Ako sa ťaží meď: metódy, história a ložiská

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-07 21:01

Meď je dnes nezvyčajne žiadaným kovom a je široko používaná v každodennom živote aj v priemysle. V prírode sa Cu nachádza v čistom stave aj vo forme rudy. Existuje niekoľko spôsobov, ako ťažiť a získavať meď z pôvodných hornín. Majú však široké využitie v priemysle. O tom, ako sa ťaží meď, sa bude diskutovať v článku.

Trošku histórie

V akej oblasti sa meď v dávnych dobách začala po prvý raz ťažiť a využívať človekom, sa archeológom, žiaľ, nepodarilo zistiť. S určitosťou je však známe, že práve tento kov začali ľudia spracovávať a používať v každodennom živote úplne ako prvý.

Meď je ľudstvu známa už od doby kamennej. Niektoré nugety tohto kovu, ktoré našli archeológovia, nesú stopy opracovania kamennými sekerami. Spočiatku ľudia používali meď hlavne ako dekorácie. Zároveň ľudia v staroveku používali na výrobu takýchto výrobkov výlučne nugety tohto kovu, ktoré našli. Neskôr sa ľudia naučili spracovávať amedenonosná ruda.

Myšlienka, ako sa ťaží a spracováva Cu, bola známa mnohým národom staroveku. Archeológovia našli veľa dôkazov. Keď sa človek naučil vyrábať zliatiny medi a zinku, začala sa doba bronzová. V skutočnosti názov „meď“vymysleli kedysi starí Rimania. Takýto kov bol do tejto krajiny privezený najmä z ostrova Cyprus. Preto ho Rimania nazývali aes cyprium.

Ako sa ťažila meď v staroveku

Keďže tento kov bol kedysi veľmi široko používaný v ľudskom živote, technológie na jeho extrakciu boli, samozrejme, vyvinuté celkom dokonale. Naši predkovia získavali meď najmä z malachitových rúd. Zmes takéhoto materiálu a uhlia sa vložila do hlinenej nádoby a umiestnila sa do jamy. Ďalej sa hmota v hrnci zapálila. Výsledný oxid uhoľnatý redukoval malachit na meď.

Zásoby v prírode

Kde možno dnes nájsť meď vo voľnej prírode? V súčasnosti sú ložiská tohto obľúbeného kovu objavené na všetkých kontinentoch Zeme. Zásoby Cu sa zároveň považujú za prakticky neobmedzené. Geológovia v našej dobe nachádzajú nové ložiská čistej medi, ako aj rúd, ktoré ju obsahujú. Napríklad v roku 1950 dosiahli svetové zásoby tohto kovu 90 miliónov ton. Do roku 1970 sa toto číslo už zvýšilo na 250 miliónov ton a do roku 1998 až na 340 miliónov ton. V súčasnosti sa predpokladá, že zásoby medi na planéte sú viac ako 2,3 miliardy ton.

Ložiská a metódy ťažby čistej medi

Ako už bolo spomenuté, pôvodne ľudia používali v každodennom živote natívne Cu. Samozrejme, že sa získadnes taká čistá meď. Zrnká tohto kovu sa tvoria v zemskej kôre v dôsledku exogénnych a endogénnych procesov. Najväčšie známe ložisko natívnej medi na planéte sa v súčasnosti nachádza v Spojených štátoch amerických, v regióne Lake Superior. V Rusku sa pôvodná meď vyskytuje v ložisku Udokan, ako aj na niektorých iných miestach v Transbaikalii. Navyše odpoveď na otázku, kde sa dá v Rusku ťažiť meď vo forme nugetov, je oblasť Ural.

V prírode vzniká čistý kov tejto odrody v zóne oxidácie ložísk síranu meďnatého. Samotné hrudky medi zvyčajne obsahujú asi 90-99%. Zvyšok pripadajú na iné kovy. V každom prípade dve hlavné technológie slúžia ako odpoveď na otázku, ako sa ťaží natívna meď. Takéto ložiská, ako aj rudné, vznikajú metódou uzavretej bane alebo povrchovej jamy. V prvom prípade sa používajú také technologické procesy ako vŕtanie a lámanie.

Medené nugety môžu vážiť veľa. Najväčšie z nich boli kedysi nájdené na Hornom jazere v USA. Hmotnosť týchto nugetov bola asi 500 ton.

Kde sa v Rusku ťaží meď, sme zistili. Ide najmä o Transbaikaliu a Ural. V našej krajine sa samozrejme v rôznych časoch našli aj veľmi veľké nugety tohto kovu. Napríklad na Strednom Urale sa často nachádzali kusy medi s hmotnosťou až niekoľko ton. Jeden z týchto nugetov s hmotnosťou 860 kg sa teraz uchováva v St. Petersburgu v Múzeu banského inštitútu.

Medené rudy a ich ložiská

V súčasnosti sa získavanie Cu považuje za nákladovo efektívne a účelné, aj keď je v hornine obsiahnuté aspoň 0,3 %.

Najčastejšie sa dnes v prírode ťažia tieto horniny na priemyselnú izoláciu medi v prírode:

• bornity Cu₅FeS_{4 - sulfidové rudy, inak nazývané medené purpury alebo pestré pyrity a obsahujúce asi 63,3 % Cu;}

• chalkopyrit CuFeS_{2 - minerály hydrotermálneho pôvodu;}

• chalkozíny Cu_{2S obsahujúce viac ako 75 % medi;}

• cuprites Cu_{2O, ktorý sa tiež často nachádza v pôvodných ložiskách medi;}

• malachity, čo sú uhličitá medená zeleň.

Najväčšie ložisko medených rúd v Rusku sa nachádza v Norilsku. Takéto horniny sa tiež ťažia vo veľkých množstvách na niektorých miestach na Urale, v Transbaikalii, na Čukotke, v Tuve a na polostrove Kola.

Ako vznikajú ložiská medenej rudy

Na planéte je možné ťažiť rôzne druhy hornín obsahujúcich Cu, ako aj nugety pomocou dvoch hlavných technológií:

• closed;
• open.

V prvom prípade sú na ložisku vybudované bane, ktorých dĺžka môže dosiahnuť niekoľko kilometrov. Na presun pracovníkov a zariadení sú takéto podzemné tunely vybavené výťahmi a železničnými koľajami. Drvenie hornín v baniach sa vykonáva pomocoušpeciálne vŕtacie zariadenie s hrotmi. Zber medenej rudy a jej nakladanie na prepravu nahor sa vykonáva pomocou vedier.

Ak sa ložiská nenachádzajú ďalej ako 400-500 m od povrchu zeme, ťažia sa otvorenou metódou. V tomto prípade sa horná vrstva hornín najprv odstráni z poľa pomocou výbušných zariadení. Ďalej sa postupne odstraňuje samotná medená ruda.

Metódy získavania kovu z hornín

Ako sa ťaží meď, respektíve rudy, ktoré ju obsahujú, sme teda zistili. Ako však podniky následne dostanú samotnú Cu?

Existujú tri hlavné spôsoby získavania medi z hornín:

• elektrolytické;
• pyrometalurgické;
• hydrometalurgický.

Pyrometalurgická flotačná metóda

Táto technológia sa bežne používa na izoláciu medi z hornín s obsahom 1,5-2% Cu. Takýto materiál je obohatený flotačnou metódou. Zároveň:

• ruda je starostlivo mletá na najjemnejší prášok;
• zmiešajte výsledný materiál s vodou;
• pridajte do hmoty špeciálne flotačné činidlá, čo sú zložité organické látky.

Flotačné činidlá pokrývajú malé zrnká rôznych zlúčenín medi a dodávajú im nezmáčavosť.

Ďalší krok:

• do vody sa pridávajú látky, ktoré vytvárajú penu;
• prechádzajte silným prúdom vzduchu cez zavesenie.

V dôsledku toho sa ľahké suché častice zlúčenín medi prilepia na vzduchové bubliny a vznášajú sa nahor. Pena, ktorá ich obsahuje, sa pozbiera, vytlačí z vody a dôkladne vysuší. Výsledkom je získanie koncentrátu, z ktorého sa potom izoluje surová Cu.

Ako sa ťaží meď z rudy: obohacovanie pražením

Flotačná metóda sa v priemysle používa pomerne často. Ale niekedy sa technológia praženia používa aj na obohatenie medenej rudy. Táto technika sa najčastejšie používa pre rudy obsahujúce veľké množstvo síry. V tomto prípade sa materiál predhreje na teplotu 700-8000 °C. Výsledkom je oxidácia sulfidov so znížením obsahu síry v hornine.

V ďalšej fáze sa takto pripravená ruda taví v šachtových peciach pri teplote 14 500 °C. Nakoniec sa pri použití tejto technológie získa mat - zliatina medi a železa. Ďalej je toto spojenie vylepšené fúkaním konvertorov. Výsledkom je, že oxid železa prechádza do trosky a síra prechádza do SO4.

Výroba čistej medi: elektrolýza

Pri použití metód flotácie a praženia sa získava bublinková meď. V skutočnosti takýto materiál obsahuje asi 91 % Cu. Na získanie čistejšej medi sa hrubá meď ďalej rafinuje.

V tomto prípade sa hrubé anódové platne najskôr odlejú z primárnej medi. Ďalej:

• naberte do kúpeľa roztok síranu meďnatého;
• visí v kúpeľnianódové dosky;
• tenké plechy čistej medi sa používajú ako katódy.

Počas reakcie elektrolýzy sa meď rozpúšťa na anódach a vyzráža sa na katódach. Ióny medi sa pohybujú smerom ku katóde, odoberajú z nej elektróny a prechádzajú do atómov Cu+2+2e?>Cu.

Nečistoty obsiahnuté v blistrovej medi sa môžu pri rafinácii správať odlišne. Zinok, kadmium, železo sa rozpúšťajú na anóde, ale neusadzujú sa na katóde. Faktom je, že v sérii elektrochemických napätí sú naľavo od medi, to znamená, že majú zápornejší potenciál.

Síran meďnatý sa získava pomalou oxidáciou sulfidovej rudy kyslíkom na síran meďnatý CuS + 2O₂ > CuSO_{4. Soľ sa následne vylúhuje vodou.}

Hydrometalurgická metóda

V tomto prípade sa kyselina sírová používa na lúhovanie a obohacovanie medi. V dôsledku reakcie pomocou tejto technológie sa získa roztok nasýtený Cu a inými kovmi. Potom sa z neho izoluje meď. Pomocou tejto techniky je možné okrem pľuzgierovej medi získať aj iné kovy, vrátane drahých. V každom prípade sa táto technológia najčastejšie používa na extrakciu Cu z hornín, ktoré na ňu nie sú príliš bohaté (menej ako 0,5 %).

Meď doma

Oddelenie tohto kovu od rúd ním nasýtených je preto technologicky pomerne jednoduché. Niektorých preto zaujíma, ako ťažiť meď doma. Získajte tento kov z rudy, hliny atď. vlastnými rukami, bezdostupnosť špeciálneho vybavenia však bude veľmi ťažká.

Niektorí sa napríklad zaujímajú o to, ako vlastnými rukami získavať meď z hliny. V prírode sa skutočne nachádzajú ložiská tohto materiálu, ktorý je tiež bohatý na Cu. Bohužiaľ však nie sú známe žiadne overené technológie na získavanie medi z hliny v domácich podmienkach.

Vlastnými rukami sa dá tento kov doma pokúsiť izolovať možno len zo síranu meďnatého. Aby ste to dosiahli, musíte najskôr rozpustiť vo vode. Ďalej stačí do výslednej zmesi umiestniť nejaký železný predmet. Po určitom čase bude táto - ako výsledok substitučnej reakcie - pokrytá medeným povlakom, ktorý sa potom dá jednoducho vyčistiť.