặng để chiết xuất đồng có chứa asen, antimon, ít thường là thủy ngân. Tùy thuộc vào loại nguyên tố hóa học liên kết, các loại trầm tích được phân biệt, trong đó các loại trầm tích chính là:

• đồng niken;
• đồng pyrit;
• đá sa thạch đồng và đá phiến sét;
• đồng porphyr.

Trầm tích skarn của kim loại và thạch anh-sunfua có tầm quan trọng thấp hơn. Trong tương lai, các nốt ferromangan nằm trong lớp trầm tích dưới đáy Đại dương Thế giới được coi là nguyên liệu thô cho công nghiệp sản xuất kim loại.

Phương pháp khai thác

Đồng được khai thác như thế nào trong các mỏ quặng? Nồng độ kim loại thấp trong đá cung cấp cho quá trình xử lý một lượng lớn vật liệu. Để thu được một đơn vị khối lượng kim loại cần luyện 200 đơn vị quặng.

Đồng, chủ yếu được khai thác trong mỏ lộ thiên, nằm ở độ sâu lên đến 1000 m. Độ sâu của mỏ lộ thiên lên tới 150–300 m và trong một số trường hợp lên đến 600 m. Tiền gửi ở độ sâu lên đến đến 1000 m được khai thác dưới lòng đất.

Chế biến quặng để tìm đồng.

Các tiêu chuẩn nhất định quy định tính hiệu quả của việc phát triển sâu hơn để khai thác nguyên liệu thô quặng. Điều này là do công nghệ khai thác, chi phí bổ sung và giảm năng suất thiết bị làm tăng chi phí nguyên vật liệu.

Vì vậy, phương pháp mở được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp luyện kim có đặc điểm là tổn thất không đáng kể trong quá trình phát triển. Mặc dù cũng có những bất lợi liên quan đến việc lưu trữ đá thải.

Ví dụ, vào năm 2013, một trận lở đất đã xảy ra tại mỏ Kennecott Utah Copper Bingham Canyon ở Hoa Kỳ. Độ sâu của mỏ đá Bingham Canyon là khoảng 1 km, và đường kính khoảng 4 km. Quặng đã được khai thác ở đây trong 150 năm.

Việc vận chuyển nguyên liệu đến nơi chế biến được thực hiện bằng xe có tải trọng 231 tấn, các công nhân khai thác đã được cảnh báo về hiện tượng nguy hiểm và sẵn sàng cho diễn biến của sự cố. Bức tường của mỏ đá di chuyển với tốc độ vài inch mỗi ngày, và những nỗ lực nhằm gia cố nó không mang lại kết quả như mong muốn.

Điều kiện khai thác nguyên liệu thô cần sử dụng công nghệ phát triển tuần tự bằng cách sử dụng:

• thiết bị tự hành;
• tiến hành công việc trong quá trình khai thác nguyên liệu thô;
• đánh dấu bằng vật liệu đặc biệt của không gian khai thác cho mục đích an toàn của sự phát triển hơn nữa.

Mỗi quy trình công nghệ giúp giảm tổn thất trong quá trình khai thác mỏ, cải thiện hiệu suất sản xuất quặng.

Khi tuyển quặng theo từng lớp đảm bảo sử dụng hết trữ lượng. Trong điều kiện của các mỏ đá sâu, công nghệ dòng chảy tuần hoàn được sử dụng, có tính đến các đặc thù của sự xuất hiện quặng.

Công nghệ khai thác kim loại

Để tách đá không chứa thành phần có giá trị, phương pháp tuyển nổi được sử dụng. Chỉ một lượng nhỏ nguyên liệu thô có chứa đồng ở nồng độ cao mới được nấu chảy trực tiếp. Luyện kim loại bao gồm một quá trình phức tạp, bao gồm các hoạt động sau:

• đốt cháy;
• cầu chì;
• chuyển đổi;
• cháy và tinh luyện điện phân.

Sự nóng chảy của nguyên liệu.

Trong quá trình rang nguyên liệu thô, các sulfua và tạp chất có trong nó chuyển thành oxit (pyrit biến thành oxit sắt). Các khí thoát ra trong quá trình rang có chứa oxit lưu huỳnh và được sử dụng để sản xuất axit.

Các oxit kim loại, được hình thành do ảnh hưởng của độ dốc nhiệt độ lên đá, được tách ra dưới dạng xỉ trong quá trình nung. Sản phẩm lỏng thu được bằng cách nấu chảy lại được chuyển đổi.

Các thành phần có giá trị được chiết xuất từ ​​đồng vỉ và các tạp chất có hại được loại bỏ bằng phương pháp luyện lửa và các kim loại khác bằng cách bão hòa hỗn hợp lỏng với oxy, sau đó đổ vào khuôn. Các vật đúc được sử dụng làm cực dương cho quá trình điện phân luyện đồng.

Nguyên liệu thô, có chứa đồng và niken, được làm giàu theo sơ đồ tuyển nổi chọn lọc để thu được kim loại cô đặc. Quặng sắt-đồng bị tách từ tính.

Quặng cát kết và đá phiến sét, đá mạch và kim loại bản địa được xử lý để chiết xuất đồng cô đặc. Làm giàu được thực hiện theo phương pháp trọng trường.

Phương pháp tuyển nổi được sử dụng cho các loại quặng đã được trộn lẫn và oxy hóa, nhưng phương pháp hóa học và lọc vi khuẩn được sử dụng phổ biến hơn.

Việc làm giàu quặng có hàm lượng đồng thấp có thể được thực hiện bằng phương pháp luyện kim thủy luyện, bao gồm rửa trôi đồng bằng axit sunfuric. Từ dung dịch thu được là kết quả của quá trình này, đồng và các kim loại liên quan, bao gồm cả những kim loại quý, được phân lập.