Kako se kopa baker: metode, zgodovina in nahajališča

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-07 21:01

Baker je danes nenavadno zahtevana kovina in se pogosto uporablja tako v vsakdanjem življenju kot v industriji. V naravi lahko Cu najdemo tako v čistem stanju kot v obliki rude. Obstaja več načinov za pridobivanje in pridobivanje bakra iz prvotnih kamnin. Vendar pa se pogosto uporabljajo v industriji. Kako se kopa baker, bo obravnavano v članku.

Malo zgodovine

Na katerem območju je v starih časih začel človek kopati in uporabljati baker prvič, arheologi žal niso mogli ugotoviti. Zagotovo pa je znano, da so ravno to kovino ljudje najprej začeli obdelovati in uporabljati v vsakdanjem življenju.

Baker je človeku znan že od kamene dobe. Nekateri kepi te kovine, ki so jih našli arheologi, nosijo sledi obdelave s kamnitimi sekirami. Na začetku so ljudje baker uporabljali predvsem kot okraske. Hkrati so ljudje v starih časih za izdelavo takšnih izdelkov uporabljali izključno kepe te kovine, ki so jih našli. Kasneje so se ljudje naučili obdelati inbakrena ruda.

Zamisel o pridobivanju in obdelavi Cu je bila poznana mnogim ljudstvom antike. Arheologi so našli veliko dokazov. Ko se je človek naučil izdelovati zlitine bakra in cinka, se je začela bronasta doba. Pravzaprav so ime "baker" nekoč skovali stari Rimljani. Takšno kovino so v to državo prinesli predvsem z otoka Cipra. Zato so ga Rimljani imenovali aes cyprium.

Kako so kopali baker v starih časih

Ker je bila ta kovina nekoč zelo razširjena v človeškem življenju, so bile tehnologije za njeno pridobivanje seveda razvite dokaj popolne. Naši predniki so baker pridobivali predvsem iz malahitnih rud. Mešanico takega materiala in premoga so dali v zemeljsko posodo in jo dali v jamo. Nato so maso v loncu zažgali. Nastali ogljikov monoksid je reduciral malahit v baker.

Zaloge v naravi

Kje je danes baker v divjini? Trenutno so nahajališča te priljubljene kovine odkrita na vseh celinah Zemlje. Hkrati se zaloge Cu štejejo za praktično neomejene. Geologi v našem času iščejo nova nahajališča čistega bakra, pa tudi rude, ki ga vsebujejo. Na primer, leta 1950 so svetovne zaloge te kovine znašale 90 milijonov ton. Do leta 1970 se je ta številka že povečala na 250 milijonov ton, do leta 1998 pa na 340 milijonov ton. Trenutno velja, da so zaloge bakra na planetu več kot 2,3 milijarde ton.

Depoziti in metode pridobivanja čistega bakra

Kot že omenjeno, so ljudje sprva uporabljali domači Cu v vsakdanjem življenju. Seveda se dobitako čist baker danes. Zrna te kovine nastajajo v zemeljski skorji kot posledica eksogenih in endogenih procesov. Največje znano nahajališče naravnega bakra na planetu se trenutno nahaja v Združenih državah Amerike, v regiji Lake Superior. V Rusiji se samorodni baker nahaja v nahajališču Udokan, pa tudi v nekaterih drugih krajih v Transbaikaliji. Poleg tega je odgovor na vprašanje, kje je mogoče v Rusiji kopati baker v obliki nuggetov, regija Ural.

V naravi nastaja čista kovina te sorte v območju oksidacije nahajališč bakrovega sulfata. Običajno kepice bakra vsebujejo približno 90-99%. Ostalo predstavljajo druge kovine. Vsekakor pa dve glavni tehnologiji služita kot odgovor na vprašanje, kako se izkopava naravni baker. Takšna nahajališča, pa tudi rude, se razvijajo po metodi zaprtega rudnika ali odprtega kopa. V prvem primeru se uporabljajo takšni tehnološki procesi, kot sta vrtanje in lomljenje.

Bakreni kepi lahko tehtajo veliko. Največje med njimi so nekoč našli na jezeru Superior v ZDA. Teža teh nuggets je bila približno 500 ton.

Kje v Rusiji kopljejo baker, smo izvedeli. To je predvsem Transbaikalija in Ural. Pri nas so seveda v različnih časih našli tudi zelo velike kepe te kovine. Na Srednjem Uralu so na primer pogosto našli bakrene kose, ki tehtajo do nekaj ton. Ena od teh 860 kg tehta kepica se zdaj hrani v Sankt Peterburgu, v Muzeju rudarskega inštituta.

Bakrene rude in njihova nahajališča

Trenutno velja, da je pridobivanje Cu stroškovno učinkovito in uporabno, tudi če ga vsebuje v kamnini vsaj 0,3%.

Najpogosteje se v naravi izkopljejo naslednje kamnine za industrijsko izolacijo bakra v naravi danes:

• bornites Cu₅FeS_{4 - sulfidne rude, sicer imenovane bakrene vijolične ali pestri pirit in vsebujejo približno 63,3% Cu;}

• halkopirit CuFeS_{2 - minerali hidrotermalnega izvora;}

• chalcosines Cu_{2S, ki vsebuje več kot 75 % bakra;}

• cuprites Cu_{2O, pogosto najdemo tudi v nahajališčih naravnega bakra;}

• malahiti, ki so ogljikove bakrene zelenice.

Največje nahajališče bakrovih rud v Rusiji se nahaja v Norilsku. Prav tako se takšne kamnine v velikih količinah kopljejo ponekod na Uralu, v Transbaikaliji, na Čukotki, v Tuvi in na polotoku Kola.

Kako se razvijajo nahajališča bakrove rude

Različne vrste kamnin, ki vsebujejo Cu, pa tudi kepe, je mogoče rudariti na planetu z uporabo dveh glavnih tehnologij:

• zaprto;
• odpri.

V prvem primeru so rudniki zgrajeni na nahajališčih, katerih dolžina lahko doseže več kilometrov. Za premikanje delavcev in opreme so takšni podzemni predori opremljeni z dvigali in železniškimi tiri. Drobljenje kamnin v rudnikih se izvaja z uporaboposebna vrtalna oprema s konicami. Zbiranje bakrove rude in njeno nalaganje za odpremo na vrh se izvaja z vedri.

Če se nahajališča nahajajo največ 400-500 m od površine zemlje, se rudarijo z odprto metodo. V tem primeru se zgornja kamnina najprej odstrani s terena z eksplozivnimi napravami. Nadalje se postopoma odstrani sama bakrova ruda.

Metode za pridobivanje kovine iz kamnin

Kako se kopa baker oziroma rude, ki ga vsebujejo, smo tako ugotovili. Toda kako podjetja pozneje prejmejo Cu?

Obstajajo trije glavni načini pridobivanja bakra iz kamnin:

• elektrolitski;
• pirometalurški;
• hidrometalurški.

pirometalurška metoda flotacije

Ta tehnologija se običajno uporablja za izolacijo bakra iz kamnin, ki vsebujejo 1,5-2% Cu. Tak material obogatimo s flotacijsko metodo. Hkrati:

• rudo skrbno zmeljejo v najfinejši prah;
• nastali material zmešajte z vodo;
• masi dodajte posebne flotacijske reagente, ki so kompleksne organske snovi.

Flotacijski reagenti prekrivajo majhna zrnca različnih bakrovih spojin in jim dajejo neomočljivost.

Naslednji korak:

• vodi se dodajo snovi, ki ustvarjajo peno;
• prepustite močan tok zraka skozi vzmetenje.

Lahki suhi delci bakrovih spojin se zaradi tega prilepijo na zračne mehurčke in priplavajo na vrh. Peno, ki jih vsebuje, zberemo, iztisnemo iz vode in temeljito posušimo. Kot rezultat dobimo koncentrat, iz katerega se nato izolira surovi Cu.

Kako se baker pridobiva iz rude: oplemenitenje s praženjem

Metoda flotacije se v industriji pogosto uporablja. Toda včasih se tehnologija praženja uporablja tudi za obogatitev bakrove rude. Ta tehnika se najpogosteje uporablja za rude, ki vsebujejo veliko žvepla. V tem primeru se material predhodno segreje na temperaturo 700-8000 °C. Posledično se sulfidi oksidirajo z zmanjšanjem vsebnosti žvepla v kamnini.

Na naslednji stopnji se tako pripravljena ruda tali v jaščnih pečeh pri temperaturi 14.500 °C. Na koncu se pri uporabi te tehnologije dobi mat - zlitina bakra in železa. Nadalje se ta povezava izboljša z vpihovanjem pretvornikov. Posledično gre železov oksid v žlindro, žveplo pa v SO4.

Proizvodnja čistega bakra: elektroliza

Pri uporabi metod flotacije in praženja dobimo blister baker. Pravzaprav tak material vsebuje približno 91% Cu. Za pridobitev čistejšega bakra se surovi baker dodatno rafinira.

V tem primeru se debele anodne plošče najprej odlijejo iz primarnega bakra. Naprej:

• v kopeli poberite raztopino bakrovega sulfata;
• visijo v kopalnicianodne plošče;
• tanke pločevine čistega bakra se uporabljajo kot katode.

Med reakcijo elektrolize se baker raztopi na anodah in obori na katodah. Bakrovi ioni se premikajo proti katodi, odvzamejo elektrone iz nje in preidejo v atome Cu+2+2e?>Cu.

Nečistoče v pretisnem bakru se lahko pri rafiniranju obnašajo drugače. Cink, kadmij, železo se raztopijo na anodi, vendar se ne usedajo na katodi. Dejstvo je, da so v seriji elektrokemične napetosti levo od bakra, torej imajo več negativnih potencialov.

Bakrov sulfat se pridobiva s počasno oksidacijo sulfidne rude s kisikom v bakrov sulfat CuS + 2O₂ > CuSO_{4. Sol se nato izluži z vodo.}

Hidrometalurška metoda

V tem primeru se žveplova kislina uporablja za izpiranje in obogatitev bakra. Kot rezultat reakcije s to tehnologijo dobimo raztopino, nasičeno s Cu in drugimi kovinami. Iz njega se nato izolira baker. S to tehniko je poleg pretisnega bakra mogoče pridobiti tudi druge kovine, tudi plemenite. Vsekakor se ta tehnologija najpogosteje uporablja za pridobivanje Cu iz kamnin, ki z njim niso preveč bogate (manj kot 0,5 %).

Baker doma

Ločitev te kovine od z njo nasičenih rud je zato tehnološko razmeroma enostavna. Nekatere zato zanima, kako kopati baker doma. Pridobite to kovino iz rude, gline itd. z lastnimi rokami, brezrazpoložljivost posebne opreme pa bo zelo težka.

Nekatere, na primer, zanima, kako z lastnimi rokami pridobiti baker iz gline. Dejansko v naravi obstajajo nahajališča tega materiala, ki je tudi bogat s Cu. Vendar pa žal ni znanih preizkušenih tehnologij za pridobivanje bakra iz gline doma.

Z lastnimi rokami lahko to kovino doma poskusite izolirati, morda le iz bakrovega sulfata. Za to je treba slednjega najprej raztopiti v vodi. Nato morate v nastalo mešanico postaviti nekaj železnega predmeta. Čez nekaj časa bo slednji - kot posledica substitucijske reakcije - prekrit z bakreno prevleko, ki jo je mogoče enostavno očistiti.