Содержащих химический элемент никель в таких количествах и химических соединениях, что его извлечение является не только возможным, но и экономически выгодным. Обычно таковыми являются месторождения сульфидных (содержание никеля 1-2%) и силикатных (содержание никеля 1-1,5%) руд. К наиболее важным относят часто встречающиеся : сульфиды (пентландит, миллерит, никелин, никелистый пирротин, полидимит, кобальт-никелевый пирит и другие), водные силикаты (гарниерит, аннабергит, ховахсит, ревдинскит, шухардит, никелевые нонтрониты) и никелевые хлориты. Медными рудами называются природные минеральные образования, содержание меди в которых достаточно для экономически выгодной добычи этого металла. Из множества известных содержащих медь минералов используются в промышленных масштабах около 17: медь самородная, борнит, халькопирит (медный колчедан), халькозин (медный блеск), ковеллин, бурнонит, блёклые руды (куприт, тенорит, малахит, азурит и другие).
Промышленное значение имеют такие типы месторождений: медноколчеданные, скарновые медно-магенетитовые, медно-титаномагнетитовые и медно-порфировые.
Они залегают среди вулканических пород древнего периода. В этот период действовали многочисленные наземные и подводные . Вулканы выделяли сернистые и горячие воды, насыщенные металлами – железом, медью, цинком и др. Из них на морском дне и в подстилающих породах отлагались руды, состоящие из сульфидов железа, меди и цинка, получившие название колчеданов. Основным минералом колчеданных руд является пирит, или серный колчедан, который составляет преобладающую часть (50–90%) объема колчеданных руд.
Большая часть добываемого никеля используется для производства жаропрочных, конструкционных, инструментальных, нержавеющих сталей и сплавов. Небольшая часть никеля расходуется на производство никелевого и медно-никелевого проката, для изготовления проволоки, лент, разнообразной аппаратуры для промышленности, а также в авиации, ракетостроении, при производстве оборудования для атомных электростанций, изготовлении радиолокационных приборов. В промышленности сплавы никеля с медью, цинком, алюминием, хромом и другими металлами.
Типы месторождений никеля:
Магматические сульфидные медно-никелевые месторождения
Первоначальное накопление сульфидов происходит в процессе внедрения, дифференциации и ликвации первоначально однородного никеленосного расплава на две жидкости: силикатную и сульфидную составляющие. Сульфидный расплав опускается, концентрируется и кристаллизуется после кристаллизации силикатного расплава. Подъем никеленосной совершается по глубинным разломам, которые проникают в мантию и определяют геологическую позицию рудных районов и полей медно-никелевых месторождений. Месторождения сульфидных медно-никелевых руд сосредоточены в зонах глубинных разломов на древних щитах и платформах. Руды в основном залегают пластами.
Бедные руды (до 1,5% никеля) обогащаются. Богатые руды (содержащие более 1.5% никеля) идут в производство без обогащения. Из медно-никелевых руд кроме никеля также извлекают медь, кобальт, металлы группы платины, золото, серебро, серу, селен, теллур.
Силикатные никелевые руды кор выветривания
Месторождения силикатных никелевых руд тесно связаны с тем или иным типом коры выветривания. При происходит разложение минералов и перенос подвижных элементов из верхних частей коры в нижние. Затем эти элементы выпадают в осадок в виде вторичных минералов.
Запасы никеля в месторождениях такого типа в 3 раза превышающие его запасы в сульфидных рудах. В некоторых находится более миллиона тон никеля. Среднее содержание в них никеля равно 1.1-2%. В таких рудах также содержится кобальт.
В зависимости от геологической структуры выделяются два типа силикатно-никелевых месторождений – площадные и линейные. Площадные образуются на достаточнооднородных массивах, имеющих ровную поверхность, а линейные – на контактах основных пород с другими (известняками) или вдоль разломов.
Месторождения медных и никелевых руд на территории России:
Серовское силикатно-никелевое месторождение
Медно-никелевые руды располагаются в пределах двух зон: Восточной и Центральной. Восточная зона, в которой известны наиболее богатые руды. В пределах зоны развито сингенетическое и эпигенетическое оруденение при преобладающей роли последнего. Залежь лентообразной формы, протяженностью 1700 м, мощностью пластов 0,2-25,5 м. В рудах содержится от 0,41 до 8% (в среднем 0,95-1,33%) никеля и 0,31-0,57% меди. Запасы никеля оцениваются в 20,7 тысяч тонн (при среднем содержании 1,33%).Верхняя залежь пластообразной формы, протяженность — до 2000 м, мощность 1,7-49,1 м. Содержание никеля варьирует в пределах 0,34-1,39%.
Светлоозерское месторождение медно-никелевых руд
Расположено в восточной части Западно-Светлоозерского массива, представлено залежью сложной линзовидной формы, протяженностью до 1200 м, мощностью 0,2-40 м. Руды вкрапленные, густовкрапленные и прожилково-вкрапленные. Содержания никеля составляют 0,2-11,6%. Запасы никеля оцениваются в 25 тысяч тонн.
Подольское медно-цинковое месторождение
Расположено на в 180 км к югу от города Магнитогорска. Колчеданные руды расположены на глубине 600 – 800 м и состоят в основном из медно-цинковых и медных руд. В нижней части также встречаются серно-колчеданные и прожилково-вкрапленные руды. Мощность пластов колеблется от 5 до 90 м. На глубинах 800–1000 м залегают базальты. Средние содержания металлов в рудах Подольского месторождения составляют: медь — 1,73%, цинк -1,05%, свинец — 0,13%. Запасы руды на Подольском месторождении около 80 миллионов тонн.
Удоканское меднорудное месторождение
Единственное крупное не разработанное месторождение меди находящееся на территории России. Расположено к востоку от , в Читинской области. Удоканское месторождение содержит от 25% до 60% национальных запасов медной руды и является одним из крупнейших в мире.
Страница 7
Месторождения медных руд. Медь является важнейшим цветным металлом. Она отличается малым содержанием металла в руде (1-2%) и залегает часто в сочетании с цинком, свинцом, золотом, серебром. Крупные месторождения медных руд разведаны на Урале, Северном Кавказе, в Восточной Сибири.
На Урале наиболее крупные месторождения - Дегтярское, Красноуральское, Кировоградское, Ревдинское - расположены в Свердловской области. В Челябинской области находится Карабашское месторождение, в Оренбургской - Райское, Блявинское.
В Республике Башкортостан наиболее богатыми месторождениями являются Сибай, Учалинское. На Северном Кавказе - Урупское и Худесское в Ставропольском крае.
Месторождения имеются в Западной Сибири, на Алтае. В Восточной Сибири, в Красноярском крае, расположены основные запасы медно-никелевых руд, где особо выделяются Норильское, Талнахское, Октябрьское месторождения. В Читинской области расположено уникальное Удоканское месторождение. Запасы медно-никелевых руд имеются на Севере, в Мурманской области.
Месторождения полиметаллических руд. Полиметаллические свинцово-цинковые руды России сосредоточены в Западной Сибири - Салаирская группа (Алтайский край), Восточной Сибири - Нерчинская группа (в Забайкалье), Горевское месторождение в Красноярском крае, на Дальнем Востоке - Тетюхинская группа (Приморский край).
Месторождения никеля и кобальта. Главные месторождения руд никеля размещены на территории Мурманской области (Каула), Оренбургской (Буруктальское) и Челябинской (Черемшанское) областей, Красноярского края (Норильское, Талнахское).
Основная масса производимого в стране кобальта осуществляется переработкой комплексных руд.
Месторождения олова. Главный район размещения - Дальний Восток. Наиболее крупные месторождения - в районах хребтов Малый Хинган и Сихотэ-Алинь, Южном Приморье и бассейне р. Яны.
Месторождения легких металлов. Из легких металлов в промышленности важную роль играют алюминий и магний. Ведущая роль в промышленном производстве принадлежит алюминию, сплавы которого находят широкое применение в авиационной и космической промышленности. Магний широко используется в пиротехнике, фотоделе, в авиационной и атомной промышленности, а также в черной и цветной металлургии.
Для получения алюминия используют три основных вида исходного сырья - бокситы, нефелины и алуниты.
Бокситы представляют собой осадочную породу, которая содержит глинозем, кремний и закись железа. Содержание глинозема в бокситах колеблется в пределах 40-70%. Месторождения бокситов разведаны на Урале (в Свердловской области - Северо-Уральское, в Челябинской области - Южно-Уральское), на Северо-Западе (в Ленинградской области - Тихвинское), на Севере (в Архангельской области - Северо-Онежское), а также в Восточной Сибири (в Красноярском крае и Республике Бурятия).
Нефелины встречаются во многих районах страны. Крупнейшее в России месторождение находится в Мурманской области (Хибинское), в Западной Сибири (Кемеровская область - Кия-Шалтырское месторождение), в ряде районов Восточной Сибири-в Иркутской области и Республике Бурятия.
Залежи магниевых руд (магнита) осваиваются на Урале (Сатка) и в Восточных Саянах.
Месторождения благородных металлов и алмазов. Российская Федерации является одним из крупнейших производителей драгоценных металлов и драгоценных камней. Прогнозные запасы ресурсов золота оцениваются в 150 тыс. т. Россия занимает пятое место в мире по добыче золота, на нее приходится 6-7% объема мировой добычи. Основные месторождения золота встречаются в коренных породах в виде кварцево-золотоносных жил и в россыпях. Они расположены на Урале, в Восточной Сибири (Красноярском крае и Иркутской области), на Дальнем Востоке (в Республике Саха (Якутия) и Магаданской области), а также в Западной Сибири и на европейском Севере страны.
Металлы, находящиеся в подгруппе меди отличаются небольшой химической активностью, по этой причине они встречаются в виде химических соединений, а также самородками. Много веков назад медь можно было встретить лишь в виде сернистых соединений - халькопирита и халькозина. А все потому, что медь обладает высоким химическим сродством к сере. Большая часть первичных руд содержит медь в сульфидной форме - CuS.
С течением времени, особенно в условиях вулканической деятельности, при действии большого количества кислорода, сульфиды меди становились окислами. Самородки меди образовывались в природе вовремя сильного нагревания окисленной сернистой руды. К примеру, если окисленные минералы меди и сернистые руды залегали под толстым слоем горной породы, то их нагревали природные катаклизмы и земное тепло. В подобных природных «металлургических цехах» выплавлялись колоссальные объемы меди. На территории Северной Америки нашли самородок весом 420 тонн. Однако это редкость, самородной меди на планете примерно 1%.
Мировые месторождения меди
Много меди, как и прочих полезных ископаемых, расположено на дне океанов. На дне лежат скопления круглых камней, в которых находится примерно 0,5% меди. Согласно анализу геологов запасы медной руды в океане достигают 5 млрд. тонн.
Существует почти 250 минералов меди, однако лишь 20 из применяются в промышленности. В основным медным рудам относят:
- халькозин - Cu 2 S, который содержит 79,8% меди
- халькопирит - CuFeS 2 , в котором присутствует 30% меди. Эта руда составляет почти 50% всех месторождений меди
- борнит - Cu 5 FeS 4 , содержит от 52 до 65% меди
- ковеллин - CuS, содержит 64% меди.
По генетическим и промышленно-геологическим параметрам месторождения меди бывают:
- стратиформными, которые включают медные сланцы и песчаники
- колчеданными. К этой группе относится самородная и жильная медь
- гидротермальными
- магматическими, включающие самые распространенные руды медно-никелевого типа
- карбонатовыми. В эту группу входят железомедные и карбонатитовые руды.
Запасы меди в мире
Наибольшее количество меди, примерно 65%, залегает на территории Северной и Южной Америке. Европейские государства имеют 15% ресурсов, азиатские - 11%, африканские- 4,5%.
Самые крупные подтвержденные запасы меди зафиксированы Чили. Там находится почти 20% мирового запаса. А в США - 12,7%. Помимо этих стран, меди много в Польше, Индонезии, Иране, Казахстане, Китае, Узбекистане, на Филиппинах, а также в Заире, Замбии, Бразилии, Канаде, Мексике, Панаме, Перу и Австралии. В каждом из этих государств по оценкам специалистов имеется около 10 млн. тонн.
Добыча медной руды
Вследствие низкого содержания меди в руде ее добыча связанна с переработкой больших объемов горных пород. Для того, чтобы выплавить 1 т меди нужно переработать свыше 200 т руды.
Методы добычи меди:
- открытый способ. Если рудные месторождения находятся близко к земной поверхности, то их разрабатывают таким способом глубина открытых разработок составляет 150-300 м. Метод характеризуется более низкими потерями
- подземный способ. Этим методом руду добывают с глубины 500 м, а иногда и с 800-1000 м.
Существует пять технологических систем разработки месторождений:
- при помощи самоходного оборудования. Эта технология широко применяется
- при помощи вибрационных механизмов непрерывного действия
- при помощи твердеющей закладки выработанного пространства. При этом происходит сплошная выемка запасов мощных залежей с наименьшими потерями. С применением подобных систем снижаются потери в 3-4 раза
- метод выемки руды горизонтальными пластами. Во время наполнения выработанного пространства (в рудниках под землей) твердеющими соединениями применяют футерованные резиной или базальтом трубы, период эксплуатации которых в 50-100 раз выше, чем у стальных
- циклично-поточная технология реализации горных работ.
Центры производства меди
Производственные центры по добыче меди присутствуют в разных регионах России. Самыми богатыми месторождениями руды может похвастаться Казахстан. Имеются и месторождения на Урале. По последним данным Россия по добыче медной руды находится на первом месте в мире.
Медные предприятия возводятся в непосредственной близости к рудникам. Сырьевой фактор - это определяющая составляющая, по причине малого содержания концентратов в исходном сырье. На территории Урала расположено 11 медных комплексов, выпускающие 43% меди в стране. Кроме собственного сырья на производстве используется и привезенное из Казахстана. Есть и заводы с утилизацией отходов. К примеру, сернистые газы, как побочный продукт добычи меди, применяются для создания серной кислоты, из которой потом делают удобрения.
КРАТКИЕ ИСТОРИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ. Медь была известна человеку уже в начале седьмого тысячелетия до н. э. (на Ближнем Востоке и на территории Турции). Первыми медными рудами, очевидно, были самородки, встречающиеся довольно часто. Наиболее крупный в мире самородок меди был найден в районе оз. Верхнего в США и достигал 500 т. Во втором тысячелетии до н. э. начал применяться сплав меди с оловом (бронза), на Кавказе – сплавы меди с мышьяком, а в Средней Азии – сплавы меди со свинцом. Населению Европы с давних пор были известны залежи меди на Кипре. Полагают, что от слова Кипр и возникло латинское название меди «купрум».
В начале XIX в. добыча меди во всем мире составляла около 18000 т. Россия при Петре I несколько десятилетий занимала первое место по выплавке меди.
Медь – это металл красного цвета, обладающий хорошей ковкостью, тягучестью, электропроводностью, сплавляемостью с другими металлами, легкоплавкий (температура плавления 1083º С).
ГЕОХИМИЯ. Кларк меди 0,01 %. Повышенные ее содержания наблюдаются в основных породах (1,4·10 -2 %), пониженные в гранитах (3·10 -3 %). Коэффициент концентрации меди 200. Она представлена двумя изотопами: 65 Cu и 69 Cu.
Медь – типичный халькофильный элемент и чаще всего встречается в виде сульфидов. В природных условиях она одно- и двухвалентна. Двухвалентная медь характеризуется высокой миграционной способностью в восстановительных условиях и реагирует с ионами CO -2 3 , SiO 3 2- , PO 4 3- и VO 4 3 , образуя фосфатные, карбонатные и силикатные соединения.
При базальтовом магматизме медь концентрируется в гипербазитах, образуя ликвационные и скарновые месторождения, а на поствулканическом этапе она ассоциирует с колчеданными образованиями.
МИНЕРАЛОГИЯ. В природе известно более 240 минералов меди, из которых около 200 встречаются в коре выветривания. Однако промышленное значение имеют не более 17 минералов. Главными среди них являются: самородная медь, халькопирит, борнит, кубанит, халькозин, ковеллин, энаргит, тетраэдрит, теннантит, куприт, тенорит, малахит, азурит и др.
Самородная медь (содержание Cu до 100 %) кристаллизуется в кубической сингонии, габитус кристаллов кубический и додекаэдрический, образует дендриты, нитевидные, проволочные, моховидные агрегаты, порошковые выделения, конкреции, сплошные массы, цвет розоватый и медно-красный с бурой и пестрой побежалостью, твердость 2,5–3, удельная масса 8,4–8,9 г/см 3 .
Халькопирит CuFeS 2 (Cu 34,6 %). Известны две его модификации: тетраэдрическая и кубическая – высокотемпературная. Цвет минерала золотисто-желтый, часто с бурой побежалостью, блеск металлический, встречается в скарнах, ликвационных медно-никелевых, свинцово-цинковых, вольфрам-молибден-оловянных и колчеданных месторождениях, а также в медистых песчаниках и в месторождениях фосфоритов.
Борнит (по фамилии Борн) Сu 5 FeS 4 (Сu 63,3 %). Образует несколько полиморфных модификаций: тетрагональную – низкотемпературную, тригональную – метастабильную при низкой температуре, кубическую – стабильную выше 228º С. Габитус кристаллов кубический, додекаэдрический, реже октаэдрический, цвет темно-бронзовый с пестрой побежалостью, блеск металлический, твердость 3, удельная масса 5,3 г/см 3 .
Кубанит (по о. Куба) CuFe 2 S 3 (Cu 22–24 %) кристаллизуется в кубической сингонии, габитус кристаллов удлиненный, толстотаблитчатый, бронзово-желтого цвета, блеск металлический, удельная масса 4,16 г/см 3 . Встречается в сульфидных медно-никелевых месторождениях с пирротином и халькопиритом в колчеданных рудах, изредка в жильных и полиметаллических месторождениях.
Халькозин Cu 2 S (Cu 79,9 %). Известны две полиморфные модификации: ромбическая – низкотемпературная и менее распространенная гексагональная – высокотемпературная. Габитус кристаллов короткопризматический, таблитчатый, дипирамидальный, цвет свинцово-серый, твердость 2,5–3, удельная масса 5,8 г/см 3 . Встречается в медных месторождениях с борнитом, халькопиритом и другими сульфидами.
Ковеллин (по фамилии Ковелли) CuS (Cu 66,5 %), кристаллизуется в гексагональной сингонии, габитус пластинчатый, агрегаты землистые, порошковые, сажистые, цвет индигово-синий до черного с радужной побежалостью, твердость 1,5–2, удельная масса 4,6 г/см 3 .
Энаргит Cu 3 AsS 4 (Cu 48,3 %) кристаллизуется в ромбической сингонии, кристаллы призматические или таблитчатые, агрегаты зернистые, цвет сероватый до железо-черного, черта серовато-черная, твердость 3,5, удельная масса 4,3–4,5 г/см 3 . Встречается в гидротермальных, обычно среднетемпературных медноколчеданных, меднопорфировых, пирит-энаргитовых, свинцово-цинковых, серебряно-медных и других месторождениях.
Тетраэдрит (по форме кристаллов) Cu 12 Sb 4 S 13 (Cu 52,3 %). Известны следующие его разновидности: серебросодержащая – фрейбергит ; ртутьсодержащая – швацит , аптонит , ртутная блеклая руда ; цинксодержащая – зандбергерит , цинковая блеклая руда ; железосодержащая – ферротетраэдрит , коппит ; никелисодержащая – фригидит , никелевая блеклая руда ; теллурсодержащая – голдфилдит ; свинецсодержащая – малиновскит и др.
Домейкит (назван по фамилии нашего земляка Игнасио Домейко) Cu 3 As (Cu 71,1 %). Известны две полиморфные модификации – кубическая и гексагональная с температурой перехода 225º С. Агрегаты плотные, почковидные и гроздьевидные, цвет серебристо-белый, серый с желтовато-бурой побежалостью, твердость 3–3,5, удельная масса 7,5 г/см 3 . Встречается в гидротермальных месторождениях в ассоциации с самородными медью и серебром, сульфидами меди и арсенидами никеля и кобальта.
ПРИМЕНЕНИЕ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ. Широкое использование меди основано на ее высокой электропроводности, химической устойчивости, ковкости и других свойствах. Она находит применение в машиностроении, химической промышленности (перегонные котлы, змеевики, трубы), электротехнике, судостроении, гравировании, выделке монет и во многих других отраслях промышленности. Так, например, в США и Великобритании на производство одного легкового автомобиля используется до 20 кг меди.
В настоящее время основная масса меди идет на изготовление сплавов, важнейшие из которых – бронзы и латуни. Бронзы состоят не только из меди и олова в различных соотношениях; в некоторые сорта добавляют свинец, цинк, фосфор, кремний и другие компоненты. Латуни состоят из сплава меди (60–80 %) с цинком (20–30 %).
Промышленные требования к рудам со временем изменяются в сторону их понижения. Так, еще в начале ХХ в. разрабатывались только богатые руды с содержанием Cu 5–15 % и более, в настоящее время при подземной разработке крупных месторождений содержание меди должно быть не менее 1 %, мелких – около 3 %, при отработке карьерами – 0,2–0,7 %, а из комплексных полиметаллических руд медь извлекается при содержании 0,1 % и более.
РЕСУРСЫ И ЗАПАСЫ. В настоящее время ресурсы меди выявлены более чем в 90 странах. По данным Геологической службы США они оцениваются 1,6 млрд т. Основу минерально-сырьевой базы медедобывающей промышленности мира составляют месторождения трех геолого-промышленных типов: меднопорфировые; стратиформные в медистых песчаниках и сланцах; медноколчеданные и колчеданно-полиметаллические. Общие запасы меди в мире – 932,6 млн т, подтвержденные – 668,3 млн т. Основные объемы их сосредоточены в недрах Чили, США, Перу, Китая и Казахстана (табл. 5). Данные о запасах меди в России отсутствуют.
По оценке «Metals Economics Group » (MEG ) затраты на геологоразведочные работы, проведенные горнорудными компаниями на цветные и благородные металлы в мире в 1995–2000 гг., ежегодно составляли 4–5 млрд долларов США. Из них около 18–19 % приходилось на медь. В Чили основными направлениями геологоразведочных работ являлись доизучение и подготовка к освоению ранее не разрабатывавшихся месторождений, а также работы, направленные на прирост запасов действующих рудников.
К уникальным относятся месторождения с запасами меди более
5 млн т, к крупным – 5–1 млн т, средним – 1–0,2 млн т и мелким – менее 0,2 млн т.
ДОБЫЧА И ПРОИЗВОДСТВО . Заводы выпускают черновую (99,0 %), рафинированную (99,6 %) и электролитическую медь (99,95 %). Производство меди в мире в 1995–2000 гг. составляло ежегодно около 10–11 млн т, причем около 45 % выпуска ее приходилось на долю двух стран – Чили и США.
Геология
Металлы подгруппы меди обладают небольшой химической активностью, поэтому они находятся частично в виде химических соединений, а частично в свободном, самородном виде. Медь в далекие геологические эпохи, очевидно, находилась только в виде сернистых соединений - халькопирита и халькозина. Объясняется это большим химическим сродством меди к сере, и сульфиды - наиболее распространенные минералы меди.
При высоких температурах, например при вулканической деятельности, при воздействии избытка кислорода происходило превращение сульфидов меди в окислы. Самородная (металлическая) медь, возникала в природе при сильном нагревании частично окисленных сернистых руд. Например, если окисленные минералы меди вместе с сернистыми рудами были погребены под толстым слоем горных пород под воздействием природных катаклизмов и нагревались за счет земного тепла.
Такие природные «металлургические заводы» выплавляли громадные количества меди: самый крупный из найденных самородков весил 420 т (Северная Америка). По-видимому, взаимодействие окислов меди с сульфидами идет и в настоящее время в районах вулканической деятельности, например в районе Курил. Подобные процессы протекают при выплавке меди на металлургических заводах.
Большое количество меди и других ископаемых находится на дне океанов, которое покрыто так называемыми конкрециями - скоплениями в виде камней округлой неправильной формы. Они содержат в среднем 0,5% меди. По подсчетам ученых запасы этой ценной и своеобразной руды составляют 5 млрд. тонн.
Медные руды- это природные минеральные образования соединений меди, содержащие ее в таких количествах, сапри которых промышленная добыча технически возможна и рентабельна. В первичных рудах большинства промышленных месторождений медь присутствует в сульфидной форме - CuS. Приблизительно 90% известных мировых запасов меди приходится именно на сернистые руды, примерно 9% - в виде оксидных руд и менее 1% - в виде самородной меди.
Обычно медь в минералах находится в виде соответствующих соединений: окислы - тенорит, куприт, карбонаты - малахит, азурит, сульфаты - халькантит, брошантит, сульфиды - ковеллин, халькозин, халькопирит, борнит.
Известно около 250 минералов меди, но только 20 из них имеют промышленное значение. Главные рудные минералы меди - это халькозин (халькоцит) или медный блеск Cu2S(79,8% меди), халькопирит или медный колчедан CuFeS2 (30% меди), который, по оценкам, составляет около 50% всех месторождений этого элемента, борнит Cu5FeS4 (52-65% меди), ковеллин CuS (64,4% меди). Медь встречается в земной коре главным образом в виде комплексных соединений, содержащих, кроме меди, свинец, цинк, сурьму, мышьяк, золото и серебро.
Медный колчедан
или халькопирит - минерал латунно-желтого цвета. Соединение меди с железом и серой - CuFeS2, содержащее 30% Cu. Твердость по Моосу 3-4. Это основная медная руда, из которой извлекают большую часть добываемой меди.
Медный блеск
или халькозин -минерал свинцово-серого или черного цвета. Это соединение меди с серой - Cu2S, в котором содержится 79,8% Cu, а иногда присутствует примесь серебра. Твердость минерала по шкале Мооса 2-3. Медный блеск относится к богатым медным рудам.
Пестрая медная руда
или борнит, является продуктом распада медного колчедана. Химический состав минерала - Cu5FeS4, с содержанием 52-65% Cu. Твердость по Моосу около 3.
Красная медная руда
, или куприт -минерал красного цвета, имеющий химический состав Cu2O с содержанием 88,8% Cu. Твердость по Моосу 3,5-4. Это-богатая медная руда.
Добыча
Месторождения меди не сконцентрированы в определенных географических областях, а обнаружены во многих странах, на всех континентах. В разных регионах медь извлекают из различных минералов. В США в штатах Аризона и Невада, а также в британском Корнуолле это халькозин, или медный блеск. Во Франции и Австралии это азурит, или медная лазурь. Оксид меди - куприт добывают на Кубе. В Перу добывают хлорид меди - атакамит.
Различных руд меди много, а вот богатых месторождений на земном шаре мало, к тому же медные руды добывают уже многие сотни лет, так что богатые месторождения меди уже давно выработаны. Если в XIX веке медь добывалась из руд, где содержалось 6-9% этого элемента, то сейчас 5% медные руды считаются очень богатыми, а промышленность многих стран перерабатывает руды, в которых всего 0,5% меди.
Сегодня почти весь металл добывается из низкосортных руд, содержащих не более 1% меди. Некоторые оксидные руды меди могут быть восстановлены непосредственно до металла нагреванием с коксом. Однако большая часть меди производится из железосодержащих сульфидных руд, что требует более сложной переработки.
Эти руды сравнительно бедные, и экономический эффект при их эксплуатации может обеспечиваться лишь ростом масштабов добычи. Поскольку среднее содержание меди в различных рудах колеблется в пределах 0,3-5%, сырье размалывают и концентрируют и только затем направляют на металлургическую переработку.
Основной метод добычи медных руд - открытый. Руду обычно добывают в огромных карьерах, где используются экскаваторы с ковшами до 25 м^3 и грузовики грузоподъемностью до 250 т. Годовая мощность наиболее крупных меднорудных предприятий превышает 30 миллионов тонн по руде и 200 тысяч тонн по металлу.
При производстве меди получают еще около 20 ценных элементов и свыше 40 видов товарного продукта: медный, цинковый, молибденовый и свинцовый концентрат, флотационный серный колчедан, медь черновую и рафинированную, золото, серебро, платину, свинец, висмут, медный и никелевый купорос и многое другое.
Месторождения
Основные страны с богатыми месторождениями меди это: Чили-22%, США-12%, Китай -6%, Казахстан-5%, Польша-5%, Индонезия-4%, Россия-3%, Замбия-3%. Лидируют по добыче медной руды (данные ICSG) : Чили-34%, США-10%, Индонезия-8%, Перу-7%, Австралия-6%, Канада-5%, Россия-4%, Польша-3%.
Крупнейшие компании по добыче медной руды: Codelco-11%, Phelps Dodge-8%, Rio Tinto-7%, BHP Billiton-7%, Grupo Mexico-5%, PT Pakuafu Indah-5%, Angio American-4%, Норильский никель-3%, KGHM Polska Miedz 3%.
К крупнейшим месторождениям относятся: Чукикамата, которое уже отрабатывается более 100 лет (26млн т) в Чили, и Эскондида (23,6млн т), которое начали отрабатывать с 1990 года в Чили, Грасберг (27,1млн т) в Индонезии, Кольяуаси (17 млн т) Чили, Октябрьское (16 млн т) Россия и Удокан (14 млн т) Россия. В числе недавно освоенных крупных месторождений относятся: Антамина в Перу, Эль-Тесоро в Чили, Салобу и Соссегу в Бразилии, Нурказган в Казахстане. Активно разведываются Ую-Толгой в Монголии, Пэббл на Аляске, Эль-Пачон в Аргентине.
В число крупнейших медных рудников открытого типа (карьеров) входят: Эскондида (годовая мощность 1200 тыс тонн), Грасберг (годовая мощность 800 тыс тонн), Чукикамата (годовая мощность 600 тыс тонн). Крупнейшие подземные рудники в мире: самый большой в мире чилийский Эль-Теньенте (добыча около 450 тыс тонн) и Андина (мощность 250 тыс тонн), польские Рудна, Польковице-Серошовице и Любин суммарно-450 тыс тонн, подземные рудники Норникеля (мощность более 400 тыс тонн).
Самые крупные в мире запасы медных руд сосредоточены в вулканических породах (порфирах) Чилийских Анд. Мировые запасы экономически рентабельных месторождений по разным оценкам составляют 340-470 миллионов тонн. При отсутствии прироста запасов и улучшения технологии добычи и производства меди современных извлекаемых запасов хватит лишь до 2050 г.
Общие подтвержденные запасы (по данным USGS) - Чили -140 млн т, США -35 млн т, Индонезия 35 млн т, Польша 30 млн т, Перу 30 млн т, Мексика 27 млн т, Австралия 24 млн т, Россия 20 млн т. Общая база известных запасов меди составляет, по разным методикам 600-940 миллионов тонн. Хотя запасы меди не являются безграничными, ее поставка будет достаточной в течение обозримого будущего для всех областей применения.
Россия
Самые крупные месторождения в современной России находятся в Таймырском АО: Октябрьское, Талахнинское и Норильск - I, они дают две трети добычи на сегодняшний день. На одном только Октябрьском месторождении получают почти 57% российской рудничном меди.
Почти треть добываемой рудничной меди дает Уральский меднорудный район (Приволжский и Уральский федеральные округа); месторождения: Гайское, Учалинское, Сибайское, Сафьяновское, Узельгинское. Только два крупных месторождения не разрабатываются: Юбилейное и Подольское. Юбилейное готовится к разработке, а Подольское находится в госрезерве.
Крупнейшее месторождение медистых песчаников в Читинской области Удокан (14 млн т) пока не разрабатывается. Среднее содержание меди в рудах 1,56%. Сдерживают его освоение отсутствие транспортной инфраструктуры и удаленность Забайкалья от перерабатывающих предприятий медной промышленности (Урал).
По балансовым запасам меди на долю России приходится около 9% мировых, и по этому показателю мы находимся на третьем месте в мире после Чили и США. Россия в целом обеспечена разведанными запасами меди при существующем уровне добычи на 90 лет (но обеспеченность эксплуатируемых месторождений меньше, 25-30 лет).
Загрузка...
