Технология производства и добычи меди

Сырьем для добычи медной руды являются естественные образования минералов, в которых металлический компонент содержится в количестве, необходимом для экономически выгодной промышленной разработки.

Рудные месторождения представлены силикатными, карбонатными, сульфатными соединениями, оксидами, образовавшимися в зоне окисления.

Среди разведанных минералов для промышленной разработки можно выделить:

• халькопирит;
• халькозин;
• борнит;
• куприт;
• самородная медь;
• брошантит;
• азурит;
• кубанит;
• малахит;
• хризотил.

В руде концентрация металла составляет 0,3–5%, а в минералах показатель концентрации составляет 22–100% (самородный металл). Месторождения меди находятся в генетической взаимосвязи с другими ценными компонентами, которые добываются как дополнительные химические элементы к основному процессу.

Среди попутных компонентов встречаются:

• платаноиды;
• серебро;
• золото;
• теллур;
• галлий;
• молибден;
• висмут;
• никель;
• титан;
• цинк.

Руда для извлечения меди содержит мышьяк, сурьму, реже ртуть. В зависимости от вида попутных химических элементов различают типы месторождений, среди которых главное значение имеют:

• медно-никелевый;
• медно-колчеданный;
• медистых песчаников и сланцев;
• медно-порфировый.

Скарновые месторождения металла и кварцево-сульфидные образования имеют подчиненное значение. В перспективе в качестве сырья для промышленного производства металла рассматриваются железомарганцевые конкреции, находящиеся в донных отложениях Мирового океана.

Общая характеристика региона

Сегодня в мировом экономическом рейтинге Западная Европа совместно с США и Японией образует «треугольник мировых экономических центров», а совокупная доля европейских стран составляет порядка 18% по объёму ВВП. Особенностями этого региона является относительно небольшая по площади территория (около 7% земной поверхности), высокий уровень плотности населения, пропорциональные площади невысокие запасы природных ресурсов и их активное использование. Неравномерность и неоднородность размещения природно-сырьевых ресурсов на карте Европы определяется разнообразием её рельефа.

Полоса восточных равнин переходит к югу в полосу возвышенностей (Минская, Волынская) и невысоких Карпатских гор. В направлении с севера на юг рельеф Европы — чередование горных массивов с равнинами и низменностями. Скандинавские горы и Шотландское нагорье переходят в возвышенности Норланда и Смоланда, которые сменяются полосой Северо-Германской, Среднеевропейской и Великопольской равнин, далее на юг следуют горные Шумавские и Вогезские полосы, чередуемые с Малопольской и Чешско-Моравской равнинами.

На юге региона расположены самые высокие горные массивы Европы — Карпаты, Альпы, Пиренеи, замыкает европейский рельеф ещё один южный горный пояс из Родосских, Апеннинских и Андалузских гор.

Характером рельефа определяется и неравномерность распределения полезных ископаемых. Запасы металлических, полиметаллических руд и бокситов сосредоточены преимущественно в предгорных и горных районах, залежи углей, калийных солей и фосфатов расположены в основном на низменностях и возвышенностях. Месторождения нефти и газа располагаются на атлантическом и северном побережье Европы, в том числе на шельфе Северного Ледовитого океана.

Категории рудных полезных ископаемых

Примеры подобного вида природных достояний многочисленны и разнообразны. В списках самых богатых мировых залежей — Россия, на чьей карте каждый значок означает месторождение в различных географических поясах, занимает одну из ведущих позиций. Можно сказать, что в отечественных недрах спрятана практически вся таблица Менделеева. В экспорте ресурсов наша страна также является одним из лидеров.

Железные залежи

Эти руды представляют собой минеральные образования природного происхождения. Они богаты веществом настолько, что позволяют извлекать его в промышленных масштабах с экономической выгодой.

По минеральному составу их можно разделить на виды:

• Гидроксиды, к которым относятся гетит и гидрогетит.
• Группа из гематита, мартита и магнетита принадлежит к оксидам.
• Силикаты состоят из тюрингитов и шамозитов.
• Сидероплезиты и сидериты причислены к карбонатам.

Как правило, из всех вышеперечисленных руд производят чугун и прочие чёрные металлы. Сфера их применения обширна. Это предприятия следующих отраслей:

• Машиностроительной и металлообрабатывающей.
• Автомобильной.
• Военно-промышленного комплекса.
• Ракетостроения.
• Пищевой и лёгкой промышленности.
• Строительной сферы.
• Топливно-энергетические предприятия.

Добыча меди

В природе месторождения, где этот пластичный золотисто-розовый металл встречается в чистом состоянии, можно увидеть довольно часто. Однако добыча ведётся в основном из таких соединений:

• Халькозин, имеющий в своём составе около 79% меди.
• Борнит с 65%.
• Медный колчедан (халькопирит), содержащий до 35% главного вещества.

Чистый металл в промышленности применяется редко. В основном спросом пользуются сплавы:

• С цинком — латунь.
• Оловянный — бронза.
• Свинцовый — баббит.
• Медно — никелевый — мельхиор.
• Дюраль — с алюминием.
• Специальный ювелирный — с золотом.

Самым крупным месторождением является чилийский карьер Эсконида, где добывают медные самородки. А также большие залежи обнаружены в США на полуострове Кивино, Боливии, Италии. Российские рудники, которые находятся в долине Лёвихи, реки на Среднем Урале, тоже можно расположить в этом списке.

Применяют металл в виде провода в электротехнике. Для автомобилей изготавливают медные радиаторы, обмотки стартеров, обоймы подшипников. Обшивка судов тоже вырабатывается с применением подобного сырья. Стоит заметить, что на производство Статуи Свободы в США понадобилось 80 т меди.

Разработка алюминия

Из всех цветных металлов этот — наиболее распространённый. Производят его из глинозёмов, содержащихся в бокситовых и нефелиновых рудах. Наиболее большими резервами обладают Гвинея, Бразилия и Австралия. Нашей стране принадлежит 9-е место рейтинга. Отечественное сырьё, добываемое в республике Коми, Свердловской и Белгородской областях, а также на Кольском полуострове не отличается высоким качеством.

Промышленность использует такие свойства алюминия как пластичность, коррозионная стойкость, электропроводность, низкая масса и плотность. Он легко штампуется, куётся и сваривается. Методом волочения из такого металла изготавливают проволоку.

Марганец и его получение

В рудах, пригодных для промышленной переработки, должно быть большое содержание главного компонента. Обычно это оксиды, карбонаты и силикаты. Наиболее пригодными для дальнейшего использования являются:

• Пиролюзиты.
• Марганиты.
• Брауниты.
• Криптомеланы.
• Тодорокиты.
• Родохрозиты.

В качестве сопутствующей породы с марганцевыми рудами часто и в больших количествах встречается железо. Поэтому на практике происходит их разделение на железомарганцевые и марганцовистые. Тип сырья зависит от процентного содержания примеси.

Величайшими месторождениями подобных ископаемых в нашей стране являются Никопольская, Чиатурская, Варненская, Марсятская, Тыньинская, Березовская разработка. Добыча осуществляется преимущественно роторными механизмами, экскаваторами и ковшевыми драгами в открытых карьерах. Реже применяются шахтные комплексы с комбайнами и проходческими щитами. Обогащение совершается на специализированных комбинатах при помощи гравитационного, гравитационно-магнитного и комбинированного метода, а также флотации.

Используют марганец различные отрасли:

• Химическая.
• Металлургия.
• Производство керамики.
• Фармация.

Наиболее известными продуктами являются стекло, минеральные красители и распространённая марганцовка.

Месторождения олова

Этот металл встречается в более чем девяноста соединениях. Из них очень распространены и содержат наибольшее количество подобного компонента такие руды:

• Состоящие целиком из самородного элемента.
• Станнопаладиниты, имеющие примеси других металлов.
• Касситерит с содержанием Sn до 78,8%, тороллит, относящиеся к группе оксидов.
• Варламовит (гидроксид).
• Разновидность силиката — стокезит.
• Наиболее широко применяемый в промышленности, содержащий до 28 процентов олова, станин.
• Из категории сульфосолей — франкеит.
• Гидростаннаты. К ним можно причислить викманит и натанит.

Добывают руду на коренных, или эндогенных, месторождениях как открытым, так и подземным методом. Для обогащения используют фьюмингование, гравитацию. Для большего эффекта можно к ним добавить флотацию. К таким залежам относятся выработки Солнечное, Депутатское, Дубровское, Тернистое.

Второй вид копей — экзогенные, или рассыпные. Среди них существует преобладание озёрных и прибрежно-морских карьеров. Добыча производится драгами, экскаваторами или с помощью гидравлики. Примерами могут служить Правоурмийское, Тигриное, Хинганское месторождения.

Из-за химических свойств, которые включают отсутствие токсичности и окисляемости, олово широко применяет консервная промышленность. В химической отрасли с его помощью получают латунь, красители. Широкое употребление такой компонент нашёл у текстильщиков и стекольщиков.

Извлечение вольфрама

Для добычи этого ископаемого имеется более 20 минералов. Наибольшее количество главного компонента содержится в вольфрамите (76%) и шеелите (80%). В качестве дополнений часто подобные соединения включают различную долю молибдена, висмута, сурьмы, золота, олова, серебра, серы и т. д.

Промышленные месторождения предназначены как для выработки эндогенных залежей таких руд:

• Пегматитовых.
• Скарновых, с содержанием молибденита.
• Грейзеновых, состоящих на 90% из кварца, касситерита или шеелита.
• Гидротермальных.

Добывают соединения вольфрама в основном на шахтах. Для этого используется слоевое обрушение с дальнейшим магазинированием в выбранных пространствах. Часто свободные выработки просто заполняются пустой породой. Иногда применяют открытый способ с транспортировочными системами внешнего обваливания. Весь процесс механизирован практически на 95%.

Для промышленных целей подходят главные свойства металла — пластичность и тугоплавкость. Именно из него изготавливают спирали нагревателей, электроды и нити накаливания в лампах. Большое количество вольфрама идёт для приготовления всевозможных сплавов.

Применение никеля

Для того чтобы месторождение было рентабельным достаточно содержания в руде главного элемента на уровне 1−2% в сульфидах и 1−1,5% в силикатах. Среди основных промышленно значимых минералов можно отметить:

• Пентландиты.
• Миллериты.
• Никелины.
• Полидимиты.
• Гарниериты.
• Аннабериты.
• Ревдинскиты.
• Ховахситы и т. д.

Среди месторождений выделяются сульфидные Норильское, Талнахское, Октябрьское, Мончегорское в России, канадские Сёдберийское и Томпсонское, а также Камбалдское в Австралии. Это список медно-никелевых разработок. Кроме них, имеются никелевые силикатные и кобальт-никелевые силикатные южноуральские, кубинские и индонезийские рудники. Огромный потенциал есть в железомарганцевых жилах, расположенных на океанском дне.

До 90 процентов всего добываемого никеля используется для изготовления жаропрочных, инструментальных, конструкционных и нержавеющих сплавов и стали. Остальная часть идёт на производство проволоки, ленты и нужды химической и пищевой промышленности. Есть небольшое потребление в реактивной авиации, ракетостроении, радиолокации и атомных станциях.

Использование урана

Количество этого химического элемента в природных условиях немалое. Он встречается в 100 раз чаще золота и в 50 раз — серебра. Среди основных ураносодержащих пород можно назвать:

• Оксидные — ураниты, урановые смолы.
• Силикатные — коффиниты.
• Титанаты.
• Уранилсиликаты.
• Уранилы-ванадаты.
• Тюямуниты.
• Уранилфосфаты.

Наибольшие залежи урана находятся на территории Австралии, Казахстана и России. Наша страна располагает десятью процентами мировых запасоВ, из которых две трети добывается в Якутии. Крупнейшие месторождения — Стрельцовское, Октябрьское, Антейское, Мало-Тулукуевское, Аргунскоеу, Далматовское, Хиагдинское.

Применяется химический элемент в виде ядерного топлива. Наибольшее употребление характерно для изотопа U235, поддерживающего цепную реакцию. Он используется в реакторах. Для увеличения мощности термоядерного оружия используется U238, а U233 годится в виде топлива к газофазному ядерному ракетному двигателю.

Кроме перечисленных ископаемых к рудной категории относятся благородные металлы. Золото, серебро и платина нашли широкое применения как в ювелирной отрасли, так и в приборостроении, электротехнике и медицине. Добыча этих элементов ведётся с незапамятных времён и часто использовали для чеканки монет.

Всем достанется

Пока основная сырьевая база компании сосредоточена преимущественно в Челябинской области. Для обеспечения загрузки базовых металлургических мощностей, которые также работают в регионе, РМК развивает сразу несколько горнодобывающих проектов. Это Михеевский ГОК и Александринская горно-рудная компания. Кроме того, в активной фазе строительства находится Томинский ГОК.

За 15 лет компания инвестировала в строительство новых и техническое развитие действующих предприятий Южного Урала более 155 млрд рублей. Один из самых крупных уже реализованных проектов — освоение Михеевского медного месторождения и строительство на его базе горно-обогатительного комбината. Месторождение было открыто еще в 1980-х годах. Но несмотря на внушительные запасы, до недавнего времени оно оставалось без внимания инвесторов: все дело в низком содержании полезного компонента в руде, которое делало добычу при существовавших технологиях нерентабельной. Но РМК удалось подобрать технологию и самое передовое оборудование.

В результате в 2014 году Михеевский ГОК выдал первую партию медного концентрата. Предприятие стало самым крупным проектом по добыче и обогащению медной руды на постсоветском пространстве.

Томинский ГОК по своим масштабам превзойдет Михеевский. Мощность переработки здесь составит 28 млн тонн руды в год, производительность — около 500 тыс. тонн медного концентрата в год. В результате компания будет гарантированно обеспечена сырьем на долгосрочную перспективу. При этом РМК сможет снабжать концентратом сторонних потребителей в России, которые из-за дефицита вынуждены импортировать сырье.

Месторождения медных руд в мире [ | ]

Уникальные месторождения имеют запасы более 5 млн т меди (Эль-Теньенте, Чукикамата в Чили и др.), очень большие — 1-5 млн т, средние — 0,2-1 млн т и мелкие — менее 0,2 млн т меди. Богатые руды содержат Cu 2,5-3%, рядовые — 1-2,5% и бедные — меньше 0,5%.

Среди промышленных месторождений меди выделяются: магматические, карбонатитовые, скарновые, плутоногенные гидротермальные, вулканогенные гидротермальные, колчеданные и стратиформные типы.

Магматические месторождения представлены сульфидными медно-никелевыми рудами и медно-ванадиевыми комплексными рудами, из которых, кроме меди (содержание 1-2%) и никеля, добывают также кобальт, золото, платину и рассеянные элементы. Нерудные минералы представлены главным образом плагиоклазом и пироксеном.

К таким месторождениям относятся в России: Печенга, Аллареченское, Мончегорское (Кольский полуостров); Талнах, Октябрьское, Норильск (Красноярский край); в Финляндии — Пори; Швеции — Клевая; Канаде — Садбери, Томпсон; США — Стиллуотер и в ЮАР — Бушвельд, Инсизва.

К группе вулканогенных гидротермальных месторождений относятся редкие проявления формаций самородной меди (месторождения озера Верхнего, США). Такие рудопроявления известны в Азербайджане, на Урале, Кольском полуострове, в Казахстане и Горной Шории. Медные и медно-цинковые колчеданные месторождения известны на Урале (Гай, Сибай), в Мугоджарах (Приорское), на Кавказе (Уруп, Кафан), в Турции (Эрганы), на Кипре (Скуршо-Тисса), в Болгарии (Радка), Испании (Рио-Тинто), Норвегии (Леккон), Швеции (Болиден), США (Юнайтед Верде), Канаде (Кидд-Крик), Японии (Бесси) и др. Руды сложены сульфидами железа (на 80-90%) и содержащих S до 40%, Cu 3-5%, Zn 2-4%. Попутно изымают Cd, Se и Te.

Карбонатитовые медные руды очень редки, в них кроме меди содержится магнетит, а породы представлены карбонатами, оливином, апатитом. Представителем карбонатитовых руд является месторождение Палабор (ЮАР). Месторождение комплексное, содержит медь (в среднем 0,68%), железо и фосфатное сырье. Запасы меди оцениваются в 1,5 млн т.

Скарновые месторождения меди — комплексные, в них присутствуют молибден, кобальт, висмут, селен, теллур, железо, свинец, сурьма, мышьяк, никель, олово, вольфрам. Сульфидные минералы в этих рудах имеют неравномерные вкрапления или ассоциированные с эпидотом, кварцем, кальцитом. Эти месторождения известны в Казахстане (Саяк), РФ — на Урале (Турьинская группа), в Западной Сибири (Юлия), США (Клифтон, Бисби), Мексике (Долорес) и др. Содержание меди в них высокое, но неравномерное (1-10%, в среднем 1,5-3%). Руды, кроме меди, содержат Mo, Au, Hg, Co, Bi, Se, Te.

Среди плутогенных гидротермальных месторождений выделяются медно-порфировые и жильные. К первым относятся месторождения крупных скоплений небогатых медных или молибден-медных прожилково-вкрапленных руд штокверкового типа в порфировых интрузиях. Они известны в Казахстане (Коунрад), Узбекистане (Кальмакир), Закавказье (Каджаран), на территории стран бывшей Югославии (Медет, Асарел), Чили (Эль-Теньенте), Перу (Токепала), Панаме (Сьерра-Колорада), США (Бингем-Каньон, Моренси, Мануэль), Канаде (Вэлли-Коппер) и др. Среднее содержание меди в первичных рудах 0,2-0,7%, в зоне повторного обогащения он увеличивается до 1-1,5%. Попутно добывается Мо (0,005-1,05%), Se, Te и Re. Жильные месторождения распространены, но крупные объекты встречаются редко. К ним относятся Чатыркульское и Жайсанское (Казахстан), Рсен и Вирли Бряг (Болгария), Бьютт, Магма (США), Матаамбре и Эль-Кобре (Куба). Рудные жилы при мощности 0,3-10 м. прослеживаются на глубину до 500-600 м. и в длину до 10 км. Содержание меди достигает 4-5%. Попутно добываемые благородные и рассеянные металлы.

К гидротермальным месторождениям относят медно-порфировые, кварц-сульфидные месторождения и месторождения самородной меди.

Комментарий

Всеволод Левин, президент Русской медной компании:

— В 2009-2010 годах мы приняли решение о строительстве Михеевского ГОКа, а уже в феврале 2014 года он произвёл первую продукцию. Построили его фактически за 2 года. Это небывалые сроки для такого предприятия. И всё, что мы делаем, происходит в рекордно короткие сроки. Новгородский металлургический завод мы вообще построили за год! Русская медная компания была создана в 2005 году, и за это время появилось 9 новых рудников, 4 шахты, 6 обогатительных фабрик, 6 заводов. Ведётся проектирования ещё 5 рудников, 5 шахт, 5 заводов и одной фабрики. Вот такие темпы.

Основные металлургические базы

Все вышеперечисленные факторы привели к неравномерному размещению металлургических предприятий. На отдельных территориях сформировались целые металлургические базы. В России выделяют три:

• Центральная база – это достаточно молодой центр, фундаментом которого служат железные руды района Курской магнитной аномалии, Кольского полуострова и Карелии. Главными центрами производства являются города Липецк, Старый Оскол и Череповец;
• Уральская база – это один из самых крупных центров металлургии в России, основными центрами которого являются Магнитогорск, Новотроицк, Челябинск, Нижний Тагил и Красноуральск;
• Сибирская база – это центр, который находится ещё в стадии развития. Основной источник – кузнецкий уголь и железная руда Приангарья и Горной Шории. Главный центр – город Новокузнецк.

Сравнительную характеристику и схему работы металлургических баз России можно представить в следующей таблице: