Como o cobre é extraído: métodos, história e depósitos

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2024-01-07 21:01

O cobre hoje é um metal de demanda incomum e é amplamente utilizado tanto na vida cotidiana quanto na indústria. Na natureza, o Cu pode ser encontrado tanto em estado puro quanto na forma de minério. Existem várias maneiras de extrair e obter cobre das rochas originais. No entanto, eles são amplamente utilizados na indústria. Como o cobre é extraído será discutido no artigo.

Um pouco de história

Em que área o cobre nos tempos antigos começou a ser extraído e usado pelo homem pela primeira vez, os arqueólogos, infelizmente, não conseguiram descobrir. No entanto, sabe-se com certeza que foi esse metal que as pessoas começaram a processar e usar na vida cotidiana pela primeira vez.

O cobre é conhecido pelo homem desde a Idade da Pedra. Algumas pepitas deste metal encontradas por arqueólogos apresentam vestígios de processamento com machados de pedra. Inicialmente, as pessoas usavam o cobre principalmente como decoração. Ao mesmo tempo, os povos dos tempos antigos usavam exclusivamente as pepitas desse metal encontradas por eles para a fabricação de tais produtos. Mais tarde, as pessoas aprenderam a processar eminério de cobre.

A ideia de como o Cu é extraído e processado era conhecida por muitos povos da antiguidade. Muitas evidências foram encontradas por arqueólogos. Depois que o homem aprendeu a fazer ligas de cobre e zinco, começou a Idade do Bronze. Na verdade, o nome "cobre" já foi cunhado pelos antigos romanos. Tal metal foi trazido para este país principalmente da ilha de Chipre. É por isso que os romanos o chamavam de aes cyprium.

Como o cobre era extraído nos tempos antigos

Como este metal já foi amplamente utilizado na vida humana, as tecnologias para sua extração foram, é claro, desenvolvidas de forma bastante perfeita. Nossos ancestrais obtinham cobre principalmente de minérios de malaquita. Uma mistura de tal material e carvão foi colocada em um vaso de barro e colocado em um poço. Em seguida, a massa na panela foi incendiada. O monóxido de carbono resultante reduziu a malaquita a cobre.

Ações na natureza

Onde o cobre pode ser encontrado na natureza hoje? No momento, depósitos deste metal popular são descobertos em todos os continentes da Terra. Ao mesmo tempo, as reservas de Cu são consideradas praticamente ilimitadas. Os geólogos de nosso tempo estão encontrando novos depósitos de cobre puro, bem como minérios que o contêm. Por exemplo, em 1950 as reservas mundiais deste metal somavam 90 milhões de toneladas. Em 1970, esse número já havia aumentado para 250 milhões de toneladas e, em 1998, para 340 milhões de toneladas. No momento, acredita-se que as reservas de cobre no planeta sejam superiores a 2,3 bilhões de toneladas.

Depósitos e métodos de extração de cobre puro

Como já mencionado, inicialmente as pessoas usavam o Cu nativo na vida cotidiana. Claro que se obtémcobre tão puro hoje. Pepitas desse metal são formadas na crosta terrestre como resultado de processos exógenos e endógenos. O maior depósito conhecido de cobre nativo do planeta está localizado atualmente nos Estados Unidos, na região do Lago Superior. Na Rússia, o cobre nativo ocorre no depósito de Udokan, bem como em alguns outros locais da Transbaikalia. Além disso, a resposta para a questão de onde o cobre pode ser extraído na Rússia na forma de pepitas é a região dos Urais.

Na natureza, metal puro desta variedade é formado na zona de oxidação dos depósitos de sulfato de cobre. Normalmente, as pepitas de cobre contêm cerca de 90-99%. O restante é contabilizado por outros metais. De qualquer forma, duas tecnologias principais servem como resposta à questão de como o cobre nativo é extraído. Tais depósitos, assim como os de minério, são desenvolvidos pelo método de mina fechada ou a céu aberto. No primeiro caso, são utilizados processos tecnológicos como perfuração e quebra.

Pepitas de cobre podem pesar muito. O maior deles já foi encontrado no Lago Superior, nos EUA. O peso dessas pepitas era de cerca de 500 toneladas.

Onde o cobre é extraído na Rússia, descobrimos. Isto é principalmente Transbaikalia e os Urais. Em nosso país, é claro, também foram encontradas pepitas muito grandes desse metal em épocas diferentes. Por exemplo, peças de cobre pesando até várias toneladas eram frequentemente encontradas nos Urais Médios. Uma dessas pepitas pesando 860 kg está agora guardada em São Petersburgo, no Museu do Instituto de Mineração.

Minérios de cobre e seus depósitos

Atualmente, a obtenção de Cu é considerada econômica e conveniente, mesmo que esteja contida na rocha em pelo menos 0,3%.

Na maioria das vezes, as seguintes rochas são extraídas na natureza para isolar o cobre industrialmente na natureza hoje:

• bornitas Cu₅FeS_{4 - minérios de sulfeto, também chamados de púrpura de cobre ou piritas variegadas e contendo cerca de 63,3% Cu;}

• calcopirita CuFeS_{2 - minerais de origem hidrotermal;}

• calcosinas Cu_{2S contendo mais de 75% de cobre;}

• cuprites Cu_{2O, também frequentemente encontrado em depósitos de cobre nativos;}

• malaquitas, que são verdes de cobre carbônico.

O maior depósito de minério de cobre na Rússia está localizado em Norilsk. Além disso, essas rochas são extraídas em grandes quantidades em alguns lugares nos Urais, na Transbaikalia, em Chukotka, em Tuva e na Península de Kola.

Como os depósitos de minério de cobre são desenvolvidos

Diferentes tipos de rochas contendo Cu, bem como pepitas, podem ser extraídos no planeta usando duas tecnologias principais:

• fechado;
• aberto.

No primeiro caso, as minas são construídas no depósito, cuja extensão pode chegar a vários quilômetros. Para movimentar trabalhadores e equipamentos, esses túneis subterrâneos são equipados com elevadores e trilhos ferroviários. A britagem de rochas em minas é realizada comequipamento de perfuração especial com espigões. A coleta do minério de cobre e seu carregamento para embarque até o topo são realizados por meio de caçambas.

Se os depósitos estiverem localizados a menos de 400-500 m da superfície da terra, eles são extraídos usando um método aberto. Neste caso, a camada rochosa superior é primeiro removida do campo usando dispositivos explosivos. Além disso, o próprio minério de cobre é gradualmente removido.

Métodos para obter metal de rochas

Como o cobre é extraído, ou melhor, os minérios que o contêm, descobrimos assim. Mas como as empresas recebem posteriormente o próprio Cu?

Existem três maneiras principais de extrair cobre das rochas:

• eletrolítico;
• pirometalúrgica;
• hidrometalúrgica.

Método de flutuação pirometalúrgica

Esta tecnologia é comumente usada para isolar o cobre de rochas contendo 1,5-2% Cu. Esse material é enriquecido pelo método de flotação. Ao mesmo tempo:

• minério é cuidadosamente moído até o pó mais fino;
• misture o material resultante com água;
• adicione reagentes de flotação especiais, que são substâncias orgânicas complexas, à massa.

Os reagentes de flotação revestem pequenos grãos de vários compostos de cobre e conferem a eles não molhabilidade.

Próximo passo:

• substâncias que criam espuma são adicionadas à água;
• passar uma forte corrente de ar através da suspensão.

Partículas secas e leves de compostos de cobre, como resultado, grudam nas bolhas de ar e flutuam para o topo. A espuma que os contém é recolhida, espremida da água e seca completamente. Como resultado, obtém-se um concentrado, do qual se isola o Cu bruto.

Como o cobre é extraído do minério: beneficiamento por torrefação

O método de flutuação é bastante utilizado na indústria. Mas às vezes a tecnologia de torrefação também é usada para enriquecer o minério de cobre. Esta técnica é mais frequentemente usada para minérios contendo uma grande quantidade de enxofre. Neste caso, o material é pré-aquecido a uma temperatura de 700-8000 °C. Como resultado, os sulfetos são oxidados com a diminuição do teor de enxofre na rocha.

Na próxima etapa, o minério assim preparado é fundido em fornos de cuba a uma temperatura de 14.500 °C. Por fim, ao usar essa tecnologia, é obtido um fosco - uma liga de cobre e ferro. Além disso, esta conexão é melhorada soprando em conversores. Como resultado, o óxido de ferro vai para a escória e o enxofre para o SO4.

Produzindo cobre puro: eletrólise

Ao usar os métodos de flotação e torrefação, obtém-se cobre blister. Na verdade, esse material contém cerca de 91% de Cu. Para obter cobre mais puro, o cobre bruto é refinado ainda mais.

Neste caso, placas de anodo grossas são primeiro fundidas de cobre primário. Próximo:

• pegue uma solução de sulfato de cobre no banho;
• pendurado no banheiroplacas de anodo;
• folhas finas de cobre puro são usadas como cátodos.

Durante a reação de eletrólise, o cobre é dissolvido nos ânodos e precipitado nos cátodos. Os íons de cobre se movem em direção ao cátodo, retiram elétrons dele e passam para os átomos de Cu+2+2e?>Cu.

As impurezas contidas no cobre blister podem se comportar de forma diferente quando refinadas. Zinco, cádmio e ferro se dissolvem no ânodo, mas não se depositam no cátodo. O fato é que na série de tensão eletroquímica eles estão à esquerda do cobre, ou seja, possuem mais potenciais negativos.

O sulfato de cobre é obtido pela oxidação lenta do minério de sulfeto com oxigênio para sulfato de cobre CuS + 2O₂ > CuSO_{4. O sal é posteriormente lixiviado com água.}

Método hidrometalúrgico

Neste caso, o ácido sulfúrico é usado para lixiviar e enriquecer o cobre. Como resultado da reação usando esta tecnologia, obtém-se uma solução saturada com Cu e outros metais. O cobre é então isolado dele. Usando esta técnica, além do cobre blister, outros metais, inclusive preciosos, podem ser obtidos. De qualquer forma, essa tecnologia é mais usada para extrair Cu de rochas que não são muito ricas nele (menos de 0,5%).

Cobre em casa

A separação deste metal dos minérios saturados com ele é, portanto, tecnologicamente relativamente simples. Alguns estão, portanto, interessados em como minerar cobre em casa. Obtenha este metal de minério, argila, etc. com suas próprias mãos, sema disponibilidade de equipamentos especiais, no entanto, será muito difícil.

Alguns, por exemplo, estão interessados em como extrair cobre do barro com as próprias mãos. De fato, na natureza existem depósitos desse material, que também é rico em Cu. No entanto, infelizmente, não existem tecnologias comprovadas conhecidas para obter cobre a partir de argila em casa.

Com suas próprias mãos, esse metal em casa pode ser isolado, talvez, apenas do sulfato de cobre. Para fazer isso, o último deve primeiro ser dissolvido em água. Em seguida, você só precisa colocar algum objeto de ferro na mistura resultante. Depois de algum tempo, este último - como resultado da reação de substituição - será coberto com uma camada de cobre, que pode ser simplesmente limpa.