Producción de cobre en Rusia: la introducción de altas tecnologías, el desarrollo de nuevos yacimientos es garantía de mantener una posición de liderazgo en el mundo. Cómo se hace, cómo funciona, cómo funciona
28 de octubre de 2015
La "Compañía Minera y Metalúrgica de los Urales" (UMMC) es uno de los holdings metalúrgicos más grandes, que reúne a más de 40 empresas de diversas industrias. La base de la empresa es una cadena tecnológica cerrada de producción de cobre: desde la extracción de materias primas hasta la producción de productos terminados a base de cobre y sus aleaciones. La participación de UMMC representa el 43,4% del cobre ruso (1,8% del volumen mundial). Además, la empresa tiene una sólida posición en los mercados del zinc, el plomo y los metales preciosos.
1.
La oficina central de UMMC se encuentra en la ciudad de Verkhnyaya Pyshma, no lejos de Ekaterimburgo.
2.
Aquí también se encuentra la planta de Uralelectromed, desde la que se inició la creación del holding.
La producción de cobre comienza con la extracción de materias primas. De ello se encargan 9 empresas del complejo de recursos minerales de la empresa. Cada uno de los yacimientos tiene sus propias características: en uno, el contenido de cobre en el mineral puede ser del 1,5% y en otro, hasta el 2,5%.
3. Gaisky GOK (planta de minería y procesamiento)
La empresa más grande del complejo de materias primas. Ubicado en la ciudad de Gai, región de Orenburg. Aquí se concentra más del 70% de las reservas de cobre de la región.
4.
El mineral se extrae aquí método abierto, y en una mina subterránea.
5. Profundidad máxima Los horizontes de producción inferiores serán de 1310 metros.
Esta es una de las pocas empresas en Rusia que extrae cobre a tan gran profundidad.
6. Complejo de túneles de perforación.
7. Cada año la empresa extrae 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 ganga de los minerales valiosos, luego separar los minerales de cobre y zinc entre sí y, si es necesario, el plomo, si su contenido en el mineral es lo suficientemente alto.
9.
En la planta de beneficio se producen concentrados 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 a la fundición de cobre de Sredneuralsk en Revda, y el concentrado de zinc a la planta de zinc en Chelyabinsk y a 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 procesarse en un complejo de trituración y clasificación, se transporta a la planta procesadora de Svyatogora, ubicada en la ciudad de Krasnouralsk.
12.
En marzo de 2014 finalizó la explotación a cielo abierto del yacimiento Tarnier.
Ahora la empresa está desarrollando el campo Shemurskoye y está comenzando a desarrollar el campo Novo-Shemurskoye.
13.
Debido a la inaccesibilidad de la mina, la extracción aquí se realiza de forma rotativa.
14. Uchalinsky GOK.
Ubicado en la República de Bashkortostán. La empresa es el mayor productor de concentrado de zinc de Rusia.
15. Rama Sibay del GOK de Uchalinsky.
La cantera Sibaysky es la cantera más profunda de Rusia y la segunda más profunda del mundo. Su profundidad era de 504 metros y su diámetro de más de dos kilómetros.
16.
Ahora la producción principal se lleva a cabo mediante el método del eje.
17.
Por seguridad, la mina utiliza el control remoto de la LDM (máquina de carga y transporte).
18.
Los concentrados de cobre y zinc producidos en el Gobierno de Corea de Uchalinsky se suministran posteriormente a la fundición de cobre Sredneuralsky, a Svyatogor, a Electrozinc y a la planta de zinc de Chelyabinsk.
19. "Cobre bashkir".
La empresa desarrolla el yacimiento Yubileinoye y se especializa en la extracción y procesamiento de minerales de cobre. El concentrado de cobre se envía a la fundición de cobre de Sredneuralsk y el concentrado de zinc a la planta de zinc de Chelyabinsk.
20.
Actualmente se está terminando la explotación a cielo abierto del yacimiento Yubileinoye y, en relación con esto, la empresa está construyendo una mina subterránea.
21.
Los expertos estiman que las reservas de la mina subterránea son de unos 100 millones de toneladas, lo que permitirá a la empresa trabajar durante más de 30 años.
22. La planta concentradora Khaibullinsky cuenta con modernos equipos procedentes de Japón, Australia, Sudáfrica, Italia, Finlandia y Alemania.
El enriquecimiento permite obtener concentrado de cobre con un contenido de cobre de hasta el 20%, casi 13 veces mayor que el del mineral. El grado de enriquecimiento de zinc es aún mayor: 35 veces o más, mientras que la fracción masiva de zinc en el concentrado de zinc alcanza el 50-52%.
23. Buribayevsky GOK.
La planta se dedica a la extracción y enriquecimiento de mineral de cobre, que se envía a la planta de cobre y azufre de Mednogorsk. En julio de 2015 se inauguró en la planta de extracción y procesamiento el pozo Yuzhny con una profundidad de 492 metros con la liberación del primer vagón de macizo rocoso. El primer mineral del pozo se extraerá a mediados de 2016. La construcción de una nueva instalación aumentará la vida útil de la empresa hasta 2030.
24. "Cobre Safyanovskaya".
La empresa está desarrollando el yacimiento de pirita y cobre Safyanovskoye, que se encuentra en la región de Sverdlovsk y representa alrededor del 3% de la producción rusa de minerales que contienen cobre.
25. Durante todo el período de explotación de la cantera se extrajeron 17,8 millones de toneladas de mineral y se realizaron más de 39,7 millones de m3 de operaciones de desmonte.
Hoy su profundidad es de 185 metros (en el futuro aumentará a 265 metros).
26. La explotación a cielo abierto del yacimiento Safyanovskoye ya está terminada y la empresa pasa a la extracción subterránea de mineral.
27.
En diciembre de 2014 se puso en funcionamiento el primer complejo de puesta en marcha de la mina subterránea y se obtuvieron las primeras toneladas de mineral.
28.
Se espera que la extracción de mineral de los horizontes profundos del depósito Safyanovskoye dure al menos 25 años.
29.
El mineral extraído se envía para su posterior procesamiento a la planta procesadora de Svyatogor, una empresa metalúrgica ubicada en la región de Sverdlovsk.
30. Planta Minera y Procesadora de Urup.
Extrae y enriquece mineral de pirita de cobre en las estribaciones del norte del Cáucaso.
31.
Actualmente, el mineral se extrae a una profundidad de 523 metros.
32.
El principal producto de la empresa es el concentrado de cobre, además del cobre se extrae oro y plata.
33. "Siberia-Polimetales".
La empresa está ubicada en la ciudad de Rubtsovsk. Territorio de Altái. Los principales productos son los concentrados de cobre y zinc, que se suministran a la fundición de cobre de Sredneuralsk y a la planta de zinc de Chelyabinsk.
34.
Siberia-Polymetals se creó en 1998 con el objetivo de reactivar la extracción de minerales polimetálicos en el territorio de Altai.
36.
La presencia dentro de la empresa de las plantas procesadoras Rubtsovskaya y Zarechenskaya nos permite tener un ciclo tecnológico completo para procesar el mineral extraído.
Producción de cobre blister.
El cobre blister se obtiene fundiendo concentrado de cobre y separando escoria. El contenido de metal en el cobre blister es del 98-99%.
37. OJSC "Sviatogor"
Empresa de ciclo tecnológico completo para la producción de cobre blister, ubicada en la región de Sverdlovsk. Los minerales de cobre y cobre-zinc de los depósitos del Grupo Norte se procesan en una planta procesadora que produce 3 tipos de concentrado: cobre, hierro y zinc. El concentrado de cobre se suministra para su posterior procesamiento a su propia producción metalúrgica, el concentrado de zinc se suministra a la planta Electrozinc y a la planta de zinc de Chelyabinsk y el concentrado de hierro se envía a empresas de metalurgia ferrosa.
38.
El principal lugar de producción de Svyatogor es el taller metalúrgico. Desde aquí, el cobre blister se envía para su posterior procesamiento a Uralelectromed.
39. Planta de cobre y azufre de Mednogorsk.
Empresa formadora de ciudades de la ciudad de Mednogorsk en la región de Orenburg, especializada en la producción de cobre blister.
40.
Las instalaciones de producción de MMSC incluyen un taller de fundición de cobre, una fábrica de briquetas, un taller de ácido sulfúrico, un taller de procesamiento de polvo y varios departamentos auxiliares.
42.
A lo largo de sus 75 años de historia, la empresa ha producido más de 1,5 millones de toneladas de cobre blister.
43. Fundición de cobre de Sredneuralsk (SUMZ)
La empresa de producción de cobre blister más grande del UMMC, ubicada en la ciudad de Revda (región de Sverdlovsk). La capacidad de la empresa está diseñada para producir alrededor de 150 mil toneladas de cobre blister, que luego se envía para su posterior procesamiento a Uralelectromed.
44.
La fecha de fundación de la planta es el 25 de junio de 1940. Hasta la fecha, SUMZ ya ha fundido más de 6 millones de toneladas de cobre blister.
45.
Tras la finalización de la reconstrucción a gran escala, la tasa de recuperación de los gases residuales, incluidos los gases del convertidor, alcanzó el 99,7%. Los consumidores de los productos SUMZ son las mayores empresas metalúrgicas, químicas, mineras y procesadoras de Rusia, tanto en el extranjero como en el extranjero.
46. "Electrozinc".
Uno de empresas más antiguas Osetia del Norte, ubicada en la ciudad de Vladikavkaz.
47.
Se considera que la fecha de fundación de la planta es el 4 de noviembre de 1904, cuando en la empresa se produjo el primer zinc metálico ruso.
48.
Los principales productos de la empresa son el zinc refinado (que contiene un 99,9%) y el plomo, que se obtiene a partir de los desechos de la fundición de cobre.
El cobre blister siempre se somete a refinado para eliminar impurezas, así como para extraer oro, plata, etc. La purificación se realiza mediante fuego y refinado electrolítico.
49. "Uralelectromed"
La empresa principal de UMMC está ubicada en la ciudad de Verkhnyaya Pyshma, región de Sverdlovsk.
50.
Cada año, la empresa produce 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, el Norte y Sudamerica, El sudeste de Asia.
53.
Además de cobre, la empresa produce oro y plata. Uralelectromed se convirtió en la primera empresa de cobre del mundo incluida en la lista Good Delivery de la London Precious Metals Market Association de reconocidos productores mundiales de metales preciosos.
54.
El oro se produce mediante tecnología hidroquímica disolviendo productos de oro en "agua regia" (una mezcla de ácido clorhídrico y nítrico) y posterior precipitación de las soluciones. Cuando el sedimento resultante se funde, se obtienen lingotes de oro.
55. Rama "Producción de polimetales" de OJSC "Uralelectromed".
Ubicado en la ciudad de Kirovgrad, región de Sverdlovsk. La empresa se especializa en la producción de cobre blister y óxido de zinc.
56.
Los principales consumidores son OJSC Uralelectromed (blister de cobre) y OJSC Electrozinc (óxido de zinc).
Metalurgia.
Para gestionar las empresas procesadoras de metales no ferrosos se creó UMMC-OTsM. Sus productos se utilizan en las industrias de la automoción, la mecánica y la ingeniería eléctrica.
57.
Planta de procesamiento de metales no ferrosos (OTsM) 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 EE. UU., Europa occidental, el Sudeste Asiático y países vecinos.
59.
Las monedas olímpicas de Sochi y las rupias indias se fabricaron con cinta adhesiva de la planta OCM de Kirov. El espesor de la lámina más fina producida en la empresa es de 25 micrones. Que es tres veces más fino que un cabello humano.
60. Planta 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 grados de aleaciones.
61.
En cuanto a la variedad de productos acabados, la empresa es el único fabricante universal de productos laminados en la CEI.
62.
La planta de Kolchuginsky también produce los famosos portavasos que todos hemos encontrado en los trenes de larga distancia.
63. Fábrica de tubos de cobre.
Ubicado cerca de la ciudad de Majdanpek en la 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. Los tubos de cobre están presentes en los mercados de Gran Bretaña, Alemania, Italia, Francia, Canadá, Holanda, Rumania, Bulgaria, Grecia, Ucrania, Israel y los países de la antigua Yugoslavia.
65. "Radiador de Oremburgo".
La planta es, con razón, una de las líderes entre las empresas que fabrican productos para la ingeniería mecánica. Entre los consumidores de Orenburg Radiator se encuentran más de 20 fábricas rusas, así como empresas extranjeras de EE. UU., 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 helio en UMMC, el mayor productor de cobre de Rusia
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características generales de la industria
base de materia prima
Fue descubierto en tiempos prehistóricos y se convirtió en uno de los primeros metales que el hombre empezó a utilizar con fines prácticos en lugar de la piedra. 
producción de cobre
exportación de cobre
consumo de cobre
principales productores de cobre1.1 Producción de cobre
2. Desarrollo de un proceso tecnológico para la producción de piezas fundidas mediante fundición en moldes desechables.
2.1 Para la pieza, es necesario obtener una pieza en bruto vertiendo en un molde desechable de arena y arcilla.
2.2 Desarrollo de un dibujo de instrucciones de fundición modelo.
2.3 Desarrollo de dibujo de modelo, varilla y caja de machos.
3. Desarrollar proceso tecnológico recibiendo forjas
3.1 Datos iniciales
3.2 Determinación de tolerancias y desarrollo de un dibujo de forja.
3.3 Determinación de la masa, dimensiones y tipo de la pieza original.
3.4 Determinación de indicadores técnicos y económicos de la forja desarrollada.
3.5 Determinar las condiciones de temperatura de forja y el tipo de dispositivo de calentamiento.
3.6. Selección de equipos para forja.
3.7. Desarrollo de un esquema tecnológico para la formación de una forja.
3.8. Estructura del horno de cámara
3.9. Operaciones básicas de forja y herramientas utilizadas.
3.10. equipo de forja
4. Datos iniciales
4.1 Métodos tecnológicos de tratamiento de superficies 1, 2, 3, equipos utilizados, herramientas de corte y dispositivos para asegurar la pieza de trabajo.
4.2 Esquema de tratamiento superficial 1
4.3 Cálculo de condiciones de corte para tratamiento superficial 2
4.4 Bosquejo herramienta para cortar utilizado en el tratamiento de superficies
1. Producción metalúrgica
1.1 Producción de cobre
En la clasificación industrial de los metales, el cobre forma, junto con el plomo, el zinc y el estaño, un grupo de metales pesados no ferrosos básicos. Este grupo, llamado menor (menor), también incluye bismuto, antimonio, mercurio, cadmio, cobalto y arsénico.
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 se vio facilitado por el hecho de que el cobre se presenta en estado libre en forma de pepitas. La masa de la pepita de cobre más grande conocida era de unas 800 toneladas. Dado que los compuestos oxigenados del cobre se reducen fácilmente y el cobre metálico tiene un punto de fusión relativamente bajo (1083 ° C), los antiguos artesanos aprendieron a fundir el cobre. Lo más probable es que esto haya ocurrido durante la extracción de cobre nativo en las minas.
También aprendieron a fundir cobre a partir de minerales oxidados ricos y seleccionados a mano. En primer lugar, la fundición se llevaba a cabo cargando trozos de mineral sobre brasas. Luego comenzaron a hacer montones, apilando leña y mineral en capas. Posteriormente, se empezó a colocar madera y mineral en pozos, suministrando aire para la combustión del combustible a través de tubos de madera colocados en los lados del pozo. El lingote de cobre (kritsa) obtenido en la mina se extraía y se forjaba al final de la fundición.
A medida que crecía la demanda de metal, se hizo necesario aumentar la fundición de cobre aumentando la productividad de los dispositivos de fundición. Para hacer esto, comenzaron a aumentar el volumen de los pozos, colocando sus lados con piedra y luego con ladrillos refractarios. La altura de las paredes se fue incrementando paulatinamente, lo que dio lugar a la aparición de los primeros hornos metalúrgicos con un espacio de trabajo vertical. Estos hornos eran el prototipo de los hornos de cuba; fueron llamados domnitsa. La domnitsa, a diferencia de las minas, producía 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 en vano eras históricas enteras del desarrollo humano fueron llamadas "Edad del Cobre" y "Edad del Bronce".
Se han encontrado objetos de cobre y bronce durante excavaciones arqueológicas en Egipto, Asia Menor, Palestina, Mesopotamia y Europa Central.
Los inicios de la producción de cobre en nuestro país también se remontan a la antigüedad. Los escitas eran hábiles metalúrgicos. La producción de cobre comenzó a desarrollarse en el estado de Urartu, en el territorio de la Armenia moderna. Suministró cobre a Asiria, Babilonia y la antigua Persia.
La producción artesanal de cobre estaba muy extendida en Rus de Kiev y Veliky Novgorod (a lo largo del río Tsilma).
La primera fundición de cobre en el territorio de la principesca Rusia fue construida en 1640 por Stolnik Streshnev en el monasterio de Pyskorsky en la región de Solikamsk. También se menciona la construcción de una planta de cobre en la provincia de Olonets en 1669.
La industria del cobre en Rusia recibió un gran desarrollo a principios del siglo XVIII. Por iniciativa de Pedro el Grande, que impulsó firmemente el desarrollo de la minería, en aquel momento se construyeron 29 fundiciones de cobre en los Urales. Se entregaron empresarios privados (Demidov, Stroganov) dinero, asignó enormes extensiones de tierra. Además de las privadas, también se construyeron fábricas estatales. Muchos de ellos disponían entonces de tecnologías avanzadas y, en particular, utilizaban ampliamente el accionamiento hidráulico. Rusia ocupó en el siglo XVIII. primer lugar a nivel mundial en producción de cobre. El cobre suministrado a muchos países era de alta calidad.
En el siglo 19 y principios del siglo XX. Rusia perdió gradualmente su posición de liderazgo en la producción de cobre. Muchas minas y empresas recibieron concesiones a empresas extranjeras. Incluso las escasas necesidades de cobre de la atrasada Rusia zarista fueron satisfechas en aproximadamente el 70%. Durante la Primera Guerra Mundial y luego guerra civil La industria del cobre cayó en total decadencia. Las minas se inundaron, las fábricas fueron paralizadas 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 el procesamiento de minerales de cobre se llevan a cabo prácticamente en todos los continentes del mundo.
Después del final de la Segunda Guerra Mundial, la industria del cobre en Japón y Alemania comenzó a desarrollarse muy rápidamente, a pesar de que estos países prácticamente no tienen sus propias reservas de materias primas. Japón, que antes de la guerra sólo producía 80 mil toneladas de cobre, 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 la producción interna de cobre en este país está dictada por los objetivos generales del desarrollo industrial y es una clara confirmación del papel del cobre en el progreso técnico moderno.
Propiedades físico-químicas del cobre y sus áreas de 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. altas temperaturas predominantemente monovalente, pero el más común en la naturaleza y más estable a bajas temperaturas es el estado divalente.
A continuación se detallan las propiedades físicas y químicas más importantes del cobre:
Número de serie 29
Masa atómica 63.546
Configuración de carcasa electrónica 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/m:
A 20°C 8940
Líquido 7960
Calor latente de fusión, kJ/kg 213,7
Presión de vapor, Pa (1080єC) 0,113
Capacidad calorífica específica a 20 °C, kJ/ (kg grados) 0,3808
Conductividad térmica a 20 °C, J/ (cm s grados) 3,846
Específico resistencia eléctrica a 18°C,
Ohmios · m · 10ˉ№є 1,78
Potencial normal, V +0,34
Equivalente electroquímico, g/(Ah) 1,186
El cobre es un metal rojo blando, resistente y maleable que se puede enrollar fácilmente en láminas delgadas. En términos de conductividad eléctrica, solo es superado por la plata.
Químicamente, el cobre es un metal poco activo, aunque se combina directamente con oxígeno, azufre, halógenos y algunos otros elementos.
A temperaturas normales, el aire seco y la humedad por sí solos no tienen ningún efecto sobre 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 tóxica.
En la serie de voltaje, el cobre se encuentra a la derecha del hidrógeno; su potencial normal es +0,34 V. Por lo tanto, el cobre no se disuelve en soluciones de ácidos como el clorhídrico y el sulfúrico en ausencia de un agente oxidante. Sin embargo, en presencia de un agente oxidante y en ácidos que también son agentes oxidantes (por ejemplo, nítrico o sulfúrico concentrado en caliente), el cobre se disuelve fácilmente.
En presencia de oxígeno y al calentarse, 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 = 2Cu2O + O 2 .
Ambos óxidos de cobre se reducen fácilmente a una temperatura de aproximadamente 450 °C y una baja concentración de agente reductor.
Con el azufre, el cobre puede formar dos sulfuros: cobre sulfuroso (CuS) y semisulfuro (Cu 2 S). El sulfuro de cobre es estable sólo a temperaturas inferiores a 507 °C. A temperaturas más altas se descompone en semisulfuro de cobre y azufre elemental:
4CuS=Cu2S + S2.
Así, a las temperaturas de los procesos pirometalúrgicos, a partir de óxidos y sulfuros sólo pueden existir Cu 2 O y Cu 2 S, en los que el cobre es monovalente.
El cobre y sus sulfuros son buenos recolectores (solventes) de oro y plata, lo que hace posible una alta recuperación de subproductos de metales preciosos en la producción de cobre.
Además de los metales nobles, el cobre se puede alear con muchos otros metales, formando numerosas aleaciones.
A continuación se muestra la composición aproximada de algunas aleaciones a base de cobre,%*: bronce (normal) - 90 Cu, 10 Sn; latón (normal) - 70 Cu, 30 Zn; cuproníquel - 68 Cu, 30 Ni, IMn, IFe; alpaca: 65 Cu, 20 Zn, 15 Ni; Constantán - 59 Cu, 40 Ni, IMn. Una aleación de oro que contiene%: 85 Cu, 12 Zn, 2 Sn, es adecuada para hacer joyas.
Las propiedades características del cobre enumeradas anteriormente determinan numerosos campos de aplicación. Los principales consumidores de cobre y sus compuestos son:
1) ingeniería eléctrica y electrónica (alambres, cables, devanados de motores eléctricos, barras colectoras, partes de dispositivos radioelectrónicos, circuitos impresos, etc.);
2) ingeniería mecánica (intercambiadores de calor, plantas desaladoras, etc.);
El cobre ocupa una de las posiciones clave en la industria global. Debido a su alta conductividad térmica y eléctrica, se utiliza ampliamente en ingeniería eléctrica, y su alta resistencia mecánica e idoneidad para mecanizado lo hace indispensable en la producción de tuberías para sistemas internos.
La minería del cobre en Rusia produce resultados muy fructíferos. Y el hecho de que la base rusa de materias primas esté formada por un 40% de depósitos de sulfuro de cobre y níquel y un 19% de depósitos de sulfuro le da a Rusia una ventaja significativa 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 reconoció y empezó a utilizar. 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 debe su nombre a 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 hacía especialmente valioso. material eléctrico, a partir del cual se fabrican los devanados de transformadores y generadores, cables de líneas eléctricas y cableado eléctrico interno.
Referencia. Anteriormente, hasta la mitad de todo el cobre producido en el mundo se gastaba en cables eléctricos, pero hoy en día el aluminio, más asequible, sirve para estos fines. Y el propio cobre se está convirtiendo en el metal no ferroso más escaso.
Las aleaciones de cobre también se utilizan ampliamente: con zinc (latón), estaño o aluminio (bronce), etc.
Producción
Los minerales de cobre se extraen en 50 países.
Las principales capacidades de producción de las empresas mineras del cobre se concentran en América del Sur. Es aquí donde se extrae el 41,2% del mineral de cobre del mundo, el 19,8% proviene de países asiáticos.
La situación en la producción de cobre refinado es diferente:
| Mina de cobre | Cobre refinado |
|
|---|---|---|
| América del norte | ||
| Sudamerica | ||
Fuente: sitio web people.conomy.ru
Según los resultados de 2015, la producción de cobre refinado se concentra en la región asiática (51,2%). América del Sur, líder en producción de mineral de cobre, aporta 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 sigue muy consolidada: un tercio de ella (34,8%) en 2015 correspondió a los cinco principales productores, entre los que se incluyen:
- Codelco (Chile).
- Freeport-McMoRan (Estados Unidos).
- Glencore (Suiza).
- BHP Billiton (Australia).
- Cobre del Sur (México).
Para referencia. En 2014, Wood Mackenzie (Brook Hunt) publicó una previsión de la producción mundial de cobre hasta 2025.
Wood Mackenzie es un grupo de investigación energética global, sustancias químicas, energías renovables, metales y minería, con reputación internacional por proporcionar datos completos, análisis escritos y asesoramiento. En 2015, la empresa fue adquirida por la empresa estadounidense de análisis y análisis Verisk Analytics (en.wikipedia.org).
| Mil toneladas | Mil toneladas |
||
|---|---|---|---|
Fuente: Wood Mackenzie (Brook Hunt)
Según la empresa, la producción mundial en 2016 fue de 19,9 millones de toneladas y su producción alcanzó los 22,5 millones.
Reservas
Según datos de 2014, los territorios de América del Norte y del Sur poseían casi el 60% de todas las reservas mundiales, más de la mitad de las cuales estaban registradas en Chile. Y a escala planetaria, este país concentra el 34% de los depósitos de este metal no ferroso.
Arroz. 2. Yacimientos de cobre en el mundo 2014
Fuente: sitio web mining-prom.ru
La Federación de Rusia representa el 5% de las reservas probadas de cobre del mundo (después de Chile, Estados Unidos, Perú y Australia, ocupa el quinto lugar).
Según los geólogos, en el fondo de los océanos se encuentran alrededor de 5 mil millones de toneladas de reservas de mineral de cobre.
Industria del cobre en Rusia
En los Urales y Siberia occidental no, no, y encuentran las minas más antiguas de la Edad de Piedra. Nuestros antepasados trabajaron allí, 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 abastecer la carga. Menos de diez años después, hubo que detener la producción y cerrar las propias fábricas.
Las reformas de Peter dieron un nuevo impulso al desarrollo 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 hacemos analogías), y decidía a quién se le debía dar la autoridad para buscar y explotar minerales, y a quién no.
Además, no era necesario hablar de "depósitos ricos". En la provincia de Olonets y en Pechora había pequeños manantiales, pero claramente no eran suficientes para las necesidades del mercado interno. Así, el principal proveedor de metales no ferrosos para Imperio ruso estaba Europa. Y la posición militar-estratégica de Rusia requería tanto hierro y cobre como fuera posible. Fueron llamados los metales de la guerra. Se suponía que los acontecimientos en los Urales mejorarían la situación.
En 1750, en Rusia se producían 72 fundiciones de “hierro” y 29 de cobre. productos terminados. Pero ya 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 alguna vez estuvo cubierta por toda una serie de fundiciones de cobre, sólo sigue funcionando una planta Yugovsky con una capacidad de sólo unas 40 toneladas de cobre. En toda la vertiente oriental de los Urales, desde el norte, desde las plantas de Bogoslovsky hasta la planta de Preobrazhensky en el sur de los Urales, se encuentran dispersas fundiciones de cobre y minas que alguna vez estuvieron en funcionamiento, la mayoría de las cuales no se han explotado desde hace varias décadas" ( L. B. Kafengauz "Evolución producción industrial Rusia").
Arroz. 3. Vista de la fundición de cobre de Miass en los Urales. 1773
Fuente: sitio web infourok.ru
Y recién a finales de los años 90 se produjo un cambio en el desarrollo de la industria del cobre, un cambio que comenzó a aumentar recién a principios del siglo XX, convirtiendo a la industria del cobre en una de las industrias en rápido desarrollo. A partir de 1906 se inició un crecimiento verdaderamente fantástico en la producción de cobre, que en 7 años creció 3,6 veces.
E incluso el declive, cuando el país atravesaba tiempos difíciles, revoluciones y guerras, y duró nada menos que 15 años, no impidió que la Rusia soviética lograra un éxito considerable en la industria del cobre.
La industria del cobre actual en la Federación de Rusia
Rusia permanece durante muchos años. proveedor principal cobre y sus productos al mercado mundial. En 2016 se produjeron aquí 860,1 mil toneladas de cobre refinado. La producción de cobre ascendió a 844,7 mil toneladas.
Arroz. 4. Minería de cobre a cielo abierto en Gaisky GOK UMMC
Fuente: sitio web
Centros de producción de cobre
La ubicación de las empresas industriales está influenciada por ciertos factores:
- materias primas;
- energía y combustible;
- consumidores.
Arroz. 5. Distribución de reservas y recursos de cobre en Rusia.
Fuente: sitio web met-all.org
Las operaciones mineras suelen estar ubicadas cerca de minas en áreas de extracción de cobre. El factor clave es el factor materia prima.
| Lugar de nacimiento | ||
|---|---|---|
| Región de Krasnoyarsk | Oktiabrskoye | Sulfuro de cobre-níquel |
| Talnakhskoe |
||
| Norilsk 1 |
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| Región de Múrmansk | Zhdanovskoe | Sulfuro de cobre-níquel |
| Región de Oremburgo | Pirita de cobre |
|
| Bashkortostán | Yubileiny | Pirita de cobre |
| Podolsk |
||
| Región Transbaikalia | Udokanskoye | Areniscas cuprosas |
| Bystrinskoe | Magnetita de cobre Skarn |
|
| Distrito autónomo de Chukotka | jerbo | Cobre pórfido |
| Región de Cheliábinsk | Mijeevskoe | Cobre pórfido |
| tominskoe |
||
| región de sverdlovsk | Volkovskoye | Vanadio-hierro-cobre |
Cobre- uno de los metales más importantes, pertenece al grupo I Tabla periódica; número de serie 29; masa atómica – 63,546; densidad – 8,92 g/cm3. punto de fusión – 1083 °C; punto de ebullición – 2595 °C. En términos de conductividad eléctrica, es algo inferior solo a la plata y es el principal material conductor en la ingeniería eléctrica y de radio, que consume entre el 40 y el 50% de todo el cobre. En casi todos los campos de la ingeniería mecánica se utilizan aleaciones de cobre: latón y bronce. El cobre como elemento de aleación se incluye en muchas aleaciones de aluminio y otras.
La producción mundial de cobre en los países capitalistas es de unos 6-7 millones de toneladas, incluidos unos 2 millones de toneladas de cobre secundario. En la URSS, la fundición de cobre aumentó entre un 30...40% en cada período de cinco años.
Minerales de cobre. El cobre se encuentra en la naturaleza principalmente en forma de compuestos de azufre CuS (covellita), Cu 2 S (calcocita) en minerales sulfurados (85...95% de las reservas), con menos frecuencia en forma de compuestos de óxido Cu 2 O (cuprita). ), compuestos de dióxido de carbono CuCO 3 Cu(OH) 2 - malaquita 2CuCO 3 · Cu(OH) 2 - azurita y cobre metálico nativo (muy raro). Los compuestos de óxido y dióxido de carbono son difíciles de enriquecer y se procesan hidrometalúrgicamente.
Los minerales de sulfuro son los de mayor importancia industrial en la URSS, de donde se obtiene alrededor del 80% de todo el cobre. Los minerales de sulfuro más comunes son la pirita de cobre, el lustre de cobre, etc.
Todos los minerales de cobre son pobres y normalmente contienen entre 1 y 2%, a veces menos del 1% de cobre. La roca estéril, por regla general, se compone de areniscas, 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. .
Aproximadamente el 90% del cobre primario se obtiene mediante procesos 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 procesar minerales oxidados de baja ley, no se utiliza mucho en nuestra industria.
Método pirometalúrgico Consiste en la obtención de cobre mediante su fundición a partir de minerales de cobre. Incluye el enriquecimiento del mineral, su tostación, su fundición hasta obtener un producto intermedio: la mata, la fundición de cobre negro a partir de la mata, su refinación, es decir, la purificación de impurezas (Fig. 2.1).
Arroz. 2.1. Diagrama simplificado de producción de cobre pirometalúrgico.
El método de flotación se utiliza más ampliamente para el enriquecimiento de minerales de cobre. La flotación se basa en la humectación diferente de partículas que contienen metal y partículas de ganga con agua (Fig. 2.2).
Arroz. 2.2. Esquema de flotación:
A - diagrama de circuito máquina de flotación mecánica (opcional);
b – diagrama de flotación de partículas; 1 – batidora con palas; 2 – partición;
3 – diagrama de espuma mineralizada; 4 – agujero para quitar las colas
(roca estéril); I – zona de mezcla y aireación.
Beneficio de mineral de cobre. Los minerales de cobre de baja ley se enriquecen para obtener un concentrado que contiene entre un 10...35% de cobre. Al enriquecer minerales complejos, es posible extraer de ellos otros elementos valiosos.
Al baño de la máquina de flotación se introduce 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 metal que no se humedecen con agua. Como resultado de una mezcla y aireación vigorosas, aparecen burbujas de aire alrededor de estas partículas. Flotan, eliminan consigo las partículas que contienen metal y forman una capa de espuma en la superficie del baño. Las partículas de roca estéril 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 entre 10 y 35% de cobre. Cuando se procesan minerales complejos, se utiliza la flotación selectiva, separando secuencialmente partículas de varios metales que contienen metales. Para ello se seleccionan los reactivos de flotación adecuados.
Incendio. Los concentrados de mineral suficientemente ricos en cobre se funden "crudos" para obtener mata, sin precocción, lo que reduce las pérdidas de cobre (en escoria, durante la fundición, arrastre, con polvo durante la tostación); principal desventaja: al fundir concentrados crudos no se utiliza dióxido de azufre SO 2, que contamina la atmósfera. Al tostar los concentrados más magros se elimina el exceso de azufre en forma de SO2, que se utiliza para producir ácido sulfúrico. Al fundir se obtiene una mata rica en cobre, la productividad de los hornos de fusión aumenta entre 1,5...2 veces.
La cocción se realiza en hornos cilíndricos verticales de múltiples soleras (diámetro 6,5...7,5 m, altura 9...11 m), en los que los materiales triturados se mueven gradualmente mediante rastrillos mecánicos desde el primer hogar superior hasta el segundo situado debajo. , luego al tercero, etc. La temperatura requerida (850 °C) se obtiene mediante la combustión de azufre (CuS, Cu 2 S, etc.). El dióxido de azufre SO 2 resultante se envía para producir ácido sulfúrico.
La productividad de los hornos es baja: hasta 300 toneladas de carga por día, la pérdida irreversible de cobre con polvo es de aproximadamente el 0,5%.
Un método nuevo y progresivo es la cocción en lecho fluidizado (Fig. 2.3).
La esencia de este método es que las partículas de sulfuro finamente molidas se oxidan a 600...700 °C mediante el oxígeno del aire que entra a través de los agujeros en el fondo del horno. Bajo la presión del aire, las partículas del material cocido quedan suspendidas, realizando un movimiento continuo y formando una capa “en ebullición” (“fluidizada”). El material cocido “fluye” por encima del umbral del horno. Los gases de escape de dióxido de azufre se limpian de polvo y se envían a la producción de ácido sulfúrico. Con esta cocción, la intensidad de la oxidación aumenta considerablemente; la productividad es varias veces mayor que en los hornos de hogares múltiples.
Derritiendo para mate. La fundición de mata concentrada se realiza con mayor frecuencia en hornos de combustión que funcionan con combustible pulverizado, líquido o gaseoso. Dichos hornos tienen una longitud de hasta 40 m, un ancho de hasta 10 m, un área de hogar de hasta 250 m2 y pueden acomodar 100 toneladas o más de materiales fundidos. En la zona de trabajo de los hornos se alcanza una temperatura de 1500...1600 °C.
Cuando se funde, la mata fundida 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. Generalmente contiene 20...60% Cu, 10...60% Fe y 20...25% S. En estado fundido (temperatura -950...1050 °C), la mata se procesa para obtener cobre blister.
Los concentrados también se funden en hornos eléctricos, hornos de cuba y otros métodos. La fundición técnicamente avanzada en hornos eléctricos (la corriente pasa entre electrodos en una capa de escoria) ha encontrado una aplicación limitada debido a alto caudal electricidad. Los minerales en trozos de cobre con un alto contenido de cobre y azufre a menudo se someten a fundición de cobre y azufre en hornos verticales de cuba de aire comprimido. La carga se compone de mineral (o briquetas), coque y otros materiales. La mata magra fundida con 8...15% Cu se enriquece mediante fusión repetida hasta 25...4% Cu, eliminando el exceso de hierro. Esta fundición es económicamente beneficiosa, ya que hasta el 90% del azufre elemental del mineral se recupera de los gases del horno.
cobre ampolla Se funde soplando mata fundida con aire en convertidores cilíndricos horizontales (Fig. 2.4) con un revestimiento principal (magnesita) con una masa de fundición de hasta 100 toneladas. El convertidor se instala sobre rodillos de soporte y puede girarse a la posición requerida. El chorro de aire se suministra a través de 40-50 toberas ubicadas a lo largo del convertidor.
La mata fundida 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 (fundente) se carga sobre la superficie de la mata a través de un cuello o un dispositivo neumático especial para escoriar los óxidos de hierro formados durante el soplado. Luego se activa el chorro de aire y el convertidor se coloca en la posición de trabajo cuando las toberas están por debajo del nivel de fusión. La densidad de la mata (5 g/cm3) es significativamente menor que la gravedad específica del cobre (8,9 g/cm3). Por lo tanto, durante el proceso de fundición se agrega mata varias veces hasta utilizar toda la capacidad del convertidor diseñado para cobre fundido. El soplado de aire dura hasta 30 horas. El proceso de fundición de cobre ampollado a partir de mata se divide en dos períodos.
En el primer período, el FeS se oxida mediante un chorro de oxígeno según la reacción.
2FeS + ZO 2 = 2FeO + 2SO 2 + Q.
El óxido de hierro FeO resultante se escoria con fundente de sílice SiO 2:
2FeO + SiO 2 = SiO 2 ∙2FeO + Q.
Según sea necesario, la escoria ferrosa resultante se drena a través del cuello (girando el convertidor), se agregan nuevas porciones de mata, se agrega fundente y se continúa soplando. Al final del primer período, el hierro se elimina casi por completo. La mate se compone principalmente de Cu 2 S y contiene hasta un 80% de cobre.
La escoria contiene hasta un 3% de Cu y se utiliza en la fundición de mata.
En el segundo período se crean condiciones favorables para que se produzcan reacciones.
2Cu2S + ZO2 = 2Cu2O + 2SO2 +Q;
Cu 2 S + 2Cu 2 O = 6Cu + SO 2 - Q,
lo que lleva a la reducción del cobre.
Como resultado de la fusión en un convertidor, se obtiene cobre ampollado. Contiene entre un 1,5...2% de impurezas (hierro, níquel, plomo, etc.) y no puede utilizarse para necesidades técnicas. El cobre fundido se libera del convertidor a través del cuello, se vierte en máquinas de fundición en lingotes (bayonetas) o placas y se envía a refinar.
El refinado del cobre (su purificación de impurezas) se realiza mediante métodos electrolíticos y al fuego.
El refinado al fuego se realiza en hornos de fuego con una capacidad de hasta 400 toneladas y su esencia radica en que el zinc, el estaño y otras impurezas se oxidan más fácilmente que el propio cobre y pueden eliminarse en forma de óxidos. El proceso de refinación consta de dos períodos: oxidativo y de reducción.
EN oxidativo período, las impurezas se oxidan parcialmente ya durante la fusión del cobre. Después de su completa fusión, para acelerar la oxidación, el cobre se sopla con aire, haciéndolo pasar a través de tubos de acero sumergidos en el metal líquido. Los óxidos de algunas impurezas (SbO 2, PbO, ZnO, etc.) se subliman y eliminan fácilmente con los gases del horno. La otra parte de las impurezas forma óxidos que se convierten en escoria (FeO, Al 2 O 3, Si0 2). El oro y la plata no se oxidan y quedan disueltos en el cobre.
Durante este período de fundición también se produce la oxidación del cobre según la reacción 4Cu + O 2 = 2Cu 2 O.
La tarea restaurativo El período es la desoxidación del cobre, es decir, la reducción de Cu 2 0, así como la desgasificación del metal. Para llevarlo a cabo se elimina por completo la escoria de oxidación. 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 se sumergen postes húmedos y luego secos en el metal fundido. Como resultado de la destilación seca de la madera, se liberan vapor de agua e hidrocarburos gaseosos, que mezclan vigorosamente el metal y ayudan a eliminar los gases disueltos en él (buscando densidad).
Los hidrocarburos gaseosos desoxidan el cobre, por ejemplo, mediante la reacción 4Cu 2 O + CH 4 = 8Cu + CO 2 + 2H 2 O (provocando maleabilidad). El cobre refinado contiene entre un 0,3...0,6% de Sb y otras impurezas nocivas, a veces hasta un 0,1% (Au + Ag).
El cobre terminado se libera del horno y se vierte en lingotes para laminar 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%.
Refinación electrolítica Garantiza el cobre más puro y de mayor calidad. La electrólisis se realiza en baños de hormigón armado y madera, revestidos en su interior con lámina de plomo o plástico vinílico. El electrolito es una solución de sulfato de cobre (CuSO 4) y ácido sulfúrico, calentada a 60...65 ° C. Los ánodos son placas de 1x1 m, 40...50 mm de espesor, fundidas en cobre refinado. Como cátodos se utilizan láminas finas (0,5...0,7 mm) de cobre electrolítico.
Los ánodos y cátodos se colocan alternativamente en el baño; Se colocan hasta 50 ánodos en un baño. La electrólisis se realiza con una tensión de 2...3 V y una densidad de corriente de 100...150 A/m 2.
Al saltar corriente continua los ánodos se disuelven gradualmente, el cobre se disuelve en forma de cationes Cu 2+. En los cátodos se descargan cationes Cu 2+ +2e → Cu y se libera cobre metálico.
Las placas anódicas se disuelven en 20…30 días. Los cátodos se aumentan durante 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, provocando la fragilidad del metal. Posteriormente, el cobre catódico se funde en hornos de fundición y se vierte en lingotes para producir láminas, alambres, etc. De esta manera se elimina el hidrógeno. El consumo de electricidad por 1 tonelada de cobre catódico es de 200...400 kWh. El cobre electrolítico tiene una pureza del 99,95%. Algunas de las impurezas se depositan en el fondo del baño en forma de lodos, de los que se extrae oro, plata y algunos otros metales.