עפרות נחושת: כרייה, זיקוק, פיקדונות ועובדות מעניינות

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

נחושת נמצאת בשימוש נרחב כמעט בכל אחד מהתעשיות הקיימות, היא בולטת ממגוון עפרות כי היא הביקושת ביותר. עפרת נחושת היא משאב טבעי המופק מעפרה הנקראת בורניט המשמשת לעתים קרובות בתעשייה. ביקוש גדול לעפרה זו הופיע לא רק בגלל כמות הנחושת הגדולה בהרכב, אלא גם בגלל המאגרים הטובים של בורניט באדמה.

פקדונות עפרות נחושת

עפרה זו היא שילוב של מספר מינרלים, כאשר בנוסף לה ישנם יסודות כימיים נוספים, כולל ניקל. עפרות נחושת הן אלו שבהן יש כל כך הרבה נחושת שעדיף להפיק אותה בשיטות תעשייתיות. דרישה זו מתקיימת על ידי עפרות, שבהן מדד הנחושת הוא 0.5-1%. ישנם משאבים רבים על פני כדור הארץ המכילים נחושת, 90% מהם הם עפרות נחושת-ניקל.

המרבצים הגדולים ביותר של עפרות נחושת ברוסיה ממוקמים בשטחה של מזרח סיביר, ב-חצי האי אורל וקולה. כל מדינה מייצרת נחושת בדרכה. מרבצים גדולים של עפרות נחושת ופח, בנוסף לרוסיה, נמצאים גם במדינות אחרות, למשל, בפולין, קזחסטן, קנדה.

הפקדות עפרות מחולקות בדרך כלל לקבוצות השונות במאפיינים שונים:

1. Stratiform, קבוצה כזו מורכבת בעיקר מפצלים ואבני חול.
2. סוג פיריט, לדוגמה, וריד או נחושת מקורית.
3. עפרות הידרותרמיות, הכוללות עפרות נחושת פורפיר.
4. עפרות עבות.
5. סוג עפרות סקארן.
6. עפרות פחמן.

בשטחה של רוסיה מכורים בעיקר עפרות נחושת מסוגים חוליים או פצלים, הם מכילים נחושת במספר צורות.

תרכובות נחושת טבעיות

גושי נחושת טהורה בכדור הארץ שלנו נמצאים בכמויות קטנות. הוא נכרה בעיקר בשילוב עם אלמנטים אחרים, הנה המפורסמים שבהם:

1. בורניט הוא מינרל הקרוי על שם המדען הצ'כי בורן. זוהי עפרת גופרתי. יש לו גם שמות חלופיים, כמו סגול נחושת. הוא נכרה בשני סוגים: טטרגונל-סקאלנוהדר בטמפרטורה נמוכה ובטמפרטורה גבוהה מעוקב-הקסאוקטהדרלי. ההבדל בסוגי החומר הזה תלוי במקורו. בורניט אקסוגני הוא גופרתי מוקדם משני, אינו יציב ונתון להרס כאשר הוא נחשף לרוחות. לבורניט אנדוגני יש כימיקל שניתן להחלפההרכב, זה עשוי להכיל אלמנטים שונים, למשל, chalcocite ו galena. בתיאוריה, הרכב הבורניט יכול לכלול 11% ברזל ויותר מ-63% נחושת, אך, למרבה הצער, הרכב זה אינו נשמר בפועל.
2. כלקופיריט - סוג זה של מינרל נשא במקור את השם - פיריט נחושת, מקורו באמצעים הידרותרמיים. כלקופיריט שייך לקטגוריה של עפרות פולי מתכתיות. בנוסף לנחושת, מינרל זה מכיל ברזל וגופרית. הוא נוצר כתוצאה מתהליכים מטמורפיים, והוא קיים בסוגים המטסומטיים של עפרות נחושת.
3. כלקוזין - עפרה זו מכילה כמות גדולה של נחושת, כמעט 80%, המקום הנותר תפוס על ידי גופרית. לעתים קרובות סוג זה נקרא ברק נחושת, שכן פני השטח שלו נראים כמו מתכת מבריקה, מנצנץ בכמה גוונים. בעפרות, כלקוציט נוצר כמו תכליל עדין או צפוף.
4. קופריט - מינרל זה שייך לקבוצת התחמוצות, ומקורו באותם מקומות שבהם מכילים נחושת או מלכיט מקומיים.
5. קובלין - מינרל כזה נוצר רק בצורה מטאסומטית. הוא מכיל כמעט 67% נחושת. יש מרבץ גדול של עפרות נחושת בסרביה, איטליה וארה"ב.
6. מלכיט, או כפי שהוא נקרא גם, אבן נוי, פופולרי מאוד, הוא ירוק פחמני נחושת. אם מינרל זה נמצא איפשהו, זה אומר שניתן למצוא אחרים בקרבת מקום, המכילים נחושת בהרכבם.

טכנולוגיית נחושת

עבורעל מנת להשיג נחושת מהאמור לעיל, משתמשים כיום בשלוש טכנולוגיות: אלקטרוליזה, הידרומטלורגיה, פירומטלורגיה.

כלקופיריט נלקח כחומר גלם עבור השיטה הפירומטלורגית להשגת נחושת. בעת שימוש בטכנולוגיה זו, עליך לבצע מספר מסוים של פעולות עוקבות. בתחילה, עפרות נחושת מועילות על ידי צלייה או ציפה. ציפה היא הרטבה של חומר המוצא באמבט מלא בהרכב נוזלי. יוצרות בועות אוויר באותם חלקים שבהם מצויים יסודות מינרליים, הם נעים כלפי מעלה יחד עם הבועות הללו. כתוצאה מכך, החלק העליון של האמבטיה מלא בנחושת שלפוחית, שם הוא מכיל עד 35%. אבקה זו מומרת לנחושת טהורה.

ירי חמצון הוא קצת שונה. כאשר משתמשים בשיטה זו, עפרות נחושת מועשרות; היא מכילה כמות גדולה של גופרית. מחממים את העפרה לטמפרטורה גבוהה ולאחר מכן מתחמצנים הסולפידים וכמות הגופרית בהרכב העפר יורדת, כמעט פי שניים. בהמשך, ממיסים את העפרה בתנורים מיוחדים ומתקבלת סגסוגת המכילה ברזל ונחושת.

יש לשפר את החומר שנוצר, זה נעשה על ידי ניפוח ממיר אופקי, ללא אספקת דלק נוסף. לאחר הליך זה, מתרחשת החמצון של ברזל וסולפיד. התוצאה היא נחושת שלפוחית, עם תכולה של עד 91% נחושת. לטיהור גדול עוד יותר של המתכת, הוא עשויזיקוק, על ידי הסרת זיהומים זרים, באמצעות תמיסה של גופרת נחושת. כתוצאה מכך, כמות הנחושת במתכת עולה, היא מגיעה ל-99.9%.

דרך חלופית להעשרת נחושת

ישנה דרך טובה נוספת להעשיר נחושת, היא נעשית באמצעות חומצה גופרתית על מנת לבודד את המתכת הדרושה.

התוצאה היא תמיסה שממנו מפיקים לאחר מכן עפרות נחושת, ניתן להשיג זהב באותו אופן. שיטה זו משמשת במקרים בהם נוכחות הנחושת בהרכב העפרה אינה כה גדולה.

האם אני יכול להריח נחושת בבית?

ייתכן שאתה מהסס לעשות זאת מכיוון שאין לך את כל הכימיקלים הדרושים לחריטת נחושת, אבל אתה יכול לקחת סרגל נחושת מוכן ולהמיס אותו. נחושת מצויה בדרך כלל בחוטים עבים, בסלילים אלקטרומגנטיים בצורת אותו חוט, וכן בחלקי מחשב.

המסת נחושת יכולה להתבצע בטמפרטורה גבוהה, כך שבמקרה זה תזדקק למוקד - תא בעירה סגור מיוחד, אליו נכנס גז בלחץ גבוה ומתלקח שם, אך בו זמנית. הוא מכוון על ידי זרבובית כדי שהחום לא ייצא שלא לצורך אל הקירות.

לסיכום

אנו מקווים שאחרי שקראתם מאמר זה תבינו כמה חשוב לכרות ולחדד נחושת. אנחנו מאוד לא ממליצים לך באופן אישיהשתמש בשיטות הכבישה המתוארות, כמו גם בהתכה, מכיוון שבמקרים אלה אתה יכול לגרום נזק בלתי הפיך לבריאותך.