როგორ მოიპოვება სპილენძი: მეთოდები, ისტორია და საბადოები

2024 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-07 20:59

სპილენძი დღეს უჩვეულოდ მოთხოვნადი ლითონია და ფართოდ გამოიყენება როგორც ყოველდღიურ ცხოვრებაში, ასევე ინდუსტრიაში. ბუნებაში Cu გვხვდება როგორც სუფთა მდგომარეობაში, ასევე მადნის სახით. ორიგინალური ქანებიდან სპილენძის მოპოვებისა და მოპოვების რამდენიმე გზა არსებობს. თუმცა, ისინი ფართოდ გამოიყენება ინდუსტრიაში. როგორ ხდება სპილენძის მოპოვება, განხილული იქნება სტატიაში.

ცოტა ისტორია

რომელ ტერიტორიაზე დაიწყო სპილენძის მოპოვება და პირველად გამოყენება ადამიანმა, სამწუხაროდ, არქეოლოგებმა ვერ გაარკვიეს. თუმცა, დანამდვილებით ცნობილია, რომ სწორედ ამ ლითონის დამუშავება და გამოყენება დაიწყო ადამიანებმა პირველ რიგში.

სპილენძი ადამიანისთვის ცნობილია ქვის ხანიდან. არქეოლოგების მიერ ნაპოვნი ამ ლითონის ზოგიერთ ნაგლეჯს ქვის ცულებით დამუშავების კვალი აღენიშნება. თავდაპირველად ადამიანები სპილენძს ძირითადად დეკორაციისთვის იყენებდნენ. ამავდროულად, ძველ დროში ადამიანები იყენებდნენ ექსკლუზიურად მათ მიერ აღმოჩენილ ლითონის ნაგლეჯებს ასეთი პროდუქტების დასამზადებლად. მოგვიანებით ხალხმა ისწავლა დამუშავება დასპილენძის შემცველი მადანი.

იდეა იმის შესახებ, თუ როგორ მოიპოვება და მუშავდება Cu, ცნობილი იყო ანტიკურ ბევრ ხალხში. არქეოლოგებმა უამრავი მტკიცებულება აღმოაჩინეს. მას შემდეგ, რაც ადამიანმა ისწავლა სპილენძისა და თუთიის შენადნობების დამზადება, დაიწყო ბრინჯაოს ხანა. სინამდვილეში, სახელი "სპილენძი" ოდესღაც ძველმა რომაელებმა შექმნეს. ასეთი ლითონი ამ ქვეყანაში ძირითადად კუნძულ კვიპროსიდან შემოიტანეს. ამიტომაც უწოდეს მას რომაელები aes cyprium.

როგორ მოიპოვებოდა სპილენძი ძველ დროში

რადგან ეს ლითონი ოდესღაც ძალიან ფართოდ გამოიყენებოდა ადამიანის ცხოვრებაში, მისი მოპოვების ტექნოლოგიები, რა თქმა უნდა, საკმაოდ სრულყოფილი იყო განვითარებული. ჩვენი წინაპრები სპილენძს ძირითადად მალაქიტის მადნებიდან იღებდნენ. ასეთი მასალისა და ნახშირის ნარევს ათავსებდნენ თიხის ჭურჭელში და ათავსებდნენ ორმოში. შემდეგ ქვაბში მასას ცეცხლი წაუკიდეს. მიღებული ნახშირბადის მონოქსიდი მალაქიტს სპილენძად აქცევს.

მარაგები ბუნებაში

სად შეიძლება დღეს ველურში სპილენძის პოვნა? ამ დროისთვის, ამ პოპულარული ლითონის საბადოები აღმოჩენილია დედამიწის ყველა კონტინენტზე. ამავდროულად, Cu რეზერვები პრაქტიკულად შეუზღუდავად ითვლება. ჩვენს დროში გეოლოგები პოულობენ სუფთა სპილენძის ახალ საბადოებს, ასევე მის შემცველ მადნებს. მაგალითად, 1950 წელს ამ ლითონის მსოფლიო მარაგი შეადგენდა 90 მილიონ ტონას. 1970 წლისთვის ეს მაჩვენებელი უკვე გაიზარდა 250 მილიონ ტონამდე, ხოლო 1998 წლისთვის - 340 მილიონ ტონამდე. ამ დროისთვის ითვლება, რომ სპილენძის მარაგი პლანეტაზე 2,3 მილიარდ ტონაზე მეტია..

სუფთა სპილენძის მოპოვების საბადოები და მეთოდები

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, თავდაპირველად ადამიანები იყენებდნენ მშობლიურ Cu-ს ყოველდღიურ ცხოვრებაში. რა თქმა უნდა, მიღებულიაასეთი სუფთა სპილენძი დღეს. ამ ლითონის ნაგლეჯები დედამიწის ქერქში ეგზოგენური და ენდოგენური პროცესების შედეგად წარმოიქმნება. პლანეტაზე სპილენძის ყველაზე დიდი საბადო ამჟამად მდებარეობს შეერთებულ შტატებში, ტბის უმაღლესი რეგიონში. რუსეთში, მშობლიური სპილენძი გვხვდება უდოკანის საბადოში, ისევე როგორც ტრანსბაიკალიის ზოგიერთ სხვა ადგილას. გარდა ამისა, პასუხი კითხვაზე, თუ სად შეიძლება სპილენძის მოპოვება რუსეთში ნაგეტების სახით, არის ურალის რეგიონი.

ბუნებაში ამ ჯიშის სუფთა ლითონი წარმოიქმნება სპილენძის სულფატის საბადოების დაჟანგვის ზონაში. ჩვეულებრივ, თავად სპილენძის ნაგეტები შეიცავს დაახლოებით 90-99%. დანარჩენი აღირიცხება სხვა ლითონებით. ნებისმიერ შემთხვევაში, ორი ძირითადი ტექნოლოგია ემსახურება პასუხს კითხვაზე, თუ როგორ მოიპოვება ადგილობრივი სპილენძი. ასეთი საბადოები, ისევე როგორც საბადოები, განვითარებულია დახურული მაღაროს ან ღია კარის მეთოდით. პირველ შემთხვევაში გამოიყენება ისეთი ტექნოლოგიური პროცესები, როგორიცაა ბურღვა და გატეხვა.

სპილენძის ნუგბარს შეუძლია ბევრი წონა. მათგან ყველაზე დიდი ოდესღაც აშშ-ში, სუპერიორის ტბაზე აღმოაჩინეს. ამ ნუგეტების წონა იყო დაახლოებით 500 ტონა.

სად მოიპოვება სპილენძი რუსეთში, გავარკვიეთ. ეს ძირითადად ტრანსბაიკალია და ურალია. ჩვენში, რა თქმა უნდა, სხვადასხვა დროს ამ ლითონის ძალიან დიდი ნაგლეჯებიც აღმოაჩინეს. მაგალითად, სპილენძის ნაჭრები, რომლებიც იწონის რამდენიმე ტონას, ხშირად გვხვდებოდა შუა ურალებში. 860 კგ-ის მასის ერთ-ერთი ნაგები ახლა ინახება სანქტ-პეტერბურგში, სამთო ინსტიტუტის მუზეუმში.

სპილენძის მადნები და მათი საბადოები

ამჟამად Cu-ს მიღება ითვლება ეკონომიურად და მიზანშეწონილად, მაშინაც კი, თუ ის შეიცავს კლდეში მინიმუმ 0.3%.

ყველაზე ხშირად, შემდეგი ქანების მოპოვება ხდება ბუნებაში სპილენძის ინდუსტრიულად იზოლირებისთვის დღეს ბუნებაში:

• ბორნიტები Cu₅FeS_{4 - სულფიდური მადნები, სხვაგვარად უწოდებენ სპილენძის მეწამულ ან ჭრელ პირიტებს და შეიცავს დაახლოებით 63,3% Cu;}

• ქალკოპირიტი CuFeS_{2 - ჰიდროთერმული წარმოშობის მინერალები;}

• ქალკოსინები Cu_{2S, რომელიც შეიცავს 75%-ზე მეტ სპილენძს;}

• კუპრიტები Cu_{2O, ასევე ხშირად გვხვდება მშობლიურ სპილენძის საბადოებში;}

• მალაქიტები, რომლებიც ნახშირბადოვანი სპილენძის მწვანილია.

რუსეთში სპილენძის მადნების უდიდესი საბადო მდებარეობს ნორილსკში. ასევე, ასეთი ქანების მოპოვება დიდი რაოდენობით ხდება ზოგიერთ ადგილას ურალში, ტრანსბაიკალიაში, ჩუკოტკაში, ტუვაში და კოლას ნახევარკუნძულზე..

როგორ ვითარდება სპილენძის საბადოები

სხვადასხვა სახის კლდეები, რომლებიც შეიცავს Cu-ს, ისევე როგორც ნაგეტებს, შესაძლებელია პლანეტაზე მოპოვება ორი ძირითადი ტექნოლოგიის გამოყენებით:

• დახურულია;
• ღია.

პირველ შემთხვევაში საბადოზე შენდება მაღაროები, რომელთა სიგრძე შეიძლება რამდენიმე კილომეტრს აღწევდეს. მუშებისა და აღჭურვილობის გადასაადგილებლად ასეთი მიწისქვეშა გვირაბები აღჭურვილია ლიფტებითა და სარკინიგზო ლიანდაგებით. მაღაროებში ქანების დამტვრევა ხორციელდება გამოყენებითსპეციალური საბურღი მოწყობილობა მწვერვალებით. სპილენძის მადნის შეგროვება და ზემოდან გადასაზიდად მისი ჩატვირთვა ხდება თაიგულების გამოყენებით.

თუ საბადოები მდებარეობს დედამიწის ზედაპირიდან არაუმეტეს 400-500 მ დაშორებით, მათი მოპოვება ხდება ღია მეთოდით. ამ შემთხვევაში, კლდის ზედა ფენა პირველად ამოღებულია მინდვრიდან ასაფეთქებელი მოწყობილობების გამოყენებით. გარდა ამისა, თავად სპილენძის საბადო თანდათან იხსნება.

ქანებიდან ლითონის მიღების მეთოდები

როგორ მოიპოვება სპილენძი, უფრო სწორად, მისი შემცველი მადნები, ჩვენ ამგვარად გავარკვიეთ. მაგრამ როგორ იღებენ საწარმოები შემდგომში თავად Cu?

ქანებიდან სპილენძის ამოღების სამი ძირითადი გზა არსებობს:

• ელექტროლიტური;
• პირომეტალურგიული;
• ჰიდრომეტალურგიული.

პირმეტალურგიული ფლოტაციის მეთოდი

ეს ტექნოლოგია ჩვეულებრივ გამოიყენება სპილენძის იზოლირებისთვის 1,5-2% Cu-ის შემცველი ქანებიდან. ასეთი მასალა მდიდრდება ფლოტაციის მეთოდით. ამავე დროს:

• მადნი ფრთხილად იფქვება საუკეთესო ფხვნილამდე;
• შეურიეთ მიღებული მასალა წყალში;
• დაამატეთ მასას სპეციალური ფლოტაციური რეაგენტები, რომლებიც რთული ორგანული ნივთიერებებია.

ფლოტაციური რეაგენტები ფარავს სპილენძის სხვადასხვა ნაერთების წვრილ მარცვლებს და ანიჭებს მათ არასველიანობას.

შემდეგი ნაბიჯი:

• წყალში ემატებანივთიერებები, რომლებიც ქმნიან ქაფს;
• გაატარეთ ჰაერის ძლიერი ნაკადი საკიდში.

სპილენძის ნაერთების მსუბუქი მშრალი ნაწილაკები შედეგად ეწებება ჰაერის ბუშტებს და ცურავს ზევით. მათ შემცველ ქაფს აგროვებენ, ასუფთავებენ წყლიდან და კარგად აშრობენ. შედეგად, მიიღება კონცენტრატი, საიდანაც ნედლი Cu იზოლირებულია.

როგორ მოიპოვება სპილენძი მადნიდან: გაჯერება გამოწვით

ფლოტაციის მეთოდი საკმაოდ ხშირად გამოიყენება ინდუსტრიაში. მაგრამ ზოგჯერ გამოწვის ტექნოლოგიაც გამოიყენება სპილენძის მადნის გასამდიდრებლად. ეს ტექნიკა ყველაზე ხშირად გამოიყენება დიდი რაოდენობით გოგირდის შემცველი მადნებისთვის. ამ შემთხვევაში, მასალა წინასწარ თბება 700-8000 °C ტემპერატურამდე. შედეგად სულფიდები იჟანგება კლდეში გოგირდის შემცველობის შემცირებით.

შემდეგ ეტაპზე ასე მომზადებული მადანი დნება ლილვის ღუმელში 14500 °C ტემპერატურაზე. საბოლოო ჯამში, ამ ტექნოლოგიის გამოყენებისას მიიღება მქრქალი - სპილენძისა და რკინის შენადნობი. გარდა ამისა, ეს კავშირი გაუმჯობესებულია კონვერტორებში აფეთქებით. შედეგად, რკინის ოქსიდი გადადის წიდაში, ხოლო გოგირდი გადადის SO4-ში.

სუფთა სპილენძის წარმოება: ელექტროლიზი

ფლოტაციისა და გამოწვის მეთოდების გამოყენებისას მიიღება ბლისტერული სპილენძი. სინამდვილეში, ასეთი მასალა შეიცავს დაახლოებით 91% Cu. სუფთა სპილენძის მისაღებად უხეში სპილენძი კიდევ უფრო იხვეწება.

ამ შემთხვევაში, სქელი ანოდის ფირფიტები პირველად ჩამოსხმულია პირველადი სპილენძისგან. შემდეგი:

• აიღეთ სპილენძის სულფატის ხსნარი აბაზანაში;
• სააბაზანოში ჩამოკიდებულიანოდის ფირფიტები;
• კათოდად გამოიყენებასუფთა სპილენძის თხელი ფურცლები.

ელექტროლიზის რეაქციის დროს ანოდებზე სპილენძი იხსნება და კათოდებზე ილექება. სპილენძის იონები მოძრაობენ კათოდისკენ, იღებენ ელექტრონებს მისგან და გადადიან Cu+2+2e ატომებში?>Cu.

ბლისტერ სპილენძში შემავალი მინარევები შეიძლება განსხვავებულად იქცეს დახვეწისას. თუთია, კადმიუმი, რკინა იხსნება ანოდზე, მაგრამ არ წყდება კათოდზე. ფაქტია, რომ ელექტროქიმიური ძაბვის სერიაში ისინი სპილენძის მარცხნივ არიან, ანუ მეტი უარყოფითი პოტენციალები აქვთ.

სპილენძის სულფატი მიიღება სულფიდური მადნის ნელი დაჟანგვით ჟანგბადით სპილენძის სულფატამდე CuS + 2O₂ > CuSO_{4. მარილი შემდგომში ირეცხება წყლით.}

ჰიდრომეტალურგიული მეთოდი

ამ შემთხვევაში გოგირდის მჟავა გამოიყენება სპილენძის გასაწმენდად და გასამდიდრებლად. ამ ტექნოლოგიის გამოყენებით რეაქციის შედეგად მიიღება Cu და სხვა ლითონებით გაჯერებული ხსნარი. შემდეგ მისგან იზოლირებულია სპილენძი. ამ ტექნიკის გამოყენებით, ბლისტერული სპილენძის გარდა, შესაძლებელია სხვა ლითონების მიღება, მათ შორის ძვირფასი. ნებისმიერ შემთხვევაში, ამ ტექნოლოგიას ყველაზე ხშირად იყენებენ Cu-ს ამოსაღებად კლდეებიდან, რომლებიც არც თუ ისე მდიდარია მასში (0,5%-ზე ნაკლები).

სპილენძი სახლში

ამ ლითონის გამოყოფა მისით გაჯერებული მადნებისაგან, შესაბამისად, ტექნოლოგიურად შედარებით მარტივია. ამიტომ ზოგიერთს აინტერესებს როგორ მოიპოვოს სპილენძი სახლში. მიიღეთ ეს ლითონი მადნიდან, თიხისგან და ა.შ. საკუთარი ხელით, გარეშეთუმცა, სპეციალური აღჭურვილობის არსებობა ძალიან რთული იქნება.

ზოგიერთს, მაგალითად, აინტერესებს როგორ გამოიღონ სპილენძი თიხიდან საკუთარი ხელით. მართლაც, ბუნებაში არის ამ მასალის საბადოები, რომელიც ასევე მდიდარია Cu-ით. თუმცა, სამწუხაროდ, არ არსებობს ცნობილი დადასტურებული ტექნოლოგიები სახლში თიხისგან სპილენძის მისაღებად.

საკუთარი ხელით ამ ლითონის სახლში გამოყოფა შესაძლებელია მხოლოდ სპილენძის სულფატისგან. ამისათვის ეს უკანასკნელი ჯერ წყალში უნდა გაიხსნას. შემდეგი, თქვენ უბრალოდ უნდა მოათავსოთ რამდენიმე რკინის ობიექტი მიღებულ ნარევში. გარკვეული პერიოდის შემდეგ, ეს უკანასკნელი - ჩანაცვლების რეაქციის შედეგად - დაიფარება სპილენძის საფარით, რომელიც შემდეგ უბრალოდ შეიძლება გაიწმინდოს.