Природные соединения с содержанием меди
Чистая медь, которую собой представляют ее самородки, представлена в природе в очень незначительных количествах. В основном медь в природе присутствует в виде различных соединений, наиболее распространенными из которых являются следующие.
- Борнит – минерал, получивший свое название в честь ученого из Чехии И. Борна. Это сульфидная руда, химический состав которой характеризует ее формула – Cu5FeS4. Борнит имеет и другие названия: пестрый колчедан, медный пурпур. В природе эта руда представлена в двух полиморфных видах: низкотемпературной тетрагонально-скаленоэдрической (температура меньше 228 градусов) и высокотемпературной кубически-гексаоктаэдрической (больше 228 градусов). Данный минерал может иметь различные виды и в зависимости от своего происхождения. Так, экзогенный борнит – это вторичный ранний сульфид, который очень неустойчив и легко разрушается при выветривании. Второй тип – эндогенный борнит – характеризуется непостоянством химического состава, в котором могут присутствовать халькозин, галенит, сфалерит, пирит и халькопирит. Теоретически минералы данных видов могут включать в свой состав от 25,5% серы, более 11,2% железа и свыше 63,3% меди, но на практике такое содержание этих элементов никогда не выдерживается.
- Халькопирит – минерал, химический состав которого характеризуется формулой CuFeS2. Халькопирит, имеющий гидротермальное происхождение, раньше называли медным колчеданом. Наряду со сфалеритом и галенитом он входит в категорию полиметаллических руд. Данный минерал, который, кроме меди, содержит в своем составе железо и серу, формируется в результате протекания метаморфических процессов и может присутствовать в двух типах медных руд: контактово-метасоматического вида (скарны) и горные метасоматические (грейзены).
- Халькозин – сульфидная руда, химический состав которой характеризуется формулой Cu2S. Такая руда содержит в своем составе значительное количество меди (79,8%) и серу (20,2%). Эту руду часто называют «медным блеском», что объясняется тем, что ее поверхность выглядит как отблескивающий металл, обладающий различными оттенками – от свинцово-серого до совершенно черного. В медесодержащих рудах халькозин выглядит как плотные или мелкозернистые включения.
Халькопирит
В природе встречаются и более редкие минералы, которые содержат в своем составе медь.
- Куприт (Cu2O), относящийся к минералам оксидной группы, часто можно встретить в местах, где есть малахит и самородная медь.
- Ковеллин – сульфидная порода, сформированная метасоматическим путем. Впервые этот минерал, содержание меди в котором составляет 66,5%, был обнаружен в начале позапрошлого столетия в окрестностях Везувия. Сейчас ковеллин активно добывают на месторождениях в таких странах, как США, Сербия, Италия, Чили.
- Малахит – минерал, хорошо известный всем как поделочный камень. Наверняка все видели изделия из этого красивейшего минерала на фото или даже являются их обладателями. Малахит, который в России очень популярен, – это углекислая медная зелень или дигидрококскарбонат меди, относящийся к категории полиметаллических медесодержащих руд. Найденный малахит свидетельствует о том, что рядом есть месторождения других минералов, содержащих медь. В нашей стране крупное месторождение этого минерала находится в районе Нижнего Тагила, раньше его добывали и на Урале, но сейчас его запасы там значительно истощены и не разрабатываются.
- Азурит – минерал, который из-за своего синего цвета также называют «медной лазурью». Он характеризуется твердостью 3,5–4 единицы, основные его месторождения разрабатываются в Марокко, Намибии, Конго, Англии, Австралии, Франции и Греции. Азурит часто сращивается с малахитом и залегает в тех местах, где поблизости расположены месторождения медесодержащих руд сульфидного типа.
Малахит
Применение алюминиевой руды
В основном до 60% рудного сырья используется для получения алюминия. Однако богатый состав позволяет извлекать из него, и другие химические элементы: титан, хром, ванадий и прочие цветные металлы, необходимые в первую очередь в качестве легирующих добавок для улучшения качеств стали.
Как вспоминалось выше технологическая цепочка получения алюминия обязательно проходит через стадию образования глинозема, который также используют в качестве флюсов в черной металлургии.
Богатый состав элементов в алюминиевой руде используется и для производства минеральной краски. Также способом плавки производится глиноземный цемент – быстро застывающая прочная масса.
Еще один материал, получаемый из бокситов – электрокорунд. Его получают путем плавления руды в электропечах. Это очень твердое вещество, уступающее только алмазу, что делает его востребованным в качестве абразива.
Также в процессе получения чистого металла образуются отходы – красный шлам. Из него извлекают элемент – скандий, который применяется в производстве алюминиево-скандиевых сплавов, востребованных в автомобильной промышленности, ракетостроении, выпуске электроприводов, и спортивного оборудования.
Распространение медных руд в мире
Производство меди Страны Латинской Америки имеют самые богатые месторождения меди во всем мире. В частности, Чили дает 40% мирового объема добычи красного металла.
Крупнейшие месторождения в Чили
Самое крупное месторождение Чили расположено вблизи города Ранкагуа. Здесь руду добывали еще индейцы, до прихода европейцев. Промышленная разработка ведется с конца XIX века. Характеристики месторождения Эль-Теньенте:
Ранкагуа Чили
- площадь – 3 800 га;
- количество работающих человек – 6000;
- минимальная заработная плата – 700 долларов в месяц;
- максимальная глубина шахты – 800 м;
- протяженность горных тоннелей – 2400 км;
- самый большой лифт шахты способен доставить до 350 рабочих за один подъем/спуск;
- содержание меди в руде – от 1 до 4% (такой показатель относит породу к разряду богатых);
- из шахты породу транспортируют поездом, длина рельсовой дороги – 10 км, за день совершается 15 «ходок»;
- с самой глубокой шахты породу вывозят большие грузовые машины: высотой 7 метров, шириной – 8 м;
Другие месторождения в Чили:
- Эль-Абра – добывается 150,4 тыс. тонн в год;
- Серро-Колорадо – 89,5 тыс. т;
- Лос-Пеламбрес – 268,4 тыс. т;
- Эскондида – 1,34 млн т.
Карьер «Эскондида»
Примечательно, что в Чили добыча меди осуществляется национализированными компаниями, то есть государственными.
Медный пояс в Африке
Африканские страны богаты медьсодержащими рудами. В центральной части континента залегает так называемый медный пояс. Он проходит через территорию двух государств:
- Замбии;
- Заира.
Протяженность «пояса» – 160 км, при ширине до 50 км.
Меденосный пояс центральной африки
В Африке руды богатые – содержание меди от 3,3 до 4%, большинство металла в соединениях:
- пиритах;
- халькопиритах;
- борнитов;
- халькозинов.
Месторождения меди в Замбии
Залегает медоносная порода в Африке на глубине до 60 м, что значительно упрощает ее добычу.
Крупнейшие месторождения меди:
- в Замбии: Чилилабомбве;
- Нкана;
- Нчанга;
- Муфулира;
- Рон-Антелоп;
в Заире:
Месторождения меди в Заире
- Камбове;
Руве;
Кипуши;
Мусоной;
Дикулуве;
Мусошн.
В последние годы, из-за нестабильной политической ситуации, в Африке значительно сократились объемы добычи меди – на 3,5%. Это повлияло на мировые цены – они начали стремительно расти.
В страны-лидеры по добыче медной руды в Африке входит и Демократическая Республика Конго, а также ЮАР. Эти два государства не находятся на территории «медного пояса», но дают значительные объемы добываемого металла.
Минеральные ресурсы Африки
Поскольку медьсодержащая порода залегает неглубоко – добыча осуществляется преимущественно карьерным способом. В Африке основная часть руды извлекается из земных недр вручную, здесь довольно небольшой процент механизации. В карьерах работают несовершеннолетние дети, труд очень тяжелый, условий никаких нет.
Именно поэтому здесь повышенный уровень травматизма и смертности. Примечательно, что и в Чили с добывающей компании снимается вся ответственность за жизнь шахтеров. Они подписывают договор, о том, что в шахту спускаются по собственной воле и «на свой страх и риск». Государство на это закрывает глаза. Тревогу бьет лишь международная организация по правам человека.
Страны лидеры по добыче алюминиевых руд
Основные месторождения алюминия сосредоточены в регионах с тропическим климатом, а большая часть 73% залежей приходятся на всего 5 стран: Гвинею, Бразилию, Ямайку, Австралию и Индию. Из них самые богатые запасы имеет Гвинея более 5 млрд. тонн (28%от мировой доли).
Если разделить запасы и объемы по добыче, то можно получить следующую картину:
- 1-е место – Африка (Гвинея).
- 2-е место – Америка.
- 3-е место – Азия.
- 4-е место – Австралия.
- 5-е – Европа.
Пятерка лидеров стран по добыче алюминиевой руды представлена в таблице
| Страна | Объемы добычи млн. тонн |
| Китай | 86,5 |
| Австралия | 81,7 |
| Бразилия | 30,7 |
| Гвинея | 19,7 |
| Индия | 14,9 |
Также к основным добытчикам алюминиевых руд относятся: Ямайка (9,7 млн. т.), Россия (6,6), Казахстан (4,2), Гайана (1,6).
Распространение медных руд в мире
Производство меди Страны Латинской Америки имеют самые богатые месторождения меди во всем мире. В частности, Чили дает 40% мирового объема добычи красного металла.
Крупнейшие месторождения в Чили
Самое крупное месторождение Чили расположено вблизи города Ранкагуа. Здесь руду добывали еще индейцы, до прихода европейцев. Промышленная разработка ведется с конца XIX века. Характеристики месторождения Эль-Теньенте:
Ранкагуа Чили
- площадь – 3 800 га;
- количество работающих человек – 6000;
- минимальная заработная плата – 700 долларов в месяц;
- максимальная глубина шахты – 800 м;
- протяженность горных тоннелей – 2400 км;
- самый большой лифт шахты способен доставить до 350 рабочих за один подъем/спуск;
- содержание меди в руде – от 1 до 4% (такой показатель относит породу к разряду богатых);
- из шахты породу транспортируют поездом, длина рельсовой дороги – 10 км, за день совершается 15 «ходок»;
- с самой глубокой шахты породу вывозят большие грузовые машины: высотой 7 метров, шириной – 8 м;
Другие месторождения в Чили:
- Эль-Абра – добывается 150,4 тыс. тонн в год;
- Серро-Колорадо – 89,5 тыс. т;
- Лос-Пеламбрес – 268,4 тыс. т;
- Эскондида – 1,34 млн т.
Карьер «Эскондида»
Примечательно, что в Чили добыча меди осуществляется национализированными компаниями, то есть государственными.
Как это делается: добыча меди
Медный пояс в Африке
Африканские страны богаты медьсодержащими рудами. В центральной части континента залегает так называемый медный пояс. Он проходит через территорию двух государств:
- Замбии;
- Заира.
Протяженность «пояса» – 160 км, при ширине до 50 км.
Меденосный пояс центральной африки
В Африке руды богатые – содержание меди от 3,3 до 4%, большинство металла в соединениях:
- пиритах;
- халькопиритах;
- борнитов;
- халькозинов.
Месторождения меди в Замбии
Залегает медоносная порода в Африке на глубине до 60 м, что значительно упрощает ее добычу.
Крупнейшие месторождения меди:
- в Замбии: Чилилабомбве;
- Нкана;
- Нчанга;
- Муфулира;
- Рон-Антелоп;
в Заире:
Месторождения меди в Заире
- Камбове;
Руве;
Кипуши;
Мусоной;
Дикулуве;
Мусошн.
В последние годы, из-за нестабильной политической ситуации, в Африке значительно сократились объемы добычи меди – на 3,5%. Это повлияло на мировые цены – они начали стремительно расти.
В страны-лидеры по добыче медной руды в Африке входит и Демократическая Республика Конго, а также ЮАР. Эти два государства не находятся на территории «медного пояса», но дают значительные объемы добываемого металла.
Минеральные ресурсы Африки
Поскольку медьсодержащая порода залегает неглубоко – добыча осуществляется преимущественно карьерным способом. В Африке основная часть руды извлекается из земных недр вручную, здесь довольно небольшой процент механизации. В карьерах работают несовершеннолетние дети, труд очень тяжелый, условий никаких нет.
Именно поэтому здесь повышенный уровень травматизма и смертности. Примечательно, что и в Чили с добывающей компании снимается вся ответственность за жизнь шахтеров. Они подписывают договор, о том, что в шахту спускаются по собственной воле и «на свой страх и риск». Государство на это закрывает глаза. Тревогу бьет лишь международная организация по правам человека.
Среднеуральский завод: характеристика.
Как упоминалось выше, Среднеуральский медный завод (СУМЗ) — один из главных центров выплавки меди в нашей стране. Располагается этот завод в городе Ревда, что в Свердловской области. СУМЗ относится к Уральской горно-металлургической компании, а также является членом промышленной палаты области.
Месторождения и добыча меди
Но прежде чем вы начнете добычу, субстрат нужно будет изучить более внимательно. С дальнейшими буровыми и звуковыми волнами, лучшие производственные площадки должны быть исследованы к следующему году. По словам фон дер Линдена, в строительстве шахты будет инвестировано 700 миллионов евро. Операционная компания надеется продвигать медь на сумму не менее 300 миллионов евро в год в течение 20 лет. Из черного щебня возникают блестящие металлические пластины. Медные листы с обеденным столом, каждый весом более 100 килограммов, в конечном итоге продаются в промышленность. Это гораздо более распространено в ювелирной обработке, чем медь. Часто вы думаете о магнитных браслетах из меди, которые должны иметь лечебный эффект. Однако многим известно, что медь также используется в качестве материала.
На СУМЗ медь выплавляют из первичного сырья, которое берется с Дегтярского месторождения.
Среднеуральский медеплавильный завод имеет большой цех по выплавке меди, фабрику по обогащению, а также цехи ксантогенатов и серной кислоты. Также завод имеет ряд вспомогательных предприятий, которые занимаются обслуживанием нужд медеплавильного предприятия.
Когда люди начали выигрывать медь?
Но в настоящее время медь выведена из затопления и используется в основном из-за ее красивого цвета для ювелирных изделий. Какие свойства делают материал подходящим сырьем для ювелирных изделий? История меди длительная, потому что с медью очень легко работать, людям очень нравится делать объекты из этого материала на ранней стадии. В дополнение к золоту, серебру и олову медь был первым металлом, который люди узнали и оценили. Медь находит дату еще тысячу лет назад. Это даже упоминалось как Медный век, когда меди использовались и обрабатывались чрезмерно. СУМЗ вырабатывает порядка ста тонн черновой меди ежегодно. Медные концентраты на этом заводе обрабатываются путем обжигания в печах «кипящего слоя», также применяется метод конвертирования и отражательной плавки огарка.
Продукция Серднеуральского завода поставляется на все крупные российские предприятия, работающие в металлургической, горно-обогатительной, химической отраслях и расположенные в разных регионах страны, а также за рубежом.
Почти все в то время состояло из меди. В то время были найдены твердыни медной добычи в Иордании и бывшей Римской империи, где ежегодно производилось до 000 тонн меди. Медь — это так называемый полудрагоценный металл, поэтому он не имеет ценности драгоценных металлов золота и серебра. Тем не менее, медь обладает очень хорошими свойствами, которые никоим образом не уступают серебрам и золотом. Поскольку медь всегда производилась в массовом производстве, ее репутация, конечно, не так хороша, как драгоценные металлы, которые нельзя выиграть так легко и в суровых количествах.
Экспортеры меди
Не всегда страна с самым большим объемом добычи металла возглавляет рейтинг по экспорту сырья. Картина на мировом рынке по продаже рафинированной меди несколько иная, чем по объемам добычи.
Страны лидеры по экспорту красного металла:
Экспорт рафинированной меди ведущими странами-экспортерами в 2007 г., тыс.т
- Чили – 2547 000 тонн в год;
- Россия – 633 000 т;
- Перу – 415 000 т;
- Казахстан – 354 000 т.
Не отстают и страны-лидеры по добыче в Африке:
- Замбия;
- Демократическая Республика Конго;
- Южно-Африканская Республика.
Главными импортерами медных продуктов являются страны Евросоюза, а также:
Объемы выплавки меди по регионам
- США;
- Япония;
- Тайвань;
- Китай;
- Корея;
- Турция.
Суммарный объем импорта составляет 5805,4 тыс. тон в год.
Китай закупает сырье, в основном, у Чили. Турция, США и Япония – в Африке, Корея – у Австралии.
Значение меди в мире
Особенности меди
Медь была одним из первых металлов, которые узнала и стала использовать человеческая цивилизация. Производство ее человек изобрел раньше, чем железо.
Медь – второй после алюминия наиболее потребляемый мировой экономикой цветной металл.
Название свое это металл получил от имени острова Кипр.
Из чего она состоит? В ее структуре множество кристаллов: никель, цинк, молибден, золото, кальций, серебро, свинец, железо, кобальт и многие другие.
А высокая электропроводность сделала ее особенно ценным электротехническим материалом, из которого изготавливают обмотки трансформаторов и генераторов, провода линий электропередачи, внутреннюю электропроводку.
Справка. Ранее на электропровод тратилось до половины всей произведенной в мире меди, то сегодня этим целям служит более доступный алюминий. А сама медь становится наиболее дефицитным цветным металлом.
Широко используются и сплавы меди – с цинком (латунь), с оловом или алюминием (бронза) и др.
Добыча
Медные руды добываются в 50 странах. Таб. 1. Крупнейшие производители в мире по итогам 2014-2015 гг.
| Страна | 2014 | 2015 | ||
| тысяч тонн | место | тысяч тонн | место | |
| Весь мир | 22 000 | 19021 | ||
| Чили | 5 750 | 1 | 5 764 | 1 |
| КНР | 1 694 | 2 | 1 659 | 2 |
| Перу | 1 339 | 3 | 1 654 | 3 |
| США | 1 391 | 4 | 1 408 | 4 |
| Австралия | 969 | 5 | 960 | 5 |
| ДР Конго | 915 | 7 | 918 | 6 |
| Россия | 740 | 6 | 741 | 7 |
| Замбия | 693 | 8 | 705 | 8 |
| Канада | 694 | 9 | 690 | 9 |
| Индонезия | 379 | 587 | 10 |
Основные производственные мощности медедобывающих предприятий сосредоточены в Южной Америке. Именно здесь добывается 41,2% мировых объемов медной руды, 19,8% приходится на долю азиатских стран.
Иначе выглядит ситуация в производстве рафинированной меди: Таб. 2. Сравнительная характеристика объемов добычи рафинированной меди по регионам планеты, тыс. тонн
| Медная руда | Рафинированная медь | |
| Весь мир | 19021 | 22211 |
| Северная Америка | 2656 | 1883 |
| Южная Америка | 7841 | 3307 |
| Европа | 1864 | 3764 |
| Азия | 3759 | 11382 |
| Африка | 1893 | 1388 |
| Океания | 1008 | 487 |
Производство рафинированной меди по итогам за 2020 год сосредоточено в азиатском регионе (51,2%). На долю Южной Америки, лидера добычи медной руды, приходится 14,9%. Здесь он уступает даже Европе.
Рис. 1. Распределение вклада континентов
Почти 80% всей меди было произведено из первичного сырья, оставшиеся 20% выпущены из медного лома. В мировом производстве меди сохраняется высокая консолидация – треть ее (34,8%) в 2020 г приходилось на пятерку крупнейших производителей, в которую входят:
- Codelco (Чили).
- Freeport-McMoRan (США).
- Glencore (Швейцария).
- BHP Billiton (Австралия).
- Southern Copper (Мексика).
Справочно. Компания Wood Mackenzie (Brook Hunt) в 2014 году опубликовала прогноз производства меди в мире на период до 2025 года.
Wood Mackenzie — глобальная группа исследований в области энергетики, химических веществ, возобновляемых источников энергии, металлов и горнодобывающей промышленности, имеющая международную репутацию для предоставления всеобъемлющих данных, письменного анализа и консультаций. В 2020 году компания была приобретена американской аналитической компанией и аналитической компанией Verisk Analytics (en.wikipedia.org). Таб. 3. Прогнозные данные на 2014-2025 год
| Год | Тысяч тонн | Год | Тысяч тонн |
| 2014 | 24 305 | 2020 | 25 928 |
| 2015 | 25 830 | 2021 | 25 643 |
| 2016 | 26 449 | 2022 | 25 553 |
| 2017 | 26 580 | 2023 | 25 317 |
| 2018 | 26 517 | 2024 | 24 945 |
| 2019 | 26 115 | 2025 | 24 713 |
По данным компании, мировая добыча в 2020 году составила 19,9 млн тонн, а ее производство достигло 22,5 млн.
Запасы
По данным за 2014 год, территории Северной и Южной Америки владели почти 60% всех мировых запасов, больше половины которых зафиксированы в Чили. А в масштабах планеты на долю этой страны приходится 34% залежей этого цветного металла.
На долю РФ приходилось 5% разведанных запасов меди в мире (после Чили, США, Перу и Австралии это 5-е место).
По оценкам геологов, порядка 5 млрд тонн запасов медной руды находится на дне океанов.
Бокситовая руда – основа мирового производства алюминия
Непосредственно сам серебристый металл получают из глинозема. Это сырье представляет собой оксид алюминия (Аl2О3), получаемый с руд:
- Бокситов;
- Алунитов;
- Нефелиновых сиенитов.
Самый распространенный источник получения исходного материала это бокситы, их и считают основной алюминиевой рудой.
Несмотря на уже более чем 130 летнюю историю открытия, понять происхождение алюминиевой руды до сих пор не удалось. Возможно, что попросту в каждом регионе сырье образовалось под воздействием определенных условий. И это создает затруднения, чтобы вывести одну универсальную теорию об образовании бокситов. Основных гипотез происхождения алюминиевого сырья три:
- Они образовались вследствие растворения некоторых типов известняков, как остаточный продукт.
- Боксит получился в результате выветривания древних пород с дальнейшим их переносом и отложением.
- Руда является результатом химических процессов разложения железных, алюминиевых и титановых солей, и выпала как осадок.
Однако, алунитовые и нефелиновые руды образовывались в отличных условиях от бокситов. Первые формировались в условиях активной гидротермальной и вулканической деятельности. Вторые — при высоких температурах магмы.
Алюминиевая руда
Как результат, алуниты, в основном, имеют рассыпчатую пористую структуру. В их составе имеется до 40% различных оксидных соединений алюминия. Но, кроме собственно самой алюмниеносной руды в залежах, как правило, имеются добавки, что влияет на рентабельность их добычи. Считается выгодным разрабатывать месторождение при 50-ти процентном соотношении алунитов к добавкам.
Нефелины обычно представлены кристаллическими образцами, которые кроме алюминиевого оксида содержат добавки в виде различных примесей. Зависимо от состава, такой тип руды классифицируют по типам. Самые богатые имеют в своем составе до 90% нефелинов, второсортные 40-50%, если минералы беднее этих показателей, то не считается нужным вести их разработку.
Имея представления, о происхождении полезных ископаемых, геологическая разведка может довольно точно определить места нахождения залежей алюминиевых руд. Также условия формирования, влияющие на состав и структуру минералов, определяют способы добычи. Если месторождение считается рентабельным, налаживают его разработку.
Неосвоенное медное месторождение Айнак в Афганистане
По данным некоторых источников, в частности, неправительственной организации Transparency International, в Афганистане имеются крупнейшие запасы меди, которые по объемам занимают второе место в мире. Но большинство еще до конца не изучены и добыча промышленным способом не осуществляется.
Месторождения меди в Афганистане
Самым крупным, не только в Афганистане, но и в мире, считается Айнак. Основные проблемы его освоения возникли в результате спора добывающей компании и археологов. Дело в том, что на территории месторождения меди ученые нашли древний буддийский город Мес Айнак, который представляет большую историческую ценность. Поэтому разрабатывать одноименное месторождение было запрещено.
В планах у правительства организовать добычу руды в месторождении Айнак на уровне 300 тысяч тонн в год, и постепенно наращивать объемы.
Характеристики месторождения Айнак:
- площадь – 5 км2;
- оценочные запасы меди: центральный Айнак – 9,8 млн т;
- западный Айнак – 9,9 млн т;
объем планируемых инвестиций в разработку – 4,4 млрд долларов США;
привлеченный инвестор – компания МСС (КНР).
Данные оценки реальных запасов месторождения Айнак
Начиная с 2011 г, планировалось активизировать месторождение Айнак – выйти на уровень 200 тыс. тонн в 2020 году. Теперь сроки снова сдвинулись – до 2020 года. Остается только надеяться, что Айнак заработает полным ходом и в значительной степени поправит материальное положение государства, но при этом будет сохранена культурная и историческая ценность буддийского города.
