Cara tembaga dilombong: kaedah, sejarah dan deposit

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-02 14:00

Tembaga hari ini ialah logam yang sangat diperlukan dan digunakan secara meluas dalam kehidupan seharian mahupun dalam industri. Secara semula jadi, Cu boleh didapati dalam keadaan tulen dan dalam bentuk bijih. Terdapat beberapa cara untuk mengekstrak dan mendapatkan tembaga daripada batuan asal. Walau bagaimanapun, ia digunakan secara meluas dalam industri. Cara tembaga dilombong akan dibincangkan dalam artikel.

Sedikit sejarah

Di kawasan manakah tembaga pada zaman purba mula dilombong dan digunakan oleh manusia buat kali pertama, malangnya ahli arkeologi tidak dapat mengetahuinya. Walau bagaimanapun, diketahui dengan pasti bahawa logam inilah yang mula diproses dan digunakan oleh orang ramai dalam kehidupan seharian.

Tembaga telah diketahui manusia sejak Zaman Batu. Beberapa ketulan logam ini yang ditemui oleh ahli arkeologi mempunyai kesan pemprosesan dengan kapak batu. Pada mulanya, orang menggunakan tembaga terutamanya sebagai hiasan. Pada masa yang sama, orang pada zaman dahulu menggunakan nugget logam ini yang ditemui oleh mereka secara eksklusif untuk pembuatan produk tersebut. Kemudian, orang belajar untuk memproses danbijih tembaga.

Idea tentang bagaimana Cu dilombong dan diproses telah diketahui oleh ramai orang zaman dahulu. Banyak bukti telah ditemui oleh ahli arkeologi. Selepas manusia belajar membuat aloi kuprum dan zink, Zaman Gangsa bermula. Sebenarnya, nama "tembaga" pernah dicipta oleh orang Rom kuno. Logam sedemikian dibawa ke negara ini terutamanya dari pulau Cyprus. Itulah sebabnya orang Rom memanggilnya aes cyprium.

Cara tembaga dilombong pada zaman dahulu

Memandangkan logam ini pernah digunakan secara meluas dalam kehidupan manusia, teknologi untuk pengekstrakannya, sudah tentu, dibangunkan dengan cukup sempurna. Nenek moyang kita memperoleh tembaga terutamanya daripada bijih malachite. Campuran bahan tersebut dan arang batu dimasukkan ke dalam bekas tanah dan diletakkan di dalam lubang. Seterusnya, jisim dalam periuk dibakar. Karbon monoksida yang terhasil telah mengurangkan malachite kepada kuprum.

Stok dalam alam semula jadi

Di manakah tembaga boleh ditemui di alam liar hari ini? Pada masa ini, deposit logam popular ini ditemui di semua benua di Bumi. Pada masa yang sama, rizab Cu dianggap hampir tidak terhad. Ahli geologi pada zaman kita sedang mencari deposit baru tembaga tulen, serta bijih yang mengandunginya. Sebagai contoh, pada tahun 1950 rizab dunia logam ini berjumlah 90 juta tan. Menjelang 1970, angka ini telah meningkat kepada 250 juta tan, dan menjelang 1998 - sehingga 340 juta tan. Pada masa ini, dipercayai bahawa rizab tembaga di planet ini adalah lebih daripada 2.3 bilion tan.

Deposit dan kaedah pengekstrakan kuprum tulen

Seperti yang telah disebutkan, pada mulanya orang menggunakan Cu asli dalam kehidupan seharian. Sudah tentu, ia diperolehitembaga tulen hari ini. Nugget logam ini terbentuk di dalam kerak bumi hasil daripada proses eksogen dan endogen. Deposit terbesar tembaga asli yang diketahui di planet ini kini terletak di Amerika Syarikat, di rantau Tasik Superior. Di Rusia, tembaga asli berlaku di deposit Udokan, serta di beberapa tempat lain di Transbaikalia. Di samping itu, jawapan kepada persoalan di mana tembaga boleh dilombong di Rusia dalam bentuk nugget ialah rantau Ural.

Secara semula jadi, logam tulen varieti ini terbentuk dalam zon pengoksidaan mendapan kuprum sulfat. Biasanya, nugget tembaga itu sendiri mengandungi kira-kira 90-99%. Selebihnya diambil kira oleh logam lain. Walau apa pun, dua teknologi utama berfungsi sebagai jawapan kepada persoalan bagaimana tembaga asli dilombong. Deposit sedemikian, serta bijih, dibangunkan dengan kaedah lombong tertutup atau lubang terbuka. Dalam kes pertama, proses teknologi seperti menggerudi dan memecahkan digunakan.

Nugget tembaga boleh menimbang berat. Yang terbesar pernah ditemui di Tasik Superior di Amerika Syarikat. Berat nugget ini adalah kira-kira 500 tan.

Tempat tembaga dilombong di Rusia, kami mengetahuinya. Ini terutamanya Transbaikalia dan Ural. Di negara kita, sudah tentu, nugget logam ini yang sangat besar juga ditemui pada masa yang berbeza. Sebagai contoh, kepingan tembaga dengan berat sehingga beberapa tan sering dijumpai di Ural Tengah. Salah satu nugget seberat 860 kg ini kini disimpan di St. Petersburg, di Muzium Institut Perlombongan.

Bijih tembaga dan depositnya

Pada masa ini, mendapatkan Cu dianggap kos efektif dan suai manfaat walaupun ia terkandung dalam batu sekurang-kurangnya 0.3%.

Lazimnya, batuan berikut dilombong secara semula jadi untuk mengasingkan kuprum dalam alam semula jadi pada hari ini:

• bornites Cu₅FeS_{4 - bijih sulfida, atau dipanggil tembaga ungu atau pirit beraneka warna dan mengandungi kira-kira 63.3% Cu;}

• chalcopyrite CuFeS_{2 - mineral asal hidroterma;}

• kalkosin Cu_{2S mengandungi lebih daripada 75% kuprum;}

• cuprites Cu_{2O, juga sering ditemui dalam deposit tembaga asli;}

• malachites, iaitu sayur-sayuran tembaga karbonik.

Deposit bijih tembaga terbesar di Rusia terletak di Norilsk. Selain itu, batu-batu tersebut dilombong dalam kuantiti yang banyak di beberapa tempat di Ural, di Transbaikalia, di Chukotka, di Tuva dan di Semenanjung Kola.

Cara deposit bijih tembaga dibangunkan

Berbagai jenis batu yang mengandungi Cu, serta nugget, boleh dilombong di planet ini menggunakan dua teknologi utama:

• ditutup;
• terbuka.

Dalam kes pertama, lombong dibina di deposit, yang panjangnya boleh mencapai beberapa kilometer. Untuk memindahkan pekerja dan peralatan, terowong bawah tanah tersebut dilengkapi dengan lif dan landasan kereta api. Penghancuran batu di lombong dijalankan menggunakanperalatan penggerudian khas dengan pancang. Pengumpulan bijih tembaga dan pemuatannya untuk penghantaran ke bahagian atas dijalankan menggunakan baldi.

Jika mendapan terletak tidak lebih dari 400-500 m dari permukaan bumi, ia dilombong menggunakan kaedah terbuka. Dalam kes ini, lapisan batu atas pertama kali dikeluarkan dari medan menggunakan alat letupan. Selanjutnya, bijih tembaga itu sendiri dikeluarkan secara beransur-ansur.

Kaedah untuk mendapatkan logam daripada batu

Bagaimana tembaga dilombong, atau lebih tepatnya, bijih yang mengandunginya, kami dapati. Tetapi bagaimanakah syarikat kemudiannya menerima Cu sendiri?

Terdapat tiga cara utama untuk mengekstrak tembaga daripada batu:

• elektrolitik;
• pyrometallurgical;
• hidrometalurgikal.

Kaedah pengapungan Pyrometallurgical

Teknologi ini biasanya digunakan untuk mengasingkan kuprum daripada batuan yang mengandungi 1.5-2% Cu. Bahan sedemikian diperkaya dengan kaedah pengapungan. Pada masa yang sama:

• bijih dikisar dengan teliti hingga menjadi serbuk terbaik;
• campurkan bahan yang terhasil dengan air;
• tambahkan reagen pengapungan khas, yang merupakan bahan organik kompleks, kepada jisim.

Reagen pengapungan menyaluti butiran kecil pelbagai sebatian kuprum dan memberikan ketidakbolehbasahan kepada mereka.

Langkah seterusnya:

• bahan yang menghasilkan buih ditambah ke dalam air;
• melepasi aliran udara yang kuat melalui ampaian.

Zarah kering ringan sebatian kuprum akibatnya melekat pada buih udara dan terapung ke atas. Buih yang mengandunginya dikumpulkan, diperah daripada air dan dikeringkan dengan teliti. Hasilnya, pekat diperoleh, daripada Cu mentah kemudian diasingkan.

Cara tembaga dilombong daripada bijih: benefisiasi dengan memanggang

Kaedah pengapungan digunakan agak kerap dalam industri. Tetapi kadangkala teknologi pemanggangan juga digunakan untuk memperkayakan bijih tembaga. Teknik ini paling kerap digunakan untuk bijih yang mengandungi sejumlah besar sulfur. Dalam kes ini, bahan dipanaskan pada suhu 700-8000 °C. Akibatnya, sulfida teroksida dengan penurunan kandungan sulfur dalam batuan.

Pada peringkat seterusnya, bijih yang disediakan dengan cara ini dicairkan dalam relau aci pada suhu 14,500 °C. Akhirnya, apabila menggunakan teknologi ini, matte diperoleh - aloi tembaga dan besi. Selanjutnya, sambungan ini diperbaiki dengan meniup dalam penukar. Akibatnya, oksida besi masuk ke dalam sanga, dan sulfur masuk ke SO4.

Menghasilkan kuprum tulen: elektrolisis

Apabila menggunakan kaedah pengapungan dan pemanggangan, kuprum lepuh diperolehi. Sebenarnya, bahan sedemikian mengandungi kira-kira 91% Cu. Untuk mendapatkan kuprum yang lebih tulen, kuprum kasar diperhalusi lagi.

Dalam kes ini, plat anod tebal pertama kali dituang daripada kuprum primer. Seterusnya:

• ambil larutan kuprum sulfat dalam tab mandi;
• bergantung di bilik airplat anod;
• lembaran nipis kuprum tulen digunakan sebagai katod.

Semasa tindak balas elektrolisis, kuprum dilarutkan pada anod dan dimendakan pada katod. Ion kuprum bergerak ke arah katod, ambil elektron daripadanya dan masuk ke atom Cu+2+2e?>Cu.

Kekotoran yang terkandung dalam kuprum lepuh boleh berkelakuan berbeza apabila ditapis. Zink, kadmium, besi larut pada anod, tetapi tidak mendap pada katod. Hakikatnya ialah dalam siri voltan elektrokimia ia berada di sebelah kiri kuprum, iaitu, ia mempunyai lebih banyak potensi negatif.

Kuprum sulfat diperoleh melalui pengoksidaan perlahan bijih sulfida dengan oksigen kepada kuprum sulfat CuS + 2O₂ > CuSO_{4. Garam kemudiannya dilarutkan dengan air.}

Kaedah Hidrometalurgi

Dalam kes ini, asid sulfurik digunakan untuk melarutkan dan memperkayakan kuprum. Hasil daripada tindak balas menggunakan teknologi ini, larutan tepu dengan Cu dan logam lain diperolehi. Tembaga kemudian diasingkan daripadanya. Menggunakan teknik ini, sebagai tambahan kepada tembaga lepuh, logam lain, termasuk yang berharga, boleh diperolehi. Walau apa pun, teknologi ini paling kerap digunakan untuk mengekstrak Cu daripada batu yang tidak terlalu kaya dengannya (kurang daripada 0.5%).

Tembaga di rumah

Pemisahan logam ini daripada bijih tepu dengannya, oleh itu, secara teknologi agak mudah. Oleh itu, ada yang berminat dengan cara melombong tembaga di rumah. Dapatkan logam ini dari bijih, tanah liat, dll dengan tangan anda sendiri, tanpaketersediaan peralatan khas, bagaimanapun, akan menjadi sangat sukar.

Sebilangan, contohnya, berminat dengan cara mengekstrak tembaga daripada tanah liat dengan tangan mereka sendiri. Sesungguhnya, secara semula jadi terdapat deposit bahan ini, yang juga kaya dengan Cu. Namun, malangnya, tiada teknologi terbukti yang diketahui untuk mendapatkan tembaga daripada tanah liat di rumah.

Dengan tangan anda sendiri, logam ini di rumah boleh cuba diasingkan, mungkin, hanya daripada tembaga sulfat. Untuk melakukan ini, yang terakhir mesti terlebih dahulu dibubarkan dalam air. Seterusnya, anda hanya perlu meletakkan beberapa objek besi dalam campuran yang dihasilkan. Selepas beberapa lama, yang terakhir - akibat tindak balas penggantian - akan ditutup dengan salutan kuprum, yang kemudiannya boleh dibersihkan dengan mudah.