Bagaimana tembaga ditambang: metode, sejarah, dan deposit

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-07 20:59

Tembaga saat ini merupakan logam yang sangat diminati dan banyak digunakan baik dalam kehidupan sehari-hari maupun dalam industri. Di alam, Cu dapat ditemukan baik dalam keadaan murni maupun dalam bentuk bijih. Ada beberapa cara untuk mengekstrak dan mendapatkan tembaga dari batuan asli. Namun, mereka banyak digunakan dalam industri. Bagaimana tembaga ditambang akan dibahas dalam artikel.

Sedikit sejarah

Di daerah mana tembaga pada zaman kuno mulai ditambang dan digunakan oleh manusia untuk pertama kalinya, sayangnya, para arkeolog tidak dapat menemukannya. Namun, diketahui dengan pasti bahwa logam inilah yang pertama kali diproses dan digunakan orang dalam kehidupan sehari-hari.

Tembaga telah dikenal manusia sejak Zaman Batu. Beberapa nugget logam ini yang ditemukan oleh para arkeolog memiliki jejak pemrosesan dengan kapak batu. Awalnya, orang menggunakan tembaga terutama sebagai dekorasi. Pada saat yang sama, orang-orang di zaman kuno secara eksklusif menggunakan nugget logam ini yang ditemukan oleh mereka untuk pembuatan produk tersebut. Kemudian, orang belajar untuk memproses danbijih yang mengandung tembaga.

Gagasan tentang bagaimana Cu ditambang dan diproses dikenal oleh banyak orang pada zaman dahulu. Banyak bukti telah ditemukan oleh para arkeolog. Setelah manusia belajar membuat paduan tembaga dan seng, Zaman Perunggu dimulai. Sebenarnya, nama "tembaga" pernah diciptakan oleh orang Romawi kuno. Logam semacam itu dibawa ke negara ini terutama dari pulau Siprus. Itu sebabnya orang Romawi menyebutnya aes cyprium.

Bagaimana tembaga ditambang di zaman kuno

Karena logam ini pernah digunakan secara luas dalam kehidupan manusia, teknologi ekstraksinya tentu saja dikembangkan dengan cukup sempurna. Nenek moyang kita memperoleh tembaga terutama dari bijih perunggu. Campuran bahan tersebut dan batu bara ditempatkan di bejana tanah dan ditempatkan di lubang. Selanjutnya, massa dalam panci dibakar. Karbon monoksida yang dihasilkan mereduksi perunggu menjadi tembaga.

Stok di alam

Di mana tembaga dapat ditemukan di alam liar hari ini? Saat ini, deposit logam populer ini ditemukan di semua benua di Bumi. Pada saat yang sama, cadangan Cu dianggap praktis tidak terbatas. Ahli geologi di zaman kita menemukan deposit baru tembaga murni, serta bijih yang mengandungnya. Misalnya, pada tahun 1950 cadangan dunia dari logam ini mencapai 90 juta ton. Pada tahun 1970, angka ini telah meningkat menjadi 250 juta ton, dan pada tahun 1998 - hingga 340 juta ton. Saat ini, diyakini bahwa cadangan tembaga di planet ini lebih dari 2,3 miliar ton.

Deposit dan metode ekstraksi tembaga murni

Seperti yang telah disebutkan, pada awalnya orang menggunakan Cu asli dalam kehidupan sehari-hari. Tentu saja, itu diperolehtembaga murni seperti hari ini. Nugget logam ini terbentuk di kerak bumi sebagai akibat dari proses eksogen dan endogen. Deposit tembaga asli terbesar yang diketahui di planet ini saat ini terletak di Amerika Serikat, di wilayah Danau Superior. Di Rusia, tembaga asli terjadi di deposit Udokan, serta di beberapa tempat lain di Transbaikalia. Selain itu, jawaban atas pertanyaan di mana tembaga dapat ditambang di Rusia dalam bentuk nugget adalah wilayah Ural.

Di alam, logam murni jenis ini terbentuk di zona oksidasi deposit tembaga sulfat. Biasanya nugget tembaga sendiri mengandung sekitar 90-99%. Sisanya diperhitungkan oleh logam lain. Bagaimanapun, dua teknologi utama berfungsi sebagai jawaban atas pertanyaan tentang bagaimana tembaga asli ditambang. Deposito tersebut, serta yang bijih, dikembangkan dengan metode tambang tertutup atau lubang terbuka. Dalam kasus pertama, proses teknologi seperti pengeboran dan pemecahan digunakan.

Nugget tembaga bisa sangat berat. Yang terbesar dari mereka pernah ditemukan di Danau Superior di AS. Berat nugget ini sekitar 500 ton.

Di mana tembaga ditambang di Rusia, kami menemukan. Ini terutama Transbaikalia dan Ural. Di negara kita, tentu saja, nugget yang sangat besar dari logam ini juga ditemukan pada waktu yang berbeda. Misalnya, potongan tembaga dengan berat hingga beberapa ton sering ditemukan di Ural Tengah. Salah satu nugget dengan berat 860 kg ini sekarang disimpan di St. Petersburg, di Museum Institut Pertambangan.

Bijih tembaga dan depositnya

Saat ini, memperoleh Cu dianggap hemat biaya dan bijaksana bahkan jika terkandung dalam batu setidaknya 0,3%.

Paling sering, batuan berikut ditambang di alam untuk mengisolasi tembaga secara industri di alam saat ini:

• bornites Cu₅FeS_{4 - bijih sulfida, atau disebut tembaga ungu atau pirit beraneka ragam dan mengandung sekitar 63,3% Cu;}

• kalkopirit CuFeS_{2 - mineral asal hidrotermal;}

• kalkosin Cu_{2S mengandung lebih dari 75% tembaga;}

• cuprites Cu_{2O, juga sering ditemukan pada endapan tembaga asli;}

• malakit, yang merupakan tanaman hijau tembaga karbonat.

Deposit bijih tembaga terbesar di Rusia terletak di Norilsk. Juga, batu tersebut ditambang dalam jumlah besar di beberapa tempat di Ural, di Transbaikalia, di Chukotka, di Tuva, dan di Semenanjung Kola.

Bagaimana deposit bijih tembaga dikembangkan

Berbagai jenis batuan yang mengandung Cu, serta nugget, dapat ditambang di planet ini menggunakan dua teknologi utama:

• tutup;
• buka.

Dalam kasus pertama, tambang dibangun di deposit, yang panjangnya bisa mencapai beberapa kilometer. Untuk memindahkan pekerja dan peralatan, terowongan bawah tanah tersebut dilengkapi dengan elevator dan rel kereta api. Penghancuran batu di tambang dilakukan dengan menggunakanperalatan pengeboran khusus dengan paku. Pengambilan bijih tembaga dan pemuatannya untuk pengiriman ke atas dilakukan dengan menggunakan ember.

Jika deposit terletak tidak lebih dari 400-500 m dari permukaan bumi, mereka ditambang dengan metode terbuka. Dalam hal ini, lapisan batuan atas terlebih dahulu dikeluarkan dari lapangan menggunakan alat peledak. Selanjutnya, bijih tembaga itu sendiri secara bertahap dihilangkan.

Metode untuk mendapatkan logam dari batu

Bagaimana tembaga ditambang, atau lebih tepatnya, bijih yang mengandungnya, demikian kami temukan. Tapi bagaimana perusahaan kemudian menerima Cu sendiri?

Ada tiga cara utama untuk mengekstrak tembaga dari batu:

• elektrolitik;
• pirometalurgi;
• hidrometalurgi.

Metode flotasi pirometalurgi

Teknologi ini biasa digunakan untuk mengisolasi tembaga dari batuan yang mengandung 1,5-2% Cu. Bahan tersebut diperkaya dengan metode flotasi. Pada saat yang sama:

• bijih digiling dengan hati-hati hingga menjadi bubuk terbaik;
• campur bahan yang dihasilkan dengan air;
• tambahkan reagen flotasi khusus, yang merupakan zat organik kompleks, ke dalam massa.

Reagen flotasi melapisi butiran kecil dari berbagai senyawa tembaga dan memberikan sifat tidak dapat dibasahinya.

Langkah selanjutnya:

• zat yang membuat busa ditambahkan ke air;
• melewati aliran udara yang kuat melalui suspensi.

Partikel kering ringan dari senyawa tembaga akibatnya menempel pada gelembung udara dan mengapung ke atas. Busa yang mengandung mereka dikumpulkan, diperas dari air dan dikeringkan secara menyeluruh. Hasilnya, konsentrat diperoleh, dari mana Cu mentah kemudian diisolasi.

Bagaimana tembaga ditambang dari bijih: benefisiasi dengan memanggang

Metode flotasi cukup sering digunakan dalam industri. Namun terkadang teknologi pemanggangan juga digunakan untuk memperkaya bijih tembaga. Teknik ini paling sering digunakan untuk bijih yang mengandung sulfur dalam jumlah besar. Dalam hal ini, bahan dipanaskan terlebih dahulu hingga suhu 700-8000 °C. Akibatnya, sulfida teroksidasi dengan penurunan kandungan belerang dalam batuan.

Pada tahap selanjutnya, bijih yang disiapkan dengan cara ini dilebur dalam tungku poros pada suhu 14.500 °C. Pada akhirnya, ketika menggunakan teknologi ini, matte diperoleh - paduan tembaga dan besi. Selanjutnya, koneksi ini ditingkatkan dengan meniup konverter. Akibatnya, oksida besi menjadi terak, dan belerang menjadi SO4.

Memproduksi tembaga murni: elektrolisis

Saat menggunakan metode flotasi dan pemanggangan, diperoleh tembaga melepuh. Sebenarnya, bahan semacam itu mengandung sekitar 91% Cu. Untuk mendapatkan tembaga yang lebih murni, tembaga kasar dimurnikan lebih lanjut.

Dalam hal ini, pelat anoda tebal pertama kali dicetak dari tembaga primer. Selanjutnya:

• ambil larutan tembaga sulfat di bak mandi;
• gantung di kamar mandipelat anoda;
• lembaran tipis tembaga murni digunakan sebagai katoda.

Selama reaksi elektrolisis, tembaga dilarutkan pada anoda dan diendapkan pada katoda. Ion tembaga bergerak menuju katoda, mengambil elektron darinya dan masuk ke atom Cu+2+2e?>Cu.

Kotoran yang terkandung dalam tembaga melepuh dapat berperilaku berbeda saat dimurnikan. Seng, kadmium, besi larut di anoda, tetapi tidak mengendap di katoda. Faktanya adalah bahwa dalam rangkaian tegangan elektrokimia mereka berada di sebelah kiri tembaga, yaitu, mereka memiliki lebih banyak potensi negatif.

Tembaga sulfat diperoleh dengan oksidasi lambat bijih sulfida dengan oksigen menjadi tembaga sulfat CuS + 2O₂ > CuSO_{4. Garam kemudian dilarutkan dengan air.}

Metode Hidrometalurgi

Dalam hal ini, asam sulfat digunakan untuk melindi dan memperkaya tembaga. Sebagai hasil dari reaksi menggunakan teknologi ini, diperoleh larutan jenuh dengan Cu dan logam lainnya. Tembaga kemudian diisolasi darinya. Dengan menggunakan teknik ini, selain tembaga melepuh, logam lain, termasuk yang berharga, dapat diperoleh. Bagaimanapun, teknologi ini paling sering digunakan untuk mengekstrak Cu dari batuan yang tidak terlalu kaya (kurang dari 0,5%).

Tembaga di rumah

Pemisahan logam ini dari bijih yang jenuh dengannya, oleh karena itu, secara teknologi relatif sederhana. Karena itu, beberapa orang tertarik pada cara menambang tembaga di rumah. Dapatkan logam ini dari bijih, tanah liat, dll. dengan tangan Anda sendiri, tanpaketersediaan peralatan khusus, bagaimanapun, akan sangat sulit.

Beberapa, misalnya, tertarik pada cara mengekstrak tembaga dari tanah liat dengan tangan mereka sendiri. Memang, di alam terdapat endapan bahan ini, yang juga kaya akan Cu. Namun, sayangnya, tidak ada teknologi terbukti yang diketahui untuk mendapatkan tembaga dari tanah liat di rumah.

Dengan tangan Anda sendiri, logam di rumah ini dapat dicoba untuk diisolasi, mungkin, hanya dari tembaga sulfat. Untuk melakukan ini, yang terakhir harus terlebih dahulu dilarutkan dalam air. Selanjutnya, Anda hanya perlu menempatkan beberapa benda besi dalam campuran yang dihasilkan. Setelah beberapa waktu, yang terakhir - sebagai hasil dari reaksi substitusi - akan ditutupi dengan lapisan tembaga, yang kemudian dapat dengan mudah dibersihkan.