Медная руда: свойства, применение, добыча

Металлы, находящиеся в подгруппе меди отличаются небольшой химической активностью, по этой причине они встречаются в виде химических соединений, а также самородками. Много веков назад медь можно было встретить лишь в виде сернистых соединений – халькопирита и халькозина. А все потому, что медь обладает высоким химическим сродством к сере. Большая часть первичных руд содержит медь в сульфидной форме – CuS. С течением времени, особенно в условиях вулканической деятельности, при действии большого количества кислорода, сульфиды меди становились окислами. Самородки меди образовывались в природе вовремя сильного нагревания окисленной сернистой руды. К примеру, если окисленные минералы меди и сернистые руды залегали под толстым слоем горной породы, то их нагревали природные катаклизмы и земное тепло. В подобных природных «металлургических цехах» выплавлялись колоссальные объемы меди. На территории Северной Америки нашли самородок весом 420 тонн. Однако это редкость, самородной меди на планете примерно 1%.

Мировые месторождения меди

Много меди, как и прочих полезных ископаемых, расположено на дне океанов. На дне лежат скопления круглых камней, в которых находится примерно 0,5% меди. Согласно анализу геологов запасы медной руды в океане достигают 5 млрд. тонн. Существует почти 250 минералов меди, однако лишь 20 из применяются в промышленности. В основным медным рудам относят:

• халькозин — Cu2S, который содержит 79,8% меди
• халькопирит — CuFeS2, в котором присутствует 30% меди. Эта руда составляет почти 50% всех месторождений меди
• борнит — Cu5FeS4, содержит от 52 до 65% меди
• ковеллин – CuS, содержит 64% меди.

По генетическим и промышленно-геологическим параметрам месторождения меди бывают:

• стратиформными, которые включают медные сланцы и песчаники
• колчеданными. К этой группе относится самородная и жильная медь
• гидротермальными
• магматическими, включающие самые распространенные руды медно-никелевого типа
• карбонатовыми. В эту группу входят железомедные и карбонатитовые руды .

Запасы меди в мире

Наибольшее количество меди, примерно 65%, залегает на территории Северной и Южной Америке. Европейские государства имеют 15% ресурсов, азиатские — 11%, африканские- 4,5%. Самые крупные подтвержденные запасы меди зафиксированы Чили. Там находится почти 20% мирового запаса. А в США — 12,7%. Помимо этих стран, меди много в Польше, Индонезии, Иране, Казахстане, Китае, Узбекистане, на Филиппинах, а также в Заире, Замбии, Бразилии, Канаде, Мексике, Панаме, Перу и Австралии. В каждом из этих государств по оценкам специалистов имеется около 10 млн. тонн.

Добыча медной руды

Вследствие низкого содержания меди в руде ее добыча связанна с переработкой больших объемов горных пород. Для того, чтобы выплавить 1 т меди нужно переработать свыше 200 т руды. Методы добычи меди:

• открытый способ. Если рудные месторождения находятся близко к земной поверхности, то их разрабатывают таким способом глубина открытых разработок составляет 150-300 м. Метод характеризуется более низкими потерями
• подземный способ. Этим методом руду добывают с глубины 500 м, а иногда и с 800-1000 м.

Существует пять технологических систем разработки месторождений:

• при помощи самоходного оборудования. Эта технология широко применяется
• при помощи вибрационных механизмов непрерывного действия
• при помощи твердеющей закладки выработанного пространства. При этом происходит сплошная выемка запасов мощных залежей с наименьшими потерями. С применением подобных систем снижаются потери в 3-4 раза
• метод выемки руды горизонтальными пластами. Во время наполнения выработанного пространства (в рудниках под землей) твердеющими соединениями применяют футерованные резиной или базальтом трубы, период эксплуатации которых в 50-100 раз выше, чем у стальных
• циклично-поточная технология реализации горных работ.

Таблица 1. Добыча меди в мире

ТОП-10 лидирующих стран мира производителей меди

Латинское название Cuprum металл получил благодаря местонахождению на острове Кипр. Больше всего находится в почве (шахтах), чем в воде. Встречается 29 элемент таблицы Менделеева, как в чистом виде, так и с примесями.

Польша

Возможно, в 2021 году Польша побьет все рекорды по добыче за всю историю. В 2021 году были обнаружены огромные залежи ископаемого. Пока, по показателям аналитических данных, Польша за прошлый год очистила 630 тыс. т. медной руды.

Япония

По данным агентства Bloomberg, показатели добычи меди резко снизились. Такие тенденции были замечены вследствие исчерпанности шахт. Материал, который удается добыть, имеет плохое качество. Инвестирования государства в подобные проекты повлекут повышение цен на ископаемое. По статистике агентства, за 2021 год в Японии было выплавлено всего 740 тыс. т.

Канада

Канада – одна из стран с самым большим количеством залежей цветных металлов в мире. Такая особенность наблюдается из-за своеобразного тектонического расположения территории государства. Несмотря на большое количество запасов, Канада не может похвастаться высокими цифрами из-за нахождения руды глубоко под землей. Для получения медной руды и переработки необходимо много времени. При этом качество руды ежегодно становится хуже. В прошлом году было добыто 890 тыс. т.

Россия

По словам заместителя директора Уральской металлургической компании 2019-2021 год может стать точкой отправления в дефицит ископаемого в мире. Такое заявление было сделано по причине увеличения необходимости меди в электроэнергетики и автомобильной промышленности. Для изготовления экологических автомобилей требуются в несколько раз больше материала, чем при производстве обычного транспорта. В прошлом году в России было добыто 920 тыс. т. ископаемого.

Центры производства меди

Производственные центры по добыче меди присутствуют в разных регионах России. Самыми богатыми месторождениями руды может похвастаться Казахстан. Имеются и месторождения на Урале. По последним данным Россия по добыче медной руды находится на первом месте в мире. Медные предприятия возводятся в непосредственной близости к рудникам. Сырьевой фактор – это определяющая составляющая, по причине малого содержания концентратов в исходном сырье. На территории Урала расположено 11 медных комплексов, выпускающие 43% меди в стране. Кроме собственного сырья на производстве используется и привезенное из Казахстана. Есть и заводы с утилизацией отходов. К примеру, сернистые газы, как побочный продукт добычи меди, применяются для создания серной кислоты, из которой потом делают удобрения.

В истории человечества на смену каменному веку пришёл медный, и человек изготавливал из этого металла орудия труда и оружие, не забывая при этом о камне и кости. Своё название химический элемент получил в честь острова Кипр, где находился крупный центр добычи и обработки меди. Сегодня, в фокусе нашего внимания крупнейшие месторождения меди в мире.

Страны лидеры по добыче и выплавке меди в мире

Производство рафинированной меди в 2007 г

Лидеры по добыче медной руды – Чилийские компании, благодаря им государство занимает первое место в мировом рейтинге.

В стране было добыто 5 700 тыс. тонн металла, при том, что общий объем был на уровне 20245 тыс. тонн.

На втором месте – китайские добывающие компании – лидеры по приросту объемов добычи.

Ежегодно темпы выплавки медной руды увеличиваются в среднем на 1,5 %. При этом страна экспортирует значительную долю металла у Чили и Австралии.

Китайские добывающие компании распространены во многих странах мира, в том числе и в Афганистане.

Далее, страны лидеры по выплавке меди расположились следующим образом:

Структура производства меди

• Перу – производит 1300 тыс. т – 9% мирового объема;
• США – 1220 тыс. т – 7%;
• Австралия – 990 тыс. т – 5%;
• Россия – 930 тыс. т – 5%;
• Конго – 900 тыс. т – 4,5%;
• Замбия -830 тыс. т – 4,1%;
• Канада – 630 тыс. т – 3,5%.

По прогнозам мировых аналитиков (компаний USGS и ICSG), в ближайшие годы страны лидеры будут оставаться на своих местах, поскольку большинство месторождений меди уже разведаны и активно осваиваются. Вот только возможно незначительное сокращение объемов и соответственно – повышение цены, которая и так неуклонно растет, начиная с 2011 года.

Чукикамата. Чили

На одном из старейших и самых больших мировых месторождений добыча меди началась в 1915 году, а расположен карьер на высоте 2 840 м в Центральной части Анд.

По объёму добываемой руды он уступил пальму первенства Эскондида, но по размерам остаётся одним из крупнейших. В длину карьер 4,3 км, а в ширину раскинулся на 3 км. При этом работы уже ведутся на глубине свыше 850 м.

На рубеже 60-70-х годов прошлого века разработкой руды стала заниматься чилийская . Отметим, что сотрудники компании ведут не только добычу, но и активные разведывательные исследования по поиску новых месторождений.

Эскондида. Чили

На северной окраине пустыни Атакама во второй половине ХХ столетия на высоте более 3 тыс. м над уровнем океана обнаружили крупные залежи медных руд.

В течение нескольких лет разработали проект, и в 1990 году в этой части Чили начали добывать медь открытым способом. К 2011 году этот карьер стал самым большим из всех мировых месторождений.

Рекордным стал 2007 год, когда из недр земли извлекли 1,5 млн меди. Месторождение состоит из двух огромных карьеров, а всего на добыче и транспортировке ценного металла занято свыше 6 000 человек.

Способы добычи минерала

В России расположены залежи типа сланцев и песчаника. Здесь имеют место медноколчеданная, медно-никелевая и медно-порфировая формы. В горнодобывающей промышленности применяются различные методы извлечения ископаемых из недр земли.

В зависимости от глубины залегания, руда добывается открытым или закрытым методом. Существуют стандарты, которые определяют целесообразность глубины выработки слоев грунта, применение технологий, снижающих их затратность.

Технология работ включает следующее:

• применение самоходной техники;
• производство непосредственно извлечения руды;
• заполнение материалами образовавшиеся пустоты, чтобы сделать дальнейшие работы безопасными.

При открытом способе ископаемые выбираются слоями, это обеспечивает их наиболее полное использование. Для карьеров большой глубины подойдет технология циклично-поточных работ, это зависит от особенностей залегания слоев.

Отрицательные последствия добычи полезных ископаемых

При залегании пластов на глубине от 500 до 1000 м и глубже, удобен закрытый способ добычи меди. Для этого необходимы вибрационные механизмы, производится сплошная выемка породы и доставка ее на поверхность. Образовавшиеся под землей пустоты заполняют, для этого применяют футерованные резиной или базальтовой смолой трубы.

Промышленность по переработке полезных ископаемых экономически выгодно располагать в непосредственной близости к местам их добычи. Здесь же необходимо строить заводы по утилизации отходов после переработки. Это может способствовать выделению различных полезных продуктов. К примеру, переработка сернистого газа позволяет получить полезные удобрения с содержанием серы.

Бингем-Каньон. США

Гигантское месторождение, где начиная с 1863 года, ведётся добыча меди открытым способом. Это самый глубокий медный карьеры, глубина которого составляет 1 200 м.

Размеры антропогенного образования поистине поражают. Он занимает площадь 7,7 км2, а его ширина 4 км. По оценкам геологов руд с содержанием меди хватит ещё на долгие десятилетия, ведь запасы оценивают в 640 млн тонн.

Ежедневно на поверхность извлекается 450 тыс. тонн породы, а работает на добыче 1 400 работников. В 2013 в карьере сошёл оползень, на несколько месяцев приостановивший работы.

Грасберг. Индонезия

Крупный рудник по объёмам добычи ценного металла занимает третье место, а ещё это самый высокий карьер, расположенный на горе Джаи.

На добыче пород и их обработке занято 20 тыс. работников, а запасы меди, как оценивают геологи, составляют 27 млн тонн. Ежегодная добыча в среднем составляет 600 тонн меди, а исполинский карьер стал своеобразной достопримечательностью и символом горнодобывающей индустрии.

Стоит упомянуть и том, что на руднике разрабатываются и золотоносные руды, и по объёмам добычи золота Индонезийский карьер среди мировых лидеров.

Кольяуаси. Чили

Большой медный рудник на севере Чили разрабатывается несколькими мировыми компаниями. По 44% принадлежит Чилийской и Канадской компаний, а также небольшая часть находится в управлении японской .

Запасы меди оцениваются в 17 млн тонн, а разработки ведутся на нескольких карьерах. В 2004 году запустили новый карьер Росарио, что позволило увеличить добычу медной руды до 400 тыс. тонн рудничной меди.

Также разработки продолжаются на карьере Юджина, а запасов руды хватит ещё лет на 50.

Мировые запасы

Мировые подтвержденные запасы меди оцениваются в пределах от 654 млн. до 1600 млн.т.

Медь – цветной металл, который потребляется многими видами промышленности. Самой выгодной рудой для производства является борнит. Это обусловлено его высоким содержанием и большими залежами в мировых недрах. К добыче меди пригодны породы, содержащие ее 0,5–1%. Больше всего распространены руды с добавками никеля. Они составляют 90% всех медесодержащих ископаемых, экономически выгодных для горнодобывающей промышленности.

Крупнейшие месторождения меди расположены в Чили – 34% всех мировых запасов, что составляет 140 млн тонн.

Государства, имеющие самые крупные запасы в мире, это: США – 35 млн тонн, Индонезия – 35, Перу – 30, Австралия – 24, Китай – 26, Россия – 20.

Общемировые запасы медесодержащих руд оцениваются в 467 млн тонн. Геологи утверждают, что в мировом океане находится около 5 млрд тонн залежей такой руды.

Юбилейный. Россия

Добыча меди началась на Юбилейном в 1996 году, и, рассматривая месторождения меди в России, это одно из крупнейших. Открыли его ещё в 1966 году.

Геологи, обнаружившие и исследовавшие этот район в Республике Башкортостан, были удостоены Государственных премий. По размерам карьера оно одно из самых больших на просторах РФ, а по объёмам добычи разместилось на 4-м месте.

Интересно, что на Октябрьском есть и золотосодержащие руды, но не в таком большом количестве, как представлен руды с содержанием меди.

Российский рынок меди

Производство меди в России за 12 мес. 2021 г. незначительно выросло на 2% по сравнению с 2021 г. Прирост обеспечен предприятиями УГМК и РМК.

Снижение выпуска на предприятиях Норильского никеля (-15 тыс.т.), как следует из отчета компании, в значительной степени связано с изменением структуры выпускаемой товарной продукции, новой логикой распределения медных полупродуктов внутри подразделений компании, а также с сокращением объемов переработки концентрата, купленного у ГК «Ростех». Необходимо отметить плановый выход Быстринского ГОКа на уровень в 63 тыс. т меди в концентрате, что вплотную приближает ГОК к плановым 67-68 тыс. т меди в концентрате ежегодно.

Видимое потребление меди в России снизилось на 10% к уровню 2019 г., до 286 тыс. т. Избыток меди был направлен на увеличение объемов экспортных поставок, чему способствовала более привлекательная внешняя конъюнктура. Экспорт меди вырос на 9%, до 742 тыс. т, катанки – на 4%, до 148 тыс. т.

[1]

Всего по итогам года производство меди в Перу снизилось на 12,5%

Источник

Удокан. Россия

Месторождение Удокан, расположившийся на одноимённом горном хребте в забайкальском крае, по запасам меди в 24,6 млн тонн почётно разместился на третьем месте в мире.

Медь на Удокане обнаружили в 1949 году в ходе лесной разведывательной экспедиции, а первые разработки по добыче начались только в начале XXI столетия. На сегодня разведывательные работы остановились на глубине 1 200 м.

Сложность добычи заключается в том, что расположены залежи медных руд в поясе вечной мерзлоты, да ещё и в сейсмоопасном районе планеты.

География. 10 класс

Конспект урока

Название предмета, класс:

география, 10 класс

Номер урока и название темы:

урок №12
«
Мировая металлургия»

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

• Горнодобывающая промышленность.
• География горнодобывающей промышленности.
• Чёрная металлургия.
• Цветная металлургия.
• Медная промышленность.
• Алюминиевая промышленность.
• География металлургии.

Глоссарий по теме:

горнодобывающая промышленность, металлургия, чёрная металлургия, цветная металлургия.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Горнодобывающая промышленность

оказывает значительное влияние на территориальную структуру мирового хозяйства и международное географическое разделение труда. Несмотря на гигантские объёмы и разнообразие добываемых ресурсов, в мире сохраняется устойчивая сырьевая зависимость. Она прослеживается в направлениях глобальных «сырьевых мостов» между районами добычи и потребления ресурсов, между развивающимися и развитыми странами.

Мировой кризис сырья и энергоносителей XX столетия изменил географию горнодобывающей промышленности. Развитым странам пришлось опереться на собственные ресурсы, и теперь Канада, Австралия, ЮАР на две трети обеспечивают их сырьевую потребность. К великим горнодобывающим державам также относятся США, Китай, Индия, Бразилия, Россия. Большое значение имеют ресурсы узкоспециализированных стран. Чили и Перу – медная промышленность, Сьерра-Леоне и Руанда – оловянная, Гвинея и Ямайка – добыча бокситов.

Металлургия

включает добычу, обогащение рудных ресурсов и производство чёрных и цветных металлов. Железная руда содержит в среднем 50-60% металла. Чёрная металлургия – это производство стали и чугуна, сплавов на основе железа. Достижения НТР повлияли на создание новых конструкционных материалов и снижение металлоёмкости производства, но всё же выплавка стали превысила 1500 млн. тонн в год. Возросла роль стран Юга: Индия, Республика Корея, Бразилия, Индия – ведущие державы в производстве чёрных металлов, а Китай – абсолютный лидер по этому показателю. Крупными производителями остаются Германия, Франция, Италия, Великобритания, США, Канада, Россия и Украина.

В размещении чёрной металлургии существуют определённые сдвиги. Историческая ориентация металлургических производств на запасы угля и железа сменилась на их грузопотоки. Поэтому глубинное положение металлургических предприятий (как в Германии, Франции или Польше) всё больше сменяется прибрежным или портовым (как в Италии, Южной Корее, Японии). Создание мини-заводов по переработке стального лома – ещё одна тенденция современной металлургии, которая отражает её ориентацию на потребителя.

Крупными потребителями продукции чёрной металлургии остаются США, страны Западной Европы, Япония, а также Китай, Республика Корея, Тайвань.

Цветная металлургия

включает производство тяжёлых, лёгких, легирующих, благородных и редкоземельных металлов. Самым полным набором выплавляемых цветных металлов обладают Россия, США, Япония и Германия. По объёмам потребления в первой половине XX века лидировали тяжёлые металлы – медь, а во второй – лёгкие, например, алюминий.

Тяжёлые металлы отличаются низким содержанием полезного вещества в руде – до 1-2%, поэтому добыча, обогащение и производство рафинированного продукта привязано к месторождениям. Медный пояс Центральной Африки – пример такого производства. Медная промышленность на 45% обеспечивает потребности электроники и электротехники, на 10% – машиностроение, она имеет огромное значение для инновационной экономики. Изготовление чистой меди – рафинирование – требует больших затрат электроэнергии, поэтому часть черновой меди вывозится в такие страны, как США, Китай, Япония, Германия. Добыча меди в мире неуклонно растёт за счёт Азиатского региона, который лидирует и в производстве чистой меди. И если ключевыми экспортёрами в этой отрасли являются Чили, Перу, Россия, Австралия и Канада, то ведущими импортёрами становятся Китай, США, Япония, Индия, Южная Корея и Тайвань.

Лёгкие цветные металлы содержатся в руде на 50-60% и вполне транспортабельны. Это позволяет территориально разделить процесс их производства. Рассмотрим получение алюминия. Запасы алюминия в мире оцениваются в 7000 млн. тонн. Добыча алюминиевой руды – бокситов и нефелинов – идёт в Австралии, Китае, Бразилии, Гвинее, Ямайке. У источников сырья производят глинозём (концентрат алюминия). Треть добываемых бокситов отправляется на переработку в развитые страны – США, Ирландию, Испанию и в Китай, который стал лидером алюминиевого производства в мире. Чистый (первичный) алюминий производят из глинозёма у источников дешёвой электроэнергии (ГЭС) в Китае, России, Канаде, Индии, Австралии. Без алюминия невозможно представить строительство, транспортное машиностроение, электроэнергетику. Велико значение этого металла в производстве упаковочных материалов и фольги.

Мировая экономика вовлекает в свой оборот всё большее количество редких, легирующих, благородных металлов. Так, по разведанным запасам золота лидируют Австралия, Россия и ЮАР. Но Китай опередил эти страны по объёмам экспорта золота. Крупные запасы серебра имеют Перу, Чили, Боливия, Австралия. Лидеры по добыче – Мексика и Китай. Абсолютным лидером по запасам и добыче редкоземельных металлов также является Китай.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля

1. Пользуясь данными рисунка 1, рассчитайте, на сколько лет хватит золота США, России, Китаю, Мексике, ЮАР.

Рисунок 1 – Добыча и запасы золота

Для выполнения задания необходимо:

• разделить показатель экономических запасов золота на показатель добычи для каждой из указанных стран. Для США: 3000 / 200 = 15 лет;
• округлить ответ до целого числа и записать его в соответствующую ячейку. Для США: 15 лет – 15 лет.

Ответы: США – 15; Россия – 33; Китай – 4; Мексика – 12; ЮАР – 43.

1. Используя данные рисунка 2, нанесите на интерактивную контурную карту европейские страны – лидеры по производству стали.

Рисунок 2 – Крупнейшие производители стали

Для выполнения задания необходимо выделить из перечня страны Европы и отметить их на контурной карте условным знаком.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

1. Максаковский В. П. География. 10-11 кл. Учебник. Базовый уровень. (ФГОС). – М.: Просвещение, 2021. – 416 с. : ил.
2. Родионова И. А., Елагин С. А., Холина В. Н., Шолудько А. Н. Экономическая, социальная и политическая география: мир, регионы, страны: Учебно-справочное пособие / Под ред. проф. И.А. Родионовой. – М.: Экон-Информ, 2008. – 492 с.
3. География: справочник для старшеклассников и поступающих в вузы. – 2-е изд., испр. и дораб. – М.: АСТ-ПРЕСС ШКОЛА, 2008. – 656 с.

Открытые электронные ресурсы по теме урока:

Нурказган. Казахстан

В недрах казахских степей собрана вся таблица Менделеева. А один из крупнейших медных рудников Казахстана расположен на севере страны, и входит в единую систему Нурказганской горно-обогатительной корпорации.

Разведывательные работы проводились с конца 90-х годов, а в эксплуатацию рудник ввели в 2006 году. На добыче занято чуть больше 700 работников.

Сотрудники «Казахмыс», которому принадлежат права на разработку и добычу золота и меди, оценивают запасы меди Нурказгана 1,8 млн тонн.

Медная руда: свойства и характеристики

Медь – пластичный элемент золотисто-розового оттенка. На открытом воздухе металл сразу покрывается кислородной пленкой, которая придает ему специфический красно-желтый цвет.

Характерные свойства: коррозийная устойчивость, высокая тепло- и электропроводность.

При этом элемент отличается высокими антибактериальными свойствами, уничтожает вирусы гриппа и стафилококки.

В промышленном комплексе чаще всего медь используется в сплавах с другими компонентами: никелем, цинком, оловом, золотом и т.д.

Ую-Толгой. Монголия

Монгольский рудник специализируется на добыче золота и самородной меди. Специалисты считают рудник одним из самых перспективных в плане применения новых технологий, которые позволят увеличить объёмы добычи.

В 2013 году добыча меди была приостановлена из-за разногласий между властями Монголии и австро-бельгийской компанией, занимающейся разработками и добычей.

Но корпорация «Rio Tinto PLC», которой принадлежит бо́льшая часть акций, представила новый перспективный проект, в который вложила более 5 млрд долларов.

Сибай. Россия

Находящийся в Башкирии карьер открыли в 1913 году, а добыча меди началась в 30-е годы ХХ столетия. Первые разведывательные работы провели в 1915, и уже в это время рядом начал функционировать небольшой медеплавильный завод.

Наиболее крупный участок Ново-Сибайский состоит из 3 больших линз, связанных между собой общим рудным столбом. Глубина карьера чуть более 500 м, а размеры его 1,4 км на 1,3 км.

Месторождение считается эталоном залежей колчедановых руд уральской группы. Кроме меди на рудниках добывается и цинк, а по оценкам специалистов запасов хватит ещё на многие десятилетия.

Кстати, на нашем сайте thebiggest.ru есть познавательная статья о самых высоких горах Башкортостана.