A rezet bányászata: módszerek, történelem és lerakódások

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-07 20:59

A réz ma szokatlanul keresett fém, és széles körben használják a mindennapi életben és az iparban egyaránt. A természetben a réz tiszta állapotban és érc formájában is megtalálható. Számos módja van a rezet kinyerésére és kinyerésére az eredeti kőzetekből. Az iparban azonban széles körben használják őket. A rézbányászat módjáról a cikkben lesz szó.

Egy kis történelem

A régészek sajnos nem tudták kideríteni, hogy az ókorban milyen területen bányászta és használta először az ember a rezet. Az azonban bizonyosan ismert, hogy az emberek ezt a fémet kezdték el először feldolgozni és használni a mindennapi életben.

A rezet a kőkorszak óta ismeri az ember. Ennek a fémnek a régészek által talált rögök egy része kőb altákkal végzett feldolgozás nyomait viseli. Kezdetben az emberek a rezet főleg dekorációként használták. Ugyanakkor az ókorban az emberek kizárólag ennek a fémnek az általuk talált rögöket használták ilyen termékek gyártásához. Később az emberek megtanulták feldolgozni ésréztartalmú érc.

A réz bányászatának és feldolgozásának gondolatát az ókorban sok nép ismerte. Sok bizonyítékot találtak a régészek. Miután az ember megtanult réz-cinkötvözeteket készíteni, elkezdődött a bronzkor. Valójában a "réz" nevet egykor az ókori rómaiak találták ki. Ilyen fémet főleg Ciprus szigetéről hoztak ebbe az országba. Ezért nevezték a rómaiak aes cypriumnak.

Hogyan bányászták a rezet az ókorban

Mivel ezt a fémet egykor nagyon széles körben használták az emberi életben, a kitermelési technológiát természetesen egészen tökéletesre fejlesztették ki. Őseink a rezet főleg malachit ércekből szerezték be. Ilyen anyag és szén keverékét cserépedénybe helyezték és gödörbe helyezték. Ezután az edényben lévő masszát meggyújtották. A keletkező szén-monoxid a malachitot rézré redukálta.

Részvények a természetben

Hol található ma réz a vadonban? Jelenleg ennek a népszerű fémnek a lelőhelyeit fedezik fel a Föld minden kontinensén. Ugyanakkor a rézkészletek gyakorlatilag korlátlannak tekinthetők. A geológusok korunkban új tiszta rézlelőhelyeket találnak, valamint az azt tartalmazó érceket. Például 1950-ben ennek a fémnek a világtartalékai 90 millió tonnát tettek ki. 1970-re ez a szám már 250 millió tonnára nőtt, 1998-ra pedig 340 millió tonnára. Jelenleg úgy gondolják, hogy a bolygó rézkészlete meghaladja a 2,3 milliárd tonnát.

A tiszta réz lerakódásai és kivonási módszerei

Amint már említettük, kezdetben az emberek a natív réz-t használták a mindennapi életben. Természetesen megvanolyan tiszta réz ma. Ennek a fémnek a rögök a földkéregben külső és endogén folyamatok eredményeként keletkeznek. A bolygó legnagyobb ismert rézlelőhelye jelenleg az Egyesült Államokban, a Lake Superior régióban található. Oroszországban az őshonos réz az Udokan lelőhelyen, valamint néhány más helyen Transbaikalia területén fordul elő. Ráadásul arra a kérdésre, hogy hol bányászható réz rög formájában, az Urál régióban van a válasz.

A természetben az ilyen típusú tiszta fém a réz-szulfát lerakódások oxidációs zónájában képződik. Általában maga a rézrög körülbelül 90-99%-ot tartalmaz. A többit más fémek teszik ki. Mindenesetre két fő technológia ad választ arra a kérdésre, hogy hogyan bányászják a natív rezet. Az ilyen lelőhelyeket, csakúgy, mint az érceket, zárt bányában vagy külszíni aknás módszerrel fejtik ki. Az első esetben olyan technológiai eljárásokat alkalmaznak, mint a fúrás és törés.

A rézrögök sokat nyomhatnak. Közülük a legnagyobbakat egykor az USA-beli Superior-tónál találták meg. Ezeknek a rögöknek a tömege körülbelül 500 tonna volt.

Megtudtuk, hol bányásznak rezet Oroszországban. Ez főleg Transbaikalia és az Urál. Hazánkban természetesen ebből a fémből is találtak nagyon nagy rögöket különböző időpontokban. Például a Közép-Urálban gyakran találtak több tonnát is elérő rézdarabokat. Az egyik ilyen, 860 kg-os rögöt jelenleg Szentpéterváron, a Bányászati Intézet Múzeumában őrzik.

Rézércek és lelőhelyeik

Jelenleg a réz kinyerése akkor is költséghatékonynak és célszerűnek tekinthető, ha azt a kőzet legalább 0,3%-ban tartalmazza.

Ma leggyakrabban a következő kőzeteket bányászják a természetben a réz ipari természetben történő izolálására:

• bornitok Cu₅FeS_{4 - szulfidércek, más néven rézlila vagy tarka piritek, és körülbelül 63,3% Cu-t tartalmaznak;}

• kalkopirit CuFeS_{2 - hidrotermikus eredetű ásványok;}

• kalkozzinok Cu_{2S több mint 75% rezet tartalmaz;}

• cuprites Cu_{2O, gyakran megtalálható a natív rézlelőhelyekben is;}

• malachit, amely szénsavas rézzöld.

Oroszország legnagyobb rézérc-lelőhelye Norilszkben található. Ezenkívül az Urálban, Transbajkáliában, Csukotkában, Tuvában és a Kola-félszigeten egyes helyeken nagy mennyiségben bányásznak ilyen kőzeteket.

Hogyan alakulnak ki a rézérc lelőhelyek

Különféle réztartalmú kőzetek, valamint rögök bányászhatók a bolygón két fő technológia segítségével:

• zárva;
• nyitva.

Az első esetben a lelőhelyen bányákat építenek, amelyek hossza elérheti a több kilométert is. A munkások és berendezések mozgatásához az ilyen földalatti alagutak liftekkel és vasúti sínekkel vannak felszerelve. A bányákban a kőzet aprítása a következőkkel történikspeciális tüskés fúróberendezés. A rézérc begyűjtése és felrakodása a tetejére szállításhoz vödrök segítségével történik.

Ha a lelőhelyek a földfelszíntől legfeljebb 400-500 m-re helyezkednek el, akkor nyílt módszerrel bányásznak. Ebben az esetben először a felső kőzetréteget távolítják el a mezőről robbanószerkezetek segítségével. Továbbá magát a rézércet fokozatosan eltávolítják.

Módszerek fém nyerésére kőzetekből

Hogyan bányászják a rezet, vagy inkább az azt tartalmazó érceket, így megtudtuk. De hogyan kapják meg a vállalkozások ezt követően magát a réz-t?

Három fő módja van a réz kőzetekből való kinyerésének:

• elektrolitikus;
• pirometallurgiai;
• hidrometallurgia.

Pirometallurgiai flotációs módszer

Ezt a technológiát általában a réz izolálására használják 1,5-2% Cu-t tartalmazó kőzetekből. Az ilyen anyagokat flotációs módszerrel dúsítják. Ugyanakkor:

• ércet gondosan a legfinomabb porrá őröljük;
• keverje össze a kapott anyagot vízzel;
• adjon a tömeghez speciális flotációs reagenseket, amelyek összetett szerves anyagok.

A flotációs reagensek különféle rézvegyületek kis szemcséit vonják be, és nem nedvesítik őket.

Következő lépés:

• habot képző anyagokat adnak a vízhez;
• erõs légáramot engedjen át a felfüggesztésen.

A rézvegyületek könnyű száraz részecskéi ennek eredményeként a légbuborékokhoz tapadnak, és a tetejére úsznak. Az ezeket tartalmazó habot összegyűjtjük, kinyomkodjuk a vízből és alaposan megszárítjuk. Ennek eredményeként koncentrátumot kapunk, amelyből a nyers Cu-t izolálják.

Hogyan bányászják a rezet az ércből: dúsítás pörköléssel

A flotációs módszert meglehetősen gyakran használják az iparban. De néha pörkölési technológiát is alkalmaznak a rézérc dúsítására. Ezt a technikát leggyakrabban nagy mennyiségű ként tartalmazó érceknél alkalmazzák. Ebben az esetben az anyagot 700-8000 °C hőmérsékletre előmelegítik. Ennek eredményeként a szulfidok a kőzet kéntartalmának csökkenésével oxidálódnak.

A következő lépésben az így elkészített ércet aknakemencékben olvasztják meg 14 500 °C hőmérsékleten. Végső soron ennek a technológiának a használatakor matt anyagot kapunk - réz és vas ötvözetét. Ezen túlmenően ez a csatlakozás javítható konverterek befújásával. Ennek eredményeként a vas-oxid salakba, a kén pedig az SO4-be.

Tiszta réz előállítása: elektrolízis

Flotációs és pörkölési módszerek alkalmazásakor hólyagos rezet nyernek. Valójában egy ilyen anyag körülbelül 91% Cu-t tartalmaz. A tisztább réz előállításához a durva rezet tovább finomítják.

Ebben az esetben a vastag anódlemezeket először primer rézből öntik. Következő:

• szívjon fel réz-szulfát oldatot a fürdőben;
• a fürdőszobában lóganódlemezek;
• vékony tiszta rézlemezeket használnak katódként.

Az elektrolízis reakciója során a réz feloldódik az anódokon és kicsapódik a katódon. A rézionok a katód felé haladnak, elektronokat vesznek fel belőle és Cu+2+2e atomokká mennek át?>Cu.

A buborékfóliában lévő rézben lévő szennyeződések finomításkor eltérően viselkedhetnek. A cink, kadmium, vas feloldódik az anódon, de nem ülepedik a katódon. Az a helyzet, hogy az elektrokémiai feszültség sorozatában a réztől balra vannak, vagyis több negatív potenciáljuk van.

A réz-szulfátot a szulfidérc oxigénnel történő lassú oxidációjával állítják elő réz-szulfáttá CuS + 2O₂ > CuSO_{4. A sót ezt követően vízzel kimossák.}

Hidrometallurgiai módszer

Ebben az esetben kénsavat használnak a réz kilúgozására és dúsítására. Az ezzel a technológiával végzett reakció eredményeként rézzel és más fémekkel telített oldatot kapunk. Ezután a rezet izolálják tőle. Ezzel a technikával a hólyagos réz mellett más fémek is nyerhetők, beleértve a nemesfémeket is. Mindenesetre ezt a technológiát leggyakrabban a réz kinyerésére használják olyan kőzetekből, amelyek nem túl gazdagok (kevesebb, mint 0,5%).

Réz otthon

Ennek a fémnek az elválasztása a vele telített ércektől ezért technológiailag viszonylag egyszerű. Néhányan ezért érdeklődnek az iránt, hogyan lehet otthon rezet bányászni. Szerezze be ezt a fémet ércből, agyagból stb. saját kezűleg, anélküla speciális felszerelések rendelkezésre állása azonban nagyon nehéz lesz.

Egyeseket például az érdekel, hogyan lehet saját kezűleg rezet vonni agyagból. Valójában a természetben vannak lelőhelyek ennek az anyagnak, amely szintén gazdag rézben. Sajnos azonban nem ismertek bevált technológiák a réz agyagból történő otthoni előállítására.

Ezt a fémet saját kezűleg meg lehet próbálni izolálni otthon, talán csak a réz-szulfáttól. Ehhez az utóbbit először vízben kell feloldani. Ezután csak egy vastárgyat kell helyeznie a kapott keverékbe. Ez utóbbit egy idő után - a szubsztitúciós reakció eredményeként - rézbevonat borítja, amely ezután egyszerűen letisztítható.