Hvordan kobber utvinnes: metoder, historie og forekomster

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2024-01-07 21:01

Kobber i dag er et uvanlig etterspurt metall og er mye brukt både i hverdagen og i industrien. I naturen kan Cu finnes både i ren tilstand og i form av en malm. Det er flere måter å utvinne og skaffe kobber fra de opprinnelige bergartene. Imidlertid er de mye brukt i industrien. Hvordan kobber utvinnes vil bli diskutert i artikkelen.

Litt av historien

I hvilket område kobber i antikken begynte å bli utvunnet og brukt av mennesket for første gang, kunne arkeologer dessverre ikke finne ut av. Det er imidlertid sikkert kjent at det var dette metallet folk begynte å bearbeide og bruke i hverdagen den aller første.

Kobber har vært kjent for mennesket siden steinalderen. Noen klumper av dette metallet funnet av arkeologer har spor etter bearbeiding med steinøkser. Opprinnelig brukte folk kobber hovedsakelig som dekorasjoner. Samtidig brukte folk i eldgamle tider utelukkende nuggets av dette metallet som ble funnet av dem for fremstilling av slike produkter. Senere lærte folk å bearbeide ogkobberholdig malm.

Ideen om hvordan Cu utvinnes og behandles var kjent for mange folk i antikken. Mye bevis er funnet av arkeologer. Etter at mennesket lærte å lage legeringer av kobber og sink, begynte bronsealderen. Faktisk ble navnet "kobber" en gang laget av de gamle romerne. Slikt metall ble brakt til dette landet hovedsakelig fra øya Kypros. Det er derfor romerne k alte det aes cyprium.

Hvordan kobber ble utvunnet i gamle tider

Siden dette metallet en gang ble brukt veldig mye i menneskers liv, ble teknologiene for utvinning av det, selvfølgelig, utviklet ganske perfekt. Våre forfedre hentet kobber hovedsakelig fra malakittmalm. En blanding av slikt materiale og kull ble plassert i et jordkar og plassert i en grop. Deretter ble massen i gryten satt i brann. Det resulterende karbonmonoksid reduserte malakitt til kobber.

Asjer i naturen

Hvor kan man finne kobber i naturen i dag? For øyeblikket oppdages forekomster av dette populære metallet på alle jordens kontinenter. Samtidig anses Cu-reserver som praktisk t alt ubegrensede. Geologer i vår tid finner nye forekomster av rent kobber, samt malmer som inneholder det. For eksempel utgjorde verdensreservene av dette metallet i 1950 90 millioner tonn. I 1970 hadde dette tallet allerede økt til 250 millioner tonn, og i 1998 - opp til 340 millioner tonn. For øyeblikket antas det at kobberreservene på planeten er mer enn 2,3 milliarder tonn.

Forekomster og metoder for utvinning av rent kobber

Som allerede nevnt, brukte folk innfødt Cu i hverdagen. Selvfølgelig er det oppnåddså rent kobber i dag. Klumper av dette metallet dannes i jordskorpen som et resultat av eksogene og endogene prosesser. Den største kjente forekomsten av naturlig kobber på planeten er for tiden lokalisert i USA, i Lake Superior-regionen. I Russland forekommer innfødt kobber i Udokan-forekomsten, så vel som noen andre steder i Transbaikalia. I tillegg er svaret på spørsmålet om hvor kobber kan utvinnes i Russland i form av nuggets Ural-regionen.

I naturen dannes rent metall av denne varianten i sonen for oksidasjon av kobbersulfatavsetninger. Vanligvis inneholder kobberklumper i seg selv omtrent 90-99%. Resten står andre metaller for. I alle fall tjener to hovedteknologier som et svar på spørsmålet om hvordan innfødt kobber utvinnes. Slike forekomster, så vel som malm, er utviklet ved en lukket gruve eller dagbruddsmetode. I det første tilfellet brukes slike teknologiske prosesser som boring og brudd.

Kobberklumper kan veie mye. De største av dem ble en gang funnet på Lake Superior i USA. Vekten på disse nuggets var omtrent 500 tonn.

Hvor kobber utvinnes i Russland, fant vi ut. Dette er hovedsakelig Transbaikalia og Ural. I vårt land ble det selvfølgelig også funnet veldig store nuggets av dette metallet til forskjellige tider. For eksempel ble kobberstykker som veide opptil flere tonn ofte funnet i Midt-Ural. En av disse nuggets som veier 860 kg er nå oppbevart i St. Petersburg, i Museum of the Mining Institute.

Kobbermalm og deres forekomster

For øyeblikket anses å skaffe Cu som kostnadseffektivt og hensiktsmessig selv om det er inneholdt i berget minst 0,3%.

Oftest blir følgende bergarter utvunnet i naturen for å isolere kobber industrielt i naturen i dag:

• bornites Cu₅FeS_{4 - sulfidmalmer, ellers k alt kobberlilla eller spraglete pyritt og inneholder omtrent 63,3 % Cu;}

• chalcopyrite CuFeS_{2 - mineraler av hydrotermisk opprinnelse;}

• chalcosines Cu_{2S som inneholder mer enn 75 % kobber;}

• cuprites Cu_{2O, også ofte funnet i innfødte kobberforekomster;}

• malakitter, som er karbonholdige kobbergrønne.

Den største forekomsten av kobbermalm i Russland ligger i Norilsk. Også slike bergarter utvinnes i store mengder noen steder i Ural, i Transbaikalia, i Chukotka, i Tuva og på Kolahalvøya.

Hvordan kobbermalmforekomster utvikles

Ulike typer bergarter som inneholder Cu, så vel som nuggets, kan utvinnes på planeten ved å bruke to hovedteknologier:

• closed;
• åpen.

I det første tilfellet bygges det gruver ved forekomsten, hvis lengde kan nå flere kilometer. For å flytte arbeidere og utstyr er slike underjordiske tunneler utstyrt med heiser og jernbanespor. Steinknusing i gruver utføres vhaspesialboreutstyr med pigger. Innsamling av kobbermalm og lasting av den for sending til toppen utføres ved hjelp av bøtter.

Hvis forekomstene ikke befinner seg lenger enn 400-500 m fra jordoverflaten, utvinnes de med åpen metode. I dette tilfellet fjernes først det øvre berglaget fra feltet ved hjelp av eksplosive innretninger. Videre fjernes selve kobbermalmen gradvis.

Metoder for å hente metall fra steiner

Hvordan kobber utvinnes, eller rettere sagt, malmer som inneholder det, fant vi altså ut. Men hvordan mottar bedrifter selv Cu i etterkant?

Det er tre hovedmåter å utvinne kobber fra bergarter:

• elektrolytisk;
• pyrometallurgisk;
• hydrometallurgisk.

Pyrometallurgisk flotasjonsmetode

Denne teknologien brukes ofte til å isolere kobber fra bergarter som inneholder 1,5-2 % Cu. Slikt materiale er beriket ved flotasjonsmetoden. Samtidig:

• malm er forsiktig m alt til det fineste pulver;
• bland det resulterende materialet med vann;
• legg til spesielle flotasjonsreagenser, som er komplekse organiske stoffer, til massen.

Flotasjonsreagenser belegger små korn av forskjellige kobberforbindelser og gir dem ikke fuktighet.

Neste trinn:

• stoffer som danner skum tilsettes vannet;
• passer en sterk luftstrøm gjennom fjæringen.

Lette tørre partikler av kobberforbindelser som et resultat fester seg til luftbobler og flyter til toppen. Skummet som inneholder dem samles opp, presses ut av vann og tørkes grundig. Som et resultat oppnås et konsentrat, hvorfra rå Cu deretter isoleres.

Hvordan kobber utvinnes fra malm: nyttiggjøring ved steking

Flytemetoden brukes ganske ofte i industrien. Men noen ganger brukes også brenneteknologi for å berike kobbermalm. Denne teknikken brukes oftest for malmer som inneholder en stor mengde svovel. I dette tilfellet forvarmes materialet til en temperatur på 700-8000 °C. Som et resultat blir sulfider oksidert med en reduksjon i svovelinnholdet i bergarten.

På neste trinn smeltes malmen tilberedt på denne måten i sjaktovner ved en temperatur på 14 500 °C. Til syvende og sist, når du bruker denne teknologien, oppnås en matte - en legering av kobber og jern. Videre forbedres denne forbindelsen ved å blåse inn omformere. Som et resultat går jernoksid inn i slagg, og svovel til SO4.

Produksjon av rent kobber: elektrolyse

Ved bruk av flotasjons- og stekemetoder får man blisterkobber. Faktisk inneholder et slikt materiale omtrent 91% Cu. For å få renere kobber raffineres grovt kobber ytterligere.

I dette tilfellet støpes først tykke anodeplater av primær kobber. Neste:

• hent en løsning av kobbersulfat i badekaret;
• henger på badetanodeplater;
• tynne plater av rent kobber brukes som katoder.

Under elektrolysereaksjonen løses kobber på anodene og utfelles på katodene. Kobberioner beveger seg mot katoden, tar elektroner fra den og går over i Cu+2+2e-atomer?>Cu.

Urenheter i blisterkobber kan oppføre seg annerledes når de raffineres. Sink, kadmium, jern løses opp på anoden, men legger seg ikke på katoden. Faktum er at i rekken av elektrokjemisk spenning er de til venstre for kobber, det vil si at de har flere negative potensialer.

Kobbersulfat oppnås ved langsom oksidasjon av sulfidmalm med oksygen til kobbersulfat CuS + 2O₂ > CuSO_{4. S altet utvaskes deretter med vann.}

Hydrometallurgisk metode

I dette tilfellet brukes svovelsyre til å utvaske og anrike kobber. Som et resultat av reaksjonen ved bruk av denne teknologien oppnås en løsning mettet med Cu og andre metaller. Kobber blir deretter isolert fra det. Ved å bruke denne teknikken, i tillegg til blisterkobber, kan andre metaller, inkludert edle, oppnås. I alle fall brukes denne teknologien oftest for å trekke ut Cu fra bergarter som ikke er for rike på det (mindre enn 0,5%).

Kobber hjemme

Separasjon av dette metallet fra malm som er mettet med det er derfor relativt enkelt teknologisk. Noen er derfor interessert i hvordan man kan utvinne kobber hjemme. Få dette metallet fra malm, leire, etc. med egne hender, utentilgjengeligheten av spesialutstyr vil imidlertid være svært vanskelig.

Noen er for eksempel interessert i hvordan man kan trekke ut kobber fra leire med egne hender. Faktisk er det i naturen forekomster av dette materialet, som også er rikt på Cu. Imidlertid er det dessverre ingen kjente utprøvde teknologier for å skaffe kobber fra leire hjemme.

Med egne hender kan dette metallet hjemme prøves å isolere, kanskje bare fra kobbersulfat. For å gjøre dette må sistnevnte først oppløses i vann. Deretter trenger du bare å plassere en jerngjenstand i den resulterende blandingen. Etter en tid vil sistnevnte - som et resultat av substitusjonsreaksjonen - dekkes med et kobberbelegg, som så enkelt kan renses av.