Đồng được khai thác như thế nào: phương pháp, lịch sử và tiền gửi

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-07 21:02

Đồng ngày nay là một kim loại có nhu cầu bất thường và được sử dụng rộng rãi cả trong cuộc sống hàng ngày và trong công nghiệp. Trong tự nhiên, Cu có thể được tìm thấy ở cả trạng thái nguyên chất và ở dạng quặng. Có một số cách để khai thác và lấy đồng từ đá gốc. Tuy nhiên, chúng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Đồng được khai thác như thế nào sẽ được thảo luận trong bài viết.

Một chút lịch sử

Đồng trong thời cổ đại bắt đầu được con người khai thác và sử dụng lần đầu tiên ở khu vực nào, thật không may, các nhà khảo cổ học không thể tìm ra. Tuy nhiên, người ta biết chắc chắn rằng chính kim loại này là người đầu tiên bắt đầu chế biến và sử dụng trong cuộc sống hàng ngày.

Đồng đã được con người biết đến từ thời kỳ đồ đá. Một số viên kim loại được các nhà khảo cổ học tìm thấy mang dấu vết của quá trình chế biến bằng rìu đá. Ban đầu, người ta sử dụng đồng chủ yếu để làm đồ trang trí. Đồng thời, những người trong thời cổ đại đã sử dụng riêng cốm của kim loại này do họ tìm thấy để sản xuất các sản phẩm như vậy. Sau đó, mọi người đã học cách xử lý vàquặng chứa đồng.

Ý tưởng về cách Cu được khai thác và chế biến đã được nhiều người thời cổ đại biết đến. Rất nhiều bằng chứng đã được các nhà khảo cổ học tìm thấy. Sau khi con người học cách chế tạo hợp kim đồng và kẽm, thời kỳ đồ đồng bắt đầu. Trên thực tế, cái tên "đồng" đã từng được đặt ra bởi người La Mã cổ đại. Kim loại như vậy được đưa đến đất nước này chủ yếu từ đảo Síp. Đó là lý do tại sao người La Mã gọi nó là aes cyprium.

Đồng được khai thác như thế nào trong thời cổ đại

Vì kim loại này đã từng được sử dụng rất rộng rãi trong đời sống con người, nên tất nhiên, các công nghệ khai thác nó đã được phát triển khá hoàn hảo. Tổ tiên của chúng ta thu được đồng chủ yếu từ quặng malachit. Một hỗn hợp của vật liệu như vậy và than được đặt trong một bình đất và đặt trong một cái hố. Tiếp theo, khối lượng trong nồi được đốt cháy. Carbon monoxide tạo thành đã khử malachit thành đồng.

Hàng trong tự nhiên

Đồng có thể được tìm thấy ở đâu trong tự nhiên ngày nay? Hiện tại, trầm tích của kim loại phổ biến này được phát hiện trên tất cả các lục địa trên Trái đất. Đồng thời, trữ lượng Cu được coi là thực tế không giới hạn. Các nhà địa chất trong thời đại của chúng ta đang tìm ra các mỏ đồng nguyên chất mới, cũng như các loại quặng có chứa nó. Ví dụ, vào năm 1950, trữ lượng kim loại này trên thế giới lên tới 90 triệu tấn. Đến năm 1970, con số này đã tăng lên 250 triệu tấn và đến năm 1998 - lên đến 340 triệu tấn. Hiện tại, người ta tin rằng trữ lượng đồng trên hành tinh là hơn 2,3 tỷ tấn.

Ký gửi và phương pháp khai thác đồng nguyên chất

Như đã nói, ban đầu người ta sử dụng Củ bản địa trong cuộc sống hàng ngày. Tất nhiên, nó đượcđồng nguyên chất như vậy ngày nay. Cốm của kim loại này được hình thành trong vỏ trái đất là kết quả của quá trình ngoại sinh và nội sinh. Kho chứa đồng bản địa lớn nhất được biết đến trên hành tinh hiện nằm ở Hoa Kỳ, trong vùng Lake Superior. Ở Nga, đồng bản địa xuất hiện trong tiền gửi Udokan, cũng như ở một số nơi khác ở Transbaikalia. Ngoài ra, câu trả lời cho câu hỏi nơi có thể khai thác đồng ở Nga dưới dạng cốm là vùng Ural.

Trong tự nhiên, kim loại nguyên chất của giống này được hình thành trong vùng ôxy hóa của các mỏ đồng sunfat. Thông thường, cốm đồng tự chứa khoảng 90-99%. Phần còn lại được chiếm bởi các kim loại khác. Trong mọi trường hợp, hai công nghệ chính đóng vai trò là câu trả lời cho câu hỏi đồng nguyên bản được khai thác như thế nào. Các mỏ như vậy, cũng như quặng, được phát triển bằng phương pháp mỏ kín hoặc lộ thiên. Trong trường hợp đầu tiên, các quy trình công nghệ như khoan và phá vỡ được sử dụng.

Cốm đồng có thể nặng nhiều. Con lớn nhất trong số chúng từng được tìm thấy trên Hồ Superior ở Hoa Kỳ. Trọng lượng của những viên cốm này khoảng 500 tấn.

Đồng được khai thác ở đâu ở Nga, chúng tôi đã phát hiện ra. Đây chủ yếu là Transbaikalia và Urals. Tất nhiên ở nước ta cũng đã tìm thấy những viên kim loại rất lớn bằng kim loại này vào các thời điểm khác nhau. Ví dụ, những mảnh đồng nặng tới vài tấn thường được tìm thấy ở Trung Ural. Một trong những viên cốm nặng 860 kg này hiện được lưu giữ ở St. Petersburg, trong Bảo tàng của Viện Khai thác.

Quặng đồng và tiền gửi của chúng

Hiện nay, việc thu nhận Cu được coi là hiệu quả về chi phí và hiệu quả ngay cả khi nó chứa trong đá ít nhất 0,3%.

Thông thường, những loại đá sau được khai thác trong tự nhiên để cô lập đồng trong công nghiệp ngày nay:

• sinh ra Cu₅FeS_{4- quặng sunfua, còn được gọi là đồng màu tím hoặc pyrit loang lổ và chứa khoảng 63,3% Cu;}

• chalcopyrit CuFeS_{2- khoáng chất có nguồn gốc nhiệt dịch;}

• chalcosines Cu_{2S chứa hơn 75% đồng;}

• cuprites Cu_{2O, cũng thường được tìm thấy trong các mỏ đồng bản địa;}

• malachites, là màu xanh lá cây đồng cacbonic.

Kho quặng đồng lớn nhất ở Nga nằm ở Norilsk. Ngoài ra, những tảng đá như vậy được khai thác với số lượng lớn ở một số nơi ở Urals, ở Transbaikalia, ở Chukotka, ở Tuva và trên bán đảo Kola.

Làm thế nào để phát triển các mỏ quặng đồng

Các loại đá khác nhau có chứa Cu, cũng như đá cốm, có thể được khai thác trên hành tinh bằng hai công nghệ chính:

• đóng cửa;
• mở.

Trong trường hợp đầu tiên, các mỏ được xây dựng tại mỏ, chiều dài của mỏ có thể lên tới vài km. Để di chuyển công nhân và thiết bị, các đường hầm dưới lòng đất như vậy được trang bị thang máy và đường ray xe lửa. Việc nghiền đá trong mỏ được thực hiện bằng cách sử dụngthiết bị khoan đặc biệt có gai. Việc thu gom quặng đồng và tải nó để vận chuyển lên đỉnh được thực hiện bằng xô.

Nếu các mỏ nằm cách bề mặt trái đất không quá 400-500 m, chúng được khai thác bằng phương pháp mở. Trong trường hợp này, lớp đá phía trên đầu tiên được lấy ra khỏi hiện trường bằng các thiết bị nổ. Hơn nữa, quặng đồng dần dần bị loại bỏ.

Phương pháp lấy kim loại từ đá

Đồng được khai thác như thế nào, hay đúng hơn là quặng chứa nó, do đó chúng tôi đã tìm ra. Nhưng làm thế nào để các doanh nghiệp sau đó nhận được chính Cu?

Có ba cách chính để chiết xuất đồng từ đá:

• điện phân;
• luyện kim;
• luyện kim.

Phương pháp tuyển nổi luyện kim

Công nghệ này thường được sử dụng để phân lập đồng từ đá có chứa 1,5-2% Cu. Vật liệu này được làm giàu bằng phương pháp tuyển nổi. Đồng thời:

• quặng được nghiền cẩn thận để thành bột mịn nhất;
• trộn nguyên liệu thu được với nước;
• thêm thuốc thử tuyển nổi đặc biệt, là các chất hữu cơ phức tạp, vào khối lượng.

Thuốc thử tuyển nổi phủ lên các hạt nhỏ các hợp chất đồng khác nhau và tạo ra khả năng không thấm ướt cho chúng.

Bước tiếp theo:

• chất tạo bọt được cho vào nước;
• truyền luồng không khí mạnh qua hệ thống treo.

Các hạt khô nhẹ của hợp chất đồng kết quả là dính vào bọt khí và nổi lên trên. Bọt có chứa chúng được thu thập, vắt kiệt nước và làm khô kỹ lưỡng. Kết quả là, thu được một chất cô đặc, từ đó Cu thô sau đó được cô lập.

Đồng được khai thác từ quặng như thế nào: Hưởng lợi bằng cách rang

Phương pháp tuyển nổi được sử dụng khá thường xuyên trong công nghiệp. Nhưng đôi khi công nghệ rang cũng được sử dụng để làm giàu quặng đồng. Kỹ thuật này thường được sử dụng nhất đối với quặng có chứa một lượng lớn lưu huỳnh. Trong trường hợp này, vật liệu được làm nóng trước đến nhiệt độ 700-8000 ° C. Kết quả là, các sulfua bị ôxy hóa với việc giảm hàm lượng lưu huỳnh trong đá.

Ở giai đoạn tiếp theo, quặng được chuẩn bị theo cách này được nấu chảy trong lò trục ở nhiệt độ 14.500 ° C. Cuối cùng, khi sử dụng công nghệ này, chất mờ thu được - một hợp kim của đồng và sắt. Hơn nữa, kết nối này được cải thiện bằng cách thổi vào các bộ chuyển đổi. Kết quả là oxit sắt chuyển thành xỉ và lưu huỳnh chuyển thành SO4.

Sản xuất đồng nguyên chất: điện phân

Khi sử dụng phương pháp tuyển nổi và rang, sẽ thu được đồng dạng vỉ. Trên thực tế, một vật liệu như vậy chứa khoảng 91% Cu. Để có được đồng tinh khiết hơn, đồng thô được tinh chế thêm.

Trong trường hợp này, các tấm cực dương dày lần đầu tiên được đúc từ đồng nguyên sinh. Tiếp theo:

• lấy dung dịch đồng sunfat trong bồn tắm;
• treo trong phòng tắmtấm cực dương;
• tấm mỏng bằng đồng nguyên chất được sử dụng làm cực âm.

Trong phản ứng điện phân, đồng bị tan trên cực dương và kết tủa trên cực âm. Các ion đồng di chuyển về phía catot, lấy các electron từ nó và truyền vào nguyên tử Cu + 2 + 2e? >Cu.

Tạp chất chứa trong đồng vỉ có thể hoạt động khác khi được tinh chế. Kẽm, cadimi, sắt tan trên anot, nhưng không lắng trên catot. Thực tế là trong chuỗi hiệu điện thế điện hóa, chúng ở bên trái đồng, tức là chúng có nhiều thế âm hơn.

Đồng sunfat thu được bằng cách oxi hóa chậm quặng sunfua bằng oxi thành đồng sunfat CuS + 2O₂> CuSO_{4. Sau đó, muối được rửa trôi với nước.}

Phương pháp luyện kim

Trong trường hợp này, axit sunfuric được sử dụng để lọc và làm giàu đồng. Kết quả của phản ứng sử dụng công nghệ này, một dung dịch bão hòa với Cu và các kim loại khác. Đồng sau đó được phân lập khỏi nó. Sử dụng kỹ thuật này, ngoài đồng dạng vỉ, có thể thu được các kim loại khác, kể cả kim loại quý. Trong mọi trường hợp, công nghệ này thường được sử dụng nhất để chiết xuất Cu từ các loại đá không quá giàu nó (dưới 0,5%).

Đồng tại nhà

Việc tách kim loại này khỏi quặng bão hòa với nó, do đó, về mặt công nghệ tương đối đơn giản. Do đó, một số quan tâm đến cách khai thác đồng tại nhà. Lấy kim loại này từ quặng, đất sét, v.v. bằng chính tay của bạn mà không cầnTuy nhiên, sự sẵn có của thiết bị đặc biệt sẽ rất khó khăn.

Ví dụ, một số quan tâm đến cách khai thác đồng từ đất sét bằng chính tay của họ. Thật vậy, trong tự nhiên có những mỏ vật liệu này cũng rất giàu Cu. Tuy nhiên, thật không may, không có công nghệ nào đã được chứng minh để thu được đồng từ đất sét tại nhà.

Với bàn tay của chính bạn, có lẽ kim loại này tại nhà có thể được thử cô lập, có lẽ chỉ từ đồng sunphat. Để làm được điều này, trước tiên chất sau phải được hòa tan trong nước. Tiếp theo, bạn chỉ cần đặt một số vật bằng sắt vào hỗn hợp thu được. Sau một thời gian, phần sau - do phản ứng thay thế - sẽ được bao phủ bởi một lớp phủ đồng, sau đó có thể dễ dàng làm sạch.