Bakır nasıl çıkarılır: yöntemler, tarihçe ve yataklar

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-07 21:02

Bakır günümüzde alışılmadık şekilde talep edilen bir metaldir ve hem günlük hayatta hem de endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. Doğada Cu hem saf halde hem de cevher şeklinde bulunabilir. Orijinal kayalardan bakır çıkarmanın ve elde etmenin birkaç yolu vardır. Ancak endüstride yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Makalede bakırın nasıl çıkarıldığı tartışılacaktır.

Biraz tarih

Antik çağda bakırın ilk kez hangi bölgede çıkarılmaya ve insan tarafından kullanılmaya başlandığını arkeologlar ne yazık ki bulamadılar. Ancak insanların günlük hayatta ilk işleyip kullanmaya başladıkları metalin bu metal olduğu kesin olarak biliniyor.

Bakır, Taş Devri'nden beri insanoğlu tarafından bilinmektedir. Arkeologlar tarafından bulunan bu metale ait bazı külçeler, taş b altalarla işlendiğine dair izler taşıyor. Başlangıçta, insanlar bakırı esas olarak dekorasyon olarak kullandılar. Aynı zamanda, eski zamanlardaki insanlar, bu tür ürünlerin üretimi için yalnızca kendileri tarafından bulunan bu metalin külçelerini kullandılar. Daha sonra, insanlar işlemeyi öğrendi vebakır içeren cevher.

Cu'nun nasıl çıkarıldığı ve işlendiği fikri, birçok antik çağ insanı tarafından biliniyordu. Arkeologlar tarafından birçok kanıt bulundu. İnsan bakır ve çinko alaşımları yapmayı öğrendikten sonra Bronz Çağı başladı. Aslında, "bakır" adı bir zamanlar eski Romalılar tarafından icat edildi. Bu tür metaller bu ülkeye esas olarak Kıbrıs adasından getirildi. Bu yüzden Romalılar ona aes cyprium adını verdiler.

Eski zamanlarda bakır nasıl çıkarılır

Bu metal bir zamanlar insan yaşamında çok yaygın olarak kullanıldığından, çıkarılması için kullanılan teknolojiler elbette oldukça mükemmel gelişmişti. Atalarımız bakırı esas olarak malakit cevherlerinden elde ettiler. Bu tür malzeme ve kömür karışımı bir toprak kaba yerleştirildi ve bir çukura yerleştirildi. Ardından, tenceredeki kütle ateşe verildi. Ortaya çıkan karbon monoksit, malakiti bakıra indirgedi.

Doğadaki hisse senetleri

Bakır günümüzde vahşi doğada nerede bulunabilir? Şu anda, bu popüler metalin tortuları, Dünya'nın tüm kıtalarında keşfedildi. Aynı zamanda, Cu rezervleri pratik olarak sınırsız olarak kabul edilir. Zamanımızdaki jeologlar, onu içeren cevherlerin yanı sıra yeni saf bakır yatakları buluyorlar. Örneğin, 1950'de bu metalin dünya rezervleri 90 milyon tondu. 1970 yılına kadar, bu rakam zaten 250 milyon tona ve 1998'de 340 milyon tona yükseldi. Şu anda, gezegendeki bakır rezervlerinin 2,3 milyar tondan fazla olduğuna inanılıyor.

Saf bakır çıkarma yöntemleri ve yatakları

Daha önce de belirtildiği gibi, insanlar başlangıçta yerel Cu'yu günlük yaşamlarında kullandılar. tabiki alınırbugün böyle saf bakır. Bu metalin külçeleri, dışsal ve içsel süreçlerin bir sonucu olarak yer kabuğunda oluşur. Gezegendeki bilinen en büyük doğal bakır yatağı şu anda Amerika Birleşik Devletleri'nde Superior Gölü bölgesinde bulunuyor. Rusya'da, Udokan yatağında ve ayrıca Transbaikalia'daki diğer bazı yerlerde yerli bakır oluşur. Ayrıca bakırın Rusya'da külçe şeklinde nereden çıkarılabileceği sorusunun cevabı Ural bölgesidir.

Doğada, bu çeşidin saf metali, bakır sülfat yataklarının oksidasyon bölgesinde oluşur. Genellikle, bakır külçelerinin kendisi yaklaşık %90-99 içerir. Geri kalanı diğer metaller tarafından muhasebeleştirilir. Her durumda, iki ana teknoloji, doğal bakırın nasıl çıkarıldığı sorusuna cevap olarak hizmet eder. Bu tür yataklar ve cevher olanlar, kapalı bir maden veya açık ocak yöntemiyle geliştirilir. İlk durumda, delme ve kırma gibi teknolojik işlemler kullanılır.

Bakır külçeler çok ağır olabilir. Bunların en büyüğü bir zamanlar ABD'deki Superior Gölü'nde bulundu. Bu külçelerin ağırlığı yaklaşık 500 tondu.

Rusya'da bakırın çıkarıldığı yer olduğunu öğrendik. Bu esas olarak Transbaikalia ve Urallardır. Ülkemizde elbette bu metalin çok büyük külçeleri de farklı zamanlarda bulunmuştur. Örneğin, Orta Urallarda genellikle birkaç tona kadar olan bakır parçaları bulundu. 860 kg ağırlığındaki bu külçelerden biri şimdi St. Petersburg'da Madencilik Enstitüsü Müzesi'nde tutuluyor.

Bakır cevherleri ve yatakları

Şu anda, Cu'nun elde edilmesi, kayada en az %0,3 içerse bile uygun maliyetli ve uygun olarak kabul edilir.

Çoğunlukla, günümüzde bakırı endüstriyel olarak izole etmek için doğada aşağıdaki kayalar çıkarılmaktadır:

• bornites Cu₅FeS_{4 - sülfit cevherleri, aksi takdirde bakır moru veya alacalı piritler olarak adlandırılır ve yaklaşık %63.3 Cu içerir;}

• kalkopirit CuFeS_{2 - hidrotermal kökenli mineraller;}

• kalkosinler Cu_{2S %75'ten fazla bakır içerir;}

• cuprites Cu_{2O, genellikle doğal bakır yataklarında da bulunur;}

• karbonik bakır yeşillikleri olan malakitler.

Rusya'daki en büyük bakır cevheri yatağı Norilsk'te bulunuyor. Ayrıca, bu tür kayalar Uralların bazı yerlerinde, Transbaikalia'da, Chukotka'da, Tuva'da ve Kola Yarımadası'nda büyük miktarlarda çıkarılmaktadır.

Bakır cevheri yatakları nasıl geliştirilir

Cu içeren farklı türdeki kayaların yanı sıra külçeler de iki ana teknoloji kullanılarak gezegende çıkarılabilir:

• kapalı;
• aç.

İlk durumda, mayınlar, uzunluğu birkaç kilometreye ulaşabilen yatakta inşa edilir. İşçileri ve ekipmanı taşımak için bu tür yer altı tünelleri asansörler ve demiryolu rayları ile donatılmıştır. Madenlerde kaya kırma işlemi şu şekilde yapılır:sivri uçlu özel delme ekipmanı. Bakır cevherinin toplanması ve tepeye sevkiyat için yüklenmesi kovalar kullanılarak gerçekleştirilir.

Eğer tortular dünya yüzeyinden 400-500 m'den daha uzakta değilse, açık bir yöntemle çıkarılırlar. Bu durumda, öncelikle üst kaya tabakası, patlayıcı cihazlar kullanılarak sahadan kaldırılır. Ayrıca, bakır cevherinin kendisi yavaş yavaş çıkarılır.

Kayalardan metal elde etme yöntemleri

Bakırın nasıl çıkarıldığını veya daha doğrusu onu içeren cevherleri böylece öğrendik. Ancak işletmeler daha sonra Cu'nun kendisini nasıl alıyor?

Kayalardan bakır çıkarmanın üç ana yolu vardır:

• elektrolitik;
• pirometalurjik;
• hidrometalurjik.

Pirometalurjik yüzdürme yöntemi

Bu teknoloji, bakırı %1,5-2 Cu içeren kayalardan izole etmek için yaygın olarak kullanılır. Bu tür malzeme flotasyon yöntemiyle zenginleştirilir. Aynı zamanda:

• cevher özenle en ince toz haline getirilir;
• Elde edilen malzemeyi suyla karıştırın;
• Karmaşık organik maddeler olan özel yüzdürme reaktiflerini kütleye ekleyin.

Yüzdürme reaktifleri çeşitli bakır bileşiklerinin küçük tanelerini kaplar ve onlara ıslanmazlık kazandırır.

Sonraki adım:

• köpük oluşturan maddeler suya eklenir;
• süspansiyondan güçlü bir hava akımı geçirin.

Bakır bileşiklerinin hafif kuru parçacıkları bunun sonucunda hava kabarcıklarına yapışır ve üste doğru yüzer. Bunları içeren köpük toplanır, sudan sıkılır ve iyice kurutulur. Sonuç olarak, ham Cu'nun daha sonra izole edildiği bir konsantre elde edilir.

Cevherden bakır nasıl çıkarılır: kavurma yoluyla zenginleştirme

Yüzdürme yöntemi endüstride oldukça sık kullanılır. Ancak bazen bakır cevherini zenginleştirmek için kavurma teknolojisi de kullanılır. Bu teknik çoğunlukla büyük miktarda kükürt içeren cevherler için kullanılır. Bu durumda, malzeme 700-8000 °C'lik bir sıcaklığa önceden ısıtılır. Sonuç olarak, sülfürler, kayadaki kükürt içeriğinde bir azalma ile oksitlenir.

Bir sonraki aşamada bu şekilde hazırlanan cevher 14.500 °C sıcaklıkta şaft fırınlarda eritilir. Sonuçta, bu teknolojiyi kullanırken, bir mat elde edilir - bir bakır ve demir alaşımı. Ayrıca bu bağlantı, dönüştürücülere üfleme yapılarak iyileştirilir. Sonuç olarak, demir oksit cürufa girer ve kükürt SO4'e gider.

Saf bakır üretimi: elektroliz

Yüzdürme ve kavurma yöntemleri kullanıldığında blister bakır elde edilir. Aslında, böyle bir malzeme yaklaşık %91 Cu içerir. Daha saf bakır elde etmek için kaba bakır daha da rafine edilir.

Bu durumda, kalın anot plakaları önce birincil bakırdan dökülür. Sonraki:

• banyoda bir bakır sülfat çözeltisi alın;
• banyoda asılıanot plakaları;
• katot olarak ince bakır levhalar kullanılır.

Elektroliz reaksiyonu sırasında bakır anotlarda çözülür ve katotlarda çökeltilir. Bakır iyonları katoda doğru hareket eder, ondan elektron alır ve Cu+2+2e atomlarına geçer mi?>Cu.

Blister bakırın içerdiği safsızlıklar rafine edildiğinde farklı davranabilir. Çinko, kadmiyum, demir anotta çözünür, ancak katotta çökmez. Gerçek şu ki, elektrokimyasal voltaj serisinde bakırın solundalar, yani daha fazla negatif potansiyele sahipler.

Bakır sülfat, sülfit cevherinin oksijen ile bakır sülfat CuS + 2O₂ > CuSO_{4 ile yavaş oksidasyonu ile elde edilir. Tuz daha sonra su ile süzülür.}

Hidrometalurjik yöntem

Bu durumda, bakırı süzmek ve zenginleştirmek için sülfürik asit kullanılır. Bu teknolojinin kullanıldığı reaksiyon sonucunda Cu ve diğer metallerle doymuş bir çözelti elde edilir. Bakır daha sonra ondan izole edilir. Bu teknik kullanılarak, blister bakırın yanı sıra değerli metaller de dahil olmak üzere diğer metaller elde edilebilir. Her halükarda, bu teknoloji çoğunlukla, içinde çok zengin olmayan (% 0,5'ten az) kayalardan Cu çıkarmak için kullanılır.

Evde bakır

Bu metalin onunla doymuş cevherlerden ayrılması, bu nedenle, teknolojik olarak nispeten basittir. Bu nedenle bazıları evde bakır madenciliği yapmakla ilgileniyor. Bu metali cevher, kil vb.'den kendi ellerinizle alın.ancak özel ekipmanın mevcudiyeti çok zor olacaktır.

Örneğin bazıları bakırın kilden kendi elleriyle nasıl çıkarılacağıyla ilgileniyor. Gerçekten de, doğada Cu açısından da zengin olan bu malzemenin yatakları vardır. Ancak ne yazık ki evde kilden bakır elde etmek için bilinen kanıtlanmış bir teknoloji yok.

Evdeki bu metal, kendi ellerinizle, belki de sadece bakır sülfattan izole edilmeye çalışılabilir. Bunu yapmak için, ikincisi önce suda çözülmelidir. Ardından, elde edilen karışıma bir miktar demir nesne yerleştirmeniz yeterlidir. Bir süre sonra, ikincisi - ikame reaksiyonunun bir sonucu olarak - daha sonra kolayca temizlenebilen bir bakır kaplama ile kaplanacaktır.