Kopererts: eigenschappen, toepassing, mijnbouw

Kopererts: eigenschappen, toepassing, mijnbouw
Copper ore. Afbeelding: geologyscience.com
Delen

Kopererts is een samenstelling van mineralen waarin koper in voldoende concentratie aanwezig is voor verdere verwerking en gebruik voor industriële doeleinden.

Bij de productie is het raadzaam verrijkt erts te gebruiken met een metaalgehalte van minimaal 0,5-1%.

Koper is een plastic element met een goudroze tint. In de open lucht wordt het metaal onmiddellijk bedekt met een zuurstoffilm, waardoor het een specifieke rood-gele kleur krijgt.

Karakteristieke eigenschappen: corrosieweerstand, hoge thermische en elektrische geleidbaarheid.

Tegelijkertijd heeft het element hoge antibacteriële eigenschappen en vernietigt het influenzavirussen en stafylokokken.

In het industriële complex wordt koper het vaakst gebruikt in legeringen met andere componenten: nikkel, zink, tin, goud, enz.

Toepassing van kopererts

Vanwege de lage soortelijke weerstand wordt koper actief gebruikt op elektrisch gebied voor de vervaardiging van stroomkabels en draden. Dankzij de goede thermische geleidbaarheid kan dit metaal worden gebruikt in koelradiatoren en airconditioners.

De volgende productiesectoren kunnen niet zonder koper:

  • werktuigbouwkunde (raamheffers, lagers);
  • scheepsbouw (beplating van rompen en constructies);
  • constructie (leidingen, dakbedekking en bekledingsmaterialen, sanitaire uitrusting, enz.).

Voor de sieradenindustrie zijn legeringen met goud relevant, die de mechanische sterkte en slijtvastheid verhogen.

Deskundigen voorspellen het grootschalige gebruik van metaal als antibacteriële oppervlakken in medische instellingen (leuningen, deuren, handgrepen, leuningen, enz.).

Statue of Liberty
Statue of Liberty. Afbeelding: iflscience.com
Het beroemde Vrijheidsbeeld is gemaakt van koper. Voor de constructie was ongeveer 80 ton materiaal nodig. En in Nepal wordt dit metaal als heilig beschouwd.

Groepen koperertsen

Alle koperertsen worden doorgaans onderverdeeld in negen industrieel-geologische typen, die op hun beurt op basis van herkomst in zes groepen zijn verdeeld:

Stratiforme groep

Deze groep omvat koperschalie en zandsteen. Deze materialen worden vertegenwoordigd door grote afzettingen. Hun karakteristieke kenmerken zijn: eenvoudige plaatvorm, uniforme verdeling van nuttige componenten, vlakke ondergrond, waardoor het gebruik van open mijnbouwmethoden mogelijk is.

Pyrietgroep

Dit omvat natuurlijke koper-, ader- en koper-pyrietverbindingen. Het inheemse metaal wordt het vaakst aangetroffen in de oxidatiezones van kopersulfidemijnen, samen met andere geoxideerde mineralen.

IJzererts – de basis van de moderne industrie
IJzererts – de basis van de moderne industrie

Koperpyrietmetalen verschillen in vormen en maten. Het belangrijkste mineraal in het erts is pyriet; chalcopyrieten en sfalerieten zijn ook aanwezig.

Aderertsen worden gekenmerkt door een aderstructuur met insluitsels. Dergelijke ertsen komen in de regel voor in contact met porfieren.

Porfierkoper (hydrothermisch)

Deze afzettingen bevatten, samen met koper en molybdeen, goud, zilver, selenium en andere nuttige elementen, waarvan de aanwezigheid aanzienlijk hoger is dan normaal.

Koper-nikkel

De afzettingen worden gepresenteerd in blad-, lensvormige, onregelmatige en adervormen. Het metaal heeft een massieve textuur afgewisseld met kobalt, metalen uit de platinagroep, goud, enz.

Skarn-erts

Skarn-ertsen zijn lokale afzettingen in kalksteen en kalk-terrogene rotsen. Ze worden gekenmerkt door kleine afmetingen en complexe morfologie. De koperconcentratie is hoog, maar ongelijkmatig – tot 3%.

Carbonaat

Deze groep omvat ijzer-koper- en carbonaaterts. Tot nu toe is de enige afzetting van dit type koper ontdekt in Zuid-Afrika. Deze complexe mijn behoort tot het alkalisch gesteentemassief.

Uit welke ertsen wordt koper gewonnen

Koper wordt zeer zelden in de natuur aangetroffen in de vorm van goudklompjes. Tot op heden wordt de grootste dergelijke vondst beschouwd als een goudklomp die in Noord-Amerika in de Verenigde Staten is ontdekt en een gewicht heeft van 420 ton.
Afbeelding: prismic.io

Er zijn bijna 250 soorten koper, maar in de industrie worden er slechts 20 soorten gebruikt. De meest voorkomende daarvan:

Chalcociet

Een verbinding van mineralen die zwavel (20%) en koper (80%) bevatten. Het wordt “koperglans” genoemd vanwege zijn karakteristieke metaalglans. Het erts heeft een dichte of korrelige structuur met een zwarte of grijze tint.

Chalcopyriet

Het metaal is van hydrothermische oorsprong en wordt aangetroffen in skarns en greisens. Meestal maakt het deel uit van polymetaalerts, samen met galena en sphaleriet.

Borniet

Een veel voorkomend mineraal van de sulfideklasse in de natuur, een van de belangrijkste elementen van kopererts. Het heeft een karakteristieke blauwachtig-paarse tint. Bevat koper (63,33%), ijzer (11,12%), zwavel (25,55%) en zilveronzuiverheden. Het komt voor in de vorm van dichte, fijnkorrelige massa’s.

Methoden voor het winnen van kopererts

Afhankelijk van de diepte van de mijn worden open en gesloten methoden voor metaalwinning gebruikt.

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

Bij gesloten (ondergrondse) mijnbouw worden mijnen van meerdere kilometers lang gebouwd. De mijnen zijn uitgerust met liften om arbeiders en uitrusting te verplaatsen, en om mineralen naar de oppervlakte te transporteren.

Ondergronds moet het gesteente worden verpletterd met behulp van speciale boorapparatuur met spijkers. Vervolgens wordt het erts met behulp van emmers verzameld en geladen.

De open methode is relevant wanneer de afzettingen zich op een diepte van 400-500 meter bevinden. Eerst wordt de bovenste laag afvalgesteente verwijderd, waarna het kopererts wordt verwijderd. Om het gemakkelijker te maken om harde rotsen te bemachtigen, worden deze eerst vernietigd met explosieven.

Technologisch proces van koperproductie

Er zijn twee hoofdmethoden voor het produceren van koper:

  • pyrometallurgisch;
  • hydrometallurgisch.

De eerste methode omvat het vuurraffineren van metaal en stelt je in staat elke grondstof te verwerken met de extractie van alle nuttige elementen. Met behulp van deze technologie is het mogelijk om koper te verkrijgen, zelfs uit arme gesteenten, waarin het metaalgehalte lager is dan 0,5%. De tweede methode wordt in de regel alleen gebruikt voor de verwerking van geoxideerd of natuurlijk erts met een laag kopergehalte.

Mijnbouw van kopererts in de wereld

Kopermijnen zijn niet geconcentreerd in specifieke geografische gebieden, maar zijn te vinden in verschillende landen. In Amerika worden chalcocietafzettingen ontwikkeld in de staten Nevada en Arizona. Afzettingen van koperoxide – cupriet – komen veel voor in Cuba. Koperchloride wordt gewonnen in Peru.

Er zijn bijna geen bronnen van verrijkte ertsen meer in de wereld; koper wordt al honderden jaren gedolven, dus alle rijke mijnen zijn al lang ontwikkeld. In de industrie is het noodzakelijk om laagwaardige mineralen (tot 0,5% koper) te gebruiken.

Zilver is het oudste edelmetaal
Zilver is het oudste edelmetaal
Wat de mondiale productie betreft, staat koper op de derde plaats, na ijzer en aluminium.

De lijst met landen die rijk zijn aan kopererts omvat: Chili, Amerika, China, Kazachstan, Polen, Indonesië, Zambia. Het aandeel van de Russische Federatie in de wereldertsproductie bedraagt ​​9% (dit is de derde plaats na Chili en de VS). Chili is de leider op het gebied van minerale reserves en bevat 33% van het koper in de wereld.

De grootste mijnen zijn:

Chukicamata-mijn (Chili)

De ontwikkeling is al meer dan 100 jaar aan de gang; in deze periode werd 26 miljoen ton metaal ontwikkeld.

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

Escondida-mijn (Chili). Mijnbouw wordt sinds 1990 uitgevoerd;

Grasberg-mijn (Indonesië).

Onlangs zijn grote mijnen ontdekt in Peru (Antamina), Brazilië (Salobu) en Kazachstan (Nurkazgan).

Experts zeggen dat het volume economisch levensvatbaar koper meer dan 400 miljoen ton bedraagt. Wereldwijd.

Koperertswinning in Rusland

De structuur van de kopergrondstoffenbasis in Rusland verschilt aanzienlijk van die op de wereldmarkt. Het grootste deel daarvan valt in de sulfidekoper-nikkel- (40%) en pyrietmijnen (19%). Terwijl in andere landen porfierkoperafzettingen en koperzandsteen de boventoon voeren.

Koperertsafzettingen in Rusland

Als antwoord op de vraag waar in Rusland kopererts wordt gewonnen, moet eerst de Taimyr Autonome Okrug worden benadrukt. Meer dan 60% van alle koperertsafzettingen in Rusland zijn geconcentreerd in de afzettingen van Oktyabrsky, Tapakhninsky en Norilsk. Ongeveer een derde van het mineraal wordt gewonnen in de kopermijnregio van de Oeral.

In de regio Chita is een grote Udokan-mijn ontdekt, die nog niet is ontwikkeld vanwege de onontwikkelde transportinfrastructuur. Volgens gegevens van deskundigen zullen de geëxploiteerde afzettingen in de Russische Federatie niet langer dan 30 jaar meegaan.