Tecnologie di estrazione del rame e loro posto nell’industria moderna. Dove cercare rottami di rame Rame dal minerale a casa

Ural Mining and Metallurgical Company (UMMC) è una delle più grandi holding metallurgiche, che unisce più di 40 imprese di vari settori. La base dell'azienda è una catena tecnologica chiusa di produzione del rame: dall'estrazione delle materie prime alla produzione di prodotti finiti a base di rame e sue leghe. La quota di UMMC rappresenta il 43,4% del rame russo (1,8% del volume mondiale). Inoltre, l'azienda ha una posizione forte nei mercati dello zinco, del piombo e dei metalli preziosi.

1. La sede centrale dell'UMMC si trova nella città di Verkhnyaya Pyshma, non lontano da Ekaterinburg.

2. Qui si trova anche lo stabilimento Uralelectromed, da cui è iniziata la creazione dell'azienda.

La produzione del rame inizia con l'estrazione delle materie prime. Ciò viene fatto da 9 imprese del complesso di risorse minerarie dell'azienda. Ciascuno dei depositi ha le sue caratteristiche: in uno il contenuto di rame nel minerale può essere dell'1,5% e nell'altro fino al 2,5%.

3. Gaisky GOK (impianto minerario e di lavorazione)

La più grande impresa nel complesso delle materie prime. Situato nella città di Gai, nella regione di Orenburg. Qui è concentrato oltre il 70% delle riserve di rame della regione.

4. Il minerale viene estratto qui sia in una fossa a cielo aperto che in una miniera sotterranea.

5. La profondità massima degli orizzonti produttivi inferiori sarà di 1310 metri.

Questa è una delle poche imprese in Russia che estrae il rame a una profondità così grande.

6. Complesso di gallerie di perforazione.

7. Ogni anno l'impresa estrae circa 8 milioni di tonnellate di minerale e produce 550mila tonnellate di concentrato di rame (più di 90mila tonnellate di rame).

8. Tutti i minerali estratti vengono lavorati presso l'impianto di lavorazione dello stabilimento.

Per arricchire il minerale, è necessario separare i minerali della ganga dai minerali preziosi, quindi separare i minerali di rame e zinco l'uno dall'altro e, se necessario, piombo, se il suo contenuto nel minerale è sufficientemente elevato.

9. Nell'impianto di arricchimento vengono prodotti concentrati dal minerale estratto. Il concentrato di rame viene inviato alle fonderie di rame, in particolare all'impianto di rame-zolfo di Mednogorsk e alla fonderia di rame di Sredneuralsk a Revda, mentre il concentrato di zinco viene inviato all'impianto di zinco di Chelyabinsk e all'Electrozinc di Vladikavkaz.

10. Miniera settentrionale di rame-zinco di JSC Svyatogor. Situato nel nord della regione di Sverdlovsk.

11. Qui viene estratto il minerale di rame-zinco che, dopo la lavorazione in un complesso di frantumazione e smistamento, viene trasportato all'impianto di lavorazione di Svyatogora, situato nella città di Krasnouralsk.

12. Nel marzo 2014 è stata completata l'estrazione a cielo aperto del giacimento di Tarnier.
Ora l'azienda sta sviluppando il campo Shemurskoye e sta iniziando a sviluppare il campo Novo-Shemurskoye.

13. A causa dell'inaccessibilità della miniera, l'estrazione qui viene effettuata a rotazione.

14. Uchalinsky GOK.

Situato nella Repubblica del Bashkortostan. L'azienda è il più grande produttore di concentrato di zinco in Russia.

15. Ramo Sibay di Uchalinsky GOK.

La cava Sibaysky è la cava più profonda della Russia e la seconda più profonda del mondo. La sua profondità era di 504 metri e il suo diametro era di oltre due chilometri.

16. Ora la produzione principale viene effettuata utilizzando il metodo dell'albero.

17. Per motivi di sicurezza, la miniera utilizza il controllo remoto della LDM (Loading and Hauling Machine).

18. I concentrati di rame e zinco prodotti presso il GOK di Uchalinsky vengono successivamente forniti alla fonderia di rame di Sredneuralsky, a Svyatogor, a Electrozinc e allo stabilimento di zinco di Chelyabinsk.

19. "Rame baschiro".

L'azienda sviluppa il giacimento Yubileinoye ed è specializzata nell'estrazione e nella lavorazione dei minerali di rame. Il concentrato di rame viene inviato alla fonderia di rame di Sredneuralsk e il concentrato di zinco viene inviato allo stabilimento di zinco di Chelyabinsk.

20. Attualmente è in fase di completamento l'estrazione a cielo aperto del giacimento di Yubileinoye, la società sta costruendo una miniera sotterranea;

21. Gli esperti stimano le riserve della miniera sotterranea in circa 100 milioni di tonnellate, che forniranno lavoro all'impresa per oltre 30 anni.

22. L'impianto di arricchimento Khaibullinsky dispone di attrezzature moderne provenienti da Giappone, Australia, Sud Africa, Italia, Finlandia e Germania.

L'arricchimento consente di ottenere un concentrato di rame con un contenuto di rame fino al 20%, ovvero quasi 13 volte superiore a quello del minerale. Il grado di arricchimento dello zinco è ancora più elevato: 35 volte o più, mentre la frazione di massa dello zinco nel concentrato di zinco raggiunge il 50-52%.

23. Buribayevskij GOK.

L'impianto è impegnato nell'estrazione e nell'arricchimento del minerale di rame, che viene inviato all'impianto di rame e zolfo di Mednogorsk. Nel luglio 2015, il pozzo Yuzhny con una profondità di 492 metri è stato lanciato presso l'impianto di estrazione e lavorazione con il rilascio della prima macchina di massa rocciosa. Il primo minerale nel pozzo verrà estratto a metà del 2016. La costruzione di una nuova struttura aumenterà la vita progettuale dell'impresa fino al 2030.

24. "Rame Safyanovskaya".

La società sta sviluppando il giacimento di pirite di rame Safyanovskoye, che si trova nella regione di Sverdlovsk e rappresenta circa il 3% della produzione tutta russa di minerali contenenti rame.

25. Durante l'intero periodo di attività della cava sono state estratte 17,8 milioni di tonnellate di minerale e sono state eseguite più di 39,7 milioni di m3 di operazioni di strippaggio.

Oggi la sua profondità è di 185 metri (in futuro aumenterà fino a 265 metri).

26. Ora l'estrazione a cielo aperto del deposito di Safyanovskoye è in fase di completamento e l'impresa si sta spostando verso l'estrazione di minerali sotterranei.

27. Nel dicembre 2014 è stato messo in funzione il primo complesso di avviamento della miniera sotterranea e sono state ottenute le prime tonnellate di minerale.

28. Si prevede che l'estrazione del minerale dagli orizzonti profondi del giacimento di Safyanovskoye durerà almeno 25 anni.

29. Il minerale estratto viene inviato per ulteriore lavorazione all'impianto di lavorazione Svyatogor, un'impresa metallurgica situata nella regione di Sverdlovsk.

30. Impianto di estrazione e lavorazione di Urup.

Estrae e arricchisce il minerale di pirite di rame ai piedi del Caucaso settentrionale.

31. Attualmente il minerale viene estratto a una profondità di 523 metri.

32. Il prodotto principale dell'azienda è il concentrato di rame, oltre al rame vengono estratti anche oro e argento;

33. "Siberia-Polimetalli".

L'azienda si trova nella città di Rubtsovsk, nel territorio dell'Altai. I prodotti principali sono concentrati di rame e zinco, che vengono forniti alla fonderia di rame di Sredneuralsk e allo stabilimento di zinco di Chelyabinsk.

34. Siberia-Polymetals è stata creata nel 1998 con l'obiettivo di rilanciare l'estrazione di minerali polimetallici nel territorio dell'Altaj.

36. La presenza degli impianti di lavorazione Rubtsovskaya e Zarechenskaya all'interno dell'azienda ci consente di avere un ciclo tecnologico completo per la lavorazione del minerale estratto.

Produzione di blister in rame.

Il rame blister si ottiene fondendo il concentrato di rame e separando le scorie. Il contenuto di metallo nel blister di rame è del 98-99%.

37. OJSC "Svyatogor"

Un'impresa a ciclo tecnologico completo per la produzione di rame blister, situata nella regione di Sverdlovsk. I minerali di rame e rame-zinco provenienti dai depositi del Gruppo Nord vengono lavorati in un impianto di lavorazione che produce 3 tipi di concentrato: rame, ferro e zinco. Il concentrato di rame viene fornito per l'ulteriore lavorazione alla propria produzione metallurgica, il concentrato di zinco viene fornito allo stabilimento Electrozinc e allo stabilimento di zinco di Chelyabinsk e il concentrato di ferro viene spedito alle imprese di metallurgia ferrosa.

38. Il principale sito di produzione di Svyatogor è l'officina metallurgica. Da qui, il rame blister viene inviato per un'ulteriore lavorazione a Uralelectromed.

39. Impianto di rame-zolfo di Mednogorsk.

L'impresa urbanistica della città di Mednogorsk nella regione di Orenburg, specializzata nella produzione di blister in rame.

40. Gli impianti di produzione di MMSC comprendono una fonderia di rame, una fabbrica di bricchette, un negozio di acido solforico, un negozio di lavorazione delle polveri, nonché una serie di reparti ausiliari.

42. Nel corso dei suoi 75 anni di storia, l'azienda ha prodotto oltre 1,5 milioni di tonnellate di blister di rame.

43. Fonderia di rame di Sredneuralsk (SUMZ)

La più grande impresa di produzione di blister di rame all'interno dell'UMMC, situata nella città di Revda (regione di Sverdlovsk). La capacità dell'impresa è progettata per produrre circa 150mila tonnellate di rame blister, che viene poi inviato per ulteriore lavorazione a Uralelectromed.

44. La data di fondazione dello stabilimento è il 25 giugno 1940. Ad oggi, SUMZ ha già fuso più di 6 milioni di tonnellate di rame blister.

45. Dopo il completamento della ricostruzione su larga scala, il tasso di recupero dei gas di scarico, compresi i gas di conversione, ha raggiunto il 99,7%. I consumatori dei prodotti SUMZ sono le più grandi imprese metallurgiche, chimiche, minerarie e di trasformazione in Russia, vicine e lontane all'estero.

46. "Elettrozinco".

Una delle imprese più antiche dell'Ossezia del Nord, situata nella città di Vladikavkaz.

47. La data di fondazione dello stabilimento è considerata il 4 novembre 1904, quando nell'impresa fu prodotto il primo zinco metallico russo.

48. I prodotti principali dell'impresa sono lo zinco raffinato (contenente il 99,9%) e il piombo, ottenuto dai rifiuti della fusione del rame.

Il rame blister è sempre sottoposto a raffinazione per rimuovere le impurità, nonché per estrarre oro, argento, ecc. La purificazione viene effettuata mediante fuoco e raffinazione elettrolitica.

49. "Uraleelettromed"

La sede principale dell'UMMC si trova nella città di Verkhnyaya Pyshma, nella regione di Sverdlovsk.

50. Ogni anno l'impresa produce oltre 380mila tonnellate di rame raffinato, la quantità maggiore in Russia!

52. L'azienda fornisce i suoi prodotti a partner provenienti da 15 paesi in Europa, Nord e Sud America e Sud-Est asiatico.

53. Oltre al rame, l'azienda produce oro e argento. Uralelectromed è diventata la prima azienda di rame al mondo inclusa nell'elenco Good Delivery dei produttori globali riconosciuti di metalli preziosi dalla London Precious Metals Market Association.

54. L'oro viene prodotto utilizzando la tecnologia idrochimica sciogliendo i prodotti auriferi in "acqua regia" (una miscela di acido cloridrico e nitrico) e successiva precipitazione dalle soluzioni. Quando il sedimento risultante viene fuso, si ottengono lingotti d'oro.

55. Ramo "Produzione di polimetalli" di OJSC "Uralelectromed".

Situato nella città di Kirovgrad, nella regione di Sverdlovsk. L'azienda è specializzata nella produzione di blister di rame e ossido di zinco.

56. I principali consumatori sono OJSC Uralelectromed (blister di rame) e OJSC Electrozinc (ossido di zinco).

Lavorazione dei metalli.

Per gestire le imprese di lavorazione dei metalli non ferrosi, è stato creato UMMC-OTsM. I loro prodotti sono utilizzati nell'industria automobilistica, meccanica ed elettrica.

57. Impianto di lavorazione dei metalli non ferrosi di Kirov (OTsM).

58. La produzione è organizzata secondo il principio di un ciclo metallurgico chiuso dalla fusione alla produzione di prodotti piatti e rotondi. L'azienda esporta prodotti laminati negli Stati Uniti, in Europa occidentale, nel sud-est asiatico e nei paesi limitrofi.

59. Le monete olimpiche di Sochi e le rupie indiane sono state realizzate con il nastro portamonete dello stabilimento Kirov OCM. Lo spessore della pellicola più sottile prodotta nell'azienda è di 25 micron. Che è tre volte più sottile di un capello umano.

60. Impianto Kolchuginsky OCM.

Situata nella regione di Vladimir, produce oltre 20mila prodotti di dimensioni standard sotto forma di tubi, barre e profili di 72 tipi di leghe.

61. In termini di varietà di prodotti finiti, l'azienda è l'unico produttore universale di prodotti laminati nella CSI.

62. Nello stabilimento di Kolchuginsky vengono prodotti anche i famosi portabicchieri che ognuno di noi ha incontrato sui treni a lunga percorrenza.

63. Fabbrica di tubi in rame.

Situato vicino alla città di Majdanpek nella Repubblica di Serbia. È specializzata nella produzione di tubi in rame per impianti di approvvigionamento idrico, riscaldamento, raffreddamento e condizionamento.

64. Lo stabilimento esporta oltre l'80% dei suoi prodotti. I tubi di rame sono rappresentati sui mercati di Gran Bretagna, Germania, Italia, Francia, Canada, Olanda, Romania, Bulgaria, Grecia, Ucraina, Israele e nei paesi dell'ex Jugoslavia.

65. "Radiatore di Orenburg".

Lo stabilimento è giustamente uno dei leader tra le imprese che producono prodotti per l'ingegneria meccanica. Tra i consumatori di Orenburg Radiator ci sono oltre 20 fabbriche russe, nonché imprese straniere provenienti da Stati Uniti, Kazakistan e Bielorussia.

Mille grazie al Dipartimento delle Pubbliche Relazioni dell'UMMC, vale a dire:
Belimov Viktor Nikolaevich, Melchakov Oleg Andreevich e Voloshina Ekaterina Sergeevna per l'eccellente organizzazione della fotografia!

Possono essere presenti in concentrazioni minori:

nichel;
oro;
platino;
argento.

I depositi in tutto il mondo hanno all'incirca lo stesso insieme di elementi chimici nella composizione del minerale, differiscono solo nelle percentuali; Per ottenere il metallo puro vengono utilizzati vari metodi industriali. Quasi il 90% delle imprese metallurgiche utilizza lo stesso metodo per produrre rame puro: pirometallurgico.

La progettazione di questo processo consente inoltre di ottenere metallo da materiali riciclati, il che rappresenta un vantaggio significativo per l'industria. Poiché i giacimenti appartengono al gruppo dei depositi non rinnovabili, le riserve diminuiscono ogni anno, i minerali diventano più poveri e la loro estrazione e produzione diventa costosa. Ciò in definitiva influisce sul prezzo del metallo sul mercato internazionale. Oltre al metodo pirometallurgico, esistono altri metodi:

idrometallurgico;
metodo di raffinazione del fuoco.

Fasi della produzione pirometallurgica del rame

La produzione industriale di rame utilizzando il metodo pirometallurgico presenta vantaggi rispetto ad altri metodi:

la tecnologia garantisce un'elevata produttività: può essere utilizzata per produrre metallo da rocce in cui il contenuto di rame è anche inferiore allo 0,5%;
consente di elaborare in modo efficiente le materie prime secondarie;
è stato raggiunto un elevato grado di meccanizzazione e automazione di tutte le fasi;
il suo utilizzo riduce significativamente le emissioni di sostanze nocive nell'atmosfera;
Il metodo è economico ed efficace.

Arricchimento

Schema di arricchimento del minerale

Nella prima fase della produzione è necessario preparare il minerale, che viene consegnato agli impianti di lavorazione direttamente dalla cava o dalla miniera. Spesso ci sono grossi pezzi di roccia che devono essere prima frantumati.

Ciò avviene in enormi unità di frantumazione. Dopo la frantumazione si ottiene una massa omogenea, con una frazione fino a 150 mm. Tecnologia di pre-arricchimento:

le materie prime vengono versate in un grande contenitore e riempite d'acqua;
viene quindi aggiunto ossigeno sotto pressione per formare la schiuma;
le particelle metalliche si attaccano alle bolle e salgono verso l'alto, mentre le rocce di scarto si depositano sul fondo;
Successivamente, il concentrato di rame viene inviato alla tostatura.

Bruciando

Questa fase mira a ridurre il più possibile il contenuto di zolfo. La massa del minerale viene posta in una fornace, dove la temperatura è impostata a 700–800 o C. Come risultato dell'esposizione termica, il contenuto di zolfo viene dimezzato. Lo zolfo si ossida ed evapora e alcune impurità (ferro e altri metalli) passano in uno stato facilmente scoria, che faciliterà la successiva fusione.

Questa fase può essere omessa se la roccia è ricca e contiene il 25–35% di rame dopo l'arricchimento e viene utilizzata solo per minerali di basso grado.

Fusione per opaco

La tecnologia di fusione opaca consente di ottenere rame blister, che varia in base al grado: da MCh1 - il più puro a MCh6 (contiene fino al 96% di metallo puro). Durante il processo di fusione, la materia prima viene immersa in un forno speciale, nel quale la temperatura sale fino a 1450°C.

Dopo che la massa è stata sciolta, viene spurgata con ossigeno compresso nei convertitori. Hanno un aspetto orizzontale e il soffiaggio avviene attraverso un foro laterale. Come risultato dell'insufflaggio, i solfuri di ferro e di zolfo vengono ossidati e convertiti in scorie. Il calore nel convertitore viene generato dal flusso di massa calda; non si riscalda ulteriormente. La temperatura è di 1300°C.

All'uscita del convertitore si ottiene una composizione approssimativa, che contiene fino allo 0,04% di ferro e 0,1% di zolfo, nonché fino allo 0,5% di altri metalli:

lattina;
antimonio;
oro;
nichel;
argento

Questo metallo grezzo viene colato in lingotti del peso fino a 1200 kg. Questo è il cosiddetto rame anodico. Molti produttori si fermano in questa fase e vendono tali lingotti. Ma poiché la produzione del rame è spesso accompagnata dall'estrazione dei metalli preziosi contenuti nel minerale, gli impianti di lavorazione utilizzano la tecnologia di raffinazione della lega grezza. In questo caso, altri metalli vengono rilasciati e preservati.

Raffinazione mediante catodo di rame

La tecnologia per produrre rame raffinato è abbastanza semplice. Il suo principio viene utilizzato anche per pulire le monete di rame dagli ossidi in casa. Lo schema di produzione è simile al seguente:

il lingotto grezzo viene posto in un bagno con elettrolita;
Come elettrolita viene utilizzata una soluzione con il seguente contenuto:
- solfato di rame – fino a 200 g/l;
- acido solforico – 135–200 g/l;
- additivi colloidali (tiourea, colla per legno) – fino a 60 g/l;
- acqua.
la temperatura dell'elettrolito dovrebbe essere fino a 55 o C;
Nel bagno vengono poste piastre di rame catodico: sottili fogli di metallo puro;
l'elettricità è collegata. In questo momento avviene la dissoluzione elettrochimica del metallo. Le particelle di rame si concentrano sulla piastra catodica e altre inclusioni si depositano sul fondo e vengono chiamate fanghi.

Affinché il processo di ottenimento del rame raffinato proceda più velocemente, i lingotti anodici non devono superare i 360 kg.

L'intero processo di elettrolisi avviene entro 20-28 giorni. Durante questo periodo, il catodo di rame viene rimosso fino a 3-4 volte. Il peso delle piastre arriva fino a 150 kg.

Come si fa: estrazione del rame

Durante il processo di raffinazione, sul rame del catodo possono formarsi dendriti, escrescenze che riducono la distanza dall'anodo. Di conseguenza, la velocità e l’efficienza della reazione diminuiscono. Pertanto, quando compaiono i dendriti, vengono immediatamente rimossi.

Tecnologia di produzione idrometallurgica del rame

Questo metodo non è ampiamente utilizzato perché può comportare la perdita dei metalli preziosi contenuti nel minerale di rame.

Il suo utilizzo è giustificato quando la roccia è povera: contiene meno dello 0,3% di metallo rosso.

Come ottenere il rame utilizzando il metodo idrometallurgico?

Innanzitutto, la roccia viene frantumata in una frazione fine. Quindi viene posto in una composizione alcalina. Le soluzioni più comunemente utilizzate sono l'acido solforico o l'ammoniaca. Durante la reazione il rame viene sostituito dal ferro.

Cementazione del rame con il ferro

Le soluzioni di sali di rame rimanenti dopo la lisciviazione subiscono un'ulteriore lavorazione - cementazione:

nella soluzione vengono posti fili di ferro, lamiere o altri scarti;
durante una reazione chimica, il ferro sposta il rame;
Di conseguenza, il metallo viene rilasciato sotto forma di polvere fine, in cui il contenuto di rame raggiunge il 70%. Un'ulteriore purificazione avviene mediante elettrolisi utilizzando una piastra catodica.

Tecnologia di raffinazione del fuoco per il rame blister

Questo metodo per ottenere rame puro viene utilizzato quando il materiale di partenza sono rottami di rame.

Il processo avviene in speciali forni a riverbero, alimentati a carbone o petrolio. La massa fusa riempie la vasca, nella quale viene soffiata aria attraverso tubi di ferro:

diametro del tubo – fino a 19 mm;
pressione atmosferica – fino a 2,5 atm;
capacità del forno – fino a 250 kg.

Durante il processo di raffinazione, le materie prime di rame vengono ossidate, lo zolfo e quindi i metalli vengono bruciati. Gli ossidi non si dissolvono nel rame liquido, ma galleggiano in superficie. Per rimuoverli si utilizza il quarzo, che viene posto nella vasca prima che inizi il processo di raffinazione e viene posizionato lungo le pareti.

Se i rottami metallici contengono nichel, arsenico o antimonio, la tecnologia diventa più complicata. La percentuale di nichel nel rame raffinato può essere ridotta solo allo 0,35%. Ma se sono presenti altri componenti (arsenico e antimonio), si forma la “mica” di nichel, che si dissolve nel rame e non può essere rimossa.

Video: minerali di rame degli Urali

Possono essere presenti in concentrazioni minori:

nichel;
oro;
platino;
argento.

idrometallurgico;
metodo di raffinazione del fuoco.

Fasi della produzione pirometallurgica del rame

La produzione industriale di rame utilizzando il metodo pirometallurgico presenta vantaggi rispetto ad altri metodi:

la tecnologia garantisce un'elevata produttività: può essere utilizzata per produrre metallo da rocce in cui il contenuto di rame è anche inferiore allo 0,5%;
consente di elaborare in modo efficiente le materie prime secondarie;
è stato raggiunto un elevato grado di meccanizzazione e automazione di tutte le fasi;
il suo utilizzo riduce significativamente le emissioni di sostanze nocive nell'atmosfera;
Il metodo è economico ed efficace.

Arricchimento

Schema di arricchimento del minerale

Ciò avviene in enormi unità di frantumazione. Dopo la frantumazione si ottiene una massa omogenea, con una frazione fino a 150 mm. Tecnologia di pre-arricchimento:

le materie prime vengono versate in un grande contenitore e riempite d'acqua;
viene quindi aggiunto ossigeno sotto pressione per formare la schiuma;
le particelle metalliche si attaccano alle bolle e salgono verso l'alto, mentre le rocce di scarto si depositano sul fondo;
Successivamente, il concentrato di rame viene inviato alla tostatura.

Bruciando

Questa fase può essere omessa se la roccia è ricca e contiene il 25–35% di rame dopo l'arricchimento e viene utilizzata solo per minerali di basso grado.

Fusione per opaco

All'uscita del convertitore si ottiene una composizione approssimativa, che contiene fino allo 0,04% di ferro e 0,1% di zolfo, nonché fino allo 0,5% di altri metalli:

lattina;
antimonio;
oro;
nichel;
argento

Raffinazione mediante catodo di rame

il lingotto grezzo viene posto in un bagno con elettrolita;
Come elettrolita viene utilizzata una soluzione con il seguente contenuto:
- solfato di rame – fino a 200 g/l;
- acido solforico – 135–200 g/l;
- additivi colloidali (tiourea, colla per legno) – fino a 60 g/l;
- acqua.
la temperatura dell'elettrolito dovrebbe essere fino a 55 o C;
Nel bagno vengono poste piastre di rame catodico: sottili fogli di metallo puro;
l'elettricità è collegata. In questo momento avviene la dissoluzione elettrochimica del metallo. Le particelle di rame si concentrano sulla piastra catodica e altre inclusioni si depositano sul fondo e vengono chiamate fanghi.

Affinché il processo di ottenimento del rame raffinato proceda più velocemente, i lingotti anodici non devono superare i 360 kg.

L'intero processo di elettrolisi avviene entro 20-28 giorni. Durante questo periodo, il catodo di rame viene rimosso fino a 3-4 volte. Il peso delle piastre arriva fino a 150 kg.

Come si fa: estrazione del rame

Tecnologia di produzione idrometallurgica del rame

Questo metodo non è ampiamente utilizzato perché può comportare la perdita dei metalli preziosi contenuti nel minerale di rame.

Il suo utilizzo è giustificato quando la roccia è povera: contiene meno dello 0,3% di metallo rosso.

Come ottenere il rame utilizzando il metodo idrometallurgico?

Cementazione del rame con il ferro

Le soluzioni di sali di rame rimanenti dopo la lisciviazione subiscono un'ulteriore lavorazione - cementazione:

nella soluzione vengono posti fili di ferro, lamiere o altri scarti;
durante una reazione chimica, il ferro sposta il rame;
Di conseguenza, il metallo viene rilasciato sotto forma di polvere fine, in cui il contenuto di rame raggiunge il 70%. Un'ulteriore purificazione avviene mediante elettrolisi utilizzando una piastra catodica.

Tecnologia di raffinazione del fuoco per il rame blister

Questo metodo per ottenere rame puro viene utilizzato quando il materiale di partenza sono rottami di rame.

Il processo avviene in speciali forni a riverbero, alimentati a carbone o petrolio. La massa fusa riempie la vasca, nella quale viene soffiata aria attraverso tubi di ferro:

diametro del tubo – fino a 19 mm;
pressione atmosferica – fino a 2,5 atm;
capacità del forno – fino a 250 kg.

Video: minerali di rame degli Urali

Il rame è un metallo duttile di colore rosa dorato, che nella sua forma pura si trova in natura più spesso delle pepite d'oro o d'argento. Ma il rame viene estratto principalmente dai minerali di rame, formazioni minerali naturali. La maggior parte del rame si trova nei minerali solforati. Nelle zone di ossidazione, il rame si trova nella maggior parte dei silicati, carbonati e ossidi. Il rame si trova anche nelle rocce sedimentarie: scisti e arenarie cuprose.

La scienza moderna conosce più di 200 minerali contenenti rame. Nell'industria, viene spesso utilizzato il metallo estratto dai solfati, tra cui:

Calcocite (79% rame);
Bornite (fino al 65%);
Calcopirite o pirite di rame (circa 35%).

Il rame è contenuto anche nei composti rame-nichel. Il più famoso di questi è la cubanite (fino al 45% di rame). Tra i minerali ossidati vale la pena notare la cuprite (88%), la malachite (fino al 58%), l'azzurrite (fino al 56%). A volte ci sono depositi di rame nativo.

Caratteristiche e tipologie del rame

Il rame è uno dei primi metalli che le persone hanno iniziato a utilizzare. Il simbolo chimico è Cu (cuprum). Questo metallo ha un'elevata conduttività termica, resistenza alla corrosione e conduttività elettrica. Il rame si scioglie a basse temperature, è eccellente per la saldatura e il metallo è facile da tagliare e lavorare.

Alcuni composti del rame possono essere tossici per l’uomo. Alti livelli di rame nell’acqua e nel cibo possono causare malattie al fegato e alla cistifellea. Le cave lasciate dopo l'estrazione del rame diventano fonti di tossine. Ad esempio, il Berkeley Pit Lake, formatosi nel cratere di un'ex miniera di rame, è considerato il lago più tossico del mondo. Ma le proprietà battericide del rame sono sproporzionatamente più elevate. È stato dimostrato che il rame aiuta a combattere i virus dell'influenza e distrugge gli stafilococchi.

Nell'industria, il rame viene utilizzato raramente nella sua forma pura. Hanno trovato maggiore impiego le seguenti leghe:

Ottone (una lega di rame e zinco);
Bronzo (con stagno);
Babbitts (con piombo);
Cupronichel (con nichel);
Dural (con alluminio);
Lega per gioielli (con oro).

Depositi e miniere di rame

Il più grande giacimento di rame del mondo si trova in Cile, nella cava di Esconida. Qui sono stati scoperti enormi depositi di rame nativo.

Altri grandi depositi:

Miniere nella penisola di Keweenaw (USA, Michigan);
Miniera di Chuquicamata in Cile (fino a 600mila tonnellate all'anno);
Miniera di Corocoro in Bolivia;
Miniera Gumishevskij (Urali medi, Russia) - ora esaurita;
Valle del fiume Levikha (Urali medi, Russia);
Massiccio del Gabbro (Italia).

Secondo l’US Geological Survey, i maggiori giacimenti di rame appartengono al Cile. Seguono Stati Uniti, Russia, Perù e Messico.

Metodi di estrazione del rame:

Aprire;
Idrometallurgico: quando il rame viene lisciviato dalla roccia con una soluzione debole di acido solforico;
Pirometallurgico - consiste di diverse fasi (concentrazione, tostatura, fusione per opaca, spurgo e raffinazione).

Manipolazione attenta dei minerali di rame

I minerali di rame sono una risorsa non rinnovabile e pertanto il loro sviluppo richiede un trattamento attento, sia nei metodi di estrazione che nella lavorazione industriale.

L'industria sta diventando sempre più esigente in termini di volumi costanti di risorse ricevute, il che porta al loro graduale esaurimento. Per fare questo è necessario controllare più attentamente l’estrazione dei minerali di rame, insieme ad altre risorse non rinnovabili come petrolio, gas naturale, e utilizzarli in modo più attento e razionale, sia nel consumo industriale che in quello domestico.

Applicazioni del rame

Il rame è uno dei metalli non ferrosi più importanti, che ha trovato applicazione in quasi tutte le sfere dell'attività umana.

Industria elettrica (fili, fili);
Ingegneria meccanica (avviamento, alzacristalli elettrici, radiatori, refrigeratori, cuscinetti);
Costruzioni navali (placcatura scafi);
Edilizia (tubi, condutture, materiali per coperture e rivestimenti, vasche da bagno, rubinetti, lavandini);
Nell'arte (gioielli, statue, monete);
Nella vita di tutti i giorni (condizionatori, forni a microonde, monete, additivi alimentari, strumenti musicali).

È interessante notare che la Statua della Libertà è realizzata in rame. La sua costruzione ha richiesto circa 80 tonnellate di metallo. E in Nepal il rame è considerato un metallo sacro.

Il rame occupa una delle posizioni chiave nell’industria globale. Grazie alla sua elevata conduttività termica ed elettrica, è ampiamente utilizzato nell'ingegneria elettrica, mentre la sua elevata resistenza meccanica e idoneità alla lavorazione lo rendono indispensabile nella produzione di tubi per sistemi interni.

L'estrazione del rame in Russia porta risultati molto fruttuosi. E il fatto che la base russa di materie prime sia costituita per il 40% da depositi di solfuro di rame-nichel e per il 19% da depositi di solfuro, dà alla Russia un vantaggio significativo rispetto ad altri paesi.

L'importanza del rame nel mondo

Caratteristiche del rame

Il rame è stato uno dei primi metalli che la civiltà umana ha riconosciuto e ha iniziato a utilizzare. L'uomo ne ha inventato la produzione prima del ferro.

Il rame è il secondo metallo non ferroso più consumato nell’economia globale dopo l’alluminio.

Questo metallo prende il nome dall'isola di Cipro.

In cosa consiste? La sua struttura contiene molti cristalli: nichel, zinco, molibdeno, oro, calcio, argento, piombo, ferro, cobalto e molti altri.

E la sua elevata conduttività elettrica lo ha reso un materiale elettrico particolarmente prezioso, da cui vengono realizzati avvolgimenti di trasformatori e generatori, cavi di linee elettriche e cablaggi elettrici interni.

Riferimento. In precedenza, fino alla metà di tutto il rame prodotto nel mondo veniva speso per i cavi elettrici, ma oggi l’alluminio più conveniente serve a questi scopi. E il rame stesso sta diventando il metallo non ferroso più raro.

Anche le leghe di rame sono ampiamente utilizzate: con zinco (ottone), con stagno o alluminio (bronzo), ecc.

Produzione

I minerali di rame vengono estratti in 50 paesi.

Le principali capacità produttive delle imprese minerarie del rame sono concentrate in Sud America. È qui che viene estratto il 41,2% del minerale di rame mondiale, il 19,8% proviene dai paesi asiatici.

La situazione nella produzione del rame raffinato appare diversa:

Tab. 2. Caratteristiche comparative dei volumi di produzione di rame raffinato per regione del pianeta, migliaia di tonnellate

	Minerale di rame	Rame raffinato

Nord America
Sud America

Fonte: sito web people.conomy.ru

Secondo i risultati del 2015, la produzione di rame raffinato è concentrata nella regione asiatica (51,2%). Il Sud America, leader nella produzione di minerale di rame, rappresenta il 14,9%. Qui è inferiore anche all’Europa.

Quasi l’80% di tutto il rame veniva prodotto da materie prime vergini, il restante 20% da rottami di rame. La produzione globale di rame rimane altamente consolidata: un terzo (34,8%) nel 2015 era rappresentato dai primi cinque produttori, che includono:

Codelco (Cile).
Freeport-McMoRan (USA).
Glencore (Svizzera).
BHP Billiton (Australia).
Rame meridionale (Messico).

Per riferimento. Nel 2014, Wood Mackenzie (Brook Hunt) ha pubblicato una previsione della produzione globale di rame per il periodo fino al 2025.

Wood Mackenzie è un gruppo di ricerca globale su energia, prodotti chimici, energie rinnovabili, metalli e attività mineraria con una reputazione internazionale per la fornitura di dati completi, analisi scritte e consulenza. Nel 2015, la società è stata acquisita dalla società americana di analisi e analisi Verisk Analytics (en.wikipedia.org).

Tab. 3. Dati previsionali 2014-2025

	Migliaia di tonnellate		Migliaia di tonnellate

Fonte: Wood Mackenzie (Brook Hunt)

Secondo l'azienda, la produzione globale nel 2016 è stata di 19,9 milioni di tonnellate e ha raggiunto i 22,5 milioni.

Riserve

Secondo i dati del 2014, i territori del Nord e del Sud America detenevano quasi il 60% di tutte le riserve mondiali, più della metà delle quali erano registrate in Cile. E su scala planetaria, questo paese rappresenta il 34% dei giacimenti di questo metallo non ferroso.

Riso. 2. Giacimenti di rame nel mondo 2014
Fonte: sito web mining-prom.ru

La Federazione Russa rappresentava il 5% delle riserve accertate di rame del mondo (dopo Cile, Stati Uniti, Perù e Australia, questo è il 5° posto).

Secondo i geologi, sul fondo degli oceani si trovano circa 5 miliardi di tonnellate di riserve di minerale di rame.

Industria del rame in Russia

Negli Urali e nella Siberia occidentale no, no, e si trovano anche le miniere più antiche dell'età della pietra. I nostri antenati lavoravano lì, estraendo, tra gli altri minerali, anche minerali di rame per gli invasori.

Sebbene, secondo fonti ufficiali, i metalli non ferrosi non fossero praticamente estratti nella Rus' fino al XVIII secolo.

Metallurgia non ferrosa dell'Impero russo

L'esperienza delle prime fonderie di rame sovrane, apparse nel periodo 1638-1640, quando furono scoperti giacimenti di rame sul fiume. Kalkarke, non ha avuto successo. Non c'era abbastanza minerale per rifornire il carico. Meno di dieci anni dopo, la produzione dovette essere interrotta e le fabbriche stesse chiusero.

Le riforme di Pietro diedero un nuovo impulso allo sviluppo dell'industria mineraria: trasferì l'esplorazione e la lavorazione dei minerali metallici non ferrosi a mani private. Il Berg Collegium, creato dall'imperatore, fungeva da una sorta di Ministero della Geologia (se tracciamo analogie), decidendo a chi doveva essere data l'autorità di cercare e sviluppare i minerali, e chi no.

Inoltre, non era necessario parlare di “ricchi depositi”. C'erano piccole sorgenti nella provincia di Olonets e su Pechora, ma chiaramente non erano sufficienti per le esigenze del mercato interno. Quindi il principale fornitore di metalli non ferrosi per l'impero russo era l'Europa. E la posizione strategico-militare della Rus' richiedeva quanto più ferro e rame possibile. Erano chiamati i metalli della guerra. Gli sviluppi negli Urali avrebbero dovuto migliorare la situazione.

Nel 1750, in Russia, 72 fonderie di ferro e 29 di rame producevano prodotti finiti. Ma già negli anni '90, due imprese dei distretti di Bogoslovsky e Votsky rappresentavano l'intera produzione degli Urali.

“Sul versante occidentale degli Urali, che un tempo era coperto da tutta una serie di fonderie di rame, continua a funzionare solo un impianto Yugovsky con una capacità di sole 40 tonnellate circa di rame. Su tutto il versante orientale degli Urali, dal nord dagli stabilimenti Bogoslovsky fino allo stabilimento Preobrazhensky nel sud degli Urali, un tempo funzionavano fonderie e miniere di rame, la maggior parte delle quali non sono state sviluppate per diversi decenni" (L. B. Kafengauz "L'evoluzione della produzione industriale in Russia").

Riso. 3. Veduta della fonderia di rame Miass negli Urali. 1773
Fonte: sito web inforook.ru

E solo alla fine degli anni '90 si è verificato un cambiamento nello sviluppo dell'industria del rame, un cambiamento che ha iniziato ad aumentare solo all'inizio del 20 ° secolo, trasformando l'industria del rame in una delle industrie in rapido sviluppo. Dal 1906 iniziò una crescita davvero fantastica nella produzione di rame, che in 7 anni aumentò di 3,6 volte.

E anche il declino, che durò non meno di 15 anni, quando il paese attraversò tempi duri, rivoluzioni e guerre, non impedì alla Russia sovietica di ottenere un notevole successo nell’industria del rame.

L'odierna industria del rame nella Federazione Russa

La Russia è rimasta per molti anni uno dei principali fornitori di rame e prodotti in rame sul mercato mondiale. Nel 2016 qui sono state prodotte 860,1mila tonnellate di rame raffinato. La produzione di rame è stata di 844,7 mila tonnellate.