แร่ทองแดง: คุณสมบัติ การใช้งาน การขุด

แร่ทองแดง: คุณสมบัติ การใช้งาน การขุด
Copper ore. รูปภาพ: geologyscience.com
แบ่งปัน

แร่ทองแดงเป็นสารประกอบของแร่ธาตุซึ่งมีทองแดงอยู่ในความเข้มข้นเพียงพอสำหรับการแปรรูปต่อไปและใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางอุตสาหกรรม

ในการผลิต ขอแนะนำให้ใช้แร่เสริมสมรรถนะที่มีปริมาณโลหะอย่างน้อย 0.5-1%

ทองแดง เป็นองค์ประกอบพลาสติกที่มีสีชมพูทอง ในที่โล่ง โลหะจะถูกเคลือบด้วยฟิล์มออกซิเจนทันที ซึ่งทำให้โลหะมีสีแดง-เหลืองเฉพาะเจาะจง

คุณสมบัติลักษณะ: ความต้านทานการกัดกร่อนการนำความร้อนและไฟฟ้าสูง

ในเวลาเดียวกันองค์ประกอบนี้มีคุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียสูงและทำลายไวรัสไข้หวัดใหญ่และเชื้อ Staphylococci

ในเขตอุตสาหกรรม ทองแดงมักใช้ในโลหะผสมกับส่วนประกอบอื่น ๆ เช่น นิกเกิล สังกะสี ดีบุก ทอง ฯลฯ

การใช้แร่ทองแดง

เนื่องจากมีความต้านทานต่ำ ทองแดงจึงถูกนำมาใช้อย่างแข็งขันในสนามไฟฟ้าเพื่อผลิตสายไฟและสายไฟ การนำความร้อนที่ดีทำให้โลหะนี้สามารถนำไปใช้ในหม้อน้ำทำความเย็นและเครื่องปรับอากาศได้

ภาคการผลิตต่อไปนี้ไม่สามารถทำได้หากไม่มีทองแดง:

  • วิศวกรรมเครื่องกล (ตัวยกหน้าต่าง ตลับลูกปืน);
  • การต่อเรือ (การชุบตัวเรือและโครงสร้าง);
  • การก่อสร้าง (ท่อ วัสดุมุงหลังคาและหันหน้า อุปกรณ์ประปา ฯลฯ)

สำหรับอุตสาหกรรมเครื่องประดับ โลหะผสมกับทองมีความเกี่ยวข้อง ซึ่งจะเพิ่มความแข็งแรงเชิงกลและความต้านทานต่อการเสียดสี

ผู้เชี่ยวชาญคาดการณ์ว่าการใช้โลหะเป็นพื้นผิวต้านเชื้อแบคทีเรียในสถาบันทางการแพทย์เป็นจำนวนมาก (ราวบันได ประตู ที่จับ ราวจับ ฯลฯ)

Statue of Liberty
Statue of Liberty. รูปภาพ: iflscience.com
เทพีเสรีภาพอันโด่งดังทำจากทองแดง การก่อสร้างต้องใช้วัสดุประมาณ 80 ตัน และในประเทศเนปาล โลหะนี้ถือว่าศักดิ์สิทธิ์

กลุ่มแร่ทองแดง

แร่ทองแดงทั้งหมดมักจะแบ่งออกเป็นเก้าประเภททางธรณีวิทยาอุตสาหกรรม ซึ่งจะแบ่งออกเป็นหกกลุ่มตามแหล่งกำเนิด:

กลุ่มชั้นหิน

กลุ่มนี้รวมถึงหินทองแดงและหินทราย วัสดุเหล่านี้มีเงินฝากจำนวนมาก คุณลักษณะเฉพาะของพวกเขาคือ: รูปแบบแผ่นเรียบ, การกระจายส่วนประกอบที่มีประโยชน์อย่างสม่ำเสมอ, แผ่นรองพื้นพื้นผิวเรียบ ช่วยให้ใช้วิธีการขุดแบบเปิดได้

กลุ่มไพไรต์

ซึ่งรวมถึงสารประกอบทองแดง หลอดเลือดดำ และคอปเปอร์-ไพไรต์ตามธรรมชาติ โลหะพื้นเมืองมักพบในบริเวณออกซิเดชันของเหมืองคอปเปอร์ซัลไฟด์ ร่วมกับแร่ธาตุอื่นๆ ที่ถูกออกซิไดซ์

แร่เหล็ก – พื้นฐานของอุตสาหกรรมสมัยใหม่
แร่เหล็ก – พื้นฐานของอุตสาหกรรมสมัยใหม่

โลหะทองแดงไพไรต์มีรูปร่างและขนาดแตกต่างกัน แร่ธาตุหลักในแร่คือไพไรต์ นอกจากนี้ยังมี chalcopyrites และ sphalerites อีกด้วย

แร่หลอดเลือดดำมีลักษณะเป็นโครงสร้างหลอดเลือดดำที่มีการเจือปนอยู่ ตามกฎแล้วแร่ดังกล่าวเกิดขึ้นเมื่อสัมผัสกับพอร์ฟีรี

พอร์ฟีรีคอปเปอร์ (ไฮโดรเทอร์มอล)

เงินฝากเหล่านี้รวมถึงทองแดงและโมลิบดีนัมประกอบด้วยทองคำ เงิน ซีลีเนียม และองค์ประกอบที่มีประโยชน์อื่น ๆ ซึ่งมีอยู่สูงกว่าปกติอย่างมาก

ทองแดง-นิกเกิล

คราบสะสมจะแสดงเป็นแผ่น รูปทรงเลนส์ ไม่สม่ำเสมอ และหลอดเลือดดำ โลหะมีพื้นผิวขนาดใหญ่สลับกับโคบอลต์ โลหะกลุ่มแพลตตินัม ทองคำ ฯลฯ

แร่สการ์

แร่ Skarn เป็นแหล่งสะสมในท้องถิ่นในหินปูนและหินที่มีหินปูน มีขนาดเล็กและมีลักษณะทางสัณฐานวิทยาที่ซับซ้อน ความเข้มข้นของทองแดงสูง แต่ไม่สม่ำเสมอ – สูงถึง 3%

คาร์บอเนต

กลุ่มนี้รวมถึงแร่เหล็กทองแดงและคาร์บอเนต จนถึงขณะนี้มีการค้นพบแหล่งสะสมของทองแดงประเภทนี้เพียงแห่งเดียวในแอฟริกาใต้ เหมืองที่ซับซ้อนแห่งนี้อยู่ในเทือกเขาหินอัลคาไลน์

แร่ทองแดงได้มาจากอะไร

ทองแดงนั้นพบน้อยมากในธรรมชาติในรูปของนักเก็ต จนถึงขณะนี้ การค้นพบดังกล่าวที่ใหญ่ที่สุดถือเป็นนักเก็ตที่ถูกค้นพบในอเมริกาเหนือในสหรัฐอเมริกา ซึ่งมีน้ำหนัก 420 ตัน
รูปภาพ: prismic.io

ทองแดงมีเกือบ 250 ชนิด แต่มีเพียง 20 ชนิดเท่านั้นที่ใช้ในอุตสาหกรรม ที่พบบ่อยที่สุด:

ชาลโคไซต์

สารประกอบของแร่ธาตุที่มีกำมะถัน (20%) และทองแดง (80%) มันถูกเรียกว่า “ความแวววาวของทองแดง” เนื่องจากมีลักษณะความแวววาวของโลหะ แร่มีโครงสร้างหนาแน่นหรือเป็นเม็ดสีดำหรือสีเทา

คาลโคไพไรต์

โลหะนี้มีต้นกำเนิดจากความร้อนใต้พิภพ และพบได้ในสการ์นและไกรเซนส์ ส่วนใหญ่มักเป็นส่วนหนึ่งของแร่โพลีเมทัลลิกพร้อมกับกาลีนาและสฟาเลอไรต์

บอร์ไนต์

แร่ธาตุทั่วไปประเภทซัลไฟด์ในธรรมชาติ ซึ่งเป็นหนึ่งในองค์ประกอบหลักของแร่ทองแดง มีลักษณะเป็นโทนสีม่วงอมฟ้า ประกอบด้วยทองแดง (63.33%) เหล็ก (11.12%) ซัลเฟอร์ (25.55%) และเงินเจือปน มันเกิดขึ้นในรูปแบบของมวลที่มีความหนาแน่นและละเอียด

วิธีการขุดแร่ทองแดง

วิธีการสกัดโลหะแบบเปิดและปิดนั้นขึ้นอยู่กับความลึกของเหมือง

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

ในการขุดแบบปิด (ใต้ดิน) เหมืองจะถูกสร้างขึ้นยาวหลายกิโลเมตร เหมืองมีลิฟต์สำหรับเคลื่อนย้ายคนงานและอุปกรณ์ ตลอดจนขนส่งแร่ธาตุขึ้นสู่ผิวน้ำ

ใต้ดินจะต้องบดหินโดยใช้อุปกรณ์ขุดเจาะพิเศษที่มีหนามแหลม จากนั้นด้วยความช่วยเหลือของถัง แร่จะถูกรวบรวมและบรรจุ

วิธีการเปิดมีความเกี่ยวข้องเมื่อเงินฝากอยู่ที่ระดับความลึก 400-500 เมตร ขั้นแรก ให้เอาชั้นบนสุดของหินเสียออก หลังจากนั้นแร่ทองแดงจะถูกกำจัดออก เพื่อให้ง่ายต่อการได้รับหินแข็ง อันดับแรกจะถูกทำลายด้วยอุปกรณ์ระเบิด

กระบวนการทางเทคโนโลยีของการผลิตทองแดง

มีสองวิธีหลักในการผลิตทองแดง:

  • ไพโรเมทัลโลจิคัล;
  • ไฮโดรเมทัลโลหการ

วิธีแรกเกี่ยวข้องกับการกลั่นไฟของโลหะและช่วยให้คุณสามารถประมวลผลวัตถุดิบใด ๆ ด้วยการสกัดองค์ประกอบที่มีประโยชน์ทั้งหมด เมื่อใช้เทคโนโลยีนี้ เป็นไปได้ที่จะได้รับทองแดงแม้จะมาจากหินที่ไม่ดี ซึ่งมีปริมาณโลหะต่ำกว่า 0.5% ตามกฎแล้วจะใช้วิธีที่สองสำหรับการประมวลผลแร่ออกซิไดซ์หรือแร่พื้นเมืองที่มีปริมาณทองแดงต่ำเท่านั้น

การขุดแร่ทองแดงในโลก

เหมืองทองแดงไม่ได้กระจุกตัวอยู่ในพื้นที่ทางภูมิศาสตร์เฉพาะ แต่พบได้ในประเทศต่างๆ ในอเมริกา แหล่งสะสมคอลโคไซต์กำลังได้รับการพัฒนาในรัฐเนวาดาและแอริโซนา การสะสมของคอปเปอร์ออกไซด์ – คิวไพร์ต – เป็นเรื่องธรรมดาในคิวบา คอปเปอร์คลอไรด์ถูกขุดในเปรู

แทบไม่มีแหล่งแร่เสริมสมรรถนะเหลืออยู่ในโลกเลย ทองแดงมีการขุดมาหลายร้อยปี ดังนั้น เหมืองที่อุดมสมบูรณ์ทั้งหมดจึงได้รับการพัฒนามายาวนาน ในอุตสาหกรรมจำเป็นต้องใช้แร่ธาตุคุณภาพต่ำ (ทองแดงมากถึง 0.5%)

เงินเป็นโลหะมีค่าที่เก่าแก่ที่สุด
เงินเป็นโลหะมีค่าที่เก่าแก่ที่สุด
ในแง่ของการผลิตทั่วโลก ทองแดงอยู่ในอันดับที่ 3 รองจากเหล็กและอะลูมิเนียม

รายชื่อประเทศที่อุดมไปด้วยแร่ทองแดง ได้แก่ ชิลี อเมริกา จีน คาซัคสถาน โปแลนด์ อินโดนีเซีย แซมเบีย ส่วนแบ่งของสหพันธรัฐรัสเซียในการผลิตแร่โลกคือ 9% (นี่คืออันดับที่สามรองจากชิลีและสหรัฐอเมริกา) ชิลีเป็นผู้นำในด้านแร่สำรอง ซึ่งมีทองแดงถึง 33% ของโลก

เหมืองที่ใหญ่ที่สุดคือ:

เหมือง Chukicamata (ชิลี)

การพัฒนาดำเนินมาเป็นเวลากว่า 100 ปี ในระหว่างนี้มีการพัฒนาโลหะจำนวน 26 ล้านตัน

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

เหมืองเอสคอนดิดา (ชิลี) การขุดดำเนินการมาตั้งแต่ปี 1990

เหมือง Grasberg (อินโดนีเซีย)

เมื่อเร็ว ๆ นี้ มีการค้นพบทุ่นระเบิดขนาดใหญ่ในเปรู (Antamina) บราซิล (Salobu) และคาซัคสถาน (Nurkazgan)

ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่าปริมาณทองแดงที่มีศักยภาพทางเศรษฐกิจมีมากกว่า 400 ล้านตัน ทั่วโลก

การขุดแร่ทองแดงในรัสเซีย

โครงสร้างของฐานวัตถุดิบทองแดงในรัสเซียแตกต่างอย่างมากจากตลาดโลก ส่วนแบ่งหลักตกอยู่ที่เหมืองคอปเปอร์-นิกเกิลซัลไฟด์ (40%) และแร่ไพไรต์ (19%) ในขณะที่ประเทศอื่น ๆ มีแร่ทองแดงและหินทรายชนิดถ้วยมากกว่า

แหล่งแร่ทองแดงในรัสเซีย

ตอบคำถามเกี่ยวกับสถานที่ขุดแร่ทองแดงในรัสเซีย ควรเน้นที่ Taimyr Autonomous Okrug ก่อน มากกว่า 60% ของแหล่งแร่ทองแดงทั้งหมดในรัสเซียกระจุกตัวอยู่ในแหล่ง Oktyabrsky, Tapakhninsky และ Norilsk ประมาณหนึ่งในสามของแร่ถูกขุดในภูมิภาคเหมืองทองแดงอูราล

เหมือง Udokan ขนาดใหญ่ถูกค้นพบในภูมิภาค Chita ซึ่งยังไม่ได้รับการพัฒนาเนื่องจากโครงสร้างพื้นฐานด้านการขนส่งที่ยังไม่ได้รับการพัฒนา จากข้อมูลของผู้เชี่ยวชาญ เงินฝากที่ถูกใช้ประโยชน์ในสหพันธรัฐรัสเซียจะมีอายุการใช้งานไม่เกิน 30 ปี