Геология

Металлы подгруппы меди обладают небольшой химической активностью, поэтому они находятся частично в виде химических соединений, а частично в свободном, самородном виде. Медь в далекие геологические эпохи, очевидно, находилась только в виде сернистых соединений – халькопирита и халькозина. Объясняется это большим химическим сродством меди к сере, и сульфиды – наиболее распространенные минералы меди.

При высоких температурах, например при вулканической деятельности, при воздействии избытка кислорода происходило превращение сульфидов меди в окислы. Самородная (металлическая) медь, возникала в природе при сильном нагревании частично окисленных сернистых руд. Например, если окисленные минералы меди вместе с сернистыми рудами были погребены под толстым слоем горных пород под воздействием природных катаклизмов и нагревались за счет земного тепла.

Такие природные «металлургические заводы» выплавляли громадные количества меди: самый крупный из найденных самородков весил 420 т (Северная Америка). По-видимому, взаимодействие окислов меди с сульфидами идет и в настоящее время в районах вулканической деятельности, например в районе Курил. Подобные процессы протекают при выплавке меди на металлургических заводах.

Большое количество меди и других ископаемых находится на дне океанов, которое покрыто так называемыми конкрециями – скоплениями в виде камней округлой неправильной формы. Они содержат в среднем 0,5% меди. По подсчетам ученых запасы этой ценной и своеобразной руды составляют 5 млрд. тонн.

Медные руды- это природные минеральные образования соединений меди, содержащие ее в таких количествах, сапри которых промышленная добыча технически возможна и рентабельна. В первичных рудах большинства промышленных месторождений медь присутствует в сульфидной форме – CuS. Приблизительно 90% известных мировых запасов меди приходится именно на сернистые руды, примерно 9% – в виде оксидных руд и менее 1% – в виде самородной меди.

Обычно медь в минералах находится в виде соответствующих соединений: окислы – тенорит, куприт, карбонаты – малахит, азурит, сульфаты – халькантит, брошантит, сульфиды – ковеллин, халькозин, халькопирит, борнит.

Известно около 250 минералов меди, но только 20 из них имеют промышленное значение. Главные рудные минералы меди – это халькозин ( халькоцит) или медный блеск Cu2S(79,8% меди), халькопирит или медный колчедан CuFeS2 (30% меди), который, по оценкам, составляет около 50% всех месторождений этого элемента, борнит Cu5FeS4 (52-65% меди), ковеллин CuS (64,4% меди). Медь встречается в земной коре главным образом в виде комплексных соединений, содержащих, кроме меди, свинец, цинк, сурьму, мышьяк, золото и серебро.

Медный колчедан или халькопирит – минерал латунно-желтого цвета. Соединение меди с железом и серой – CuFeS2, содержащее 30% Cu. Твердость по Моосу 3-4. Это основная медная руда, из которой извлекают большую часть добываемой меди.
Медный блеск или халькозин -минерал свинцово-серого или черного цвета. Это соединение меди с серой – Cu2S, в котором содержится 79,8% Cu, а иногда присутствует примесь серебра. Твердость минерала по шкале Мооса 2-3. Медный блеск относится к богатым медным рудам.
Пестрая медная руда или борнит, является продуктом распада медного колчедана. Химический состав минерала – Cu5FeS4, с содержанием 52-65% Cu. Твердость по Моосу около 3.
Красная медная руда, или куприт -минерал красного цвета, имеющий химический состав Cu2O с содержанием 88,8% Cu. Твердость по Моосу 3,5-4. Это-богатая медная руда.

Добыча

Месторождения меди не сконцентрированы в определенных географических областях, а обнаружены во многих странах, на всех континентах. В разных регионах медь извлекают из различных минералов. В США в штатах Аризона и Невада, а также в британском Корнуолле это халькозин, или медный блеск. Во Франции и Австралии это азурит, или медная лазурь. Оксид меди – куприт добывают на Кубе. В Перу добывают хлорид меди – атакамит.

Различных руд меди много, а вот богатых месторождений на земном шаре мало, к тому же медные руды добывают уже многие сотни лет, так что богатые месторождения меди уже давно выработаны. Если в XIX веке медь добывалась из руд, где содержалось 6-9% этого элемента, то сейчас 5% медные руды считаются очень богатыми, а промышленность многих стран перерабатывает руды, в которых всего 0,5% меди.

Сегодня почти весь металл добывается из низкосортных руд, содержащих не более 1% меди. Некоторые оксидные руды меди могут быть восстановлены непосредственно до металла нагреванием с коксом. Однако большая часть меди производится из железосодержащих сульфидных руд, что требует более сложной переработки.

Эти руды сравнительно бедные, и экономический эффект при их эксплуатации может обеспечиваться лишь ростом масштабов добычи. Поскольку среднее содержание меди в различных рудах колеблется в пределах 0,3-5%, сырье размалывают и концентрируют и только затем направляют на металлургическую переработку.

Основной метод добычи медных руд – открытый. Руду обычно добывают в огромных карьерах, где используются экскаваторы с ковшами до 25 м^3 и грузовики грузоподъемностью до 250 т. Годовая мощность наиболее крупных меднорудных предприятий превышает 30 миллионов тонн по руде и 200 тысяч тонн по металлу.

При производстве меди получают еще около 20 ценных элементов и свыше 40 видов товарного продукта: медный, цинковый, молибденовый и свинцовый концентрат, флотационный серный колчедан, медь черновую и рафинированную, золото, серебро, платину, свинец, висмут, медный и никелевый купорос и многое другое.

Месторождения

Основные страны с богатыми месторождениями меди это : Чили-22%, США-12%, Китай -6%, Казахстан-5%, Польша-5%, Индонезия-4%, Россия-3%, Замбия-3%. Лидируют по добыче медной руды ( данные ICSG) : Чили-34%, США-10%, Индонезия-8%, Перу-7%, Австралия-6%, Канада-5%, Россия-4%, Польша-3%.

Крупнейшие компании по добыче медной руды: Codelco-11%, Phelps Dodge-8%, Rio Tinto-7%, BHP Billiton-7%, Grupo Mexico-5%, PT Pakuafu Indah-5%, Angio American-4%, Норильский никель-3%, KGHM Polska Miedz 3%.

К крупнейшим месторождениям относятся: Чукикамата, которое уже отрабатывается более 100 лет (26млн т) в Чили, и Эскондида (23,6млн т), которое начали отрабатывать с 1990 года в Чили, Грасберг (27,1млн т) в Индонезии, Кольяуаси (17 млн т) Чили, Октябрьское (16 млн т) Россия и Удокан (14 млн т) Россия. В числе недавно освоенных крупных месторождений относятся: Антамина в Перу, Эль-Тесоро в Чили, Салобу и Соссегу в Бразилии, Нурказган в Казахстане. Активно разведываются Ую-Толгой в Монголии, Пэббл на Аляске, Эль-Пачон в Аргентине.

В число крупнейших медных рудников открытого типа ( карьеров) входят: Эскондида ( годовая мощность 1200 тыс тонн), Грасберг (годовая мощность 800 тыс тонн), Чукикамата (годовая мощность 600 тыс тонн). Крупнейшие подземные рудники в мире: самый большой в мире чилийский Эль-Теньенте ( добыча около 450 тыс тонн) и Андина ( мощность 250 тыс тонн), польские Рудна, Польковице-Серошовице и Любин суммарно-450 тыс тонн, подземные рудники Норникеля ( мощность более 400 тыс тонн).

Самые крупные в мире запасы медных руд сосредоточены в вулканических породах (порфирах) Чилийских Анд. Мировые запасы экономически рентабельных месторождений по разным оценкам составляют 340-470 миллионов тонн. При отсутствии прироста запасов и улучшения технологии добычи и производства меди современных извлекаемых запасов хватит лишь до 2050 г.

Общие подтвержденные запасы ( по данным USGS) – Чили -140 млн т, США -35 млн т, Индонезия 35 млн т, Польша 30 млн т, Перу 30 млн т, Мексика 27 млн т, Австралия 24 млн т, Россия 20 млн т. Общая база известных запасов меди составляет, по разным методикам 600-940 миллионов тонн. Хотя запасы меди не являются безграничными, ее поставка будет достаточной в течение обозримого будущего для всех областей применения.

Россия

Самые крупные месторождения в современной России находятся в Таймырском АО: Октябрьское, Талахнинское и Норильск – I, они дают две трети добычи на сегодняшний день. На одном только Октябрьском месторождении получают почти 57% российской рудничном меди.

Почти треть добываемой рудничной меди дает Уральский меднорудный район (Приволжский и Уральский федеральные округа); месторождения: Гайское, Учалинское, Сибайское, Сафьяновское, Узельгинское. Только два крупных месторождения не разрабатываются: Юбилейное и Подольское. Юбилейное готовится к разработке, а Подольское находится в госрезерве.

Крупнейшее месторождение медистых песчаников в Читинской области Удокан ( 14 млн т) пока не разрабатывается. Среднее содержание меди в рудах 1,56%. Сдерживают его освоение отсутствие транспортной инфраструктуры и удаленность Забайкалья от перерабатывающих предприятий медной промышленности ( Урал).

По балансовым запасам меди на долю России приходится около 9% мировых, и по этому показателю мы находимся на третьем месте в мире после Чили и США. Россия в целом обеспечена разведанными запасами меди при существующем уровне добычи на 90 лет ( но обеспеченность эксплуатируемых месторождений меньше, 25-30 лет).