Quặng đồng: tính chất, ứng dụng, khai thác

Quặng đồng: tính chất, ứng dụng, khai thác
Copper ore. Hình ảnh: geologyscience.com
Đăng lại

Quặng đồng là hợp chất của các khoáng chất trong đó đồng có nồng độ đủ để tiếp tục chế biến và sử dụng cho mục đích công nghiệp.

Trong sản xuất, nên sử dụng quặng đã làm giàu có hàm lượng kim loại ít nhất 0,5-1%.

Đồng là một thành phần nhựa có màu hồng vàng. Ở ngoài trời, kim loại ngay lập tức được bao phủ bởi một màng oxy, khiến nó có màu vàng đỏ đặc trưng.

Đặc tính đặc trưng: chống ăn mòn, dẫn nhiệt và dẫn điện cao.

Đồng thời, nguyên tố này có đặc tính kháng khuẩn cao và tiêu diệt virus cúm và tụ cầu.

Trong khu liên hợp công nghiệp, đồng thường được sử dụng làm hợp kim với các thành phần khác: niken, kẽm, thiếc, vàng, v.v.

Ứng dụng quặng đồng

Do có điện trở suất thấp nên đồng được sử dụng tích cực trong lĩnh vực điện để sản xuất dây cáp và dây điện. Tính dẫn nhiệt tốt cho phép kim loại này được sử dụng trong bộ tản nhiệt làm mát và điều hòa không khí.

Các lĩnh vực sản xuất sau đây không thể thiếu đồng:

  • kỹ thuật cơ khí (tay nâng cửa sổ, vòng bi);
  • đóng tàu (mạ thân tàu và kết cấu);
  • xây dựng (ống, vật liệu lợp và vật liệu ốp lát, thiết bị ống nước, v.v.).

Đối với ngành trang sức, hợp kim với vàng có liên quan, giúp tăng độ bền cơ học và khả năng chống mài mòn.

Các chuyên gia dự đoán việc sử dụng kim loại trên quy mô lớn làm bề mặt kháng khuẩn trong các cơ sở y tế (lan can, cửa ra vào, tay cầm, tay vịn, v.v.).

Statue of Liberty
Statue of Liberty. Hình ảnh: iflscience.com
Tượng Nữ thần Tự do nổi tiếng được làm bằng đồng. Việc xây dựng nó cần khoảng 80 tấn vật liệu. Và ở Nepal kim loại này được coi là thiêng liêng.

Các nhóm quặng đồng

Tất cả các quặng đồng thường được chia thành chín loại địa chất công nghiệp, lần lượt được chia thành sáu nhóm theo nguồn gốc:

Nhóm phân tầng

Nhóm này bao gồm đá phiến đồng và đá sa thạch. Những vật liệu này được đại diện bởi tiền gửi lớn. Các đặc điểm đặc trưng của chúng là: dạng tấm đơn giản, phân bố đồng đều các thành phần hữu ích, lớp nền bề mặt phẳng, cho phép sử dụng các phương pháp khai thác lộ thiên.

Nhóm pyrit

Điều này bao gồm các hợp chất đồng, tĩnh mạch và đồng-pyrit tự nhiên. Kim loại tự nhiên thường được tìm thấy nhiều nhất trong vùng oxy hóa của các mỏ sunfua đồng, cùng với các khoáng chất bị oxy hóa khác.

Quặng sắt – cơ sở của ngành công nghiệp hiện đại
Quặng sắt – cơ sở của ngành công nghiệp hiện đại

Kim loại pyrit đồng khác nhau về hình dạng và kích cỡ. Khoáng vật chính trong quặng là pyrit; chalcopyrit và sphalerit cũng có mặt.

Quặng vân có đặc điểm là có cấu trúc vân với các tạp chất. Những loại quặng như vậy thường xảy ra khi tiếp xúc với porphyrin.

Đồng xốp (thủy nhiệt)

Các khoản tiền gửi này, cùng với đồng và molypden, chứa vàng, bạc, selen và các nguyên tố hữu ích khác, sự hiện diện của chúng cao hơn đáng kể so với bình thường.

Đồng-niken

Các trầm tích được thể hiện ở dạng tấm, dạng thấu kính, dạng không đều và dạng tĩnh mạch. Kim loại này có kết cấu lớn xen kẽ với coban, kim loại nhóm bạch kim, vàng, v.v.

Quặng Skarn

Quặng Skarn là các trầm tích cục bộ trong đá vôi và đá vôi-lục nguyên. Chúng được đặc trưng bởi kích thước nhỏ và hình thái phức tạp. Nồng độ đồng cao nhưng không đồng đều – lên tới 3%.

Cacbonat

Nhóm này bao gồm quặng sắt-đồng và cacbonatite. Cho đến nay, mỏ duy nhất thuộc loại đồng này được phát hiện ở Nam Phi. Mỏ phức hợp này thuộc khối đá kiềm.

Đồng được lấy từ quặng gì

Đồng rất hiếm được tìm thấy trong tự nhiên ở dạng cốm. Cho đến nay, phát hiện lớn nhất như vậy được coi là một cục vàng được phát hiện ở Bắc Mỹ, Hoa Kỳ nặng 420 tấn.
Hình ảnh: prismic.io

Có gần 250 loại đồng nhưng chỉ có 20 loại được sử dụng trong công nghiệp. Phổ biến nhất trong số họ:

Chalcocit

Một hợp chất khoáng chất có chứa lưu huỳnh (20%) và đồng (80%). Nó được gọi là “ánh đồng” vì ánh kim loại đặc trưng của nó. Quặng có cấu trúc dày đặc hoặc dạng hạt có màu đen hoặc xám.

Chalcopyrit

Kim loại này có nguồn gốc thủy nhiệt và được tìm thấy trong skarn và greisen. Thông thường nó là một phần của quặng đa kim cùng với galena và sphalerit.

Sinh ra

Một khoáng chất phổ biến thuộc lớp sunfua trong tự nhiên, một trong những nguyên tố chính của quặng đồng. Nó có tông màu xanh tím đặc trưng. Chứa đồng (63,33%), sắt (11,12%), lưu huỳnh (25,55%) và tạp chất bạc. Nó xảy ra ở dạng khối dày đặc, hạt mịn.

Phương pháp khai thác quặng đồng

Tùy thuộc vào độ sâu của mỏ mà sử dụng phương pháp khai thác kim loại mở và đóng.

Closed method of copper ore mining
Closed method of copper ore mining. Hình ảnh: aubullion.ca

Trong khai thác khép kín (ngầm), các mỏ được xây dựng dài vài km. Các mỏ được trang bị thang máy để di chuyển công nhân và thiết bị cũng như vận chuyển khoáng sản lên bề mặt.

Dưới lòng đất, đá phải được nghiền nát bằng thiết bị khoan đặc biệt có gai. Sau đó, với sự trợ giúp của xô, quặng được thu thập và nạp vào.

Phương pháp mở có liên quan khi trầm tích nằm ở độ sâu 400-500 mét. Đầu tiên, lớp đá thải trên cùng được loại bỏ, sau đó quặng đồng được loại bỏ. Để dễ dàng lấy được đá cứng, trước tiên nó phải bị phá hủy bằng thiết bị nổ.

Quy trình công nghệ sản xuất đồng

Có hai phương pháp chính để sản xuất đồng:

  • luyện kim;
  • thủy luyện kim.

Phương pháp đầu tiên liên quan đến việc luyện kim loại bằng lửa và cho phép bạn xử lý bất kỳ nguyên liệu thô nào bằng cách chiết xuất tất cả các yếu tố hữu ích. Sử dụng công nghệ này, có thể thu được đồng ngay cả từ đá nghèo, trong đó hàm lượng kim loại dưới 0,5%. Phương pháp thứ hai, theo quy định, chỉ được sử dụng để xử lý quặng tự nhiên hoặc quặng bị oxy hóa có hàm lượng đồng thấp.

Khai thác quặng đồng trên thế giới

Các mỏ đồng không tập trung ở các khu vực địa lý cụ thể mà nằm ở nhiều quốc gia khác nhau. Ở Mỹ, mỏ chalcocite đang được phát triển ở các bang Nevada và Arizona. Các mỏ oxit đồng – cuprit – rất phổ biến ở Cuba. Đồng clorua được khai thác ở Peru.

Trên thế giới hầu như không còn nguồn quặng làm giàu nào, đồng đã được khai thác từ vài trăm năm nên tất cả các mỏ giàu có đều đã được phát triển từ lâu. Trong công nghiệp cần sử dụng khoáng chất cấp thấp (lên tới 0,5% đồng).

Bạc là kim loại quý lâu đời nhất
Bạc là kim loại quý lâu đời nhất
Xét về sản lượng toàn cầu, đồng đứng ở vị trí thứ ba sau sắt và nhôm.

Danh sách các quốc gia giàu quặng đồng bao gồm: Chile, Mỹ, Trung Quốc, Kazakhstan, Ba Lan, Indonesia, Zambia. Tỷ trọng của Liên bang Nga trong sản xuất quặng thế giới là 9% (đứng thứ ba sau Chile và Mỹ). Chile là nước dẫn đầu về trữ lượng khoáng sản, chứa 33% lượng đồng của thế giới.

Các mỏ lớn nhất là:

Mỏ Chukicamata (Chile)

Sự phát triển đã diễn ra trong hơn 100 năm, trong thời kỳ này, 26 triệu tấn kim loại đã được phát triển.

Copper mine at Chuquicamata, Chile
Copper mine at Chuquicamata, Chile. Hình ảnh: britannica.com

Mỏ Escondida (Chile). Việc khai thác được thực hiện từ năm 1990;

Mỏ Grasberg (Indonesia).

Gần đây, các mỏ lớn đã được phát hiện ở Peru (Antamina), Brazil (Salobu) và Kazakhstan (Nurkazgan).

Các chuyên gia cho rằng khối lượng đồng có hiệu quả kinh tế là hơn 400 triệu tấn. Trên toàn thế giới.

Khai thác quặng đồng ở Nga

Cấu trúc cơ sở nguyên liệu đồng ở Nga khác biệt đáng kể so với thị trường thế giới. Phần chính trong đó rơi vào các mỏ đồng-niken sunfua (40%) và pyrit (19%). Trong khi ở các quốc gia khác, trữ lượng đồng xốp và sa thạch dạng đồng chiếm ưu thế.

Các mỏ quặng đồng ở Nga

Trả lời câu hỏi quặng đồng được khai thác ở đâu ở Nga, khu tự trị Taimyr trước tiên cần được nêu bật. Hơn 60% tổng trữ lượng quặng đồng ở Nga tập trung ở các mỏ Oktyabrsky, Tapakhninsky và Norilsk. Khoảng một phần ba khoáng sản được khai thác ở khu vực khai thác đồng Ural.

Một mỏ Udokan lớn đã được phát hiện ở vùng Chita, nơi vẫn chưa được phát triển do cơ sở hạ tầng giao thông chưa phát triển. Theo dữ liệu chuyên gia, trữ lượng khai thác ở Liên bang Nga sẽ tồn tại không quá 30 năm.