Kupfererz: Eigenschaften, Anwendung, Bergbau

Kupfererz: Eigenschaften, Anwendung, Bergbau
Copper ore. Bild: geologyscience.com
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Kupfererz ist eine Verbindung von Mineralien, in der Kupfer in ausreichender Konzentration für die Weiterverarbeitung und Nutzung für industrielle Zwecke vorhanden ist.

Bei der Produktion empfiehlt es sich, angereichertes Erz mit einem Metallgehalt von mindestens 0,5-1 % zu verwenden.

Kupfer ist ein Kunststoffelement mit einem goldrosa Farbton. Im Freien wird das Metall sofort mit einem Sauerstofffilm überzogen, der ihm eine bestimmte rot-gelbe Farbe verleiht.

Charakteristische Eigenschaften: Korrosionsbeständigkeit, hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit.

Gleichzeitig verfügt das Element über hohe antibakterielle Eigenschaften und zerstört Influenzaviren und Staphylokokken.

Im Industriekomplex wird Kupfer am häufigsten in Legierungen mit anderen Bestandteilen verwendet: Nickel, Zink, Zinn, Gold usw.

Anwendung von Kupfererz

Aufgrund seines geringen spezifischen Widerstands wird Kupfer im elektrischen Bereich aktiv zur Herstellung von Stromkabeln und -drähten verwendet. Dank der guten Wärmeleitfähigkeit kann dieses Metall in Kühlkörpern und Klimaanlagen verwendet werden.

Folgende Branchen des verarbeitenden Gewerbes kommen ohne Kupfer nicht aus:

  • Maschinenbau (Fensterheber, Lager);
  • Schiffbau (Beschichtung von Rümpfen und Strukturen);
  • Bau (Rohre, Dach- und Verkleidungsmaterialien, Sanitärausrüstung usw.).

Für die Schmuckindustrie sind Legierungen mit Gold relevant, die die mechanische Festigkeit und Abriebfestigkeit erhöhen.

Experten prognostizieren einen großflächigen Einsatz von Metall als antibakterielle Oberflächen in medizinischen Einrichtungen (Geländer, Türen, Griffe, Handläufe usw.).

Statue of Liberty
Statue of Liberty. Bild: iflscience.com
Die berühmte Freiheitsstatue besteht aus Kupfer. Für den Bau wurden etwa 80 Tonnen Material benötigt. Und in Nepal gilt dieses Metall als heilig.

Gruppen von Kupfererzen

Alle Kupfererze werden üblicherweise in neun industriegeologische Typen eingeteilt, die wiederum nach Herkunft in sechs Gruppen eingeteilt werden:

Stratiform-Gruppe

Zu dieser Gruppe gehören Kupferschiefer und Sandsteine. Diese Materialien sind in großen Vorkommen vertreten. Ihre charakteristischen Merkmale sind: einfache Blattform, gleichmäßige Verteilung nützlicher Komponenten, flache Oberflächenbettung, die den Einsatz von Tagebaumethoden ermöglicht.

Pyritgruppe

Dazu gehören natives Kupfer, Ader- und Kupfer-Pyrit-Verbindungen. Das einheimische Metall kommt zusammen mit anderen oxidierten Mineralien am häufigsten in den Oxidationszonen von Kupfersulfidminen vor.

Eisenerz – die Grundlage der modernen Industrie
Eisenerz – die Grundlage der modernen Industrie

Kupferpyritmetalle unterscheiden sich in Form und Größe. Das Hauptmineral im Erz ist Pyrit, außerdem kommen Chalkopyrite und Sphalerite vor.

Gangerze zeichnen sich durch eine Gangstruktur mit Einschlüssen aus. Solche Erze kommen in der Regel im Kontakt mit Porphyren vor.

Porphyr-Kupfer (hydrothermisch)

Diese Vorkommen enthalten neben Kupfer und Molybdän Gold, Silber, Selen und andere nützliche Elemente, deren Vorkommen deutlich über dem Normalwert liegt.

Kupfer-Nickel

Die Ablagerungen liegen in blattförmiger, linsenförmiger, unregelmäßiger und venenförmiger Form vor. Das Metall hat eine massive Textur, durchsetzt mit Kobalt, Metallen der Platingruppe, Gold usw.

Skarn-Erz

Skarnerze sind lokale Vorkommen in Kalksteinen und kalkhaltigen Gesteinen. Sie zeichnen sich durch geringe Größe und komplexe Morphologie aus. Die Kupferkonzentration ist hoch, aber ungleichmäßig – bis zu 3 %.

Karbonat

Zu dieser Gruppe gehören Eisen-Kupfer- und Karbonatiterz. Bisher wurde in Südafrika das einzige Vorkommen dieser Art von Kupfer entdeckt. Dieses komplexe Bergwerk gehört zum alkalischen Gesteinsmassiv.

Aus welchen Erzen wird Kupfer gewonnen

Kupfer kommt in der Natur nur sehr selten in Form von Nuggets vor. Als bisher größter Fund dieser Art gilt ein in Nordamerika in den USA entdecktes Nugget mit einem Gewicht von 420 Tonnen.
Bild: prismic.io

Es gibt fast 250 Kupferarten, aber nur 20 Arten werden in der Industrie verwendet. Die häufigsten davon:

Chalkozit

Eine Verbindung aus Mineralien, die Schwefel (20 %) und Kupfer (80 %) enthalten. Aufgrund seines charakteristischen metallischen Glanzes wird es „Kupferglanz“ genannt. Das Erz hat eine dichte oder körnige Struktur von schwarzer oder grauer Farbe.

Chalkopyrit

Das Metall ist hydrothermalen Ursprungs und kommt in Skarnen und Greisen vor. Am häufigsten ist es zusammen mit Bleiglanz und Sphalerit Teil von polymetallischem Erz.

Bornit

Ein in der Natur häufig vorkommendes Mineral der Sulfidklasse, eines der Hauptelemente von Kupfererzen. Es hat einen charakteristischen bläulich-violetten Farbton. Enthält Kupfer (63,33 %), Eisen (11,12 %), Schwefel (25,55 %) und Silberverunreinigungen. Es liegt in Form dichter, feinkörniger Massen vor.

Methoden zum Abbau von Kupfererz

Abhängig von der Tiefe des Bergwerks kommen offene und geschlossene Methoden der Metallgewinnung zum Einsatz.

Closed method of copper ore mining
Closed method of copper ore mining. Bild: aubullion.ca

Im geschlossenen (untertägigen) Bergbau werden Bergwerke mit einer Länge von mehreren Kilometern gebaut. Die Minen sind mit Aufzügen ausgestattet, um Arbeiter und Ausrüstung zu bewegen und Mineralien an die Oberfläche zu transportieren.

Unter der Erde muss das Gestein mit speziellen Bohrgeräten mit Spikes zerkleinert werden. Anschließend wird das Erz mit Hilfe von Eimern gesammelt und verladen.

Die offene Methode ist relevant, wenn sich die Lagerstätten in einer Tiefe von 400-500 Metern befinden. Zunächst wird die oberste Schicht des tauben Gesteins entfernt, anschließend wird das Kupfererz entfernt. Um die Gewinnung von Hartgestein zu erleichtern, wird es zunächst mit Sprengkörpern zerstört.

Technologischer Prozess der Kupferproduktion

Es gibt zwei Hauptmethoden zur Herstellung von Kupfer:

  • pyrometallurgisch;
  • hydrometallurgisch.

Die erste Methode beinhaltet die Feuerveredelung von Metall und ermöglicht die Verarbeitung jedes Rohmaterials unter Extraktion aller nützlichen Elemente. Mit dieser Technologie ist es möglich, Kupfer auch aus schlechtem Gestein zu gewinnen, in dem der Metallgehalt unter 0,5 % liegt. Die zweite Methode wird in der Regel nur zur Verarbeitung von oxidiertem oder nativem Erz mit geringem Kupfergehalt eingesetzt.

Abbau von Kupfererzen in der Welt

Kupferminen konzentrieren sich nicht auf bestimmte geografische Gebiete, sondern sind in verschiedenen Ländern zu finden. In Amerika werden Chalkosinvorkommen in den Bundesstaaten Nevada und Arizona erschlossen. Vorkommen von Kupferoxid – Cuprit – sind in Kuba häufig. Kupferchlorid wird in Peru abgebaut.

Weltweit gibt es fast keine Quellen für angereicherte Erze mehr; Kupfer wird seit mehreren hundert Jahren abgebaut, sodass alle reichen Minen schon lange erschlossen sind. In der Industrie ist es notwendig, minderwertige Mineralien (bis zu 0,5 % Kupfer) zu verwenden.

Silber ist das älteste Edelmetall
Silber ist das älteste Edelmetall
Gemessen an der weltweiten Produktion liegt Kupfer nach Eisen und Aluminium an dritter Stelle.

Die Liste der Länder, die reich an Kupfererzen sind, umfasst: Chile, Amerika, China, Kasachstan, Polen, Indonesien, Sambia. Der Anteil der Russischen Föderation an der weltweiten Erzproduktion beträgt 9 % (das ist der dritte Platz nach Chile und den USA). Chile ist führend bei den Mineralreserven und enthält 33 % des weltweiten Kupfervorkommens.

Die größten Minen sind:

Chukicamata-Mine (Chile)

Die Entwicklung läuft seit mehr als 100 Jahren; in diesem Zeitraum wurden 26 Millionen Tonnen Metall gefördert.

Copper mine at Chuquicamata, Chile
Copper mine at Chuquicamata, Chile. Bild: britannica.com

Escondida-Mine (Chile). Bergbau wird seit 1990 betrieben;

Grasberg-Mine (Indonesien).

Kürzlich wurden große Minen in Peru (Antamina), Brasilien (Salobu) und Kasachstan (Nurkazgan) entdeckt.

Experten sagen, dass die Menge an wirtschaftlich nutzbarem Kupfer mehr als 400 Millionen Tonnen beträgt. weltweit.

Kupfererzabbau in Russland

Die Struktur der Kupferrohstoffbasis in Russland unterscheidet sich deutlich vom Weltmarkt. Der Hauptanteil daran entfällt auf Sulfid-Kupfer-Nickel- (40 %) und Pyrit- (19 %) Minen. Während in anderen Ländern Porphyr-Kupfervorkommen und Kupfersandsteine ​​vorherrschen.

Kupfererzvorkommen in Russland

Bei der Beantwortung der Frage, wo in Russland Kupfererze abgebaut werden, sollte zunächst der Autonome Kreis Taimyr hervorgehoben werden. Mehr als 60 % aller Kupfererzvorkommen in Russland konzentrieren sich auf die Lagerstätten Oktyabrsky, Tapakhninsky und Norilsk. Etwa ein Drittel des Minerals wird in der Kupferbergbauregion Ural abgebaut.

In der Region Tschita wurde eine große Udokan-Mine entdeckt, die aufgrund der unzureichenden Verkehrsinfrastruktur noch nicht erschlossen ist. Nach Angaben von Experten werden die ausgebeuteten Vorkommen in der Russischen Föderation nicht länger als 30 Jahre reichen.