Jinsi shaba inavyochimbwa: mbinu, historia na amana

2024 Mwandishi: Howard Calhoun | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-07 21:02

Shaba leo ni chuma kinachohitajika sana na hutumiwa sana katika maisha ya kila siku na viwandani. Kwa asili, Cu inaweza kupatikana katika hali safi na kwa namna ya ore. Kuna njia kadhaa za kuchimba na kupata shaba kutoka kwa miamba ya asili. Walakini, hutumiwa sana katika tasnia. Jinsi shaba inavyochimbwa itajadiliwa katika makala.

Historia kidogo

Katika eneo gani shaba katika nyakati za kale ilianza kuchimbwa na kutumiwa na mwanadamu kwa mara ya kwanza, wanaakiolojia, kwa bahati mbaya, hawakuweza kujua. Hata hivyo, inajulikana kwa hakika kwamba ilikuwa ni chuma hiki ambacho watu walianza kusindika na kutumia katika maisha ya kila siku mara ya kwanza kabisa.

Shaba inajulikana kwa mwanadamu tangu Enzi ya Mawe. Baadhi ya nuggets za chuma hiki zilizopatikana na waakiolojia hubeba athari za usindikaji na shoka za mawe. Hapo awali, watu walitumia shaba kama mapambo. Wakati huo huo, watu katika nyakati za kale walitumia pekee nuggets ya chuma hiki kilichopatikana nao kwa ajili ya utengenezaji wa bidhaa hizo. Baadaye, watu walijifunza kusindika namadini ya shaba.

Wazo la jinsi Cu inachimbwa na kuchakatwa lilijulikana kwa watu wengi wa zamani. Ushahidi mwingi umepatikana na wanaakiolojia. Baada ya mwanadamu kujifunza kutengeneza aloi za shaba na zinki, Enzi ya Shaba ilianza. Kwa kweli, jina "shaba" lilibuniwa na Warumi wa kale. Chuma kama hicho kililetwa katika nchi hii haswa kutoka kisiwa cha Kupro. Ndiyo maana Warumi waliiita aes cypriamu.

Jinsi shaba ilivyokuwa ikichimbwa zamani

Kwa kuwa chuma hiki kilitumika sana wakati mmoja katika maisha ya mwanadamu, teknolojia ya uchimbaji wake, bila shaka, ilikuzwa kikamilifu. Wazee wetu walipata shaba hasa kutoka kwa madini ya malachite. Mchanganyiko wa nyenzo hizo na makaa ya mawe uliwekwa kwenye chombo cha udongo na kuwekwa kwenye shimo. Ifuatayo, misa kwenye sufuria iliwashwa moto. Monoksidi kaboni iliyosababisha ilipunguza malachite kuwa shaba.

Hifadhi asili

Shaba inaweza kupatikana wapi porini leo? Kwa sasa, amana za chuma hiki maarufu hugunduliwa kwenye mabara yote ya Dunia. Wakati huo huo, akiba ya Cu inachukuliwa kuwa haina ukomo. Wanajiolojia katika wakati wetu wanapata amana mpya za shaba safi, pamoja na ores zilizomo. Kwa mfano, mnamo 1950 hifadhi ya ulimwengu ya chuma hiki ilifikia tani milioni 90. Kufikia 1970, takwimu hii tayari imeongezeka hadi tani milioni 250, na kufikia 1998 - hadi tani milioni 340. Kwa sasa, inaaminika kuwa hifadhi ya shaba kwenye sayari ni zaidi ya tani bilioni 2.3.

Amana na mbinu za uchimbaji wa shaba safi

Kama ilivyotajwa tayari, mwanzoni watu walitumia Cu asilia katika maisha ya kila siku. Bila shaka, ni kupatikanashaba safi kama hii leo. Nuggets za chuma hiki huundwa kwenye ukoko wa dunia kama matokeo ya michakato ya nje na ya asili. Hifadhi kubwa zaidi inayojulikana ya shaba ya asili kwenye sayari kwa sasa iko nchini Marekani, katika eneo la Ziwa Superior. Nchini Urusi, shaba ya asili hutokea katika amana ya Udokan, na pia katika maeneo mengine ya Transbaikalia. Kwa kuongeza, jibu la swali la wapi shaba inaweza kuchimbwa nchini Urusi kwa namna ya nuggets ni eneo la Ural.

Kwa asili, chuma safi cha aina hii huundwa katika ukanda wa oksidi wa amana za sulfate ya shaba. Kawaida, nuggets ya shaba yenyewe ina kuhusu 90-99%. Iliyobaki inahesabiwa na metali zingine. Kwa hali yoyote, teknolojia mbili kuu hutumika kama jibu kwa swali la jinsi shaba ya asili inavyochimbwa. Amana kama hizo, pamoja na zile za ore, hutengenezwa na mgodi uliofungwa au njia ya shimo wazi. Katika hali ya kwanza, michakato ya kiteknolojia kama vile kuchimba visima na kuvunja hutumika.

Nuggets za shaba zinaweza kuwa na uzito mwingi. Wakubwa zaidi kati yao waliwahi kupatikana kwenye Ziwa Superior huko USA. Uzito wa nuggets hizi ulikuwa takriban tani 500.

Mahali ambapo shaba huchimbwa nchini Urusi, tuligundua. Hii ni hasa Transbaikalia na Urals. Katika nchi yetu, bila shaka, nuggets kubwa sana za chuma hiki pia zilipatikana kwa nyakati tofauti. Kwa mfano, vipande vya shaba vilivyo na uzito wa tani kadhaa mara nyingi vilipatikana katika Urals ya Kati. Moja ya nuggets hizi zenye uzito wa kilo 860 sasa zimehifadhiwa huko St. Petersburg, katika Makumbusho ya Taasisi ya Madini.

Madini ya shaba na amana zake

Kwa sasa, kupata Cu kunachukuliwa kuwa kwa gharama nafuu na inafaa hata kama iko kwenye mwamba angalau 0.3%.

Mara nyingi, miamba ifuatayo huchimbwa kwa asili ili kutenga shaba kiviwanda katika asili leo:

• bornites Cu₅FeS_{4 - madini ya sulfidi, kwa jina lingine huitwa zambarau ya shaba au pyrite za variegated na yenye takriban 63.3% Cu;}

• chalcopyrite CuFeS_{2 - madini asili ya hydrothermal;}

• chalcosines Cu_{2S iliyo na zaidi ya 75% ya shaba;}

• cuprites Cu_{2O, pia mara nyingi hupatikana katika amana asilia za shaba;}

• malachite, ambazo ni kijani kibichi cha shaba.

Mali kubwa zaidi ya madini ya shaba nchini Urusi iko Norilsk. Pia, miamba hiyo huchimbwa kwa wingi katika baadhi ya maeneo ya Urals, Transbaikalia, Chukotka, Tuva na kwenye Peninsula ya Kola.

Jinsi amana za shaba hutengenezwa

Aina tofauti za miamba iliyo na Cu, pamoja na vijiti, inaweza kuchimbwa kwenye sayari kwa kutumia teknolojia kuu mbili:

• imefungwa;
• wazi.

Katika hali ya kwanza, migodi hujengwa kwa amana, ambayo urefu wake unaweza kufikia kilomita kadhaa. Ili kuhamisha wafanyikazi na vifaa, vichuguu kama hivyo vya chini ya ardhi vina vifaa vya lifti na njia za reli. Kusagwa miamba katika migodi hufanywa kwa kutumiavifaa maalum vya kuchimba visima na spikes. Mkusanyiko wa madini ya shaba na upakiaji wake kwa ajili ya kusafirishwa hadi juu hufanywa kwa kutumia ndoo.

Ikiwa amana ziko si zaidi ya mita 400-500 kutoka kwenye uso wa dunia, huchimbwa kwa kutumia njia iliyo wazi. Katika kesi hiyo, safu ya juu ya mwamba hutolewa kwanza kutoka kwenye shamba kwa kutumia vifaa vya kulipuka. Zaidi ya hayo, madini ya shaba yenyewe huondolewa hatua kwa hatua.

Njia za kupata chuma kutoka kwa miamba

Jinsi shaba inavyochimbwa, au tuseme, madini yaliyo nayo, ndivyo tuligundua. Lakini je, makampuni ya biashara huipokeaje Cu yenyewe baadaye?

Kuna njia kuu tatu za kuchimba shaba kutoka kwa mawe:

• electrolytic;
• pyrometallurgical;
• hydrometallurgical.

Njia ya kuelea kwa pyrometallurgical

Teknolojia hii hutumiwa kwa kawaida kutenga shaba kutoka kwa mawe yenye Cu 1.5-2%. Nyenzo kama hizo hutajiriwa na njia ya kuelea. Wakati huo huo:

• ore husagwa kwa uangalifu hadi unga bora kabisa;
• changanya nyenzo inayotokana na maji;
• ongeza vitendanishi maalum vya kuelea, ambavyo ni dutu hai changamano, kwenye wingi.

Vitendanishi vya kuelea hupaka chembe ndogo za misombo mbalimbali ya shaba na kuzifanya zisilowe unyevunyevu.

Hatua inayofuata:

• vitu vinavyotengeneza povu huongezwa kwenye maji;
• pitisha mkondo mkali wa hewa kupitia kusimamishwa.

Chembechembe zisizo na rangi nyepesi za misombo ya shaba kwa sababu hiyo hushikamana na viputo vya hewa na kuelea juu. Povu iliyo na wao hukusanywa, imefungwa nje ya maji na kukaushwa vizuri. Kama matokeo, mkusanyiko hupatikana, ambapo Cu crude hutengwa.

Jinsi shaba inachimbwa kutoka kwa ore: manufaa kwa kuchoma

Njia ya kuelea hutumika mara nyingi katika tasnia. Lakini wakati mwingine teknolojia ya kuchoma hutumiwa pia kuimarisha madini ya shaba. Mbinu hii hutumiwa mara nyingi kwa ores iliyo na kiasi kikubwa cha sulfuri. Katika kesi hii, nyenzo hiyo hutangulia joto la 700-8000 ° C. Kwa sababu hiyo, salfaidi hutiwa oksidi kwa kupungua kwa maudhui ya salfa kwenye miamba.

Katika hatua inayofuata, madini yaliyotayarishwa kwa njia hii huyeyushwa kwenye vinu vya shimo kwa joto la 14,500 °C. Hatimaye, wakati wa kutumia teknolojia hii, matte hupatikana - alloy ya shaba na chuma. Zaidi ya hayo, uunganisho huu unaboreshwa kwa kupiga katika vibadilishaji. Kwa sababu hiyo, oksidi ya chuma huingia kwenye slag, na salfa huenda kwenye SO4.

Kuzalisha shaba safi: electrolysis

Unapotumia njia za kuelea na kuchoma, shaba ya malengelenge hupatikana. Kweli, nyenzo kama hiyo ina karibu 91% Cu. Ili kupata shaba safi zaidi, shaba iliyochafuka husafishwa zaidi.

Katika hali hii, sahani nene za anodi hutupwa kwanza kutoka kwa shaba ya msingi. Inayofuata:

• chukua suluhisho la sulfate ya shaba kwenye bafu;
• inaning'inia bafunisahani za anode;
• shuka nyembamba za shaba safi hutumika kama kathodi.

Wakati wa mmenyuko wa elektrolisisi, shaba huyeyushwa kwenye anodi na kumwagika kwenye cathodi. Ioni za shaba husogea kuelekea kwenye cathode, chukua elektroni kutoka kwayo na upite kwenye atomi za Cu+2+2e?>Cu.

Uchafu ulio katika shaba ya malengelenge unaweza kuwa tofauti unaposafishwa. Zinki, cadmium, chuma kufuta juu ya anode, lakini si kukaa juu ya cathode. Ukweli ni kwamba katika mfululizo wa voltage ya kielektroniki ziko upande wa kushoto wa shaba, yaani, zina uwezo mbaya zaidi.

Salfa ya shaba hupatikana kwa uoksidishaji polepole wa madini ya sulfidi yenye oksijeni hadi salfati ya shaba CuS + 2O₂ > CuSO_{4. Kisha chumvi hiyo huchujwa kwa maji.}

Njia ya Hydrometallurgical

Katika hali hii, asidi ya salfa hutumika kuvuja na kurutubisha shaba. Kama matokeo ya mmenyuko kwa kutumia teknolojia hii, suluhisho lililojaa Cu na metali zingine hupatikana. Kisha shaba hutengwa nayo. Kutumia mbinu hii, pamoja na shaba ya malengelenge, metali zingine, pamoja na zile za thamani, zinaweza kupatikana. Vyovyote vile, teknolojia hii mara nyingi hutumiwa kutoa Cu kutoka kwa miamba ambayo si tajiri sana ndani yake (chini ya 0.5%).

Shaba nyumbani

Kutenganishwa kwa chuma hiki kutoka kwa madini yaliyojaa, kwa hivyo, ni rahisi kiteknolojia. Kwa hiyo wengine wanavutiwa na jinsi ya kuchimba shaba nyumbani. Pata chuma hiki kutoka kwa ore, udongo, nk kwa mikono yako mwenyewe, bilaupatikanaji wa vifaa maalum, hata hivyo, itakuwa vigumu sana.

Baadhi, kwa mfano, wanavutiwa na jinsi ya kutoa shaba kutoka kwa udongo kwa mikono yao wenyewe. Hakika, kwa asili kuna amana za nyenzo hii, ambayo pia ni tajiri katika Cu. Hata hivyo, kwa bahati mbaya, hakuna teknolojia zilizothibitishwa za kupata shaba kutoka kwa udongo nyumbani.

Kwa mikono yako mwenyewe, chuma hiki nyumbani kinaweza kujaribu kutenganisha, labda, tu kutoka kwa sulfate ya shaba. Kwa kufanya hivyo, mwisho lazima kwanza kufutwa katika maji. Ifuatayo, unahitaji tu kuweka kitu cha chuma kwenye mchanganyiko unaosababishwa. Baada ya muda, ya mwisho - kama matokeo ya majibu ya badala - itafunikwa na mipako ya shaba, ambayo inaweza kusafishwa kwa urahisi.