Producción de cobre en Rusia: la introducción de altas tecnologías, el desarrollo de nuevos depósitos, una garantía de mantener una posición de liderazgo en el mundo. Cómo se hace, cómo funciona, cómo funciona
28 de octubre de 2015
La Ural Mining and Metallurgical Company (UMMC) es una de las mayores explotaciones metalúrgicas, que une a más de 40 empresas en diversas industrias. La base de la compañía es una cadena tecnológica cerrada de producción de cobre: \u200b\u200bdesde la extracción de materias primas hasta la producción de productos terminados a base de cobre y sus aleaciones. UMMC representa el 43.4% del cobre ruso (1.8% del volumen global). Además, la compañía tiene una posición sólida en los mercados de zinc, plomo y metales preciosos.
1.
La oficina central de UMMC está ubicada en la ciudad de Verkhnyaya Pyshma, no lejos de Ekaterimburgo.
2.
La planta de Uralelectromed también se encuentra aquí, desde donde comenzó la creación de la explotación.
La producción de cobre comienza con la extracción de materias primas. Esto lo realizan 9 empresas del complejo de recursos minerales de la compañía. Cada uno de los depósitos tiene sus propias características: en uno, el contenido de cobre en el mineral puede ser del 1,5% y, en el otro, de hasta el 2,5%.
3. Gaysky GOK (planta de minería y procesamiento)
La empresa más grande del complejo de materias primas. Ubicado en la ciudad de Gai, región de Orenburg. Más del 70% de las reservas de cobre de la región se concentran aquí.
4.
El mineral se extrae aquí tanto a cielo abierto como en una mina subterránea.
5. La profundidad máxima de los horizontes de menor producción será de 1310 metros.
Esta es una de las pocas empresas en Rusia que está extrayendo cobre a tan gran profundidad.
6. Encabezado de perforación complejo.
7. La empresa extrae anualmente alrededor de 8 millones de toneladas de mineral y produce 550 mil toneladas de concentrado de cobre (más de 90 mil toneladas de cobre).
8. Todos los minerales extraídos se procesan en la propia planta de procesamiento de la planta.
Para enriquecer el mineral, es necesario separar los minerales de la roca residual de los minerales valiosos, luego separar los minerales de cobre y zinc y, si es necesario, plomo, si su contenido en el mineral es lo suficientemente alto.
9.
En la planta de concentración, los concentrados se producen a partir del mineral extraído. El concentrado de cobre se envía a las fundiciones de cobre, en particular a la planta de cobre y azufre de Mednogorsk y la fundición de cobre Sredneuralsk en Revda, y el concentrado de zinc a la planta de zinc en Chelyabinsk y Electrozinc en Vladikavkaz.
10.
Mina de cobre y zinc del norte de JSC Svyatogor. Ubicado en el norte de la región de Sverdlovsk.
11.
Aquí se extrae mineral de cobre y zinc, que, después de ser procesado en un complejo de trituración y clasificación, se transporta a la planta de enriquecimiento de Svyatogora ubicada en la ciudad de Krasnouralsk.
12.
En marzo de 2014, se completó el desarrollo a cielo abierto del depósito Tarnierskoye.
Ahora la empresa está desarrollando el campo Shemurskoye y comienza el desarrollo del campo Novo-Shemurskoye.
13.
Debido a la inaccesibilidad de la mina, la minería se realiza de forma rotativa.
14. Uchalinsky GOK.
Ubicado en la República de Bashkortostán. La empresa es el mayor productor de concentrado de zinc en Rusia.
15. Rama de Sibay del Uchalinsky GOK.
La cantera de Sibai es la cantera más profunda de Rusia y la segunda más profunda del mundo. Su profundidad era de 504 metros y su diámetro era de más de dos kilómetros.
16.
Hoy en día la producción principal se realiza por el método de la mina.
17.
Por seguridad, la mina utiliza un control remoto LHD (LHD).
18.
Los concentrados de cobre y zinc producidos en el Uchalinsky GOK se suministran posteriormente a la fundición de cobre Sredneuralsky, Svyatogor, Electrozinc y la planta de zinc Chelyabinsk.
19. "Cobre bashkir".
La compañía desarrolla el depósito Yubileinoye y se especializa en la extracción y procesamiento de minerales que contienen cobre. El concentrado de cobre se envía a la fundición de cobre Sredneuralsk, concentrado de zinc, a la planta de zinc de Chelyabinsk.
20.
En la actualidad, la minería a cielo abierto del depósito Yubileinoye está a punto de finalizar, y en este sentido, la compañía está construyendo una mina subterránea.
21.
Los expertos estiman que las reservas de la mina subterránea son de aproximadamente 100 millones de toneladas, lo que proporcionará a la empresa trabajo durante más de 30 años.
22. Se instalaron equipos modernos de Japón, Australia, Sudáfrica, Italia, Finlandia y Alemania en la planta de enriquecimiento de Khaibulli.
El beneficio permite obtener concentrado de cobre con un contenido de cobre de hasta el 20%, que es casi 13 veces mayor que en el mineral. El grado de enriquecimiento de zinc es aún mayor: 35 o más veces, mientras que la fracción de masa de zinc en el concentrado de zinc alcanza 50-52%.
23. Buribaevsky GOK.
La planta se dedica a la extracción y procesamiento de mineral de cobre, que se envía a la planta de cobre y azufre de Mednogorsk. En julio de 2015, el eje Yuzhny, de 492 metros de profundidad, se lanzó en el GOK con la entrega del primer automóvil de masa rocosa. El primer mineral en el pozo se extraerá a mediados de 2016. La construcción de la nueva instalación aumentará la vida de diseño de la empresa hasta 2030.
24. "Safyanovskaya cobre".
La empresa está desarrollando el depósito de pirita de cobre Safyanovskoye, que se encuentra en la región de Sverdlovsk y ocupa alrededor del 3% de la extracción de minerales de cobre en toda Rusia.
25. Durante todo el período de operación del tajo abierto, se extrajeron 17,8 millones de toneladas de mineral y se realizaron más de 39,7 millones de m3 de operaciones de extracción.
Hoy su profundidad es de 185 metros (en el futuro aumentará a 265 metros).
26. Ahora que se está completando la extracción a cielo abierto del depósito Safyanovskoye, la empresa está cambiando a la extracción subterránea de mineral.
27.
En diciembre de 2014, se puso en servicio el primer complejo de puesta en marcha de la mina subterránea y se obtuvieron las primeras toneladas de mineral.
28.
Se supone que la extracción de mineral de los horizontes profundos del depósito de Safyanovskoye llevará al menos 25 años.
29.
El mineral extraído se envía para su posterior procesamiento en el concentrador Svyatogora, una empresa metalúrgica ubicada en la región de Sverdlovsk.
30. Planta de minería y procesamiento Urupskiy.
Lleva a cabo la extracción y concentración de mineral de cobre-pirita en las estribaciones del norte del Cáucaso.
31.
El mineral se extrae actualmente a una profundidad de 523 metros.
32.
El principal producto de la empresa es el concentrado de cobre; además del cobre, se extraen oro y plata.
33. Siberia-Polymetals.
La empresa está ubicada en la ciudad de Rubtsovsk, Territorio de Altai. Los principales productos son concentrados de cobre y zinc, que se suministran a la fundición de cobre Sredneuralsk y a la planta de zinc de Chelyabinsk.
34.
Sibir-Polymetals se estableció en 1998 con el objetivo de revivir la extracción de minerales polimetálicos en el territorio de Altai.
36.
La presencia de las fábricas de enriquecimiento de Rubtsovskaya y Zarechenskaya en la empresa permite tener un ciclo tecnológico completo para el procesamiento del mineral extraído.
Producción de blister de cobre.
El cobre en blíster se obtiene fundiendo concentrado de cobre y separando escorias. El contenido de metal en el blíster de cobre es 98-99%.
37. JSC "Svyatogor"
Una empresa con un ciclo tecnológico completo para la producción de blíster de cobre, ubicada en la región de Sverdlovsk. Los minerales de cobre y cobre-zinc de los depósitos del Grupo Norte se procesan en una planta de procesamiento que produce 3 tipos de concentrado: cobre, hierro y zinc. El concentrado de cobre se procesa en su propia producción metalúrgica, zinc, a la planta "Electrozinc" y la planta de zinc Chelyabinsk, y el concentrado de hierro se envía a las empresas de metalurgia ferrosa.
38.
El principal sitio de producción de "Svyatogor" es el taller metalúrgico. Desde aquí, el blíster de cobre se envía para su posterior procesamiento en Uralelectromed.
39. Planta de cobre y azufre de Mednogorsk.
La empresa formadora de la ciudad de Mednogorsk en la región de Orenburg, especializada en la producción de blíster de cobre.
40.
Las instalaciones de producción de MMSK incluyen un taller de fundición de cobre, una planta de briquetas, un taller de ácido sulfúrico, un taller de procesamiento de polvo y varias divisiones auxiliares.
42.
A lo largo de sus 75 años de historia, la empresa ha producido más de 1,5 millones de toneladas de blíster de cobre.
43. Planta de fundición de cobre Sredneuralsk (SUMZ)
La mayor empresa de producción de cobre en blíster de UMMC, ubicada en la ciudad de Revda (región de Sverdlovsk). Las capacidades de la planta están diseñadas para producir alrededor de 150 mil toneladas de blíster de cobre, que luego se envía para su posterior procesamiento en Uralelectromed.
44.
La planta fue fundada el 25 de junio de 1940. Hasta la fecha, SUMZ ha fundido más de 6 millones de toneladas de blíster de cobre.
45.
Después de la finalización de una reconstrucción a gran escala, el grado de utilización de los gases residuales, incluidos los gases convertidores, alcanzó el 99,7%. Los consumidores de productos SUMZ son las mayores empresas metalúrgicas, químicas, mineras y de procesamiento en Rusia, cerca y lejos en el extranjero.
46. "Electrozinc".
Una de las empresas más antiguas de Osetia del Norte, ubicada en la ciudad de Vladikavkaz.
47.
La planta fue fundada el 4 de noviembre de 1904, cuando se produjo el primer zinc metálico ruso en la planta.
48.
Los principales productos de la empresa son el zinc refinado (con un contenido del 99,9%), así como el plomo, que se obtiene de los residuos de fundición de cobre.
El cobre blíster siempre se refina para eliminar impurezas, así como para extraer oro, plata, etc. La refinación se lleva a cabo mediante fuego y refinación electrolítica.
49. "Uralelectromed".
La oficina central de UMMC, ubicada en la ciudad de Verkhnyaya Pyshma, región de Sverdlovsk.
50.
La empresa produce anualmente más de 380 mil toneladas de cobre refinado, ¡la mayor cantidad en Rusia!
52. La empresa suministra sus productos a socios de 15 países de Europa, América del Norte y del Sur, el sudeste asiático.
53.
Además del cobre, la compañía produce oro y plata. Uralelectromed se convirtió en la primera empresa de "cobre" del mundo incluida en la lista de productores mundiales reconocidos de metales preciosos Good Delivery de la Asociación de Londres del Mercado de Metales Preciosos.
54.
El oro se produce utilizando tecnología hidroquímica al disolver productos de oro en agua regia (una mezcla de ácido clorhídrico y nítrico) y la precipitación posterior de las soluciones. Cuando el sedimento resultante se vuelve a fundir, se obtienen lingotes de oro.
55. Rama "Producción de polimetales" OJSC "Uralelectromed".
Ubicado en la ciudad de Kirovgrad, región de Sverdlovsk. La compañía se especializa en la producción de blíster de cobre y óxido de zinc.
56.
Los principales consumidores son Uralelectromed OJSC (blíster de cobre) y Electrozinc OJSC (óxido de zinc).
Metalurgia.
UMMC-OCM fue creado para administrar empresas de procesamiento de metales no ferrosos. Sus productos se utilizan en automoción, ingeniería mecánica e ingeniería eléctrica.
57.
Planta de procesamiento de metales no ferrosos (OCM) de Kirov.
58.
La producción se organiza según el principio de un ciclo metalúrgico cerrado desde la fundición hasta la producción de productos planos y redondos. La empresa exporta productos laminados a los EE. UU., Europa occidental, el sudeste asiático y los países vecinos.
59.
Las monedas olímpicas de Sochi y las rupias indias se hicieron con la cinta acuñada de la planta de Kirovsky OCM. El grosor de la lámina más delgada producida en la planta es de 25 micras. Que es tres veces más delgado que un cabello humano.
60. Planta de Kolchuginsky OCM.
Ubicada en la región de Vladimir, produce más de 20 mil tamaños estándar de productos en forma de tubos, varillas y perfiles de 72 calidades de aleaciones.
61.
En cuanto a la variedad de productos terminados, la compañía es el único fabricante universal de productos laminados en la CEI.
62.
La planta de Kolchuginsky también fabrica los famosos portavasos que cada uno de nosotros conoció en trenes de larga distancia.
63. Planta de tubos de cobre.
Ubicado cerca de la ciudad de Maidanpek, República de Serbia. Se especializa en la producción de tuberías de cobre para sistemas de suministro de agua, calefacción, refrigeración y aire acondicionado.
64.
La planta exporta más del 80% de sus productos. Las tuberías de cobre se presentan en los mercados de Gran Bretaña, Alemania, Italia, Francia, Canadá, Holanda, Rumania, Bulgaria, Grecia, Ucrania, Israel y los países de la ex Yugoslavia.
65. "Radiador de Orenburg".
La planta está legítimamente clasificada entre los líderes entre las empresas que producen productos para ingeniería mecánica. Entre los consumidores del "Radiador de Orenburg" hay más de 20 plantas en Rusia, así como empresas extranjeras de los Estados Unidos, Kazajstán y Bielorrusia.
Muchas gracias al departamento de relaciones públicas de UMMC, a saber,
¡Belimov, Viktor Nikolaevich, Melchakov Oleg Andreevich y Voloshina Ekaterina Sergeevna por la excelente organización de la fotografía!
Tomado de gelio en UMMC - el mayor productor de cobre en Rusia
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características generales de la industria
Base de materia prima
fue descubierto en tiempos prehistóricos y fue uno de los primeros metales que los humanos comenzaron a usar con fines prácticos en lugar de piedra. El nombre en latín "Cuprum" proviene del nombre de la isla de Chipre, donde ya en el siglo III. ANTES DE CRISTO. El cobre fue extraído y fundido. En el territorio de Rusia, se encontraron minas, que tienen varios miles de años. En el siglo XVIII, se fundaron muchas fundiciones de cobre en las regiones de los Urales y Altai. A finales del siglo XIX, la metalurgia comenzó a desarrollarse en las regiones del extremo norte.
producción de cobre
exportación de cobre
consumo de cobre
principales productores de cobre1.1 Producción de cobre
2. Desarrollo de un proceso tecnológico para obtener una fundición por fundición en moldes de fundición únicos.
2.1 Para una parte, es necesario obtener un blanco fundido en un molde de arcilla arenosa de una sola vez
2.2 Desarrollo de un dibujo de instrucciones modelo de fundición.
2.3 Desarrollando el dibujo del modelo, barra y caja central
3. Desarrollar un proceso tecnológico para obtener una forja.
3.1 Datos iniciales
3.2 Determinación de derechos de emisión y desarrollo de un dibujo de forja
3.3 Determinación de la masa, dimensiones y tipo de la pieza de trabajo original.
3.4 Determinación de indicadores técnicos y económicos de la forja desarrollada.
3.5 Determine la temperatura de la forja y el tipo de dispositivo de calentamiento.
3.6. Selección de equipos para forjar moldes
3.7. Desarrollo de un esquema tecnológico para formar una forja.
3.8. Dispositivo de horno de cámara
3.9. Operaciones básicas de forja y herramientas utilizadas
3.10. equipos para forja
4. Datos iniciales
4.1 Métodos tecnológicos de tratamiento de superficies 1, 2, 3, equipo utilizado, herramientas de corte y accesorios para fijar la pieza de trabajo.
4.2 Esquema de tratamiento de superficie 1
4.3 Cálculo de las condiciones de corte para el tratamiento de superficies 2
4.4 Croquis de la herramienta de corte utilizada en el tratamiento de superficies.
1. Producción metalúrgica.
1.1 Producción de cobre
El cobre en la clasificación industrial de los metales junto con el plomo, el zinc y el estaño forma un grupo de metales pesados \u200b\u200bno ferrosos básicos. Bismuto, antimonio, mercurio, cadmio, cobalto y arsénico también pertenecen al mismo grupo llamado menor (pequeño).
La historia del desarrollo de la metalurgia del cobre. . El cobre es uno de los ocho metales (Cu, Au, Ag, Sn, Pb, Hg, Fe y Sb) conocidos desde la antigüedad. El uso del cobre fue facilitado por el hecho de que el cobre se produce en estado libre en forma de pepitas. La masa de la pepita de cobre más grande conocida era de aproximadamente 800 toneladas. Dado que los compuestos de oxígeno del cobre se reducen fácilmente, y el cobre metálico tiene un punto de fusión relativamente bajo (1083 ° C), los antiguos artesanos aprendieron a oler el cobre. Lo más probable es que esto ocurriera durante la extracción de cobre nativo en las minas.
También aprendieron a oler el cobre de minerales oxidados ricos seleccionados a mano. Al principio, la fundición se realizaba cargando trozos de mineral en las brasas. Luego comenzaron a hacer montones, apilando leña y mineral en capas. Más tarde, el elefante comenzó a colocar leña y minerales en los pozos, suministrando aire para quemar combustible a través de tuberías de madera colocadas a los lados del pozo. El lingote (kritu) de cobre obtenido en el pozo se sacó y se forjó al final de la fundición.
A medida que crecía la demanda de metal, se hizo necesario aumentar la fundición de cobre al aumentar la productividad de las fundiciones. Para hacer esto, comenzaron a aumentar el volumen de los pozos, extendiendo sus costados de piedra y luego de ladrillos refractarios. La altura de las paredes se incrementó gradualmente, lo que llevó a la aparición de los primeros hornos metalúrgicos con un espacio de trabajo vertical. Tales hornos fueron el prototipo de hornos de eje; fueron llamados altos hornos. Los altos hornos, en contraste con los pozos, liberaron cobre y la escoria resultante en forma líquida.
El papel del cobre en la formación de la sociedad humana y el desarrollo de su cultura material es excepcionalmente grande, no es por nada que épocas históricas enteras en el desarrollo de la humanidad se llamaron "edad del cobre" y "edad del bronce".
Se encontraron objetos de cobre y bronce durante las excavaciones arqueológicas en Egipto, Asia Menor, Palestina, Mesopotamia y Europa Central.
El comienzo de la producción de cobre en el territorio de nuestro país también se remonta a la antigüedad. Los escitas eran metalúrgicos expertos. La producción de cobre se desarrolló en el estado de Urartu en el territorio de la Armenia moderna. Suministró cobre a Asiria, Babilonia y Persia antigua.
La producción artesanal de cobre fue generalizada en Kievan Rus y Veliky Novgorod (a lo largo del río Tsilma).
La primera planta de fundición de cobre en el territorio del principesco Rus fue construida en 1640 por el administrador Streshnev en el monasterio Pyskorsky cerca de la ciudad de Solikamsk. También se menciona la construcción en 1669 de una fábrica de cobre en la provincia de Olonets.
La industria del cobre de Rusia se desarrolló en gran medida a principios del siglo XVIII. Por iniciativa de Pedro el Grande, quien de todas las formas posibles alentó el desarrollo de la minería, en ese momento se construyeron 29 fundiciones de cobre en los Urales. A los empresarios privados (Demidovs, Stroganovs) se les dio dinero para la construcción de empresas mineras, se les asignaron grandes extensiones de tierra. Junto con las fábricas privadas, también se construyeron fábricas de propiedad estatal. Muchos de ellos en ese momento tenían tecnología avanzada, en particular, utilizaban ampliamente un sistema de impulsión de agua. Rusia ocupada en el siglo XVIII. primer lugar en el mundo para la producción de cobre. El cobre suministrado a muchos países era de alta calidad.
En el siglo XIX. y principios del siglo XX. Rusia perdió gradualmente su posición de liderazgo en la producción de cobre. Muchas minas y empresas fueron otorgadas en concesiones a empresas extranjeras. Incluso las escasas necesidades de cobre de la Rusia zarista atrasada se cubrieron en aproximadamente un 70%. Durante la Primera Guerra Mundial y luego la Guerra Civil, la industria del cobre cayó en completo declive. Las minas fueron inundadas, las fábricas detenidas y parcialmente destruidas.
La industria del cobre se ha desarrollado rápidamente en los últimos años en varios países capitalistas y en desarrollo. La extracción y procesamiento de minerales de cobre se lleva a cabo en prácticamente todos los continentes del mundo.
Después del final de la Segunda Guerra Mundial, la industria del cobre de Japón y el FRG comenzaron a desarrollarse muy rápidamente, a pesar de que estos países prácticamente no tienen sus propias reservas de materias primas. Japón, que produjo solo 80 mil toneladas de cobre antes de la guerra, aumentó la producción de cobre refinado a más de 1 millón de toneladas y ocupó el segundo lugar en el mundo capitalista. La necesidad de aumentar su propia producción de cobre en este país está dictada por las tareas generales del desarrollo industrial y es una confirmación vívida del papel del cobre en el progreso tecnológico moderno.
Propiedades fisicoquímicas del cobre y áreas de su aplicación. En la tabla periódica de elementos D.I. El cobre de Mendeleev se encuentra en el grupo I. Como elemento del grupo I, el cobre es predominantemente monovalente a altas temperaturas, pero su naturaleza más extendida y más estable a bajas temperaturas es el estado bivalente.
A continuación se detallan las propiedades físicas y químicas más importantes del cobre:
Número de serie 29
Masa atómica 63.546
Configuración electrónica de carcasa 3d№є4s№
Potencial de ionización, eV:
Primero 7.72
Segundo 20.29
Tercero 36.83
Radio iónico, m 10ˉ№є 0.80
Punto de fusión, єC 1083
Punto de ebullición, єC 2310
Densidad, kg / mі:
A 20 єC 8940
Líquido 7960
Calor de fusión latente, kJ / kg 213.7
Presión de vapor, Pa (1080єC) 0.113
Calor específico a 20 єC, kJ / (kg deg) 0.3808
Conductividad térmica a 20 єC, J / (cm s deg) 3.846
Resistencia eléctrica específica a 18 єC,
Ohmios · m · 10ˉ№є 1.78
Potencial normal, V +0.34
Equivalente electroquímico, g / (Ah) 1.186
El cobre es un metal rojo suave, dúctil y maleable que se enrolla fácilmente en láminas delgadas. En términos de conductividad eléctrica, solo es superada por la plata.
Químicamente, el cobre es un metal de baja actividad, aunque se combina directamente con oxígeno, azufre, halógenos y algunos otros elementos.
A temperaturas normales, el aire seco y la humedad por separado no afectan el cobre, pero en el aire húmedo que contiene CO 2, el cobre está cubierto con una película protectora verde de carbonato básico, que es una sustancia venenosa.
En la serie de voltajes, el cobre se encuentra a la derecha del hidrógeno; su potencial normal es de +0.34 V. Por lo tanto, en soluciones de ácidos como el clorhídrico y el sulfúrico, el cobre no se disuelve en ausencia de un oxidante. Sin embargo, en presencia de un agente oxidante y en ácidos que son agentes oxidantes simultáneamente (por ejemplo, ácido sulfúrico concentrado nítrico o caliente), el cobre se disuelve fácilmente.
En presencia de oxígeno y cuando se calienta, el cobre se disuelve bien en amoníaco, formando compuestos complejos estables.
Cu (NH 3) C0 3 y Cu 2 (MH 3) 4 CO3.
A temperaturas al rojo vivo, el cobre se oxida para formar óxido de CuO, que a 1000-1100 ° C se disocia completamente según la reacción: 4CuO \u003d 2Cu2O + O 2.
Ambos óxidos de cobre se reducen fácilmente a una temperatura de aproximadamente 450 ° C y una baja concentración del agente reductor.
Con azufre, el cobre puede formar dos sulfuros: cobre sulfuroso (CuS) y semi-azufrado (Cu 2 S). El cobre sulfuroso es estable solo a temperaturas inferiores a 507 ° C. A temperaturas más altas, se descompone en cobre semisulfuroso y azufre elemental:
4CuS \u003d Cu2S + S 2.
Por lo tanto, a temperaturas de procesos pirometalúrgicos a partir de óxidos y sulfuros, solo puede existir Cu 2 O y Cu 2 S, en los que el cobre es monovalente.
El cobre y su sulfuro son buenos recolectores (solventes) de oro y plata, lo que hace posible una alta recuperación asociada de metales preciosos en la producción de cobre.
Además de los metales preciosos, el cobre es capaz de alear con muchos otros metales, formando numerosas aleaciones.
A continuación se muestra la composición aproximada de algunas aleaciones a base de cobre,% *: bronce (común) - 90 Cu, 10 Sn; latón (común) - 70 Cu, 30 Zn; cuproníquel - 68 Cu, 30 Ni, IMn, IFe; plata de níquel - 65 Cu, 20 Zn, 15 Ni; constantan - 59 Cu, 40 Ni, IMn. Para la fabricación de joyas que contengan aleación de oro adecuada,%: 85 Cu, 12 Zn, 2 Sn.
Las propiedades características antes mencionadas del cobre conducen a numerosas áreas de su aplicación. Los principales consumidores de cobre y sus compuestos son:
1) ingeniería eléctrica y electrónica (alambres, cables, bobinados de motores eléctricos, barras colectoras, partes de dispositivos electrónicos, circuitos impresos, etc.);
2) ingeniería mecánica (intercambiadores de calor, plantas de desalinización, etc.);
El cobre ocupa una de las posiciones clave en la industria mundial. Debido a su alta conductividad térmica y eléctrica, es ampliamente utilizado en ingeniería eléctrica, y su alta resistencia mecánica y su idoneidad para el mecanizado lo hacen indispensable en la producción de tuberías para sistemas internos.
La minería del cobre en Rusia está produciendo resultados muy fructíferos. Y el hecho de que la base de materia prima rusa es 40% de depósitos de sulfuro de cobre-níquel y 19% de pirita, le da a Rusia una ventaja considerable sobre otros países.
La importancia del cobre en el mundo.
Características del cobre.
El cobre fue uno de los primeros metales que la civilización humana aprendió y comenzó a usar. El hombre inventó su producción antes que el hierro.
El cobre es el segundo metal no ferroso más consumido en la economía mundial después del aluminio.
Este metal recibió su nombre del nombre de la isla de Chipre.
¿En qué consiste? Su estructura contiene muchos cristales: níquel, zinc, molibdeno, oro, calcio, plata, plomo, hierro, cobalto y muchos otros.
Y su alta conductividad eléctrica lo convirtió en un material eléctrico especialmente valioso, a partir del cual se hacen los devanados de transformadores y generadores, cables de líneas eléctricas y cableado interno.
Referencia. Anteriormente, hasta la mitad de todo el cobre producido en el mundo se gastaba en el cable eléctrico, hoy el aluminio más asequible sirve para estos fines. Y el cobre mismo se está convirtiendo en el metal no ferroso más escaso.
Las aleaciones de cobre también se usan ampliamente: con zinc (latón), estaño o aluminio (bronce), etc.
Minería
Los minerales de cobre se extraen en 50 países.
Las principales instalaciones de producción de las empresas mineras de cobre se concentran en América del Sur. Es aquí donde se extrae el 41,2% del mineral de cobre del mundo, el 19,8% corresponde a la participación de los países asiáticos.
La situación en la producción de cobre refinado se ve diferente:
| Mina de cobre | Cobre refinado |
|
|---|---|---|
| Norteamérica | ||
| Sudamerica | ||
Fuente: sitio web people.conomy.ru
La producción de cobre refinado en 2015 se concentra en la región asiática (51,2%). La participación de América del Sur, líder en la extracción de mineral de cobre, representa el 14,9%. Aquí es inferior incluso a Europa.
Casi el 80% de todo el cobre se produjo a partir de materias primas vírgenes, el 20% restante se produjo a partir de chatarra de cobre. La producción mundial de cobre se mantiene altamente consolidada: un tercio de la misma (34.8%) en 2015 fue representada por los cinco productores más grandes, que incluyen:
- Codelco (Chile).
- Freeport-McMoRan (Estados Unidos).
- Glencore (Suiza).
- BHP Billiton (Australia).
- Cobre del Sur (México).
Para referencia. Wood Mackenzie (Brook Hunt) en 2014 publicó un pronóstico de producción de cobre en el mundo para el período hasta 2025.
Wood Mackenzie es un grupo mundial de investigación en energía, productos químicos, energías renovables, metales y minería con una reputación internacional por proporcionar datos completos, análisis por escrito y asesoramiento. En 2015, la compañía fue adquirida por la compañía analítica estadounidense y la compañía analítica Verisk Analytics (en.wikipedia.org).
| Mil toneladas | Mil toneladas |
||
|---|---|---|---|
Fuente: Wood Mackenzie (Brook Hunt)
Según la compañía, la producción mundial en 2016 fue de 19,9 millones de toneladas, y su producción alcanzó los 22,5 millones.
Cepo
Según datos de 2014, los territorios de las Américas poseían casi el 60% de todas las reservas mundiales, más de la mitad de las cuales se registraron en Chile. Y a escala mundial, este país representa el 34% de los depósitos de este metal no ferroso.
Higo. 2. Depósitos de cobre en el mundo 2014
Fuente: sitio mining-prom.ru
La Federación Rusa representó el 5% de las reservas de cobre probadas del mundo (después de Chile, Estados Unidos, Perú y Australia, este es el quinto lugar).
Los geólogos estiman que alrededor de 5 mil millones de toneladas de reservas de mineral de cobre se encuentran en el fondo de los océanos.
Industria del cobre en Rusia
En los Urales y Siberia occidental, no, no, sí, y se encuentran las minas más antiguas de la Edad de Piedra. Nuestros antepasados \u200b\u200btrabajaron en ellos, extrayendo minerales de cobre para los invasores, entre otros minerales.
Aunque, según fuentes oficiales, los metales no ferrosos prácticamente no se extrajeron en Rusia hasta el siglo XVIII.
Metalurgia no ferrosa del imperio ruso
La experiencia de las primeras fundiciones soberanas de cobre, que aparecieron en el período 1638-1640, cuando se descubrieron depósitos de cobre en el río. Kalkarke no tuvo éxito. No había suficiente mineral para soportar la carga. Menos de diez años después, la producción tuvo que ser detenida y las fábricas cerraron.
Las reformas de Peter dieron un nuevo impulso a la formación de la industria minera: transfirió la exploración y el procesamiento de minerales de metales no ferrosos a manos privadas. El Berg Collegium, creado por el emperador, sirvió como una especie de Ministerio de Geología (si sacamos analogías), decidiendo quién debería tener la autoridad para buscar y desarrollar minerales, y quién no.
Además, no había necesidad de hablar de "depósitos ricos". Había pequeñas fuentes en la provincia de Olonets y Pechora, pero claramente no eran suficientes para las necesidades del mercado interno. Por lo tanto, Europa fue el principal proveedor de metales no ferrosos para el Imperio ruso. Y la posición militar-estratégica de Rusia requería la mayor cantidad de hierro y cobre posible. Fueron llamados los metales de la guerra. Se suponía que los desarrollos en los Urales corregirían la situación.
En 1750, 72 fundiciones de "hierro" y 29 de cobre en Rusia produjeron productos terminados. Pero en los años 90, dos empresas de los distritos de Bogoslovsky y Votsky representaban toda la producción de los Urales.
“En la vertiente occidental de los Urales, que una vez estuvo cubierta por una serie completa de fundiciones de cobre, solo una planta de Yugovsky continúa operando con una capacidad de solo 40 toneladas de cobre. A lo largo de toda la ladera oriental de los Urales, desde el norte desde Bogoslovskie Zavody hasta la Planta Preobrazhensky en el sur de los Urales, alguna vez existieron fundiciones y minas de cobre, muchas de las cuales no se han desarrollado durante varias décadas "(LB Kafengauz" Evolución de la producción industrial en Rusia ").
Higo. 3. Vista de la fundición de cobre Miass en los Urales. 1773 año
Fuente: sitio web infourok.ru
Y solo a fines de los años 90 se describe un cambio en el desarrollo del negocio del cobre, un cambio que se convirtió en un repunte solo a principios del siglo XX, que convirtió a la industria del cobre en una de las industrias en rápido desarrollo. Desde 1906, comenzó un crecimiento verdaderamente fantástico en la producción de cobre, y en 7 años creció 3.6 veces.
E incluso el declive, cuando el país atravesaba tiempos difíciles, revoluciones y guerras, y duró no menos de 15 años, no impidió que la Rusia soviética lograra un éxito considerable en la industria del cobre.
Hoy es la industria del cobre de la Federación Rusa.
Durante muchos años, Rusia se ha mantenido como un importante proveedor de cobre y productos de cobre para el mercado mundial. En 2016, se produjeron 860,1 mil toneladas de cobre refinado aquí. La producción de cobre ascendió a 844,7 mil toneladas.
Higo. 4. Minería de cobre a cielo abierto en Gaiskiy GOK UMMC
Fuente: sitio web
Centros de producción de cobre
La ubicación de las empresas en la industria está influenciada por ciertos factores:
- materias primas;
- energía y combustible;
- consumidores
Higo. 5. Distribución de reservas y recursos de cobre en Rusia.
Fuente: sitio met-all.org
Las instalaciones mineras generalmente están ubicadas cerca de las minas en las áreas mineras de cobre. El factor de materia prima resulta ser la clave.
| Lugar de nacimiento | ||
|---|---|---|
| Región de Krasnoyarsk | Oktyabrskoe | Sulfuro cobre-níquel |
| Talnakh |
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| Norilsk 1 |
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| Región de Murmansk | Zhdanovskoe | Sulfuro cobre-níquel |
| Región de Orenburg | Pirita de cobre |
|
| Baskortostán | Aniversario | Pirita de cobre |
| Podolsk |
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| Región transbaikal | Udokan | Areniscas cuprosas |
| Bystrinskoe | Scarn cobre-magnetita |
|
| Okrug autónomo de Chukotka | Jerbo | Cobre pórfido |
| Región de Cheliábinsk | Mikheevskoe | Cobre pórfido |
| Tominskoe |
||
| Región de Sverdlovsk | Volkovskoe | Vanadio-hierro-cobre |
Cobre- uno de los metales más importantes, pertenece al primer grupo del sistema periódico; número de serie 29; masa atómica - 63.546; densidad - 8.92 g / cm 3. punto de fusión - 1083 ° С; punto de ebullición - 2595 ° C. En términos de conductividad eléctrica, es algo inferior solo a la plata y es el principal material conductor en ingeniería eléctrica y de radio, ya que consume 40 ... 50% de todo el cobre. Aleaciones de cobre: \u200b\u200bel latón y el bronce se utilizan en casi todas las áreas de la ingeniería mecánica. El cobre como elemento de aleación está incluido en muchos aluminio y otras aleaciones.
La producción mundial de cobre en los países capitalistas es de aproximadamente 6 a 7 millones de toneladas, incluidos aproximadamente 2 millones de toneladas de cobre secundario. En la URSS, la fundición de cobre por cada cinco años aumentó en un 30 ... 40%.
Minerales de cobre. El cobre se encuentra en la naturaleza principalmente en forma de compuestos de azufre CuS (covelita), Cu 2 S (calcocita) en la composición de minerales de sulfuro (85 ... 95% de las reservas), con menos frecuencia en forma de compuestos de óxido de Cu 2 O (cuprita), compuestos de dióxido de carbono CuCO 3 · Сu (ОН) 2 - malaquita 2СuСО 3 · Сu (ОН) 2 - azurita y cobre metálico nativo (muy raro). Los compuestos de óxido y carbono son difíciles de enriquecer y se procesan por un método hidrometalúrgico.
Los minerales de sulfuro son de la mayor importancia industrial en la URSS, de la cual se obtiene aproximadamente el 80% de todo el cobre. Los minerales de sulfuro más comunes son pirita de cobre, brillo de cobre, etc.
Todos los minerales de cobre son pobres y generalmente contienen 1 ... 2%, a veces menos del 1% de cobre. La roca residual, por regla general, consiste en arenisca, arcilla, piedra caliza, sulfuros de hierro, etc. Muchos minerales son complejos, polimetálicos y contienen, además de cobre, níquel, zinc, plomo y otros elementos valiosos en forma de óxidos y compuestos.
Alrededor del 90% del cobre primario se obtiene por métodos pirometalúrgicos; alrededor del 10% por método hidrometalúrgico.
Método hidrometalúrgico consiste en extraer cobre lixiviándolo (por ejemplo, con soluciones débiles de ácido sulfúrico) y luego separando el cobre metálico de la solución. Este método, utilizado para el procesamiento de minerales oxidados pobres, no es ampliamente utilizado en nuestra industria.
Método pirometalúrgico consiste en obtener cobre fundiéndolo a partir de minerales de cobre. Incluye el enriquecimiento del mineral, su tostado, fundición en un producto intermedio: mate, fundición de cobre negro mate, su refinación, es decir, purificación de impurezas (Figura 2.1).
Higo. 2.1. Esquema simplificado de producción de cobre pirometalúrgico.
El método más utilizado para enriquecer minerales de cobre es el método de flotación. La flotación se basa en diferentes humectaciones de partículas que contienen metales y partículas de roca residual por el agua (Fig. 2.2).
Higo. 2.2. Esquema de flotación:
a - diagrama esquemático de una máquina de flotación mecánica (opcional);
b - esquema de partículas flotantes; 1 - agitador con cuchillas; 2 - partición;
3 es un diagrama de espuma mineralizada; 4 orificios para quitar las colas
(roca de desecho); I - zona de mezcla y aireación.
Beneficio de minerales de cobre.... Los minerales de cobre magros se benefician para obtener un concentrado que contiene 10 ... 35% de cobre. Al enriquecer minerales complejos, es posible extraer otros elementos valiosos de ellos.
En el baño de la máquina de flotación, se alimenta la pulpa: una suspensión de agua, mineral finamente molido (0.05 ... 0.5 mm) y reactivos especiales que forman películas en la superficie de partículas que contienen metales que no se humedecen con agua. La agitación vigorosa y la aireación crean burbujas de aire alrededor de estas partículas. Flotan, extrayendo partículas que contienen metal con ellos, y forman una capa de espuma en la superficie del baño. Las partículas de roca residual, humedecidas con agua, no flotan y se depositan en el fondo del baño.
Las partículas de mineral se filtran de la espuma, se secan y se obtiene un concentrado de mineral que contiene 10 ... 35% de cobre. Cuando se procesan minerales complejos, se usa la flotación selectiva, separando secuencialmente las partículas que contienen metales de varios metales. Para esto, se seleccionan los reactivos de flotación apropiados.
Ardiente. Los concentrados de mineral, suficientemente ricos en cobre, se funden en "crudo" mate - sin cocción preliminar, lo que reduce las pérdidas de cobre (en la escoria - durante la fundición, arrastre - con polvo durante la cocción); La principal desventaja: al fundir concentrados crudos, no se utiliza dióxido de azufre SO 2, que contamina la atmósfera. Disparar concentrados más pobres elimina el exceso de azufre en forma de SO 2, que se utiliza para producir ácido sulfúrico. Al fundir, se obtiene un mate rico en cobre, la productividad de los hornos de fundición aumenta en 1,5 ... 2 veces.
La cocción se lleva a cabo en hornos cilíndricos verticales de varios hogares (diámetro 6.5 ... 7.5 m, altura 9 ... 11 m), en los que los materiales triturados se mueven gradualmente por golpes mecánicos desde el primer hogar superior al segundo, ubicado debajo, luego al tercero, etc. La temperatura requerida (850 ° С) es proporcionada por la combustión de azufre (CuS, Cu 2 S, etc.). El dióxido de azufre resultante SO 2 se envía a la producción de ácido sulfúrico.
La productividad de los hornos es baja: hasta 300 toneladas de carga por día, el arrastre irrecuperable de cobre con polvo es de aproximadamente 0.5%.
Un nuevo método progresivo es la cocción de lecho fluidizado (Fig. 2.3).
La esencia de este método es que las partículas de sulfuro finamente molidas se oxidan a 600 ... 700 ° C con oxígeno del aire que ingresa a través de los agujeros en el hogar del horno. Bajo la presión del aire, las partículas del material cocido están en suspensión, haciendo un movimiento continuo y formando una capa "hirviendo" ("fluidizada"). El material cocido se "vierte" sobre el umbral del horno. Los gases sulfurosos residuales se limpian del polvo y se envían a la producción de ácido sulfúrico. Con tal disparo, la intensidad de oxidación aumenta bruscamente; La productividad es varias veces mayor que en hornos de hogar múltiple.
Derretimiento mate... La fusión mate concentrada se realiza con mayor frecuencia en hornos de combustión que funcionan con combustibles pulverizados, líquidos o gaseosos. Tales hornos tienen una longitud de hasta 40 m, un ancho de hasta 10 m, un área de fondo de hasta 250 m 2 y pueden contener 100 toneladas o más de materiales fundidos. En el espacio de trabajo de los hornos, se desarrolla una temperatura de 1500… 1600 ° C.
Durante la fusión, el mate fundido se acumula gradualmente en el fondo del horno, una aleación que consiste principalmente en sulfuro de cobre Cu 2 S y sulfuro de hierro FeS. Por lo general, contiene 20 ... 60% Cu, 10 ... 60% Fe y 20 ... 25% S. En estado fundido (t PL -950 ... 1050 ° C), el mate se procesa en blíster de cobre.
La fundición de concentrados también se realiza en hornos eléctricos, en hornos de eje y de otras formas. La fundición técnicamente perfecta en hornos eléctricos (la corriente pasa entre los electrodos en la capa de escoria) ha tenido una aplicación limitada debido al alto consumo de electricidad. Los minerales de cobre con alto contenido de cobre y azufre a menudo se funden en hornos verticales con chorro de aire. La carga consiste en mineral (o briquetas), coque y otros materiales. El pobre mate fundido con 8 ... 15% Cu se enriquece volviendo a fundir a 25 ... 4% Cu, eliminando el exceso de hierro. Esta fundición es económicamente rentable, ya que hasta el 90% del azufre elemental del mineral se captura de los gases del horno.
Blíster de cobre fundido soplando el mate fundido con aire en convertidores cilíndricos horizontales (Fig. 2.4) con el revestimiento principal (magnesita) con una masa fundida de hasta 100 toneladas. El convertidor se monta en rodillos de soporte y se puede girar a la posición requerida. La explosión de aire se alimenta a través de 40-50 lanzas ubicadas a lo largo del convertidor.
El mate fundido se vierte a través del cuello del convertidor. En este caso, el convertidor se gira para que las toberas de aire no se inunden. La arena se carga en la superficie mate a través de una garganta o un dispositivo neumático especial, un fundente para escoriar óxidos de hierro formados durante el soplado. Luego, se activa el chorro de aire y el convertidor se coloca en la posición de funcionamiento cuando las toberas están por debajo del nivel de la masa fundida. La densidad del mate (5 g / cm 3) es significativamente menor que la gravedad específica del cobre (8.9 g / cm 3). Por lo tanto, durante el proceso de fundición, el mate se rellena varias veces: hasta que se utilice toda la capacidad del convertidor, diseñado para la fundición del cobre. El soplado de aire dura hasta 30 horas. El proceso de fundición de cobre blister a partir de mate se divide en dos períodos.
En el primer período, el FeS es oxidado por la explosión de oxígeno por aire según la reacción
2FeS + ЗО 2 \u003d 2FeO + 2SO 2 + Q.
El óxido de hierro resultante FeO se escoria con flujo de sílice SiO2:
2FeO + SiO 2 \u003d SiO 2 ∙ 2FeO + Q.
Si es necesario, la escoria ferruginosa formada se drena a través de la garganta (girando el convertidor), se agregan nuevas porciones de mate, se carga el fundente y se continúa el soplado. Al final del primer período, el hierro se elimina casi por completo. El mate consiste principalmente en Cu 2 S y contiene hasta 80% de cobre.
La escoria contiene hasta un 3% de Cu y se usa para la fusión mate.
En el segundo período, se crean condiciones favorables para el curso de las reacciones.
2Cu2S + 3O2 \u003d 2Cu2O + 2SO2 + Q;
Cu 2 S + 2 Cu 2 O \u003d 6 Cu + SO 2 - Q,
conduciendo a la recuperación de cobre.
Como resultado de la fusión en un convertidor, se obtiene el blíster de cobre. Contiene 1,5 ... 2% de impurezas (hierro, níquel, plomo, etc.) y no puede usarse para necesidades técnicas. El cobre fundido se descarga desde el convertidor a través de la garganta, se vierte en máquinas de fundición en lingotes (bayonetas) o placas y se envía para su refinación.
La refinación del cobre, su purificación de impurezas, se lleva a cabo mediante fuego y métodos electrolíticos.
La refinación del fuego se lleva a cabo en hornos de llama con una capacidad de hasta 400 toneladas. Su esencia radica en el hecho de que el zinc, el estaño y otras impurezas se oxidan más fácilmente que el cobre en sí, y se pueden eliminar en forma de óxidos. El proceso de refinación consta de dos períodos: oxidación y reducción.
EN oxidativo Durante el período, las impurezas ya se oxidan parcialmente cuando se derrite el cobre. Después de la fusión completa, para acelerar la oxidación, el cobre se sopla con aire, suministrándolo a través de tubos de acero sumergidos en metal líquido. Los óxidos de algunas impurezas (SbO 2, PbO, ZnO, etc.) se subliman y eliminan fácilmente con los gases del horno. Otra parte de las impurezas forma óxidos, que pasan a la escoria (FeO, Al 2 O s, SiO 2). El oro y la plata no se oxidan y permanecen disueltos en cobre.
Durante este período de fundición, el cobre también se oxida por la reacción 4Cu + O 2 \u003d 2Cu 2 O.
La tarea restaurativoel período es la desoxidación del cobre, es decir, la reducción de Cu 2 0, así como la desgasificación del metal. Para su implementación, la escoria oxidante se elimina por completo. Se vierte una capa de carbón sobre la superficie del baño, que protege el metal de la oxidación. Luego se lleva a cabo la llamada burla del cobre. Primero, los postes (postes) crudos y luego secos se sumergen en el metal fundido. Como resultado de la destilación en seco de la madera, se liberan vapor de agua e hidrocarburos gaseosos, agitan vigorosamente el metal, ayudando a eliminar los gases disueltos en él (provocando densidad).
Los hidrocarburos gaseosos desoxidan el cobre, por ejemplo, mediante la reacción 4Cu 2 O + CH 4 \u003d 8Cu + CO 2 + 2H 2 O (burlas por maleabilidad). El cobre refinado contiene 0.3 ... 0.6% Sb y otras impurezas dañinas, a veces hasta 0.1% (Au + Ag).
El cobre acabado se extrae del horno y se vierte en lingotes para rodar o en placas de ánodo para su posterior refinado electrolítico. La pureza del cobre después del refinado al fuego es del 99,5 ... 99,7%.
Refinamiento electrolítico proporciona el cobre más puro y de más alta calidad. La electrólisis se lleva a cabo en baños de hormigón armado y madera, revestidos en su interior con láminas de plomo o plástico de vinilo. El electrolito es una solución de sulfato de cobre (CuSO 4) y ácido sulfúrico, calentado a 60 ... 65 ° C. Los ánodos son placas de 1x1 m de 40 ... 50 mm de espesor, fundidas en cobre refinado. Las láminas delgadas (0.5 ... 0.7 mm) hechas de cobre electrolítico se usan como cátodos.
Los ánodos y los cátodos se colocan en el baño alternativamente; Se colocan hasta 50 ánodos en un baño. La electrólisis se lleva a cabo con un voltaje de 2 ... 3 V y una densidad de corriente de 100 ... 150 A / m 2.
Cuando se pasa la corriente continua, los ánodos se disuelven gradualmente, el cobre pasa a la solución en forma de cationes Cu 2+. En los cátodos, los cationes Cu 2+ + 2e → Cu se descargan y se precipita el cobre metálico.
Las placas anódicas se disuelven en 20 ... 30 días. Los cátodos se acumulan en 10 ... 15 días hasta una masa de 70 ... 140 kg, y luego se retiran del baño y se reemplazan por otros nuevos.
Durante la electrólisis en el cátodo, el hidrógeno se libera y se disuelve en cobre, lo que provoca la fragilidad del metal. Posteriormente, el cobre catódico se vuelve a fundir en hornos de fundición y se vierte en lingotes para obtener láminas, alambre, etc. Esto elimina el hidrógeno. El consumo de electricidad por 1 tonelada de cobre catódico es de 200 ... 400 kWh. El cobre electrolítico tiene una pureza de 99.95%. Algunas de las impurezas se depositan en el fondo del baño en forma de lodo, del cual se extraen oro, plata y otros metales.