銅礦石:特性、應用、採礦

銅礦石:特性、應用、採礦
Copper ore. 圖片: geologyscience.com
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銅礦石是一種礦物化合物,其中銅的濃度足以用於進一步加工和工業用途。

生產中宜採用金屬含量至少0.5-1%的富集礦石。

是一種金粉色的塑膠元素。在露天時,金屬立即被一層氧膜覆蓋,從而呈現出特定的紅黃色。

特性:耐腐蝕、高導熱性、導電性。

同時,該元素具有很高的抗菌性能,可以消滅流感病毒和葡萄球菌。

在工業複合體中,銅最常用於與其他成分的合金:鎳、鋅、錫、金等。

銅礦石的應用

由於其電阻率低,銅在電氣領域被積極用於製造電力電纜和電線。良好的導熱性使這種金屬可用於冷卻散熱器和空調。

以下製造業離不開銅:

  • 機械工程(車窗升降器、軸承);
  • 造船(船體和結構的電鍍);
  • 建築(管道、屋頂和飾面材料、管道設備等)。

對於珠寶業,黃金合金是相關的,它可以提高機械強度和耐磨性。

專家預測醫療機構將大量使用金屬作為抗菌表面(欄桿、門、把手、扶手等)。

Statue of Liberty
Statue of Liberty. 圖片: iflscience.com
著名的自由女神像是銅製成的。它的建造需要大約80噸材料。在尼泊爾,這種金屬被認為是神聖的。

銅礦石群

所有銅礦石通常分為九種工業地質類型,而根據產地又分為六組:

層狀群

該組包括銅頁岩和砂岩。這些材料以大量礦床為代表。其特點是:片狀簡單,有用成分分佈均勻,表面層理平坦,允許以露天開採方式。

黃鐵礦群

這包括天然銅、礦脈銅和黃鐵礦銅化合物。天然金屬最常見於硫化銅礦的氧化帶以及其他氧化礦物。

鐵礦石—現代工業的基礎
鐵礦石—現代工業的基礎

黃鐵礦銅金屬的形狀和尺寸各不相同。礦石中的主要礦物是黃鐵礦,也含有黃銅礦和閃鋅礦。

脈狀礦石的特徵是具有夾雜物的脈狀結構。通常,此類礦石與斑岩接觸。

斑岩銅(熱液)

這些礦床與銅和鉬一起含有金、銀、硒和其他有用元素,其含量明顯高於正常水平。

銅鎳

沉積物呈片狀、透鏡狀、不規則狀、脈狀等形態。該金屬質地厚重,散佈著鈷、鉑族金屬、金等。

矽卡岩礦石

矽卡岩礦石是石灰岩和鈣質陸源岩中的局部礦床。它們的特徵是尺寸小、形態複雜。銅濃度很高,但不均勻——高達3%。

碳酸鹽

該組包括鐵銅礦石和碳酸岩礦石。迄今為止,此類銅礦的唯一發現地是在南非。此複雜礦山屬於鹼性岩體。

銅是從哪些礦石中提取的

銅在自然界中很少以金塊的形式存在。迄今為止,最大的此類發現被認為是在美國在北美發現的一塊重達 420 噸的金塊。
圖片: prismic.io

銅有近250種類型,但工業上使用的只有20種。其中最常見的是:

輝銅礦

含有硫 (20%) 和銅 (80%) 的礦物化合物。因其特有的金屬光澤而被稱為“銅光澤”。礦石具有黑色或灰色色調的緻密或粒狀結構。

黃銅礦

這種金屬是熱液成因,存在於矽卡岩和雲英岩中。最常見的是,它與方鉛礦和閃鋅礦一起屬於多金屬礦石。

斑銅礦

自然界中常見的硫化物礦物,是銅礦石的主要元素之一。它具有獨特的藍紫色色調。含銅(63.33%)、鐵(11.12%)、硫(25.55%)及銀雜質。它以緻密、細粒的團塊形式出現。

銅礦開採方法

根據礦井深度,採用開放式和封閉式金屬提取方法。

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

在封閉式(地下)採礦中,礦場的長度達數公里。這些礦井配備了電梯,用於運送工人和設備,以及將礦物運送到地面。

在地下,必須使用帶有釘子的特殊鑽孔設備來壓碎岩石。然後,在鏟鬥的幫助下,收集並裝載礦石。

當礦床位於400-500公尺深度時,採用開放法。首先,移除表層廢石,然後移除銅礦石。為了更容易獲得堅硬的岩石,首先用爆炸裝置將其摧毀。

銅生產製程

銅的生產方法主要有兩種:

  • 火法冶金;
  • 濕式冶金。

第一種方法涉及金屬的火法精煉,允許您加工任何原材料並提取所有有用的元素。利用這項技術,即使從金屬含量低於0.5%的貧瘠岩石中也可以提取銅。通常,第二種方法僅用於加工銅含量低的氧化礦石或天然礦石。

世界銅礦開採情形

銅礦並不集中在特定的地理區域,而是分佈在不同的國家。在美國,內華達州和亞利桑那州正在開發輝銅礦礦床。氧化銅(赤銅礦)礦床在古巴很常見。氯化銅在秘魯開採。

世界上幾乎沒有富礦來源,銅的開採已有數百年歷史,所以富礦都早已開發完畢。在工業中需要使用低品位礦物(銅含量不超過 0.5%)。

白銀是最古老的貴金屬
白銀是最古老的貴金屬
就全球產量而言,銅位居第三位,僅次於鐵和鋁。

銅礦石豐富的國家名單包括:智利、美國、中國、哈薩克、波蘭、印尼、尚比亞。俄羅斯聯邦在世界礦石產量中所佔份額為9%(僅次於智利和美國,位居第三)。智利是礦產儲量的領導者,蘊藏著全球33%的銅。

最大的礦山有:

Chukicamata 礦場(智利)

發展已經持續了100多年;在此期間,開發了2600萬噸金屬。

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

埃斯孔迪達礦(智利)。自1990年以來一直進行採礦;

格拉斯伯格礦(印尼)

最近,在秘魯(安塔米納)、巴西(薩洛布)和哈薩克(努爾卡茲甘)發現了大型礦場。

專家稱,經濟上可行的銅儲量超過4億噸。全世界。

俄羅斯銅礦開採

俄羅斯銅原料基地的結構與世界市場有顯著差異。其中主要份額為硫化銅鎳礦(40%)和黃鐵礦(19%)礦。而在其他國家,斑岩銅礦床和含銅砂岩占主導地位。

俄羅斯銅礦床

回答俄羅斯銅礦石在哪裡開採的問題,首先應該強調的是泰米爾自治區。俄羅斯60%以上的銅礦床集中在十月鎮、塔帕赫寧斯基和諾裡爾斯克礦床。大約三分之一的礦物是在烏拉爾銅礦區開採的。

赤塔地區發現了一個大型烏多坎礦,該地區由於交通基礎設施不發達而尚未開發。根據專家數據顯示,俄羅斯聯邦的礦藏開採期限不會超過30年。