Медь — от месторождений до металла: добыча, переработка, применение

Медь также активно используется для создания сплавов с другими металлами, образуя широко применяемые в промышленности и быту материалы (например, бронзу и латунь). Металл достаточно устойчив к коррозии – не подвержен быстрому разрушению под воздействием окружающей среды, что ещё больше расширяет сферы его применения. В настоящее время медь занимает третье место после железа и алюминия по объему мирового производства.

Разновидности медных руд

Существует девять геологических видов медных руд, имеющих промышленное значение:

• Железно-никелевые руды, залегающие в магматических горных породах;
• Медистые песчаники и сланцы. Стратиформные запасы составляют 30% запасов меди и поэтому занимают второе место в данном списке;
• Медно-никелевые. Залежи отличаются разнообразием форм с крупными вкраплениями искомого металла;
• Медно-порфировые. Они являются безусловными лидером и обеспечивают 40% мировой добычи меди;
• Карбонатитовые. Уникальны тем, что имеется всего лишь одно месторождение в мире, кроме того в их составе присутствуют щелочные соединения;
• Кварцево-сульфидные. Существенной роли в обеспечении добычи не играют;
• Самородные. Располагаются в местах окисления рудников медно-сульфидных руд;
• Скарновые. Размещаются среди известняков и отличаются крайней неоднородностью морфологической структуры;

Медь в перечисленном списке руд бывает представлена в сульфидной, оксидной или смешанной форме, что определяет соответствующие разновидности залежей. По виду своего строения в породах залежи подразделяются на вкраплённые, массивные и сплошные текстуры. В ближайшей перспективе этот список могут пополнить руды, залегающие на дне морей, океанов, а также конкреции урановых месторождений.

Природные минералы, содержащие медь

В природе существую 250 медесодержащих минералов, однако практическое использование находят не более 20. Список самых распространённых из них с указанием процентного содержания меди:

• Самородная медь – 88-100%.
• Куприт – 88,8%.
• Тенорит – 79,9%.
• Хальзокин – 79,8%.
• Ковеллин – 66,5%.
• Борнит – 52-65%
• Атакамит – 59,5%.
• Малахит – 57,4%.
• Брошантит – 56,2%.
• Азурит – 55,3%.
• Блеклые руды – 22-53%.
• Энаргит – 48,3%.
• Хризоколла – 32,8-40,3%.
• Халькопирит – 34,5%.
• Кубанит – 22-24%.

Способы добычи меди

Медь добывают из оксидных (20%) и сульфидных руд (80%). Существуют несколько способов добычи меди.

Карьерный метод

При карьерном способе добычи полезных ископаемых руда извлекается с поверхности земли без строительства глубоких шахт и тоннелей. Таким образом извлекается большая часть медных руд.

Карьерный метод добычи имеет ряд преимуществ: 

• простота эксплуатации оборудования и извлечения ресурсов;
• безопасность;
• короткие сроки организации работ;
• относительно высокая эффективность и отсутствие значительных потерь полезного ископаемого (соотношение выхода металла на добываемую руду составляет 1:200).

Но есть и ряд минусов:

• загрязнение воздуха и окружающей среды;
• большие по объёмам отходы шлака;
• нарушение земельного покрова на большой площади.

Карьерный способ целесообразен, когда пласт руды размещён на глубине не более 500 м.

Шахтный метод

Если пласты руды залегают глубоко, строится шахта и возводятся наклонные или горизонтальные выработки. Преимущества метода:

• обеспечивает доступ к глубокозалегающим месторождениям;
• сопровождается меньшим воздействием на поверхность и окружающую среду.

Минусы:

• необходимость создания сложной системы тоннелей и шахт, что требует значительных инвестиций и технологий;
• проблемы с вентиляцией и подземными водами, требующие использования специализированного оборудования (насосы, системы вентиляции);
• высокая степень опасности для работников.

Бурение скважин

Существует и третий метод добычи медных руд – с помощью закачки выщелачивающих растворов кислот и щелочей вглубь заранее пробуренной скважины. В результате чего получается полужидкая смесь, извлекаемая на поверхность мощными насосами, подвергаемая в дальнейшем переработке.

Технологии обогащения руды

Есть несколько способов обогащения руды:

• Флотация (сульфидовая, жирных кислот, аминовая, эмульсионная и т.п.). Окисленная руда вулканизируется путём добавления вулканизующего агента, а затем проводится флотация (процесс разделения мелких твердых частиц минералов) с помощью реагентов флотации, например, сульфида меди.
• Химическое обогащение руды из оксида меди. Например, кислотное выщелачивание, при котором руду выщелачивают разбавленным раствором серной кислоты. Для окисленной медной руды, содержащей жильные минералы карбоната кальция и магния, применяется выщелачивание аммиаком.
• Флотация, магнитная сепарация и мокрая плавка. Этот метод сочетает флотацию, магнитную сепарацию и мокрую плавку, что позволяет увеличить степень извлечения и снижает затраты на обогащение руды.

Выбор технологии обогащения зависит от свойств медно-оксидных руд. Так, например, кислотное выщелачивание применяется при обогащении малахита, куприта, тенорита, хвостов медных рудников, а сульфидная флотация в основном используется при обработке малахита, азурита и атакамита.

Крупнейшие месторождения в России

Россия входит в первую десятку стран по объему добычи медной руды, а по запасам находится на третьем месте в мире. На территории нашей страны преобладают медно-порфировые месторождения. Часть металла извлекается при освоении сульфидно-никелевых месторождений.

Самыми крупными месторождениями медной руды являются:

• Удоканское месторождение в Забайкальском крае. Запас медной руды составляет примерно 24,6 млн тонн (третье место в мире). Отличается монометальностью: примеси других металлов в руде незначительны.
• Октябрьское и Талнахское месторождения в Норильском районе Красноярского края. Здесь добываются в основном сплошные и «медистые» руды, однако доля вовлекаемых в отработку вкрапленных руд постепенно растет. Также в Норильском районе находятся крупные по запасам меди сульфидные медно-никелевые месторождения вкрапленных руд — Норильск I и Масловское.
• Кировоградское, Ревдинское, Дегтярское и Красноуральское месторождения на Урале в Свердловской области (уральский медно-колчеданный пояс). Главный рудный минерал – пирит. Разработка месторождений началась в 1914-м году (Дегтярское).

По заявлению министра природных ресурсов и экологии РФ Александра Козлова, запасов меди в России при существующих объемах добычи хватит на ближайшие 90 лет. 

Производство меди: от руды до готового металла

После добычи руда отправляется на дальнейшую переработку, включающую несколько стадий:

• Дробление. Добытую руду дробят на куски, затем отправляют на обогатительную фабрику. Там она проходит ещё несколько стадий дробления и измельчения.
• Обогащение. На этом этапе с помощью различных методов отделяется пустая порода и производится медный концентрат.
• Плавка. Полученный на предыдущем этапе медный концентрат плавят в специальной автогенной печи, чтобы получить черновую медь.
• Черновая медь (содержит 98-99% меди) направляется потребителям или на дальнейшую переработку.
• Получение рафинированной меди. Электролитическое рафинирование очищает медь от примесей никеля, свинца и других металлов и позволяет получить катодную медь с содержанием металла 99,99%. Из катодной меди в дальнейшем производится медная катанка, медная фольга, а также шлам, содержащий драгоценные металлы. Из шлама извлекают аффинированное золото и серебро.

Таким образом, производство меди является сложным, многоэтапным процессом. 

Применение меди в промышленности

Медь и ее производные применяются во многих сферах. Ключевыми областями использования являются:

• Электротехника и электроника. Благодаря тому, что медь обладает низким удельным сопротивлением, этот металл часто применяют в электротехнике для изготовления проводов, кабелей, шин, трансформаторов и генераторов.
• Строительство. Листовая медь обладает хорошими антикоррозионными свойствами и используется для изготовления кровли, водосточных систем, труб, фасадов. А легкость обработки делает ее идеальной для производства декоративных элементов. 
• Машиностроение. Хорошая теплопроводность позволяет использовать медь для изготовления теплообменников и радиаторов, помогающих охлаждать двигатель. Медные сплавы являются стойкими к изнашиванию, что делает их отличным материалом для производства подшипников.
• Новые технологии. Медь незаменима при производства солнечных энергетических систем и ветряных турбин. В электромобилях используется в два раза больше меди, чем в традиционных автомобилях с двигателями внутреннего сгорания; также этот металл широко используется в инфраструктуре, обслуживающей электромобили.

Практически в любой современной машине или механизме имеются элементы из меди или ее сплавов. Вне промышленности медь используется для создания украшений, скульптур и декоративных элементов. 

Мировой рынок меди и роль России

По итогам 2024 года крупнейшими производителями меди в мире стали Чили, Перу, Австралия, Китай и Россия. Лидером остается Чили, обеспечивающая около 28% мирового производства меди и экспортирующая более 80% добываемого металла. Второе место занимает Перу с объемом добычи 2,6 млн тонн и экспортом более 90 % производимой меди. Австралия также входит в число ведущих игроков, направляя большую часть своей продукции на рынки Азии. Китай, сочетая роль крупного производителя и крупнейшего потребителя меди (потребляет свыше 50% мирового объема), замыкает четверку лидеров. Россия находится на пятом месте с объемом добычи 910 тысяч тонн.

Рост экономик азиатских стран, развитие электротехники, электроники, популяризация электромобилей и возобновляемых источников энергии создают дополнительный спрос на медь и её производные. Однако в 2024 году предложение меди на мировом рынке всё ещё превышало спрос. По прогнозам аналитиков «Норильского никеля», уже в 2025 году ожидается балансировка рынка: объёмы производства и потребления сравняются на уровне 27,1 млн тонн.

Международная исследовательская группа по меди (ICSG) в своих расчётах указывает, что производство вырастет на 1,6 % (до 26,556 млн тонн), тогда как потребление увеличится на 2,7 % (до 27,875 млн тонн). Таким образом, профицит меди сократится в 2,4 раза и составит всего 194 тысячи тонн.

Изменение цен на медь остаётся одним из важных индикаторов состояния мировой экономики. В начале 2024 года стоимость металла росла, однако к концу года цены начали падать, в первую очередь из-за замедления экономики Китая и сохраняющегося избытка меди на мировом рынке. Тем не менее, благодаря своим уникальным свойствам и широкому применению в промышленности и высоких технологиях, медь сохраняет статус одного из ключевых металлов для развития современной экономики — как в России, так и в мире. 

Обсудить новости промышленности можно в нашем чате в Telegram.