Come si estrae il rame: metodi, storia e giacimenti

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-02 13:57

Il rame oggi è un metallo insolitamente richiesto ed è ampiamente utilizzato sia nella vita di tutti i giorni che nell'industria. In natura, il Cu si trova sia allo stato puro che sotto forma di minerale. Esistono diversi modi per estrarre e ottenere rame dalle rocce originali. Tuttavia, sono ampiamente utilizzati nell'industria. Come viene estratto il rame verrà discusso nell'articolo.

Un po' di storia

In quale area il rame nell'antichità iniziò ad essere estratto e utilizzato dall'uomo per la prima volta, gli archeologi, purtroppo, non sono riusciti a scoprirlo. Tuttavia, è noto per certo che è stato proprio questo metallo che le persone hanno iniziato a elaborare e utilizzare nella vita di tutti i giorni.

Il rame è noto all'uomo fin dall'età della pietra. Alcune pepite di questo metallo rinvenute dagli archeologi recano tracce di lavorazione con asce in pietra. Inizialmente, le persone usavano il rame principalmente come decorazioni. Allo stesso tempo, le persone nei tempi antichi usavano esclusivamente le pepite di questo metallo da loro trovate per la fabbricazione di tali prodotti. Successivamente, le persone hanno imparato a elaborare eminerale contenente rame.

L'idea di come viene estratto e lavorato il Cu era nota a molti popoli dell'antichità. Molte prove sono state trovate dagli archeologi. Dopo che l'uomo imparò a fare leghe di rame e zinco, iniziò l'età del bronzo. In re altà il nome "rame" fu coniato un tempo dagli antichi romani. Tale metallo è stato portato in questo paese principalmente dall'isola di Cipro. Ecco perché i romani lo chiamavano aes cyprium.

Come si estraeva il rame nell'antichità

Dato che un tempo questo metallo era ampiamente utilizzato nella vita umana, le tecnologie per la sua estrazione sono state, ovviamente, sviluppate in modo abbastanza perfetto. I nostri antenati ottenevano il rame principalmente dai minerali di malachite. Una miscela di tale materiale e carbone fu posta in un recipiente di terracotta e posta in una fossa. Successivamente, la massa nella pentola è stata data alle fiamme. Il monossido di carbonio risultante ha ridotto la malachite a rame.

Titoli in natura

Dove si può trovare il rame in natura oggi? Al momento, sono stati scoperti depositi di questo metallo popolare in tutti i continenti della Terra. Allo stesso tempo, le riserve di Cu sono considerate praticamente illimitate. I geologi del nostro tempo stanno trovando nuovi giacimenti di rame puro, oltre a minerali che lo contengono. Ad esempio, nel 1950 le riserve mondiali di questo metallo ammontavano a 90 milioni di tonnellate. Nel 1970, questa cifra era già aumentata a 250 milioni di tonnellate e nel 1998 fino a 340 milioni di tonnellate Al momento, si ritiene che le riserve di rame sul pianeta siano più di 2,3 miliardi di tonnellate.

Depositi e metodi di estrazione del rame puro

Come già accennato, inizialmente le persone usavano il Cu nativo nella vita di tutti i giorni. Ovviamente si ottienecosì puro rame oggi. Pepite di questo metallo si formano nella crosta terrestre a seguito di processi esogeni ed endogeni. Il più grande giacimento conosciuto di rame nativo del pianeta si trova attualmente negli Stati Uniti, nella regione del Lago Superiore. In Russia, il rame nativo si trova nel deposito di Udokan, così come in altri luoghi della Transbaikalia. Inoltre, la risposta alla domanda su dove il rame può essere estratto in Russia sotto forma di pepite è la regione degli Urali.

In natura, il metallo puro di questa varietà si forma nella zona di ossidazione dei depositi di solfato di rame. Di solito, le pepite di rame contengono circa il 90-99%. Il resto è rappresentato da altri metalli. In ogni caso, due tecnologie principali servono come risposta alla domanda su come viene estratto il rame nativo. Tali depositi, così come quelli minerali, sono sviluppati da una miniera chiusa o da un metodo a cielo aperto. Nel primo caso vengono utilizzati processi tecnologici come la perforazione e la rottura.

Le pepite di rame possono pesare molto. Il più grande di loro è stato trovato una volta sul Lago Superiore negli Stati Uniti. Il peso di queste pepite era di circa 500 tonnellate.

Lo abbiamo scoperto dove viene estratto il rame in Russia. Questa è principalmente la Transbaikalia e gli Urali. Nel nostro paese, ovviamente, sono state trovate anche pepite molto grandi di questo metallo in tempi diversi. Ad esempio, negli Urali medi sono stati trovati spesso pezzi di rame del peso di diverse tonnellate. Una di queste pepite del peso di 860 kg è ora conservata a San Pietroburgo, nel Museo dell'Istituto Minerario.

Minerali di rame e loro depositi

Attualmente, ottenere Cu è considerato conveniente e conveniente anche se è contenuto nella roccia almeno per lo 0,3%.

Molto spesso, le seguenti rocce vengono estratte in natura per isolare il rame industrialmente in natura oggi:

• bornites Cu₅FeS_{4 - minerali di solfuro, altrimenti chiamati rame viola o piriti variegate e contenenti circa il 63,3% di Cu;}

• calcopirite CuFeS_{2 - minerali di origine idrotermale;}

• Calcosin Cu_{2S contenenti più del 75% di rame;}

• cuprites Cu_{2O, spesso trovato anche nei depositi di rame nativi;}

• malachiti, che sono verdi di rame carbonico.

Il più grande giacimento di minerali di rame in Russia si trova a Norilsk. Inoltre, tali rocce vengono estratte in grandi quantità in alcuni luoghi degli Urali, in Transbaikalia, a Chukotka, a Tuva e nella penisola di Kola.

Come vengono sviluppati i giacimenti di minerale di rame

Diversi tipi di rocce contenenti Cu, oltre a pepite, possono essere estratti sul pianeta utilizzando due tecnologie principali:

• chiuso;
• aperto.

Nel primo caso, presso il deposito vengono costruite mine, la cui lunghezza può raggiungere diversi chilometri. Per spostare lavoratori e attrezzature, tali tunnel sotterranei sono dotati di ascensori e binari ferroviari. La frantumazione delle rocce nelle miniere viene eseguita utilizzandoattrezzature di perforazione speciali con punte. La raccolta del minerale di rame e il suo caricamento per la spedizione verso l' alto vengono effettuati utilizzando secchi.

Se i depositi si trovano a non più di 400-500 m dalla superficie terrestre, vengono estratti utilizzando un metodo aperto. In questo caso, lo strato roccioso superiore viene prima rimosso dal campo mediante ordigni esplosivi. Inoltre, il minerale di rame stesso viene gradualmente rimosso.

Metodi per ottenere metallo dalle rocce

Come viene estratto il rame, o meglio, i minerali che lo contengono, abbiamo così scoperto. Ma in che modo le aziende ricevono successivamente il Cu stesso?

Ci sono tre modi principali per estrarre il rame dalle rocce:

• elettrolitico;
• pirometallurgico;
• idrometallurgico.

Metodo di flottazione pirometallurgica

Questa tecnologia è comunemente usata per isolare il rame dalle rocce contenenti 1,5-2% Cu. Tale materiale è arricchito dal metodo di flottazione. Allo stesso tempo:

• il minerale viene macinato con cura fino alla polvere più fine;
• mescolare il materiale risultante con acqua;
• aggiungere alla massa speciali reagenti di flottazione, che sono sostanze organiche complesse.

I reagenti di flottazione rivestono piccoli granelli di vari composti di rame e conferiscono loro non bagnabilità.

Passo successivo:

• Le sostanze che creano schiuma vengono aggiunte all'acqua;
• fa passare un forte flusso d'aria attraverso la sospensione.

Le particelle secche leggere di composti di rame si attaccano alle bolle d'aria e galleggiano verso l' alto. La schiuma che li contiene viene raccolta, spremuta dall'acqua e asciugata accuratamente. Di conseguenza, si ottiene un concentrato, dal quale viene poi isolato il Cu grezzo.

Come si estrae il rame dal minerale: arricchimento mediante torrefazione

Il metodo di flottazione è usato abbastanza spesso nell'industria. Ma a volte la tecnologia di tostatura viene utilizzata anche per arricchire il minerale di rame. Questa tecnica è più spesso utilizzata per minerali contenenti una grande quantità di zolfo. In questo caso, il materiale viene preriscaldato ad una temperatura di 700-8000 °C. Di conseguenza, i solfuri vengono ossidati con una diminuzione del contenuto di zolfo nella roccia.

Nella fase successiva, il minerale così preparato viene fuso in forni a tino ad una temperatura di 14.500 °C. In definitiva, quando si utilizza questa tecnologia, si ottiene un mascherino: una lega di rame e ferro. Inoltre, questa connessione è migliorata soffiando nei convertitori. Di conseguenza, l'ossido di ferro finisce nelle scorie e lo zolfo in SO4.

Produrre rame puro: elettrolisi

Quando si utilizzano metodi di flottazione e tostatura, si ottiene rame blister. In re altà, un tale materiale contiene circa il 91% di Cu. Per ottenere rame più puro, il rame grezzo viene ulteriormente raffinato.

In questo caso, le piastre anodi spesse vengono prima colate da rame primario. Successivo:

• raccogli una soluzione di solfato di rame nella vasca da bagno;
• appeso in bagnopiastre anodiche;
• Le lastre sottili di rame puro sono usate come catodi.

Durante la reazione di elettrolisi, il rame viene sciolto sugli anodi e precipitato sui catodi. Gli ioni di rame si muovono verso il catodo, ne prelevano gli elettroni e passano negli atomi di Cu+2+2e?>Cu.

Le impurità contenute nel blister di rame possono comportarsi diversamente quando vengono raffinate. Zinco, cadmio, ferro si dissolvono sull'anodo, ma non si depositano sul catodo. Il fatto è che nella serie della tensione elettrochimica sono a sinistra del rame, cioè hanno più potenziali negativi.

Il solfato di rame è ottenuto dalla lenta ossidazione del minerale di solfuro con ossigeno a solfato di rame CuS + 2O₂ > CuSO_{4. Il sale viene successivamente dilavato con acqua.}

Metodo idrometallurgico

In questo caso, l'acido solforico viene utilizzato per lisciviare e arricchire il rame. Come risultato della reazione che utilizza questa tecnologia, si ottiene una soluzione satura di Cu e altri metalli. Il rame viene quindi isolato da esso. Con questa tecnica, oltre al rame blister, si possono ottenere altri metalli, anche preziosi. In ogni caso, questa tecnologia è più spesso utilizzata per estrarre Cu da rocce che non ne sono troppo ricche (meno dello 0,5%).

Il rame a casa

La separazione di questo metallo dai minerali saturati con esso è, quindi, tecnologicamente relativamente semplice. Alcuni sono quindi interessati a come estrarre il rame a casa. Ottieni questo metallo da minerale, argilla, ecc. Con le tue mani, senzala disponibilità di attrezzature speciali, tuttavia, sarà molto difficile.

Alcuni, ad esempio, sono interessati a come estrarre il rame dall'argilla con le proprie mani. In natura, infatti, sono presenti giacimenti di questo materiale, anch'esso ricco di Cu. Tuttavia, sfortunatamente, non sono note tecnologie comprovate per ottenere rame dall'argilla a casa.

Con le tue mani, questo metallo in casa può essere provato ad isolare, forse, solo dal solfato di rame. Per fare questo, quest'ultimo deve prima essere sciolto in acqua. Successivamente, devi solo posizionare un oggetto di ferro nella miscela risultante. Dopo un po' di tempo, quest'ultimo, a seguito della reazione di sostituzione, sarà ricoperto da un rivestimento di rame, che potrà poi essere facilmente rimosso.