Крупнейшие месторождения меди в мире

Знаете ли Вы, что до 60% поврежденных крупногабаритных шин можно отремонтировать? Причем максимальный размер повреждения, которое можно отремонтировать, составляет 480 мм (боковой порез). Подробнее.

Месторождения меди

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).

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, SiO₃ 2- , PO₄ 3- и VO₄ 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 CuFeS₂ (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) Сu₅FeS₄ (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) CuFe₂S₃ (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 Cu₂S (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 Cu₃AsS₄ (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) Cu₁₂Sb₄S₁₃ (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) Cu₃As (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.

Медь – пластичный металл золотисто-розового цвета, который в чистом виде в природе встречается чаще, чем самородки золота или серебра. Но в основном медь добывают из медных руд – природных минеральных образований. Больше всего меди содержится в сульфидных рудах. В зонах окисления медь содержится в большинстве силикатов, карбонатов и оксидов. Находят медь и в осадочных породах: сланцах и медистых песчаниках.

Современной науке известно более 200 минералов, содержащих медь. В промышленности чаще всего используют металл, добытый из сульфатов, среди которых:

• халькозин (79% меди);

• халькопирит, или медный колчедан ( около 35%).

Содержится медь и в медно-никелиевых соединениях. Самый известный из них – кубанит (до 45% меди). Из окисленных руд стоит отметить куприт (88%), малахит (до 58%), азурит (до 56%). Иногда встречаются залежи самородной меди.

Характеристики и виды меди

Медь – один из первых металлов, который стал использовать человек. Химический символ – Cu (купрум). Этот металл обладает высокой теплопроводностью, коррозийной стойкостью, электропроводностью. Медь плавится при низких температурах, превосходно поддается спайке, металл легко резать и обрабатывать.

Некоторые соединения меди могут быть токсичными для человека. Повышенное содержание меди в воде и пище может вызвать заболевания печени и желчного пузыря. Оставленные после добычи меди карьеры становятся источниками токсинов. Например, озеро Беркли Пит, образовавшееся в кратере бывшего медного рудника, считается самым токсичным озером в мире. Но, бактерицидные свойства меди несоизмеримо выше. Доказано, что медь помогает бороться с вирусами гриппа, уничтожает стафилококки.

В промышленности редко используют медь в чистом виде. Большее применение нашли сплавы:

• латунь (сплав меди с цинком);

• бронза (с оловом);

• баббиты (со свинцом);

• мельхиор ( с никелем);

• дюраль ( с алюминием);

• ювелирный сплав ( с золотом).

Месторождения и добыча меди

Самое крупное месторождение меди в мире расположено в Чили – это карьер Эсконида. Здесь обнаружены огромные залежи самородной меди.

Другие крупные месторождения:

• рудники на полуострове Кивино (США, штат Мичиган);

• рудник "Чукикамата" в Чили (до 600 тыс. тонн в год);

• рудник "Корокоро" Боливии;

• рудник Гумишевский (Средний Урал, Россия) – ныне исчерпан;

• долина реки Лёвиха (Средний Урал, Россия);

• массив габбро (Италия).

По данным US Geological Survey крупнейшие залежи меди принадлежат Чили. Далее следуют США, Россия, Перу и Мексика.

Способы добычи меди:

• гидрометаллургический – когда медь выщелачивают из породы слабым раствором серной кислоты.

• Пирометаллургический – состоит из нескольких этапов (обогащение, обжиг, плавка на штейн, продувка и рафинирование).

Применение меди

Медь – один из важнейших цветных металлов, который нашел применение практически во всех сферах жизнедеятельности человека.

• Электротехническая промышленность (провода, проволока).

• Машиностроение (стартер, стеклоподъемники, радиаторы, кулеры, подшипники)

• Судостроение (обшивка корпусов).

• Строительство (трубы, трубопроводы, кровельный и облицовочный материалы, ванны, смесители, раковины).

• В искусстве (ювелирные украшения, статуи, чеканки).

• В быту (кондиционеры, микроволновые печи, монеты, пищевые добавки, музыкальные инструменты).

Статуя Свободы, кстати, изготовлена из меди. На ее сооружение потребовалось около 80 тонн металла. А в Непале медь считают священным металлом.