Медь, активно используемая практически во всех отраслях промышленности, добывается из различных руд, самой распространенной из которых является борнит. Популярность этой медной руды объясняется не только высоким содержанием меди в ее составе, но и значительными запасами борнита в недрах нашей планеты.
Месторождения медных руд
Медные руды – это скопление минералов, в которых, кроме меди, содержатся и другие элементы, формирующие их свойства, в частности никель. К категории медных причисляют те типы руд, в которых данного металла содержится такое количество, чтобы его было экономически целесообразно извлекать промышленными методами. Таким условиям удовлетворяют руды, содержание меди в которых находится в пределах 0,5–1%. Наша планета располагает запасом медесодержащих ресурсов, основную часть из которых (90%) составляют медно-никелевые руды.
Большая часть запасов медных руд в России находится в Восточной Сибири, на Кольском полуострове, в Уральском регионе. В списке лидеров по суммарным запасам таких руд находится Чили, также разрабатываются месторождения в следующих странах: США (порфировые руды), Казахстане, Замбии, Польше, Канаде, Армении, Заире, Перу (порфировые руды), Конго, Узбекистане. Специалисты подсчитали, что в крупных месторождениях всех стран меди суммарно содержится порядка 680 миллионов тонн. Естественно, вопрос о том, как добывают медь в различных странах, необходимо рассматривать отдельно.
Все месторождения медных руд делятся на несколько категорий, различающихся по генетическим и промышленно-геологическим характеристикам:
- стратиформная группа, представленная медными сланцами и песчаниками;
- руды колчеданного типа, к которым относятся самородная и жильная медь;
- гидротермальные, включающие руды, называемые медно-порфировыми;
- магматические, которые представлены наиболее распространенными рудами медно-никелевого типа;
- руды скарнового типа;
- карбонатовые, представленные рудами железомедного и карбонатитового типа.
В России осуществляется преимущественно на месторождениях сланцевого и песчаного типа, в которых руда содержится в медноколчеданной, медно-никелевой и медно-порфировой формах.
Природные соединения с содержанием меди
Чистая медь, которую собой представляют ее самородки, представлена в природе в очень незначительных количествах. В основном медь в природе присутствует в виде различных соединений, наиболее распространенными из которых являются следующие.
- Борнит – минерал, получивший свое название в честь ученого из Чехии И. Борна. Это сульфидная руда, химический состав которой характеризует ее формула – Cu5FeS4. Борнит имеет и другие названия: пестрый колчедан, медный пурпур. В природе эта руда представлена в двух полиморфных видах: низкотемпературной тетрагонально-скаленоэдрической (температура меньше 228 градусов) и высокотемпературной кубически-гексаоктаэдрической (больше 228 градусов). Данный минерал может иметь различные виды и в зависимости от своего происхождения. Так, экзогенный борнит – это вторичный ранний сульфид, который очень неустойчив и легко разрушается при выветривании. Второй тип – эндогенный борнит – характеризуется непостоянством химического состава, в котором могут присутствовать халькозин, галенит, сфалерит, пирит и халькопирит. Теоретически минералы данных видов могут включать в свой состав от 25,5% серы, более 11,2% железа и свыше 63,3% меди, но на практике такое содержание этих элементов никогда не выдерживается.
- Халькопирит – минерал, химический состав которого характеризуется формулой CuFeS2. Халькопирит, имеющий гидротермальное происхождение, раньше называли медным колчеданом. Наряду со сфалеритом и галенитом он входит в категорию полиметаллических руд. Данный минерал, который, кроме меди, содержит в своем составе железо и серу, формируется в результате протекания метаморфических процессов и может присутствовать в двух типах медных руд: контактово-метасоматического вида (скарны) и горные метасоматические (грейзены).
- Халькозин – сульфидная руда, химический состав которой характеризуется формулой Cu2S. Такая руда содержит в своем составе значительное количество меди (79,8%) и серу (20,2%). Эту руду часто называют «медным блеском», что объясняется тем, что ее поверхность выглядит как отблескивающий металл, обладающий различными оттенками – от свинцово-серого до совершенно черного. В медесодержащих рудах халькозин выглядит как плотные или мелкозернистые включения.
В природе встречаются и более редкие минералы, которые содержат в своем составе медь.
- Куприт (Cu2O), относящийся к минералам оксидной группы, часто можно встретить в местах, где есть малахит и самородная медь.
- Ковеллин – сульфидная порода, сформированная метасоматическим путем. Впервые этот минерал, содержание меди в котором составляет 66,5%, был обнаружен в начале позапрошлого столетия в окрестностях Везувия. Сейчас ковеллин активно добывают на месторождениях в таких странах, как США, Сербия, Италия, Чили.
- Малахит – минерал, хорошо известный всем как поделочный камень. Наверняка все видели изделия из этого красивейшего минерала на фото или даже являются их обладателями. Малахит, который в России очень популярен, – это углекислая медная зелень или дигидрококскарбонат меди, относящийся к категории полиметаллических медесодержащих руд. Найденный малахит свидетельствует о том, что рядом есть месторождения других минералов, содержащих медь. В нашей стране крупное месторождение этого минерала находится в районе Нижнего Тагила, раньше его добывали и на Урале, но сейчас его запасы там значительно истощены и не разрабатываются.
- Азурит – минерал, который из-за своего синего цвета также называют «медной лазурью». Он характеризуется твердостью 3,5–4 единицы, основные его месторождения разрабатываются в Марокко, Намибии, Конго, Англии, Австралии, Франции и Греции. Азурит часто сращивается с малахитом и залегает в тех местах, где поблизости расположены месторождения медесодержащих руд сульфидного типа.
Технологии производства меди
Чтобы извлечь медь из минералов и руд, о которых мы говорили выше, в современной промышленности применяются три технологии: гидрометаллургическая, пирометаллургичекая и электролиз. Пирометаллургичекая методика обогащения меди, которая является самой распространенной, в качестве сырья использует халькопирит. Данная технология предполагает выполнение нескольких последовательных операций. На первом этапе производится обогащение медной руды, для чего используется окислительный обжиг или флотация.
Метод флотации основывается на том, что пустая порода и ее части, в которых содержится медь, смачиваются по-разному. При помещении всей массы породы в ванну с жидким составом, в котором формируются воздушные пузырьки, та ее часть, которая содержит в своем составе минеральные элементы, транспортируется этими пузырьками на поверхность, прилипая к ним. В итоге на поверхности ванны собирается концентрат – черновая медь, в котором данного металла содержится от 10 до 35%. Именно из такого порошкообразного концентрата и происходит дальнейшее .
Несколько иначе выглядит окислительный обжиг, с помощью которого обогащают медные руды, содержащие в своем составе значительное количество серы. Данная технология предусматривает нагрев руды до температуры 700–8000, в результате которого сульфиды окисляются и содержание серы в медной руде уменьшается практически в два раза. После такого обжига обогащенную руду расплавляют в отражательных или шахтных печах при температуре 14500, в результате чего получают штейн – сплав, состоящий из сульфидов меди и железа.
«Уральская горно-металлургическая компания» (УГМК) — один из крупнейших металлургических холдингов, который объединяет более 40 предприятий различных отраслей промышленности. Основа компании — замкнутая технологическая цепочка производства меди: от добычи сырья до производства готовой продукции на основе меди и её сплавов. На долю УГМК приходится 43,4% российской меди (1,8% от мирового объёма). Помимо этого, компания занимает прочные позиции на рынке цинка, свинца и драгоценных металлов.
1.
Головной офис УГМК расположен в городе Верхняя Пышма, недалеко от Екатеринбурга.
2.
Здесь же находится завод «Уралэлектромедь», с которого и началось создание холдинга.
Производство меди начинается с добычи сырья. Этим занимаются 9 предприятий минерально-сырьевого комплекса компании. Каждое из месторождений имеет свои особенности — на одном содержание меди в руде может быть 1,5%, а на другом — до 2,5%.
3. Гайский ГОК (горно-обогатительный комбинат)
Самое крупное предприятие сырьевого комплекса. Расположено в городе Гай Оренбургской области. Здесь сосредоточено более 70% запасов меди региона.
4.
Руду здесь добывают как открытым способом, так и в подземном руднике.
5. Максимальная глубина нижних добычных горизонтов составит 1310 метров.
Это одно из немногих предприятий в России, ведущее добычу меди на столь большой глубине.
6. Буровой проходческий комплекс.
7. Ежегодно предприятие добывает порядка 8 млн тонн руды и производит 550 тысяч тонн медного концентрата (более 90 тысяч тонн меди).
8. Все добываемые руды перерабатываются на собственной обогатительной фабрике комбината.
Для обогащения руды нужно отделить минералы пустой породы от ценных минералов, затем отделить друг от друга минералы меди и цинка, а при необходимости и свинца, если его содержание в руде достаточно высоко.
9.
На обогатительной фабрике из добытой руды производят концентраты. Медный концентрат отправляется на медеплавильные заводы, в частности на Медногорский медно-серный комбинат и Среднеуральский медеплавильный завод в Ревде, а цинковый концентрат — на цинковый завод в Челябинске и «Электроцинк» во Владикавказе.
10.
Северный медно-цинковый рудник ОАО «Святогор». Находится на севере Свердловской области.
11.
Здесь добывается медно-цинковая руда, которая после обработки на дробильно-сортировочном комплексе перевозится на обогатительную фабрику «Святогора», расположенную в городе Красноуральск.
12.
В марте 2014 года завершена разработка открытым способом карьера Тарньерского месторождения.
Сейчас предприятие ведёт освоение Шемурского и начинает разработку Ново-Шемурского месторождения.
13.
В связи с труднодоступностью рудника, добыча здесь осуществляется вахтовым методом.
14. Учалинский ГОК.
Расположен в Республике Башкортостан. Предприятие является самым крупным производителем цинкового концентрата в России.
15. Сибайский филиал Учалинского ГОКа.
Сибайский карьер — самый глубокий карьер в России и второй по глубине в мире. Его глубина составляла 504 метра, а диаметр — более двух километров.
16.
Сейчас основная добыча ведется шахтным способом.
17.
Для безопасности на руднике используется дистанционное управление ПДМ (погрузочно-доставочной машиной).
18.
Медные и цинковые концентраты, произведенные на Учалинском ГОКе, в дальнейшем поступают на Среднеуральский медеплавильный завод, «Святогор», «Электроцинк», Челябинский цинковый завод.
19. «Башкирская медь».
Предприятие разрабатывает месторождение Юбилейное и специализируется на добыче и переработке медесодержащих руд. Медный концентрат отправляется на Среднеуральский медеплавильный завод, цинковый — на Челябинский цинковый завод.
20.
В настоящее время завершается отработка месторождения Юбилейное открытым способом, в связи с этим на предприятии ведется строительство подземного рудника.
21.
Запасы подземного рудника оцениваются специалистами в размере порядка 100 млн тонн, что обеспечит предприятие работой более чем на 30 лет.
22. На Хайбуллинской обогатительной фабрике установлено современное оборудование из Японии, Австралии, ЮАР, Италии, Финляндии и Германии.
Обогащение позволяет получить медный концентрат с содержанием меди до 20%, что почти в 13 раз выше, чем в руде. Степень обогащения по цинку ещё выше — в 35 и более раз, при этом массовая доля цинка в цинковом концентрате достигает 50-52%.
23. Бурибаевский ГОК.
Комбинат занимается добычей и обогащением медной руды, которая отправляется на Медногорский медно-серный комбинат. В июле 2015 года на ГОКе запустили ствол «Южный» глубиной 492 метра с выдачей на-гора первого вагона горной массы. Первую руду в стволе добудут в середине 2016 года. Строительство нового объекта позволит увеличить проектный срок работы предприятия до 2030 года.
24. «Сафьяновская медь».
Предприятие осуществляет освоение Сафьяновского медно-колчеданного месторождения, которое расположено в Свердловской области и занимает около 3% в общероссийской добыче медесодержащих руд.
25. За весь период эксплуатации карьера добыто 17,8 млн тонн руды и произведено более 39,7 млн м3 вскрышных работ.
На сегодняшний день его глубина составляет 185 метров (в перспективе увеличится до 265 метров).
26. Сейчас завершается отработка Сафьяновского месторождения открытым способом, предприятие переходит к подземной добыче руды.
27.
В декабре 2014 года был сдан в эксплуатацию первый пусковой комплекс подземного рудника и получены первые тонны руды.
28.
Предполагается, что добыча руды с глубоких горизонтов Сафьяновского месторождения будет вестись как минимум 25 лет.
29.
Добытая руда поступает на дальнейшую переработку на обогатительную фабрику «Святогора», металлургического предприятия, расположенного в Свердловской области.
30. Урупский горно-обогатительный комбинат.
Осуществляет добычу и обогащение медно-колчеданной руды в предгорьях Северного Кавказа.
31.
В настоящее время добыча руды ведется на глубине 523 метра.
32.
Основным видом продукции предприятия является медный концентрат, из помимо меди, извлекается золото и серебро.
33. «Сибирь-Полиметаллы».
Предприятие расположено в городе Рубцовск Алтайского Края. Основной продукцией является медный и цинковый концентраты, которые поставляются на Среднеуральский медеплавильный завод и на Челябинский цинковый завод.
34.
«Сибирь-Полиметаллы» было создано в 1998 году с целью возрождения добычи полиметаллических руд на территории Алтайского края.
36.
Наличие в составе предприятия Рубцовской и Зареченской обогатительных фабрик позволяет иметь законченный технологический цикл по переработке добытой руды.
Производство черновой меди.
Черновая медь получается в результате плавки медного концентрата и отделения шлаков. Содержание металла в черновой меди 98-99%.
37. ОАО «Святогор»
Предприятие полного технологического цикла получения черновой меди, расположенное в Свердловской области. Медные и медно-цинковые руды месторождений Северной группы перерабатываются на обогатительной фабрике, которая производит 3 вида концентрата — медный, железный и цинковый. Медный концентрат поступает на последующую переработку в собственное металлургическое производство, цинковый — на завод «Электроцинк» и Челябинский цинковый завод, а железный концентрат отгружается предприятиям черной металлургии.
38.
Основной производственной площадкой «Святогора» является металлургический цех. Отсюда черновая медь отправляется на дальнейшую переработку на «Уралэлектромедь».
39. Медногорский медно-серный комбинат.
Градообразующее предприятие города Медногорск в Оренбургской области, специализирующееся на производстве черновой меди.
40.
Производственные мощности ММСК включают медеплавильный цех, брикетную фабрику, цех серной кислоты, цех переработки пыли, а также ряд вспомогательных подразделений.
42.
За свою 75-летнюю историю предприятие выпустило свыше 1,5 млн тонн черновой меди.
43. Среднеуральский медеплавильный завод (СУМЗ)
Крупнейшее в составе УГМК предприятие по производству черновой меди, находящееся в городе Ревда (Свердловская область). Мощности предприятия рассчитаны на производство порядка 150 тысяч тонн черновой меди, которая затем отправляется на дальнейшую переработку на «Уралэлектромедь».
44.
Датой основания завода считается 25 июня 1940 года. На сегодня СУМЗ выплавил уже более 6 млн тонн черновой меди.
45.
После завершения масштабной реконструкции степень утилизации отходящих газов, включая конвертерные, достигла 99,7%. Потребителями продукции СУМЗа являются крупнейшие металлургические, химические, горно-обогатительные предприятия России, ближнего и дальнего зарубежья.
46. «Электроцинк».
Одно из старейших предприятий Северной Осетии, располагается в городе Владикавказ.
47.
Датой основания завода считается 4 ноября 1904 года, когда на предприятии был получен первый металлический российский цинк.
48.
Основной продукцией предприятия является рафинированный (с содержанием 99,9%) цинк, а также свинец, который получают из отходов медеплавильного производства.
Черновая медь всегда подвергается рафинированию с целью удаления примесей, а также извлечения золота, серебра и пр. Очистка проводится путём огневого и электролитического рафинирования.
49. «Уралэлектромедь».
Головное предприятие УГМК, расположенное в городе Верхняя Пышма Свердловской области.
50.
Ежегодно предприятие производит свыше 380 тысяч тонн рафинированной меди — больше всех в России!
52. Предприятие поставляет свою продукцию партнёрам из 15 стран Европы, Северной и Южной Америки, Юго-Восточной Азии.
53.
Помимо меди предприятие выпускает золото и серебро. «Уралэлектромедь» стала первым в мире «медным» предприятием, включённым в список признанных мировых производителей драгметаллов Good Delivery Лондонской ассоциации рынка драгметаллов.
54.
Золото производится по гидрохимической технологии путём растворения золотых продуктов в «царской водке» (смесь соляной и азотной кислоты) и последующего осаждения из растворов. При переплавке полученного осадка получается золото в слитках.
55. Филиал «Производство полиметаллов» ОАО «Уралэлектромедь».
Расположен в городе Кировград Свердловской области. Предприятие специализируется на производстве черновой меди и окиси цинка.
56.
Основными потребителями являются ОАО «Уралэлектромедь» (черновая медь) и ОАО «Электроцинк» (окись цинка).
Металлообработка.
Для управления предприятиями по обработке цветных металлов было создано «УГМК-ОЦМ». Их продукция используется в автомобилестроении, машиностроении и электротехнике.
57.
Кировский завод по обработке цветных металлов (ОЦМ).
58.
Производство организовано по принципу замкнутого металлургического цикла от литья до выпуска плоского и круглого проката. Предприятие экспортирует прокат в США, страны Западной Европы, Юго-Восточной Азии и ближнего зарубежья.
59.
Из монетной ленты Кировского завода ОЦМ изготовлены сочинские олимпийские монеты и индийские рупии. Толщина самой тонкой фольги, произведённой на предприятии, 25 микрон. Что в три раза тоньше человеческого волоса.
60. Кольчугинский завод ОЦМ.
Расположен во Владимирской области, выпускает более 20 тысяч типоразмеров изделий в виде труб, прутков и профилей из 72 марок сплавов.
61.
По разнообразию готовой продукции предприятие является единственным универсальным производителем проката в СНГ.
62.
Кольчугинский завод также изготавливает знаменитые подстаканники, которые каждый из нас встречал в поездах дальнего следования.
63. Завод медных труб.
Находится недалеко от города Майданпек Республики Сербия. Специализируется на производстве медных труб для систем водоснабжения, отопления, охлаждения и кондиционирования.
64.
Завод экспортирует более 80% продукции. Медные трубы представлены на рынках Великобритании, Германии, Италии, Франции, Канады, Голландии, Румынии, Болгарии, Греции, Украины, Израиля и стран бывшей Югославии.
65. «Оренбургский радиатор».
Завод по праву входит в число лидеров среди предприятий, производящих изделия для машиностроения. Среди потребителей «Оренбургского радиатора» свыше 20 заводов России, а также зарубежные предприятия из США, Казахстана и Белоруссии.
Большое спасибо управлению по связям с общественностью УГМК, а именно,
Белимову Виктору Николаевичу, Мельчакову Олегу Андреевичу и Волошиной Екатерине Сергеевне за отличную организацию фотосъемки!
Металлы, находящиеся в подгруппе меди отличаются небольшой химической активностью, по этой причине они встречаются в виде химических соединений, а также самородками. Много веков назад медь можно было встретить лишь в виде сернистых соединений - халькопирита и халькозина. А все потому, что медь обладает высоким химическим сродством к сере. Большая часть первичных руд содержит медь в сульфидной форме - CuS.
С течением времени, особенно в условиях вулканической деятельности, при действии большого количества кислорода, сульфиды меди становились окислами. Самородки меди образовывались в природе вовремя сильного нагревания окисленной сернистой руды. К примеру, если окисленные минералы меди и сернистые руды залегали под толстым слоем горной породы, то их нагревали природные катаклизмы и земное тепло. В подобных природных «металлургических цехах» выплавлялись колоссальные объемы меди. На территории Северной Америки нашли самородок весом 420 тонн. Однако это редкость, самородной меди на планете примерно 1%.
Мировые месторождения меди
Много меди, как и прочих полезных ископаемых, расположено на дне океанов. На дне лежат скопления круглых камней, в которых находится примерно 0,5% меди. Согласно анализу геологов запасы медной руды в океане достигают 5 млрд. тонн.
Существует почти 250 минералов меди, однако лишь 20 из применяются в промышленности. В основным медным рудам относят:
- халькозин - Cu 2 S, который содержит 79,8% меди
- халькопирит - CuFeS 2 , в котором присутствует 30% меди. Эта руда составляет почти 50% всех месторождений меди
- борнит - Cu 5 FeS 4 , содержит от 52 до 65% меди
- ковеллин - CuS, содержит 64% меди.
По генетическим и промышленно-геологическим параметрам месторождения меди бывают:
- стратиформными, которые включают медные сланцы и песчаники
- колчеданными. К этой группе относится самородная и жильная медь
- гидротермальными
- магматическими, включающие самые распространенные руды медно-никелевого типа
- карбонатовыми. В эту группу входят железомедные и карбонатитовые руды.
Запасы меди в мире
Наибольшее количество меди, примерно 65%, залегает на территории Северной и Южной Америке. Европейские государства имеют 15% ресурсов, азиатские - 11%, африканские- 4,5%.
Самые крупные подтвержденные запасы меди зафиксированы Чили. Там находится почти 20% мирового запаса. А в США - 12,7%. Помимо этих стран, меди много в Польше, Индонезии, Иране, Казахстане, Китае, Узбекистане, на Филиппинах, а также в Заире, Замбии, Бразилии, Канаде, Мексике, Панаме, Перу и Австралии. В каждом из этих государств по оценкам специалистов имеется около 10 млн. тонн.
Добыча медной руды
Вследствие низкого содержания меди в руде ее добыча связанна с переработкой больших объемов горных пород. Для того, чтобы выплавить 1 т меди нужно переработать свыше 200 т руды.
Методы добычи меди:
- открытый способ. Если рудные месторождения находятся близко к земной поверхности, то их разрабатывают таким способом глубина открытых разработок составляет 150-300 м. Метод характеризуется более низкими потерями
- подземный способ. Этим методом руду добывают с глубины 500 м, а иногда и с 800-1000 м.
Существует пять технологических систем разработки месторождений:
- при помощи самоходного оборудования. Эта технология широко применяется
- при помощи вибрационных механизмов непрерывного действия
- при помощи твердеющей закладки выработанного пространства. При этом происходит сплошная выемка запасов мощных залежей с наименьшими потерями. С применением подобных систем снижаются потери в 3-4 раза
- метод выемки руды горизонтальными пластами. Во время наполнения выработанного пространства (в рудниках под землей) твердеющими соединениями применяют футерованные резиной или базальтом трубы, период эксплуатации которых в 50-100 раз выше, чем у стальных
- циклично-поточная технология реализации горных работ.
Центры производства меди
Производственные центры по добыче меди присутствуют в разных регионах России. Самыми богатыми месторождениями руды может похвастаться Казахстан. Имеются и месторождения на Урале. По последним данным Россия по добыче медной руды находится на первом месте в мире.
Медные предприятия возводятся в непосредственной близости к рудникам. Сырьевой фактор - это определяющая составляющая, по причине малого содержания концентратов в исходном сырье. На территории Урала расположено 11 медных комплексов, выпускающие 43% меди в стране. Кроме собственного сырья на производстве используется и привезенное из Казахстана. Есть и заводы с утилизацией отходов. К примеру, сернистые газы, как побочный продукт добычи меди, применяются для создания серной кислоты, из которой потом делают удобрения.