Жез кантип казылып алынат: ыкмалары, тарыхы жана кендери

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-07 21:00

Жез бүгүнкү күндө адаттан тыш талап кылынган металл жана күнүмдүк турмушта да, өнөр жайда да кеңири колдонулат. Табиятта Cu таза абалда да, руда түрүндө да кездешет. Баштапкы тектерден жезди казып алуунун жана алуунун бир нече жолу бар. Бирок алар өнөр жайда кеңири колдонулат. Жез кантип казылып алынары макалада талкууланат.

Бир аз тарых

Байыркы мезгилде жез кайсы аймактан казылып, адам тарабынан биринчи жолу колдонула баштаганын, тилекке каршы, археологдор биле алышкан эмес. Бирок адамдар эң алгач ушул металлды иштетип, күнүмдүк турмушта колдоно башташканы анык.

Жез адамга таш доорунан бери белгилүү. Археологдор тарабынан табылган бул металлдын кээ бир бөлүкчөлөрүндө таш балта менен иштетүүнүн издери бар. Алгач адамдар жезди негизинен жасалга катары колдонушкан. Ошол эле учурда, адамдар байыркы убакта ушундай буюмдарды жасоо үчүн алар тарабынан табылган бул металлдын нуклеттерин гана колдонушкан. Кийинчерээк адамдар кайра иштетүүнү үйрөнүштү жанакурамында жез бар руда.

Cu кантип казылып, кайра иштетилет деген идея байыркы убактагы көптөгөн элдерге белгилүү болгон. Археологдор тарабынан көптөгөн далилдер табылган. Адам жез менен цинк эритмелерин жасаганды үйрөнгөндөн кийин коло доору башталган. Чынында, "жез" деген аталышты бир жолу байыркы римдиктер ойлоп тапкан. Мындай металл бул өлкөгө негизинен Кипр аралынан алынып келинген. Ошондуктан римдиктер аны aes cyprium деп аташкан.

Байыркы убакта жез кантип казылган

Бул металл качандыр бир кезде адамдын жашоосунда абдан кеңири колдонулгандыктан, аны казып алуу технологиялары, албетте, эң сонун иштелип чыккан. Биздин ата-бабалар жезди негизинен малахит рудаларынан алышкан. Мындай материал менен көмүрдүн аралашмасын топурак идишке салып, чуңкурга коюшкан. Андан кийин казандагы массаны өрттөштү. Пайда болгон көмүртек кычкылы малахитти жезге айлантты.

Табигаттагы акциялар

Бүгүнкү күндө жапайы жаратылышта жезди кайдан табууга болот? Учурда бул популярдуу металлдын кендери Жердин бардык континенттеринде табылган. Ошол эле учурда Cu запасы иш жүзүндө чексиз деп эсептелет. Биздин мезгилде геологдор таза жездин, ошондой эле аны камтыган кендердин жаңы кендерин таап жатышат. Маселен, 1950-жылы бул металлдын дуйнелук запастары 90 миллион тоннага барабар болгон. 1970-жылга карата бул көрсөткүч 250 миллион тоннага, ал эми 1998-жылы 340 миллион тоннага чейин өскөн. Азыркы учурда планетада жездин запасы 2,3 миллиард тоннадан ашык деп эсептелет.

Таза жездин кендери жана алуу ыкмалары

Айтылгандай, адегенде адамдар күнүмдүк турмушта жергиликтүү Cu колдонушкан. Албетте, алынганбүгүнкү күндө ушундай таза жез. Бул металлдын нуклеттери жер кыртышында экзогендик жана эндогендик процесстердин натыйжасында пайда болот. Жер шарындагы эң ири жез кени азыркы учурда Америка Кошмо Штаттарында, Супериор көлүнүн аймагында жайгашкан. Россияда жергиликтүү жез Удокан кенинде, ошондой эле Забайкальедеги кээ бир башка жерлерде кездешет. Кошумчалай кетсек, Россияда жезди кайдан казып алууга болот деген суроого Урал аймагы жооп берет.

Жаратылышта бул сорттогу таза металл жез сульфат кендеринин кычкылдануу зонасында пайда болот. Адатта, жездин өзүндө болжол менен 90-99% бар. Калганын башка металлдар түзөт. Кандай болгон күндө да, эки негизги технология жергиликтүү жез кантип казылып алынган деген суроого жооп катары кызмат кылат. Мындай кендер, ошондой эле рудалар жабык шахта же ачык ыкма менен иштетилет. Биринчи учурда бургулоо жана сындыруу сыяктуу технологиялык процесстер колдонулат.

Жез кесектеринин салмагы чоң болот. Алардын эң чоңу бир жолу АКШдагы Супериор көлүндө табылган. Бул нуггеттердин салмагы 500 тоннага жакын болгон.

Россияда жез кайдан казылып алынганын билдик. Бул негизинен Забайкалье жана Урал. Биздин өлкөдө, албетте, бул металлдын абдан чоң кесектери да ар кайсы убакта табылган. Мисалы, бир нече тоннага жеткен жез кесимдери Орто Уралдан көп кездешкен. Салмагы 860 кг болгон бул наггеттердин бири азыр Санкт-Петербургда, Тоо-кен институтунун музейинде сакталып турат.

Жез рудалары жана алардын кендери

Учурда Cu алуу үнөмдүү жана ал тоо тектин курамында 0,3%дан кем эмес болсо да максатка ылайыктуу деп эсептелет.

Бүгүнкү күндө жаратылышта жезди өнөр жайлык жол менен бөлүп алуу үчүн жаратылышта көбүнчө төмөнкү тектер казылып алынат:

• борниттер Cu₅FeS_{4 - сульфид рудалары, башкача айтканда жез кызгылт көк же ала колчедан деп аталат жана 63,3% Cu камтыган;}

• халькопирит CuFeS_{2 - гидротермалдык минералдар;}

• халкосиндер Cu_{2S камтыган 75%дан ашык жез;}

• cuprites Cu_{2O, ошондой эле көбүнчө жергиликтүү жез кендеринде кездешет;}

• малахиттер, алар көмүртектүү жез жашылчалары.

Россиядагы жез рудаларынын эң ири кени Норильск шаарында жайгашкан. Ошондой эле, мындай тектер Уралда, Забайкальеде, Чукоткада, Тувада жана Кола жарым аралында кээ бир жерлерде көп өлчөмдө казылып алынат.

Жез рудасынын кендери кантип иштетилет

Камында Cu бар тоо тектердин ар кандай түрлөрү, ошондой эле нукгеттерди планетада эки негизги технология аркылуу казып алууга болот:

• жабык;
• ачык.

Биринчи учурда узундугу бир нече километрге жеткен кенде шахталар курулат. Жумушчуларды жана жабдууларды жылдыруу үчүн мындай жер астындагы тоннелдер лифттер жана темир жол рельстери менен жабдылган. пайдалануу менен шахталарда тоо тектерин майдалоо жүргүзүлөтатайын бургулоочу жаб-дуулар шптери бар. Жез рудасын чогултуу жана аны жогору жакка жөнөтүү үчүн жүктөө чакалардын жардамы менен ишке ашырылат.

Эгер кендер жер бетинен 400-500 м алыс эмес жерде жайгашкан болсо, алар ачык ыкма менен казылып алынат. Мында адегенде жардыргыч түзүлүштөрдүн жардамы менен тектердин үстүнкү катмары талаадан чыгарылат. Андан ары, жез рудасынын өзү акырындык менен алынып салынат.

Тектерден металл алуу ыкмалары

Кантип жез, тагыраагы, аны камтыган рудалар казылып алынганын биз ошентип билдик. Бирок ишканалар Cu'нун өзүн кантип алышат?

Тектерден жезди алуунун үч негизги жолу бар:

• электролиттик;
• пирометаллургиялык;
• гидрометаллургиялык.

Пирометаллургиялык флотация ыкмасы

Бул технология көбүнчө 1,5-2% Cu камтыган тектерден жезди бөлүп алуу үчүн колдонулат. Мындай материал флотация ыкмасы менен байытылган. Ошол эле учурда:

• руда эң жакшы порошокко чейин кылдат майдаланат;
• пайда болгон материалды суу менен аралаштырыңыз;
• массага татаал органикалык заттар болгон атайын флотация реагенттерин кошуңуз.

Флотация реагенттери ар кандай жез кошулмаларынын майда бүртүкчөлөрүн каптап, аларга нымдуу эместикти берет.

Кийинки кадам:

• көпүктү пайда кылуучу заттар сууга кошулат;
• асма аркылуу абанын күчтүү агымын өткөрөт.

Жез кошулмаларынын жеңил кургак бөлүкчөлөрү натыйжада аба көбүкчөлөрүнө жабышып, үстүнө калкып чыгат. Аларды камтыган көбүк чогултулуп, суудан сыгылып, жакшылап кургатылат. Натыйжада концентрат алынат, андан ары чийки Cu бөлүнүп алынат.

Рудандан жез кантип алынат: кууруп байытуу

Флотация ыкмасы өнөр жайда көп колдонулат. Бирок кээде кууруу технологиясы жез рудасын байытуу үчүн да колдонулат. Бул ыкма көбүнчө күкүрттүн чоң көлөмүн камтыган рудалар үчүн колдонулат. Бул учурда материал 700-8000 °C температурага чейин ысытылат. Натыйжада, сульфиддер тоо тектеги күкүрттүн азайышы менен кычкылданат.

Кийинки этапта ушундай жол менен даярдалган руда шахталык мештерде 14500°С температурада эритет. Акыр-аягы, бул технологияны колдонууда, бир матовый алынат - жез жана темир эритмеси. Андан ары бул байланыш конвертерлерде үйлөө аркылуу жакшыртат. Натыйжада, темир кычкылы шлакка, ал эми күкүрт SO4ге өтөт.

Таза жезди алуу: электролиз

Флотация жана кууртуу ыкмаларын колдонгондо, жез ыйлаакчасы алынат. Чынында, мындай материал 91% Cu камтыйт. Таза жезди алуу үчүн орой жез дагы тазаланат.

Бул учурда калың анод плиталары алгач баштапкы жезден куюлат. Кийинки:

• ваннага жез сульфатынын эритмесин алыңыз;
• ваннада асылып туратанод плиталары;
• катод катары таза жезден жасалган жука барактар колдонулат.

Электролиз реакциясынын жүрүшүндө жез аноддордо эрийт жана катоддордо чөктүрүлөт. Жез иондору катодду көздөй жылып, андан электрондорду алып, Cu+2+2e атомдарына өтөт?>Cu.

Блистерде жездин курамындагы аралашмалар тазаланганда башкача болушу мүмкүн. Цинк, кадмий, темир аноддо эрийт, бирок катодго тунбайт. Чындыгында, алар электрохимиялык чыңалуу катарында жездин сол жагында, башкача айтканда, терс потенциалга ээ.

Жез сульфаты сульфид рудасын кычкылтек менен жай кычкылдандыруу аркылуу жез сульфатына CuS + 2O₂ > CuSO_{4 алынат. Туз кийин суу менен жуулат.}

Гидрометаллургиялык ыкма

Мында күкүрт кислотасы жезди эритүү жана байытуу үчүн колдонулат. Бул технологияны колдонгон реакциянын натыйжасында Cu жана башка металлдар менен каныккан эритме алынат. Андан кийин жез бөлүнүп алынат. Бул ыкманы колдонуу менен, жезден тышкары, башка металлдарды, анын ичинде баалуу металлдарды алууга болот. Кандай болгон күндө да, бул технология көбүнчө курамына өтө бай эмес (0,5% дан кем эмес) тектерден Cu бөлүп алуу үчүн колдонулат.

Үйдө жез

Бул металлды ага каныккан кендерден бөлүү, демек, технологиялык жактан салыштырмалуу жөнөкөй. Ошондуктан айрымдар үйдө жезди кантип казууга кызыкдар. Бул металлды рудадан, чоподон жана башкалардан өз колуңар менен, жокбирок атайын жабдуулардын болушу абдан кыйын болот.

Айрымдары, мисалы, өз колдору менен чоподон жезди кантип алууга кызыгышат. Чынында эле, жаратылышта бул материалдын кендери бар, ал да Cuга бай. Бирок, тилекке каршы, үй шартында чоподон жез алуунун далилденген технологиялары жок.

Өз колуңуз менен бул металлды үй шартында, балким, жез сульфатынан гана бөлүп алууга аракет кылса болот. Бул үчүн, биринчи сууда эритүү керек. Андан кийин, сиз жөн гана натыйжасында аралашма бир темир объектисин коюу керек. Бир нече убакыт өткөндөн кийин, экинчиси - алмаштыруу реакциясынын натыйжасында - жез жабын менен жабылат, андан кийин аны жөн эле тазалоого болот.