A réz bányászata: módszerek, történelem és betétek

A réz ma rendkívül keresett fém, amelyet széles körben használnak mind a mindennapi életben, mind az iparban. A természetben A Cu mind tiszta állapotában, mind érc formájában megtalálható. Számos módja van a réz kivonására és megszerzésére a forrás kőzetekből. Ugyanakkor mindegyiket széles körben használják az iparban. A réz bányászatát a cikk tárgyalja.

Egy kis történelem

Sajnos a régészek nem tudták kideríteni, hogy az ókorban melyik területen kezdték el bányászni a rézet, amelyet az emberek először használtak. Azonban bizonyos, hogy ez a fém volt az, amit az emberek a mindennapi életben kezdtek feldolgozni és használni.

A réz az ember számára a kőkorszakban vált ismertté. Ennek a fémnek a régészek által talált néhány rögje kő tengelyekkel történő feldolgozás nyomait viseli. Kezdetben az emberek főleg csak ékszerként használták a rézet. At ugyanakkor az ősi időkben egy személy kizárólag az általa talált fém rögöket használta ilyen termékek gyártásához. Később az emberek megtanulták, hogyan kell feldolgozni a réztartalmú ércet.

Sok ősi népnek volt egy ötlete arról, hogy a Cu-t hogyan bányászják és hogyan dolgozzák fel. A régészek számos megerősítést találtak erre. Miután egy személy megtanulta, hogyan készítsen rézötvözeteket cinkkel, megkezdődött a bronzkor. Valójában a "réz" nevet egyszer az ókori rómaiak találták ki. Az ilyen fémeket elsősorban Ciprus szigetéről hozták ebbe az országba. Ezért hívták a rómaiak AES cypriumnak.

Hogyan bányásztak rézet az ősi időkben

Mivel ezt a fémet egyszer nagyon széles körben használták az emberi életben, a kitermelés technológiái természetesen meglehetősen fejlettek voltak. Őseink főleg malachitércekből nyertek rézet. Az ilyen anyag és a szén keverékét egy agyagedénybe helyeztük, és egy gödörbe helyeztük. Ezután a fazék tömegét felgyújtották. A kapott szén-monoxid a malachitot rézré redukálta.

Tartalékok a természetben

Hol lehet réz bányászni a vad ma? Jelenleg ennek a népszerű fémnek a lerakódása nyitva van a Föld minden kontinensén. Ugyanakkor a Cu tartalékokat gyakorlatilag korlátlannak tekintik. A geológusok manapság új tiszta réz lerakódásokat találnak, valamint az azt tartalmazó érceket. Például 1950-ben. ennek a fémnek a világkészlete 90 millió tonna volt. 1970-ig. , ez a szám már 250 millió tonnára, 1998 — ra pedig 340 millió tonnára nőtt. Jelenleg úgy vélik, hogy a réz tartalékai a bolygón több mint 2.3 milliárd tonna.

lerakódásokból és tiszta réz kitermelési módszereiből

Mint már említettük, kezdetben egy személy natív Cu-t használt a mindennapi életben. Természetesen az ilyen tiszta réz ma bányászik. Ennek a fémnek a rögjei exogén és endogén folyamatok eredményeként alakulnak ki a földkéregben. A legnagyobb a bolygón a natív réz jól ismert lerakódása jelenleg az USA-ban található, a Superior-tó területén. Oroszországban a natív réz letétbe kerül az Udokan betétben, valamint a Transbaikalia néhány más helyén. Ezenkívül az uráli régió az a kérdés, hogy hol lehet Oroszországban rézet kivonni rögök formájában.

A természetben e fajta tiszta fém képződik a réz-szulfát lerakódások oxidációs zónájában. Általában maga a réz rögök körülbelül 90-99%. A többit más fémek teszik ki. Mindenesetre a natív réz bányászatának kérdésére adott válasz két fő technológia. Ilyen lerakódásokat, valamint ércbetéteket fejlesztenek ki zárt bányában vagy nyílt gödörben. Az első esetben az a következő technológiai folyamatokat használják, mint a fúrás és a visszapattanó.

Réz rögök sokat lehet mérni. Közülük a legnagyobbat egykor az Egyesült Államok Superior-Tóján találták meg. Ezeknek a rögöknek a súlya körülbelül 500 tonna volt.

Ahol a réz bányászik Oroszországban, megtudtuk. Ezek elsősorban Transbaikalia és az Urál. Hazánkban természetesen ennek a fémnek nagyon nagy rögöket is találtak különböző időpontokban. Például a Közép-Urálban gyakran találtak több tonna súlyú rézdarabokat. Az egyik ilyen 860 kg-os rögöt most Szentpéterváron tárolják, a Bányászati Intézet Múzeumában.

Rézérc és lerakódásuk

Jelenleg gazdaságilag előnyösnek és célszerűnek tekinthető a Cu megszerzése, még akkor is, ha a fajtában legalább 0.3%.

Leggyakrabban a következő kőzeteket bányászják a természetben manapság a réz ipari módszerrel történő kivonására:

• bornites Cu₅FeS₄ - szulfidércek, más néven rézlila vagy tarka pirit, amely körülbelül 63.3% Cu;

• Chalcopyrites CuFeS₂ hidrotermális eredetű ásványi anyagok;

• Kalkozinok Cu₂S több mint 75% réztartalommal;

• Cu₂O kupritok, gyakran megtalálhatók a natív réz lerakódások helyén is;

• malachitok, amelyek szén-dioxid réz zöldek.

Oroszország legnagyobb rézérc-lelőhelye Norilskban található. Továbbá, az ilyen kőzetek bányásznak nagy mennyiségben néhány helyen az Urál, Transbaikalia, Chukotka, Tuva, Kola-félsziget.

Hogyan alakulnak ki a rézérc-lerakódások

A Cu-t tartalmazó mindenféle kőzet, mint a rögök, két fő technológiával bányászható a bolygón:

• zárva;

• nyitott.

Az első esetben bányákat építenek a betéten, amelyek hossza több kilométert is elérhet. A munkavállalók és berendezések mozgatásához az ilyen földalatti alagutak liftekkel és vasúti pályákkal vannak felszerelve. A kőzetek zúzása a bányákban speciális fúróberendezésekkel történik, amelyek tüskékkel rendelkeznek. A rézérc kitermelését és a tetejére történő szállításhoz való betöltését vödrökkel végzik.

Ha a lerakódások a föld felszínétől legfeljebb 400-500 m-re helyezkednek el, kivonásukat nyílt módszerrel hajtják végre. Ebben az esetben a felső kőzetréteget először robbanószerkezetek segítségével távolítják el a lerakódásnál. Ezután maga a rézérc fokozatosan eltávolításra kerül.

Módszerek fém előállítására sziklákból

Így megtudtuk, hogyan bányásznak rézet, vagy inkább az azt tartalmazó érceket. De hogyan kapják meg a vállalkozások később a Cu-t?

Három fő módja van a réz kivonására a sziklákból:

• elektrolitikus;

• pirometallurgiai;

• hidrometallurgiai.

Pirometallurgiai flotációs módszer

Ezt a technológiát általában a réz izolálására használják azoktól a kőzetektől, amelyekben a Cu tartalmaz 1.5-2%. Ilyen anyag dúsításnak van kitéve a flotációs módszerrel. Ugyanabban az időben:

• az ércet gondosan őröljük a legfinomabb porig;

• a kapott anyagot vízzel összekeverjük;

• a tömeghez speciális flotációs reagenseket adnak, amelyek összetett szerves anyagok.

A flotációs reagensek különböző rézvegyületek apró szemcséit fedik le, és nem nedvesíthetők.

A következő szakaszban:

• a habot létrehozó anyagokat hozzáadják a vízhez;

• erős légáram halad át a felfüggesztésen.

Ennek eredményeként a rézvegyületek könnyű száraz részecskéi a légbuborékokhoz tapadnak és lebegnek. Az őket tartalmazó habot összegyűjtjük, a vízből kinyomjuk és alaposan megszárítjuk. Ennek eredményeként koncentrátumot kapunk, amelyből a durva Cu-t izoláljuk.

Hogyan nyerik ki a rézet az ércből: dúsítás égetéssel

A flotációs módszert gyakran használják az iparban. De néha a tüzelési technológiát a rézérc gazdagítására is használják. Ezt a technikát leggyakrabban nagy mennyiségű ként tartalmazó ércekre használják. Ebben az esetben az anyagot 700-8000 C hőmérsékletre melegítjük. Ennek eredményeként a szulfidok oxidálódnak a kőzet kéntartalmának csökkenésével.

A következő szakaszban az így előállított ércet bányakemencékben megolvasztják 14500 Kb. Végül, ha ezt a technológiát alkalmazzuk, egy mattot kapunk-réz és vas ötvözetét. Továbbá ez a kapcsolat javul a konverterek fújásával. Ennek eredményeként a vas-oxid salakká, a kén pedig SO4-vé alakul.

Tiszta réz előállítása: elektrolízis

Flotációs és égetési módszerek alkalmazása esetén durva réz keletkezik. Valójában Cu ilyen anyag tartalmaz mintegy 91%. A tisztább réz előállításához a durva anyagot tovább finomítják.

Ebben az esetben a vastag lemez-anódokat először az elsődleges rézből öntik. , Akkor:

• a fürdőbe réz-szulfát oldatot gyűjtünk;

• van felfüggesztve a fürdő lemezek-anódok;

• katódként vékony tiszta rézlemezeket használnak.

Az elektrolízis során a réz feloldódik az anódokon, a katódokon pedig csapadék keletkezik. A rézionok a katód felé haladnak, elektronokat vesznek belőle, és átjutnak a Cu+2+2e atomokba?>Cu.

A durva rézben lévő szennyeződések a tisztítás során eltérően viselkedhetnek. A cink, a kadmium, a vas az anódnál oldódik, de a katódnál nem ülepszik le. Az a tény, hogy az elektrokémiai feszültség sorozatában a réz bal oldalán vannak, vagyis több negatív potenciállal rendelkeznek.

A réz-szulfátot a szulfidérc oxigénnel történő lassú oxidációjával nyerik réz-szulfáttá cus + 2o₂ > CuSO₄. Ezt követően a sót vízzel kimossuk.

Hidrometallurgiai módszer

Ebben az esetben a kénsavat a réz kimosására és dúsítására használják. A reakció eredményeként, ha ezt a technológiát alkalmazzuk, cu-val és más fémekkel telített oldatot kapunk. Ezután a réz izolálódik belőle. Ennek a technikának a használatakor a durva réz mellett más fémek is beszerezhetők, beleértve a nemesfémeket is. Mindenesetre ezt a technológiát leggyakrabban arra használják, hogy a Cu-t elkülönítsék a benne nem túl gazdag szikláktól (kevesebb, mint 0.5%).

Réz otthon

Ennek a fémnek a kinyerése a vele telített ércekből tehát technológiailag viszonylag egyszerű kérdés. Néhányan ezért érdekli, hogyan lehet kivonni a réz tartalom. Azonban nagyon nehéz lesz ezt a fémet ércből, agyagból stb. a. a saját kezed, speciális felszerelés nélkül.

Néhányan például érdekli, hogyan lehet saját kezűleg kivonni a rézet agyagból. Végtére is, vannak betétek ennek az anyagnak a természetben, beleértve a gazdag Cu. Sajnos azonban nincsenek ismert bevált technológiák a réz agyagból történő előállítására otthon.

Saját kezével megpróbálhatja izolálni ezt a fémet otthon, talán csak réz-szulfátból. Ehhez az utóbbit először vízben kell feloldani. , akkor néhány vas tárgyat egyszerűen be kell helyezni a kapott keverékbe. Egy idő után az utóbbi - ennek eredményeként szubsztitúciós reakció - réz bevonattal lesz bevonva, amelyet a jövőben egyszerűen le lehet tisztítani.