Jak se těží měď: metody, historie a ložiska

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-07 20:57

Měď je dnes neobvykle žádaný kov a je široce používána jak v každodenním životě, tak v průmyslu. V přírodě se Cu vyskytuje jak v čistém stavu, tak ve formě rudy. Existuje několik způsobů, jak těžit a získávat měď z původních hornin. Jsou však široce používány v průmyslu. Jak se těží měď, bude probráno v článku.

Trocha historie

V jaké oblasti se měď v dávných dobách začala poprvé těžit a využívat člověkem, se bohužel archeologům nepodařilo zjistit. Je však jisté, že právě tento kov začali lidé zpracovávat a používat v každodenním životě úplně jako první.

Měď je lidem známa již od doby kamenné. Některé nugety tohoto kovu nalezené archeology nesou stopy opracování kamennými sekerami. Zpočátku lidé používali měď hlavně jako dekorace. Lidé ve starověku přitom k výrobě takových výrobků používali výhradně nugety tohoto kovu, které našli. Později se lidé naučili zpracovávat aměděná ruda.

Myšlenka, jak se těží a zpracovává Cu, byla známá mnoha národům starověku. Archeologové našli mnoho důkazů. Poté, co se člověk naučil vyrábět slitiny mědi a zinku, začala doba bronzová. Vlastně název „měď“kdysi vymysleli staří Římané. Takový kov byl do této země přivezen především z ostrova Kypr. Proto jej Římané nazývali aes cyprium.

Jak se ve starověku těžila měď

Vzhledem k tomu, že tento kov byl kdysi v lidském životě velmi široce používán, technologie pro jeho extrakci byly samozřejmě vyvinuty zcela dokonale. Naši předkové získávali měď především z malachitových rud. Směs takového materiálu a uhlí byla umístěna do hliněné nádoby a umístěna do jámy. Dále byla hmota v hrnci zapálena. Výsledný oxid uhelnatý redukoval malachit na měď.

Zásoby v přírodě

Kde lze dnes ve volné přírodě najít měď? V současnosti jsou ložiska tohoto oblíbeného kovu objevena na všech kontinentech Země. Zásoby Cu jsou přitom považovány za prakticky neomezené. Geologové v naší době nacházejí nová ložiska čisté mědi a rud, které ji obsahují. Například v roce 1950 činily světové zásoby tohoto kovu 90 milionů tun. V roce 1970 se toto číslo již zvýšilo na 250 milionů tun a do roku 1998 až na 340 milionů tun. V současnosti se předpokládá, že zásoby mědi na planetě jsou více než 2,3 miliardy tun.

Ložiska a metody těžby čisté mědi

Jak již bylo zmíněno, zpočátku lidé používali v každodenním životě nativní Cu. Samozřejmě se získádnes taková čistá měď. Nugety tohoto kovu se tvoří v zemské kůře v důsledku exogenních a endogenních procesů. Největší známé naleziště původní mědi na planetě se v současnosti nachází ve Spojených státech amerických, v oblasti Lake Superior. V Rusku se původní měď vyskytuje v ložisku Udokan, stejně jako na některých dalších místech v Transbaikalii. Navíc odpovědí na otázku, kde lze v Rusku těžit měď ve formě nugetů, je Ural.

V přírodě vzniká čistý kov této odrůdy v zóně oxidace ložisek síranu měďnatého. Obvykle samotné nugety mědi obsahují asi 90-99%. Zbytek připadá na jiné kovy. V každém případě dvě hlavní technologie slouží jako odpověď na otázku, jak se těží nativní měď. Taková ložiska, stejně jako rudná, jsou získávána metodou uzavřených dolů nebo povrchových dolů. V prvním případě se používají takové technologické postupy jako vrtání a lámání.

Měděné nugety mohou vážit hodně. Největší z nich byly kdysi nalezeny na Hořejším jezeře v USA. Hmotnost těchto nugetů byla asi 500 tun.

Zjistili jsme, kde se v Rusku těží měď. Jedná se především o Zabajkalsko a Ural. U nás se samozřejmě v různých dobách nacházely i velmi velké nugety tohoto kovu. Například na Středním Uralu se často nacházely kusy mědi o hmotnosti až několika tun. Jeden z těchto nugetů o hmotnosti 860 kg je nyní uchováván v St. Petersburgu v Muzeu báňského institutu.

Měděné rudy a jejich ložiska

V současné době je získávání Cu považováno za nákladově efektivní a účelné, i když je v hornině obsaženo alespoň 0,3 %.

V přírodě se dnes nejčastěji těží následující horniny za účelem průmyslové izolace mědi v přírodě:

• bornity Cu₅FeS_{4 - sulfidové rudy, jinak nazývané měděné purpury nebo pestré pyrity a obsahující asi 63,3 % Cu;}

• chalkopyrit CuFeS_{2 - minerály hydrotermálního původu;}

• chalkosiny Cu_{2S obsahující více než 75 % mědi;}

• cuprites Cu_{2O, také často nalezené v nativních ložiskách mědi;}

• malachity, což jsou uhličité měděné zelení.

Největší ložisko měděných rud v Rusku se nachází v Norilsku. Také se takové horniny těží ve velkém na některých místech na Uralu, v Transbaikalii, na Čukotce, v Tuvě a na poloostrově Kola.

Jak vznikají ložiska měděné rudy

Různé druhy hornin obsahujících Cu, stejně jako nugety, lze na planetě těžit pomocí dvou hlavních technologií:

• closed;
• open.

V prvním případě se na ložisku budují doly, jejichž délka může dosahovat několika kilometrů. Pro přesun pracovníků a zařízení jsou takové podzemní tunely vybaveny výtahy a železničními kolejemi. Drcení horniny v dolech se provádí pomocíspeciální vrtací zařízení s hroty. Sběr měděné rudy a její nakládání pro přepravu nahoru se provádí pomocí kbelíků.

Pokud se ložiska nenacházejí dále než 400-500 m od povrchu země, jsou těžena otevřenou metodou. V tomto případě je nejprve z pole odstraněna horní vrstva horniny pomocí výbušných zařízení. Dále se postupně odstraňuje samotná měděná ruda.

Metody získávání kovu z hornin

Jak se těží měď, respektive rudy, které ji obsahují, jsme tedy zjistili. Jak ale podniky následně obdrží samotnou Cu?

Existují tři hlavní způsoby získávání mědi z hornin:

• elektrolytické;
• pyrometalurgické;
• hydrometalurgický.

Pyrometalurgická flotační metoda

Tato technologie se běžně používá k izolaci mědi z hornin obsahujících 1,5-2 % Cu. Takový materiál se obohacuje flotační metodou. Zároveň:

• ruda je pečlivě rozemleta na nejjemnější prášek;
• smíchejte výsledný materiál s vodou;
• přidejte do hmoty speciální flotační činidla, což jsou složité organické látky.

Flotační činidla pokrývají malá zrnka různých sloučenin mědi a propůjčují jim nesmáčivost.

Další krok:

• do vody se přidávají látky, které vytvářejí pěnu;
• protáhněte silný proud vzduchu odpružením.

Lehké suché částice sloučenin mědi v důsledku toho ulpívají na vzduchových bublinách a vznášejí se nahoru. Pěna, která je obsahuje, se sbírá, vymačkává z vody a důkladně se suší. Výsledkem je získání koncentrátu, ze kterého se následně izoluje surová Cu.

Jak se těží měď z rudy: užitek pražením

Flotační metoda se v průmyslu používá poměrně často. Někdy se ale technologie pražení používá i k obohacení měděné rudy. Tato technika se nejčastěji používá u rud obsahujících velké množství síry. V tomto případě se materiál předehřeje na teplotu 700-8000 °C. V důsledku toho jsou sulfidy oxidovány se snížením obsahu síry v hornině.

V další fázi se takto připravená ruda taví v šachtových pecích při teplotě 14 500 °C. Nakonec se při použití této technologie získá mat - slitina mědi a železa. Toto spojení je dále zlepšeno zafukováním konvertorů. Výsledkem je, že oxid železa přechází do strusky a síra přechází do SO4.

Výroba čisté mědi: elektrolýza

Při použití metod flotace a pražení se získává měď ve formě puchýřků. Ve skutečnosti takový materiál obsahuje asi 91 % Cu. Pro získání čistší mědi se hrubá měď dále rafinuje.

V tomto případě jsou tlusté anodové desky nejprve odlity z primární mědi. Další:

• naberte do lázně roztok síranu měďnatého;
• visí v koupelněanodové desky;
• tenké plechy čisté mědi se používají jako katody.

Během reakce elektrolýzy se měď rozpustí na anodě a vysráží se na katodách. Ionty mědi se pohybují směrem ke katodě, odebírají z ní elektrony a přecházejí do atomů Cu+2+2e?>Cu.

Nečistoty obsažené v blistrové mědi se mohou při rafinaci chovat odlišně. Zinek, kadmium, železo se rozpouští na anodě, ale neusazují se na katodě. Faktem je, že v sérii elektrochemického napětí jsou nalevo od mědi, to znamená, že mají více záporných potenciálů.

Síran měďnatý se získává pomalou oxidací sulfidové rudy kyslíkem na síran měďnatý CuS + 2O₂ > CuSO_{4. Sůl se následně vyluhuje vodou.}

Hydrometalurgická metoda

V tomto případě se kyselina sírová používá k louhování a obohacování mědi. V důsledku reakce pomocí této technologie se získá roztok nasycený Cu a dalšími kovy. Z ní se pak izoluje měď. Pomocí této techniky lze kromě puchýřkové mědi získat i další kovy, včetně drahých. V každém případě se tato technologie nejčastěji používá k extrakci Cu z hornin, které na ni nejsou příliš bohaté (méně než 0,5 %).

Měď doma

Separace tohoto kovu od rud jím nasycených je tedy technologicky poměrně jednoduchá. Některé proto zajímá, jak doma těžit měď. Získejte tento kov z rudy, hlíny atd. vlastníma rukama, bezdostupnost speciálního vybavení však bude velmi obtížná.

Někteří se například zajímají o to, jak získávat měď z hlíny vlastníma rukama. V přírodě se skutečně nacházejí ložiska tohoto materiálu, který je také bohatý na Cu. Bohužel však nejsou známy žádné osvědčené technologie pro získávání mědi z hlíny doma.

Vlastníma rukama lze tento kov doma zkusit izolovat snad jen ze síranu měďnatého. K tomu je třeba nejprve rozpustit ve vodě. Dále stačí do výsledné směsi umístit nějaký železný předmět. Po nějaké době bude tato - v důsledku substituční reakce - pokryta měděným povlakem, který lze poté jednoduše vyčistit.