Медные и алюминиевые руды

Содержание статьи:

Медная руда — это соединение минералов, в которых медь представлена в достаточной концентрации для ее дальнейшей переработки и использования в промышленных целях. В производстве целесообразно использовать обогащенную руду с содержанием металла не менее 0,5-1%.

Медная руда: свойства и характеристики

Медь — пластичный элемент золотисто-розового оттенка. На открытом воздухе металл сразу покрывается кислородной пленкой, которая придает ему специфический красно-желтый цвет.

Характерные свойства: коррозийная устойчивость, высокая тепло- и электропроводность.

При этом элемент отличается высокими антибактериальными свойствами, уничтожает вирусы гриппа и стафилококки.

В промышленном комплексе чаще всего медь используется в сплавах с другими компонентами: никелем, цинком, оловом, золотом и т.д.

Применение медной руды

Благодаря низкому удельному сопротивлению медь активно применяется в электротехнической сфере для изготовления силовых кабелей и проводов. Хорошая теплопроводность позволяет использовать этот металл в радиаторах охлаждения и кондиционерах.

Без меди не обходятся следующие производственные отрасли:

• машиностроение (стеклоподъемники, подшипники);
• судостроение (обшивка корпусов и конструкций);
• строительство (трубы, кровля и облицовочные материалы, сантехническое оборудование и т.д.).

Для ювелирной сферы актуальны сплавы с золотом, которые увеличивают механическую прочность и стойкость к истиранию.

Эксперты прогнозируют масштабное применение металла в качестве антибактериальных поверхностей в медицинских учреждениях (перила, двери, ручки, поручни и т.д.).

Группы медных руд

Все медные руды принято делить на девять промышленно-геологических видов, которые в свою очередь подразделяются на шесть групп по происхождению:

Стратиформная группа

В эту группу входят медные сланцы и песчаники. Эти материалы представлены крупными месторождениями. Их характерные черты: простая пластовая форма, равномерное распределение полезных компонентов, пологое поверхностное залегание, позволяющее использовать открытые способы добычи.

Колчеданная группа

Сюда входит самородная медь, жильные и медно-колчеданные соединения. Самородный металл чаще всего встречается в зонах окисления медно-сульфидных рудников вместе с другими окисленными минералами.

Медно-колчеданные металлы отличаются формами и размерами. Основной минерал в руде — пирит, также присутствуют халькопириты и сфалериты.

Для жильных руд характерна прожилковая структура с вкраплениями. Такие руды, как правило, залегают в контакте с порфирами.

Медно-порфировая (гидротермальная)

Эти месторождения вместе с медью и молибденом содержат золото, серебро, селен и другие полезные элементы, наличие которых значительно выше нормы.

Медно-никелевая

Месторождения представлены в пластовой, линзообразной, неправильной и жильной форме. Металл имеет вкрапленную массивную текстуру с кобальтом, платиноидами, золотом и т.д.

Скарновая руда

Скарновые руды — это локальные месторождения в известняках и известково-терригенных породах. Они характеризуются небольшими размерами и сложной морфологией. Концентрация меди высокая, но неравномерная — до 3%.

Карбонатовая

В состав этой группы входит железомедная и карбонатитовая руда. По этому типу меди обнаружено пока единственное месторождение в ЮАР. Этот комплексный рудник относится к массиву щелочных пород.

Из каких руд получают медь

Существует почти 250 видов меди, но из них всего 20 видов используются в промышленности. Самые распространенные из них:

Халькозин

Соединение минералов с содержанием серы (20%) и меди (80%). Носит название «медный блеск» из-за своего характерного металлического блеска. Руда имеет плотную или зернистую структуру черного или серого оттенка.

Халькопирит

Металл имеет гидротермальное происхождение, встречается в скарнах и грейзенах. Чаще всего входит в состав полиметаллической руды вместе с галенитом и сфалеритом.

Борнит

Распространенный в природе минерал класса сульфидов, один из главных элементов медных руд. Имеет характерный синевато-пурпурный оттенок. Содержит в себе медь (63,33%), железо (11,12%), серу (25,55%) и примеси серебра. Встречается в виде плотных мелкозернистых масс.

Способы добычи медной руды

В зависимости от глубины рудника используются открытый и закрытый способы добычи металла.

При закрытой (подземной) разработке строятся шахты протяженностью в несколько километров. Шахты оснащаются лифтами для перемещения рабочих и техники, а также для транспортировки минерала на поверхность.

Закрытый (подземный) способ добычи медной руды

Под землей порода подлежит дроблению специальным буровым оборудованием с шипами. Затем с помощью ковшей происходит забор и погрузка руды.

Открытый способ актуален в том случае, когда залежи находятся на глубине до 400-500 метров. Сначала снимается верхний пласт пустой породы, после чего вынимается медная руда. Чтобы было проще доставать твердые породы, ее предварительно разрушают взрывными устройствами.

Открытый способ добычи медной руды

Технологический процесс производств меди

Выделяют два основных способа производства меди:

Первый способ предполагает огневое рафинирование металла и позволяет обработать любое сырье с извлечением всех полезных элементов. С помощью этой технологии можно получать медь даже из бедной породы, в которой содержание металла ниже 0,5%. Второй способ применяется, как правило, только для обработки окисленной или самородной руды с бедным содержанием меди.

Добыча медных руд в мире

Медные рудники не сосредоточены в определенных географических зонах, а обнаружены в разных странах. В Америке в штатах Невада и Аризона разрабатывают месторождения халькозина. На Кубе распространены залежи оксида меди — куприта. В Перу ведется добыча хлорида меди.

Источников обогащенных руд в мире почти не осталось, медь добывается уже несколько сотен лет, поэтому все богатые рудники давно уже разработаны. В промышленности приходится применять низкосортные минералы (до 0,5% меди).

Страны лидеры по запасам и добыче медной руды

В список стран, богатых медными рудами, входят: Чили, Америка, Китай, Казахстан, Польша, Индонезия, Замбия. Доля РФ в мировой добыче руды составляет 9% (это третье место после Чили и США). По запасам минерала лидирует Чили, в которой находится 33% от мирового объема меди.

Самыми крупными рудниками считаются:

• Рудник Чукикамата (Чили). Разработки ведутся более 100 лет, в течение этого периоды было разработано 26 млн. тонн металла;

Карьер Чукикамата (Чили)

• Рудник Эскондида (Чили). Добыча осуществляется с 1990 года;

• Рудник Грасберг (Индонезия).

Карьер Грасберг (Индонезия)

Недавно были обнаружены крупные рудники в Перу (Антамина), в Бразилии (Салобу), Казахстане (Нурказган).

Эксперты утверждают, что объем экономически рентабельной меди составляет более 400 млн. тонн. по всему миру.

Добыча медной руды в России

Структура сырьевой базы меди в России существенно отличается от мирового рынка. Основная доля в ней приходится на сульфидные медно-никелевые (40%) и колчеданные (19%) рудники. В то время как в других странах преобладают медно-порфировые месторождения и медистые песчаники.

Месторождения медных руд в России

Отвечая на вопрос, где в России добывают медные руды, в первую очередь следует выделить Таймырский АО. В Октябрьском, Тапахнинском и Норильском месторождениях сосредоточено более 60% всех залежей медной руды в России. Около одной трети минерала добывают в Уральском меднорудном районе.

В Читинской области обнаружен крупный рудник Удокан, который пока не разрабатывается из-за неразвитой транспортной инфраструктуры. Согласно экспертным данным эксплуатируемых месторождений в РФ хватит не более, чем на 30 лет.

Не так уж и много найдется на нашей планете металлов, объемы добычи которых превышают таковые у меди. Двадцать девятый номер в периодической таблице Менделеева находится на почетном третьем месте по уровням добычи, сразу после железа и алюминия. Слишком уж много отраслей не оберутся проблем, если вдруг такой необходимый метал закончится в их кладовых. Важность меди и медной руды трудно переоценить для электротехники, теплотехники, металлургии, медицины и даже транспорта.

Чем же отличается медь от других металлов и как ведется добыча меди, рассмотрим ниже.

Что такое медная руда

Медная руда, как и любая другая – это конгломерат веществ, пород, минералов, содержание нужного вещества в которых настолько велико, что его считают целесообразным для осуществления добычи. Стоит сказать, что вместе с так называемым Купрумом (латинское название меди), в ее руде еще в более незначительных долях добывают и другие полезные элементы. Саму же медь начинают добывать в рудах, в которых ее количество превышает 0.5%.

Да, в чистом виде медь в природе встречается даже чаще, чем тот же алюминий, но все равно от общемировых запасов данная цифра равна примерно одному проценту, потому – добыча ведется все-таки из руд. Различают по местам образования и составу такие группы руд: карбонатовая, колчеданная, медно-никелевая, медно-порфировая (гидротермальная), скарновая, стратиформная.

Различия по насыщенности

Вариаций соединений меди с другими веществами в рудах очень много, порядка двух с половиной сотен. Мы же рассмотрим самые популярные и самые насыщенные:

1. Борнит. Чаще всего принадлежит к гидротермальной группе руд, в составе своем может иметь около 65% Купрума. Хим. формула – Cu₅FeS₄;
2. Ковелин. Также член гидротермальной группы, до 64% меди. Формула – CuS;
3. Халькопирит. Гидротермальная группа. Насыщенность медью равна 30%. Самая популярная руда – 50% от всех месторождений. Формула – CuFeS₂;
4. Халькозин. Лидер в плане насыщенности. 79,8% «рыжего металла». Все та же гидротермальная группа. Формула – Cu₂S.

Способы добычи медной руды

Два способа добывания – шахтный и открытый. Вот и все, чем могут похвастаться современные технологии во время добычи руд. Открытый способ используют в тех случаях, если месторождение меди расположено не очень глубоко под землей (порядка 400-500 метров). Для начала снимают слой пустой породы, а затем начинается сам процесс добычи, для облегчения которого используют направленные взрывы.

В случае же шахтного метода, как ясно из названия – пробивают шахту. Глубина доходит порой до километра. Шахты оборудуют лифтами для транспортировки оборудования и рабочих, а также для переправки полученной руды наверх. Шипованные буровые машины, вгрызаясь в породу, добывают из шахт необходимую производствам руду.

Обработка полученной руды

Состоянием на сегодняшний день существует 3 способа обработки полученной медной руды. Пирометаллургичекая, гидрометаллургическая и электролиз.

Пирометаллургический метод является самым популярным. За «рабочий материал» берется наиболее распространенный халькопирит.

В самом начале выполняется обогащение. Для этого применяется метод окислительного обжига. Данный метод очень подходит халькопириту, так как он прежде всего рассчитан на руды с высокой концентрацией серы. При этой технологии руда нагревается до высоких температур (порою до 8 тысяч градусов по Цельсию), во время чего происходит взаимодействие серы и кислорода после чего практически половина серы улетучивается. Далее руду еще больше нагревают в шахтных или отражательных печах. Речь уже идет о 1,4-1,5 тысячах градусов.

Иногда из меди, как из похожего по цвету материала, делают поддельные ювелирные украшения. Дабы избежать подделок, знайте, что медь темнеет со временем, и в воде после нее остается металлический запах.

На выходе, после воздействия таких температур, получается сплав сульфидов меди и железа – штейн. Сплав обдувается конвекторами, благодаря чему и железо, и сера еще раз окисляются, где-то улетучиваясь, а где-то – оседая шлаком. Продуктом становится 91-процентная черновая медь.

Дабы достигнуть практически эталонного содержания меди в сплаве, применяется технология огневого рафинирования. Также с ней применяют подкисленный раствор CuSO₄. После данных манипуляций, которые, кстати, называют электролитическим рафинированием меди, получаем «на руки» фактически «чистокровную» медь, концентрацией в 99,9%.

Добыча меди в мире

Первое место как по запасам меди, так и по ее добыче на планете Земля удерживает Чили. Треть мировых запасов сосредоточена здесь. В месторождении Чукикамата добывают медь уже более 100 лет. За это время было добыто более 26 миллионов тонн. Второе и третье место получают Америка и Китай. По количеству медной руды в России страна занимает в мире пятое место вместе с Польшей и Индонезией. Каждая страна содержит по 4% от общемировых запасов данного полезного ископаемого.

Медь и медная руда в России

В России запасы медных руд можно отметить Норильское, Октябрьское, Тапахнинское месторождения. В них содержится около 60% всех медных запасов страны. Недавно обнаруженный рудник Удокан (Читинская область) может обеспечить страну рудой примерно на 30 лет. Но пока что работы в этом месте не ведутся, так как он расположен в месте с зачаточной транспортной развязкой.

Применение меди

Проще указать сферы, где медь не применяется, чем охватить все области ее применения. Ведь даже в организме человека имеется потребность к ежедневной дозе меди (около 0,9 мг. в день).

Благодаря низкому показателю удельного сопротивления, Купрум используют для производства проводов, кабелей, электрических катушек, трансформаторов и другого электрооборудования.

Из-за высокой теплопроводности, в свою очередь, медь участвует при конструировании элементов систем охлаждения, отопления, кондиционирования.

В одной сфере транспорта, а именно в трубопроводном, бесшовные медные трубы стали идеальным вместилищем как для транспортировки по ним воды, так и газа.

Ювелиры используют сплав золота и меди для укрепления первого. Так как золото, само по себе, весьма мягкий металл, и изделия без примеси меди были бы крайне подвержены деформациям.

В связи с выявлением бактерицидного свойства меди, она в будущем имеет шансы получить широчайшее применение в медицине, как для изготовления инструментов и рабочих поверхностей, так и для материала к обычным дверным ручкам.

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Сибирская академия государственной службы»

Институт переподготовки специалистов

по дисциплине «Экономика Сибири»

Тема: Цветные металлы

(минерально-сырьевой потенциал и его освоение в Сибири)

Студент: Позднякова Л.И.

Руды легких цветных металлов

Руды тяжелых цветных металлов

Руды малых металлов

Руды редких металлов

Цветная металлургия Западной Сибири по удельному весу с черной металлургией составляет лишь 5%. А ее доля в России по производству продукции составляет 4,9%. В последние десятилетие развитие цветной металлургии, а в частности Западносибирской алюминиевой промышленности было связано со строительством мощных гидроэлектростанций на реках Сибири.

В основном вся цветная металлургия базируется на привозном сырье аппатитов и оловянного концентрата из горно-обогатительных комбинатов Дальнего Востока и Восточной Сибири. Разработка местных руд осложнена серьезными проблемами. Во-первых, здешняя руда имеет сложный состав. Разработать технологию для ее использования не просто. Во-вторых, экологическая уязвимость района очень высока.

Алюминиевую промышленность можно назвать единственной индустриальной отраслью, которая выстояла в годы разрушительной и крутой экономической ломки, практически не снизила объемы производства и не только живет, дышит, но и развивается. Это кажется тем более удивительным, что оборонка, потреблявшая львиную долю крылатого металла, резко снизила заказы в связи с крупномасштабными сокращениями производства военной техники, да и многие другие партнеры, не имея денег, не получая поставки с алюминиевых заводов. Казалось, что крах отрасли был неизбежен. Но в жизни все оказалось иначе сегодня по выпуску алюминия Россия по-прежнему прочно удерживает лидирующие позиции в мире, занимая второе место после США.

На предприятиях цветной металлургии Новосибирской области увеличили производство в июне на 66,2%, с начала года на 23,6% по сравнению с соответствующим периодом 1995 года. За полугодие выпуск металлического молибдена увеличился в 1,3 раза, олова в 1,5 раза, добыча золота 1,7 раза. В основном вся цветная металлургия базируется на привозном сырье аппатитов и оловянного концентрата из горно-обогатительных комбинатов Дальнего Востока и Восточной Сибири. Разработка местных руд осложнена серьезными проблемами. Во-первых, здешняя руда имеет сложный состав. Разработать технологию для ее использования не просто. Во-вторых, экологическая уязвимость района очень высока.

РУДЫ ЛЕГКИХ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

Цветные металлы делятся на две основные группы: легкие (алюминий, магний, титан) и тяжелые (медь, цинк, свинец, никель, кобальт). Среди легких цветных металлов по объемам производства и потребления резко преобладает алюминий.

Алюминий. Исходным сырьем для производства металлического алюминия служит глинозем, который получают путем переработки таких полезных ископаемых, как бокситы и нефелиновые руды.

Прогнозные ресурсы бокситов России составляют 290 млн.т (1.5% мировых). Сосредоточены они преимущественно на территории Белгородской (40 %) и Свердловской (34 %) областей, а также Республики Коми (16 %).

По запасам бокситов Россия, значительно уступая лидирующим в этом отношении странам — Гвинее, Бразилии и Австралии занимает сейчас 9-е место в мире. Размеще­ны отечественные запасы бокситов преимущественно на территории Республики Коми (29 %), Свердловской (27%) и Архангельской (23 %) областей.

Качество российских бокситов в основном невысокое. Их кремневый модуль, не превышает 20, поэтому они требуют значительно больших затрат энергии для переработки в глинозем. Только 48 % запасов бокситов в России могут эксплуатироваться рентабельно.

Балансовые запасы бокситов в России учитываются по месторождениям. В семи наиболее важных из них заключено около 70 % запасов, а шесть из этих месторождений обеспечивают свыше 90 % всей отечественной добычи бокситов.

Наиболее качественные из российских бокситов (кремневый модуль 10-20) находятся в Северо-Уральском районе (СУБР) в Свердловской области (месторождение Кальинское, Новокальинское, Красная Шапочка и Черемуховское).

Бокситы Вежаю-Ворыквинского месторождения на Среднем Тимане (Республика Коми) имеют гораздо более низкий модуль (около 6). Однако данное месторождение эксплуатируется открытым способом, обладает значительными запасами, и потому рентабельность добычи бокситов здесь является самой высокой в России.

Обеспеченность добывающих предприятий разведанными запасами в целом по России превышает 140 лет. Вместе с тем для конкретных рудников она заметно ниже. Так, например обеспеченность Северо-Уральского рудника — 55 лет. Средне — Тиманского —50.

Россия является единственной страной в мире, где для производства глинозема используется такое низкокачественное сырье, как нефелиновые руды и концентраты.

Разведанные запасы нефелиновых руд составляют 4,6 млрд т. Активная часть этих запасов, учтенная в семи эксплуатируемых месторождениях Мурманской и Кемеровской областях, равна 2,4 млрд т.

Более 80 % запасов нефелиновых руд находятся в месторождениях Хибинской группы в Мурманской области. Нефелин получается здесь как попутный компонент при обогащении аппатитовых руд.

Объем добычи нефелиновых руд на Кия-Шалтырском месторождении составил в 2001 году около 3,7 млн т, на месторождениях Хибинской группы — 1,0 млн т.

По выпуску глинозема (в 2001 году — 3,0 млн т) Россия за­нимает шестое место в мире. Весь он производится из отечест­венного сырья: 60 % — из бокситов на трех заводах в Свердлов­ской и Ленинградской областях, 40 % — из нефелинового кон­центрата на двух заводах в Красноярском крае и в Ленинград­ской области.

Потребности российских алюминиевых заводов в глиноземе за счет отечественного сырья покрываются лишь на 45 %. Ос­тальное его количество импортируется из Украины, Казахстана и стран дальнего зарубежья.

Несмотря на острый дефицит сырья, обусловленный отсутст­вием в России крупных месторождений высококачественных бокситов, отечественная алюминиевая промышленность успеш­но вышла из кризиса и стала на мировом рынке одним из лиде­ров. По производству первичного алюминия (в 2001 году — 3,3 млн т) Россия занимает второе место в мире. Выпускается он на 11 заводах, причем большая его часть (83 %) — в Сибирском федеральном округе, где расположены 5 заводов и где имеются дешевые источники электроэнергии (главной составляющей за­трат при производстве металлического алюминия).

Титан. Россия обладает крупными запасами титано­вых руд. Они сосредоточены на 19 месторождениях, из них 7 россыпных. Рентабельными в современных условиях оказы­ваются лишь 68 % разведанных запасов. Основная масса актив­ных запасов титана заключена в Медведевеком коренном место­рождении (Челябинская область) и нескольких россыпных место­рождениях: Центральном (Тамбовская область), Лукояновском (Нижегородская область), Яреском (Республика Коми), Тарском (Омская область) и Ордынском (Новосибирская область). Все россыпные месторождения являются комплексными и помимо титана содержат промышленное количество циркония.

Ордынское и Тарское месторождения в Сибирском регионе, представленные горизонтальным пластом рудных песков, имею­щим мощность около 4 м и залегающим на глубине 60 м (Тарское) и 140 м (Ордынское), обладают огромными запасами и еще большими перспективами по их приросту. Например, лишь на небольшом (5,9 км ) разведанном участке Ордынской россыпи прирост запасов двуокиси титана на 1 января 2000 года составил 412,8 тыс. т, двуокиси циркония — 102,6 тыс. т. Главная труд­ность их освоения заключается в отсутствии проверенной техно­логии добычи рудных песков с глубины 60-140 м. Использован­ный здесь в опытном порядке гидроскважинный метод добычи пока не встретил единодушного одобрения специалистов.

РУДЫ ТЯЖЕЛЫХ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

Медь . Прогнозные ресурсы меди России оценива­ются в 66,5 млн т. Большая их часть находится в Уральском (32,5 %), Сибирском (21,1 %), Приволжском (17 %) и Дальнево­сточном (16,4 %) федеральных округах.

По запасам меди (около 9 % мировых) Россия занимает третье место в мире после Чили и США. Примерно 65 % разве­данных и 85 % предварительно оцененных запасов сосредоточе­ны в Сибирском федеральном округе. По структуре запасов ме­ди Россия отличается от ведущих стран. Если там основным ти­пом месторождений служит медно-порфировый, то в России — сульфидный медно-никелевый, медно-колчеданный и тип меди­стых песчаников.

Запасы меди учитываются в России по 124 месторождениям, но более 80 % этих запасов сконцентрированы всего лишь на 12 из них. Важнейшими являются сульфидные медно-никелевые ме­сторождения Октябрьское, Талнах и Норильск-1 в Таймырском АО. На их долю приходится свыше 40 % отечественных запасов меди категорий А + В + d и свыше 60 % — категории С₂ .

Еще одним весьма крупным месторождением меди в России яв­ляется Удоканское (Читинская область). Оно принадлежит к типу медистых песчаников и заключает в себе 22,3 % всех запасов меди категорий А + В + С и 33,2 % — категории С₂ при среднем содер­жании меди 1,56 %. Данное месторождение находится пока в не­распределенном фонде недр. Его освоение сдерживается отсутст­вием транспортных путей (строительство железнодорожной ветки к нему должно было быть завершено в 2003 году).

Среди месторождений медно-колчеданного типа, которые распространены главным образом на Южном и Среднем Урале, наиболее значительным является Гайское (Оренбургская об­ласть). Оно существенно меньше норильских, тем не менее на его долю приходится 8 % разведанных запасов меди России.