Minerale di rame: proprietà, applicazione, estrazione

Minerale di rame: proprietà, applicazione, estrazione
Copper ore. Immagine: geologyscience.com
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Il minerale di rame è un composto di minerali in cui il rame è presente in concentrazione sufficiente per la sua ulteriore lavorazione e utilizzo per scopi industriali.

Nella produzione, è consigliabile utilizzare minerale arricchito con un contenuto di metallo pari ad almeno lo 0,5-1%.

Il rame è un elemento plastico di colore rosa dorato. All’aria aperta il metallo viene immediatamente ricoperto da una pellicola di ossigeno, che gli conferisce uno specifico colore rosso-giallo.

Proprietà caratteristiche: resistenza alla corrosione, elevata conduttività termica ed elettrica.

Allo stesso tempo, l’elemento ha elevate proprietà antibatteriche e distrugge i virus dell’influenza e gli stafilococchi.

Nel complesso industriale, il rame viene spesso utilizzato in leghe con altri componenti: nichel, zinco, stagno, oro, ecc.

Applicazione del minerale di rame

A causa della sua bassa resistività, il rame viene utilizzato attivamente nel campo elettrico per la produzione di cavi e fili di alimentazione. La buona conduttività termica consente di utilizzare questo metallo nel raffreddamento di radiatori e condizionatori d’aria.

I seguenti settori manifatturieri non possono fare a meno del rame:

  • ingegneria meccanica (alzacristalli, cuscinetti);
  • costruzione navale (placcatura di scafi e strutture);
  • costruzione (tubi, materiali per coperture e rivestimenti, attrezzature idrauliche, ecc.).

Per l’industria della gioielleria sono rilevanti le leghe con oro, che aumentano la resistenza meccanica e la resistenza all’abrasione.

Gli esperti prevedono un utilizzo su larga scala del metallo come superfici antibatteriche nelle istituzioni mediche (ringhiere, porte, maniglie, corrimano, ecc.).

Statue of Liberty
Statue of Liberty. Immagine: iflscience.com
La famosa Statua della Libertà è realizzata in rame. La sua costruzione ha richiesto circa 80 tonnellate di materiale. E in Nepal questo metallo è considerato sacro.

Gruppi di minerali di rame

Tutti i minerali di rame sono solitamente suddivisi in nove tipologie geologiche industriali, che a loro volta sono divise in sei gruppi in base all’origine:

Gruppo stratiforme

Questo gruppo comprende scisti di rame e arenarie. Questi materiali sono rappresentati da grandi depositi. Le loro caratteristiche sono: forma semplice del foglio, distribuzione uniforme dei componenti utili, lettiera a superficie piana, che consente l’uso di metodi di estrazione a cielo aperto.

Gruppo pirite

Ciò include composti nativi di rame, vena e rame-pirite. Il metallo nativo si trova più spesso nelle zone di ossidazione delle miniere di solfuro di rame, insieme ad altri minerali ossidati.

Minerale di ferro: la base dell’industria moderna
Minerale di ferro: la base dell’industria moderna

I metalli di pirite di rame differiscono per forme e dimensioni. Il minerale principale del minerale è la pirite; sono presenti anche calcopiriti e sfaleriti.

I minerali venosi sono caratterizzati da una struttura venata con inclusioni. Tali minerali, di regola, si trovano a contatto con i porfidi.

Rame porfirico (idrotermale)

Questi depositi, insieme a rame e molibdeno, contengono oro, argento, selenio e altri elementi utili, la cui presenza è significativamente superiore al normale.

Rame-nichel

I depositi si presentano in forma laminare, lenticolare, irregolare e venata. Il metallo ha una struttura massiccia intervallata da cobalto, metalli del gruppo del platino, oro, ecc.

Minerale di Skarn

I minerali skarn sono depositi locali in calcari e rocce calcareo-terrigene. Sono caratterizzati da dimensioni piccole e morfologia complessa. La concentrazione di rame è elevata, ma irregolare, fino al 3%.

Carbonato

Questo gruppo comprende minerali di ferro-rame e carbonatite. Finora l’unico giacimento di questo tipo di rame è stato scoperto in Sud Africa. Questa complessa miniera appartiene al massiccio roccioso alcalino.

Da quali minerali si ottiene il rame

Il rame si trova molto raramente in natura sotto forma di pepite. Ad oggi, il ritrovamento più grande è considerato una pepita scoperta in Nord America negli Stati Uniti, del peso di 420 tonnellate.
Immagine: prismic.io

Esistono quasi 250 tipi di rame, ma solo 20 tipi vengono utilizzati nell’industria. I più comuni:

Calcocite

Un composto di minerali contenente zolfo (20%) e rame (80%). Si chiama “lucentezza del rame” per la sua caratteristica lucentezza metallica. Il minerale ha una struttura densa o granulare di tonalità nera o grigia.

Calcopirite

Il metallo è di origine idrotermale e si trova negli skarn e nei greisens. Molto spesso fa parte del minerale polimetallico insieme alla galena e alla sfalerite.

Bornite

Un minerale comune della classe dei solfuri in natura, uno degli elementi principali dei minerali di rame. Ha una caratteristica tinta blu-viola. Contiene impurità di rame (63,33%), ferro (11,12%), zolfo (25,55%) e argento. Si presenta sotto forma di masse dense e a grana fine.

Metodi di estrazione del minerale di rame

A seconda della profondità della miniera, vengono utilizzati metodi aperti e chiusi di estrazione del metallo.

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

Nell’estrazione mineraria chiusa (sotterranea), le miniere vengono costruite lunghe diversi chilometri. Le miniere sono dotate di ascensori per spostare lavoratori e attrezzature, nonché per trasportare minerali in superficie.

Nel sottosuolo la roccia deve essere frantumata utilizzando speciali attrezzature di perforazione dotate di punte. Successivamente, con l’ausilio di secchi, il minerale viene raccolto e caricato.

Il metodo aperto è rilevante quando i depositi si trovano a una profondità di 400-500 metri. Innanzitutto viene rimosso lo strato superiore della roccia di scarto, dopodiché viene rimosso il minerale di rame. Per facilitare il recupero delle rocce dure, viene prima distrutto con ordigni esplosivi.

Processo tecnologico di produzione del rame

Esistono due metodi principali per produrre il rame:

  • pirometallurgico;
  • idrometallurgico.

Il primo metodo prevede la raffinazione a fuoco del metallo e consente di lavorare qualsiasi materia prima con l’estrazione di tutti gli elementi utili. Utilizzando questa tecnologia è possibile ottenere rame anche da rocce povere, in cui il contenuto di metallo è inferiore allo 0,5%. Il secondo metodo viene utilizzato, di norma, solo per la lavorazione di minerali ossidati o nativi con un basso contenuto di rame.

Estrazione di minerali di rame nel mondo

Le miniere di rame non sono concentrate in aree geografiche specifiche, ma si trovano in diversi paesi. In America, i depositi di calcocite si stanno sviluppando negli stati del Nevada e dell’Arizona. I depositi di ossido di rame – cuprite – sono comuni a Cuba. Il cloruro di rame viene estratto in Perù.

Non ci sono quasi più fonti di minerali arricchiti nel mondo; il rame è stato estratto per diverse centinaia di anni, quindi tutte le ricche miniere sono state sviluppate da tempo. Nell’industria è necessario utilizzare minerali di bassa qualità (fino allo 0,5% di rame).

L’argento è il metallo prezioso più antico
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In termini di produzione globale, il rame è al terzo posto dopo ferro e alluminio.

L’elenco dei paesi ricchi di minerali di rame comprende: Cile, America, Cina, Kazakistan, Polonia, Indonesia, Zambia. La quota della Federazione Russa nella produzione mondiale di minerale è del 9% (questo è il terzo posto dopo Cile e Stati Uniti). Il Cile è il leader nelle riserve minerarie, contenenti il ​​33% del rame mondiale.

Le miniere più grandi sono:

Miniera di Chukicamata (Cile)

Lo sviluppo va avanti da più di 100 anni; durante questo periodo sono state sviluppate 26 milioni di tonnellate di metallo.

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

Miniera di Escondida (Cile). L’estrazione mineraria viene effettuata dal 1990;

Miniera di Grasberg (Indonesia).

Recentemente sono state scoperte grandi miniere in Perù (Antamina), Brasile (Salobu) e Kazakistan (Nurkazgan).

Gli esperti affermano che il volume di rame economicamente sostenibile supera i 400 milioni di tonnellate. In tutto il mondo.

Estrazione di minerale di rame in Russia

La struttura della base di materie prime di rame in Russia differisce significativamente dal mercato mondiale. La quota principale ricade sulle miniere di solfuro di rame-nichel (40%) e pirite (19%). Mentre in altri paesi predominano depositi di porfido-rame e arenarie cuprose.

Depositi di minerale di rame in Russia

Rispondendo alla domanda su dove vengono estratti i minerali di rame in Russia, va innanzitutto evidenziato il Taimyr Autonomous Okrug. Oltre il 60% di tutti i giacimenti di minerale di rame in Russia sono concentrati nei depositi di Oktyabrsky, Tapakhninsky e Norilsk. Circa un terzo del minerale viene estratto nella regione mineraria del rame degli Urali.

Nella regione di Chita è stata scoperta una grande miniera Udokan, che non è stata ancora sviluppata a causa delle infrastrutture di trasporto non sviluppate. Secondo i dati degli esperti, i giacimenti sfruttati nella Federazione Russa non dureranno più di 30 anni.